Az űrnavigációs rendszerek jeleinek felhasználása távérzékelésre. Földi távérzékelés (ERS). Az új űrpolitika fő gondolatai

Méret: px

Kezdje a megjelenítést az oldalról:

Átirat

1 Témakör 2.3. Földi távérzékelés és műholdnavigáció alkalmazása az olaj- és gáziparban Földi távérzékelési módszer: jellemzők és előnyök Az ilyen információs rendszerek létrehozásának legfontosabb és munkaigényes szakasza a térinformatikai adatok beszerzése és feldolgozása. Jelenleg a legígéretesebb és leggazdaságosabb módszernek a Föld távérzékelési (ERS) adatain és GPS-méréseken alapuló objektumok adatgyűjtésének módszerét tartják. Tágabb értelemben a távérzékelés a Föld felszínéről, a rajta vagy a mélyén lévő tárgyakról bármilyen érintkezés nélküli információszerzést jelent. A távérzékelési adatok hagyományosan csak azokat a módszereket foglalják magukban, amelyek lehetővé teszik, hogy az űrből vagy a levegőből képet kapjunk a Föld felszínéről az elektromágneses spektrum egyes részein. Többféle felmérés létezik, amelyek a különböző hullámhosszú sugárzás sajátos tulajdonságait használják fel. A földrajzi elemzés során a távérzékelési adatokon kívül más forrásból származó térbeli adatok, digitális topográfiai és tematikus térképek, infrastruktúra diagramok, külső alapok adat. A képek nemcsak a különféle jelenségek és tárgyak azonosítását, hanem mennyiségi értékelését is lehetővé teszik. A Földi távérzékelési módszer előnyei a következők: az adatok relevanciája a felvétel pillanatában (a térképészeti anyagok többsége reménytelenül elavult); az adatgyűjtés nagy hatékonysága; miatt az adatkezelés nagy pontossága GPS alkalmazások technológia; magas információtartalom (a spektrozonális, infravörös és radarfényképezés lehetővé teszi olyan részletek megtekintését, amelyek nem láthatók a hétköznapi fényképeken); gazdasági megvalósíthatóság (a távérzékeléssel történő információszerzés költségei lényegesen alacsonyabbak, mint a földi terepmunka); háromdimenziós domborzati modell (domborzati mátrix) készítésének képessége sztereó mód vagy lidar érzékelési módszerek alkalmazásával, és ennek eredményeként a földfelszín egy részének háromdimenziós modellezésének képessége (virtuális valóság rendszerek) ). A távoli módszerekre jellemző, hogy a rögzítő eszközt jelentősen eltávolítják a vizsgált objektumról. A földfelszínen zajló jelenségek és folyamatok ilyen jellegű tanulmányozása során a tárgyak távolsága egységektől több ezer kilométerig mérhető. Ez a körülmény megadja a szükséges áttekintést a felületről, és lehetővé teszi a legáltalánosabb képek készítését. A távérzékelésnek többféle osztályozása létezik. Jegyezzük meg az olaj- és gázipari gyakorlati adatgyűjtés szempontjából a legfontosabbakat. Rögzíthető az objektumok saját sugárzása és más forrásokból visszavert sugárzás. Ezek a források lehet a Nap vagy maga a filmező berendezés. Utóbbi esetben koherens sugárzást alkalmaznak (radarok, szonárok és lézerek), amivel nemcsak a sugárzás intenzitása, hanem polarizációja, fázis- és Doppler-eltolódása is rögzíthető, ami további információt nyújt. Jól látható, hogy az önkibocsátó (aktív) szenzorok működése nem függ a napszaktól, de jelentős energiaráfordítást igényel. Így a jelforrás általi érzékelés típusai: aktív (irányhatás mesterséges forrása által kezdeményezett tárgyak stimulált kibocsátása); passzív (a Föld felszínén lévő tárgyak saját, természetes visszavert vagy másodlagos hősugárzása, amelyet a naptevékenység okoz). A filmező berendezések különböző platformokon helyezhetők el. A platform lehet űrhajó (űrhajó, műhold), repülőgép, helikopter, vagy akár egyszerű állvány is. 1-ben

Utóbbi esetben tárgyak oldalának földi lövésével (például építészeti és restaurálási feladatokhoz), illetve természetes vagy mesterséges sokemeletes objektumokról ferde lövéssel foglalkozunk. A harmadik platformtípust nem vesszük figyelembe, mivel az olyan szakterületekhez kapcsolódik, amelyek távol állnak attól, amelyre ezeket az előadásokat írták. Egyetlen platformon több képalkotó eszköz is elhelyezhető, amelyeket műszereknek vagy érzékelőknek neveznek, ahogyan az űrhajóknál megszokott. Például a Resurs-O1 műholdak MSU-E és MSU-SK érzékelőket, a SPOT műholdak pedig két azonos HRV érzékelőt (SPOT-4 HRVIR) hordoznak. Nyilvánvaló, hogy minél távolabb van az érzékelővel ellátott platform a vizsgált objektumtól, annál nagyobb lesz a lefedettség és annál kevésbé lesz részletezve a kapott képek. Ezért jelenleg a következő típusú felméréseket különböztetjük meg a távérzékelési adatok beszerzésére: 1. Térmérés (fényképészeti vagy optikai-elektronikus): pankromatikus (általában a spektrum egy széles látható részén) legegyszerűbb példa fekete-fehér fényképezés; szín (több, gyakran valódi színben fényképezés egy hordozóra); többzónás (a képek egyidejű, de különálló rögzítése a spektrum különböző zónáiban); radar (radar); 2. Légi fényképezés (fényképészeti vagy optikai-elektronikus): ugyanazok a távérzékelési típusok, mint az űrfotózásban; lidar (lézer). Mindkét típusú felmérést széles körben alkalmazzák az olaj- és gáziparban egy térinformatikai vállalkozás létrehozásakor, miközben mindegyiknek megvan a maga rése. A műholdas képalkotás (CS) kisebb felbontású (a képalkotás típusától és az űrhajó típusától függően 30-1 m), de ennek köszönhetően nagy területeket fed le. A műholdas képalkotást nagy területek felmérésére használják, hogy azonnali és naprakész információkat kapjanak a javasolt geológiai feltárás területéről, a bányaterület globális térinformatikai rendszerének létrehozásának alapja, az olajszennyezések környezeti monitorozása stb. . Ebben az esetben mind a hagyományos monokróm (fekete-fehér), mind a spektrozonális fényképezést használják. A légi fényképezés (AFS) segítségével több képet készíthet nagy felbontású(1-2 m-től 5-7 cm-ig). A légifelvételek segítségével rendkívül részletes anyagokat nyernek a földkataszteri problémák megoldásához bérelt bányaterületekkel, könyveléssel és ingatlankezeléssel kapcsolatban. Ezen túlmenően a légi fényképezés napjainkban a legjobb lehetőségnek tűnik a lineárisan meghosszabbított objektumok (olaj-, gázvezetékek stb.) térinformatikai létrehozásához szükséges adatok megszerzéséhez, a „folyosós” fényképezés lehetőségének köszönhetően. Az így kapott képek (AFS és KS) jellemzői, i.e. egy adott jelenség, tárgy vagy folyamat észlelésének és mérésének képessége az érzékelők jellemzőitől, ill. A fő jellemző a felbontás. A távérzékelési rendszereket többféle felbontás jellemzi: térbeli, spektrális, radiometrikus és időbeli. A „felbontás” kifejezés általában a térbeli felbontást jelenti. A térbeli felbontás (1. ábra) a képen látható legkisebb objektumok méretét jellemzi. A megoldandó feladatoktól függően kis (100 m-nél nagyobb), közepes (m) és nagy (10 m-nél kisebb) felbontású adatok használhatók. Az alacsony térbeli felbontású képek áttekintést nyújtanak, és lehetővé teszik a nagy területek egyidejű lefedését akár a teljes féltekén is. Az ilyen adatokat leggyakrabban a meteorológiában használják, amikor erdőtüzeket és más nagyszabású természeti katasztrófákat figyelnek meg. A közepes térbeli felbontású képek ma a természeti környezet megfigyelésének fő adatforrásai. Ebben a térbeli felbontásban működő képalkotó berendezéssel rendelkező műholdakat számos ország, Oroszország, az USA, Franciaország stb. bocsátott és bocsát ki, ami biztosítja a megfigyelés állandóságát és folytonosságát. Lelő téged - 2

Egészen a közelmúltig nagy felbontású képalkotást az űrből szinte kizárólag katonai felderítés céljából, a levegőből pedig topográfiai térképezés céljából végeztek. Mára azonban már több kereskedelmi forgalomban kapható nagyfelbontású térérzékelő (KVR-1000, IRS, IKONOS) létezik, amelyek lehetővé teszik a térbeli elemzések nagyobb pontosságú elvégzését vagy az elemzési eredmények finomítását közepes vagy alacsony felbontás mellett. 1. ábra Példák különböző térbeli felbontású légifelvételekre: 0,6 m (fent), 2 és 6 m (alul) A spektrális felbontás azt jelzi, hogy az elektromágneses hullám (EMW) spektrum mely részeit rögzíti az érzékelő. A természeti környezet elemzésekor, például környezeti monitorozásnál ez a paraméter a legfontosabb. Hagyományosan a távérzékelésben használt teljes hullámhossz-tartomány három részre osztható: rádióhullámok, hősugárzás (IR sugárzás) és látható fény. Ez a felosztás az elektromágneses hullámok és a földfelszín kölcsönhatásának különbségéből, az elektromágneses hullámok visszaverődését és emisszióját meghatározó folyamatok különbözőségéből adódik. Az elektromágneses hullámok leggyakrabban használt tartománya a látható fény és a szomszédos rövidhullámú infravörös sugárzás. Ebben a tartományban a visszavert napsugárzás elsősorban a felszín kémiai összetételéről hordoz információt. Ahogy az emberi szem szín alapján különbözteti meg az anyagokat, a távérzékelő szenzor rögzíti a „színt” a szó tágabb értelmében. Míg az emberi szem az elektromágneses spektrumnak csak három szakaszát (zónáját) regisztrálja, addig a modern érzékelők több tíz és több száz ilyen zónát képesek megkülönböztetni, ami lehetővé teszi a tárgyak és jelenségek megbízható azonosítását a korábban ismert spektrogramjaik segítségével. Sok gyakorlati probléma esetén az ilyen részletezés nem mindig szükséges. Ha az érdeklődésre számot tartó objektumok előre ismertek, kiválaszthat néhány spektrális zónát, amelyben a leginkább észrevehetőek lesznek. Például a közeli infravörös tartomány nagyon hatékonyan értékeli a növényzet állapotát és meghatározza a gátlás mértékét. A legtöbb alkalmazáshoz elegendő mennyiségű információt biztosít a LANDSAT (USA), SPOT (Franciaország) és Resurs-O (Oroszország) műholdak multispektrális képalkotása. A sikeres felméréshez ebben a hullámhossz-tartományban napfényre és tiszta időre van szükség. Az optikai fényképezés jellemzően vagy azonnal a teljes látható tartományban (pankromatikus), vagy a spektrum több szűkebb zónájában (multispektrális) történik. Ha minden más dolog egyenlő, 3

4 feltétel mellett a pankromatikus képek nagyobb térbeli felbontással rendelkeznek. Leginkább topográfiai feladatokra és kisebb térbeli felbontású multispektrális képeken azonosított objektumok határainak tisztázására alkalmasak. A termikus infravörös sugárzás (2. ábra) elsősorban a felületi hőmérsékletről hordoz információt. A látható tárgyak és jelenségek (természetes és mesterséges) hőmérsékleti viszonyainak közvetlen meghatározásán túl a hőfelvételek lehetővé teszik, hogy közvetett módon azonosítsuk, mi rejtőzik a föld alatt: földalatti folyók, csővezetékek stb. Mivel a hősugárzást maguk a tárgyak hozzák létre, a napfény nem szükséges a képek készítéséhez (valójában akadályozza). Az ilyen képek lehetővé teszik az erdőtüzek, az olaj- és gázfáklyák, valamint a földalatti eróziós folyamatok dinamikájának nyomon követését. Meg kell jegyezni, hogy a nagy térbeli felbontású műholdas hőképek készítése technikailag nehéz, ezért ma már számos olyan kép áll rendelkezésre, amelynek felbontása körülbelül 100 m hasznos információkat A repülőgépről készült hőfotózás is információt nyújt. 2. ábra Egy olajraktár légi felvétele a látható fény tartományában (balra) és egy éjszakai hőfotó az azonos terület infravörös tartományában (jobbra) A rádióhullámok centiméteres tartományát használják a radarképalkotáshoz. Az ebbe az osztályba tartozó fényképek legfontosabb előnye a minden időjárási viszonyok között való képességük. Mivel a radar érzékeli saját, a Föld felszínéről visszaverődő sugárzását, működéséhez nincs szükség napfényre. Ezenkívül az ebben a tartományban lévő rádióhullámok szabadon áthaladnak a folyamatos felhőkön, és még bizonyos mélységig is képesek behatolni a talajba. A centiméteres rádióhullámok felületről való visszaverődését a felület textúrája („érdesség”) és a rajta lévő különféle filmek jelenléte határozza meg. Például a radarok jelentős hullámok esetén is képesek érzékelni egy 50 mikron vastagságú (3. ábra) vagy annál nagyobb olajfilm jelenlétét a víztestek felszínén. A repülőgépek radarképei elvileg képesek észlelni a föld alatti objektumokat, például csővezetékeket és azok szivárgását. 3. ábra Egy olajfolt radarképe a víz felszínén 4

5 A radiometrikus felbontás határozza meg a képen látható fényerő tartományát. A legtöbb érzékelő radiometriai felbontása 6 vagy 8 bit, ami a legközelebb áll az emberi látás pillanatnyi dinamikus tartományához. Vannak azonban nagyobb radiometrikus felbontású érzékelők (10 bit az AVHRR-hez és 11 bit az IKONOS-hoz), ami lehetővé teszi a kép nagyon világos vagy nagyon sötét területein több részlet megkülönböztetését. Ez akkor fontos, ha árnyékban lévő tárgyakat fényképez, valamint ha a kép egyszerre tartalmaz nagy vízfelületeket és földet. Ezenkívül az olyan érzékelők, mint az AVHRR, radiometriailag kalibráltak, lehetővé téve a pontosságot mennyiségi mérések. Végül az időbeli felbontás határozza meg, hogy ugyanaz az érzékelő milyen gyakran képes leképezni a Föld felszínének egy bizonyos területét. Ez a paraméter nagyon fontos a vészhelyzetek és más gyorsan fejlődő események figyeléséhez. A legtöbb műhold (pontosabban a családja) néhány nap, néhány óra után ismételt fényképezést biztosít. Kritikus esetekben a különböző műholdak képei felhasználhatók a napi megfigyelésre, azonban figyelembe kell venni, hogy maga a rendelés és a kiszállítás is jelentős időt vehet igénybe. Az egyik megoldás egy vevőállomás vásárlása, amely lehetővé teszi az adatok közvetlen vételét a műholdról. Ezt a kényelmes megoldást a folyamatos monitorozáshoz egyes oroszországi szervezetek használják, amelyek vevőállomásokkal rendelkeznek a Resurs-O műholdak adatainak fogadására. Bármely területen bekövetkező változások nyomon követéséhez az archív (retrospektív) képek beszerzésének lehetősége is fontos. Az 1. táblázat röviden ismerteti a kereskedelmi használatra szánt földi távérzékelő űrhajók fő típusait, amelyek használatával megoldható az olaj- és gázipari vállalkozások térinformatikai rendszerének létrehozása és frissítése. 1. táblázat Rövid jellemzőkűrrepülőgép Földi távérzékelési adatok beszerzéséhez kereskedelmi használatra Űrhajó neve Felbontás Multispektrális felbontás Képkockaméret Ország Pankromatikus QuickBird 2 0,61 m 2,44 m 16 x 16 km USA Iconos 2 1 m 4 m 11 x 11 km USA EROS A1 1,8 m - 112,5 km. USA KVR m - 40 x 40 km Oroszország Spot 5 5 m (2,5 m) 10 m 60 x 60 km Franciaország TK m x 300 km Oroszország Landsat 7 15 m 30 m 170 x 185 km USA Ezen túlmenően a távérzékelési adatok osztályozhatók a szerint különböző típusú felbontásra és lefedettségre, adathordozó típusonként (fotó és digitális), szenzoronkénti működési elv szerint (fotóeffektus, piroelektromos effektus stb.), képalkotási mód szerint (szkennelés), speciális képességek szerint ( sztereó mód, összetett felmérési geometria), a pálya típusa szerint, amelyről a felmérés készül stb. Az űrhajókról származó távérzékelési adatok fogadására és feldolgozására földi adatvételi és -feldolgozási komplexeket (DRSDS) használnak. Az NKPOD alapkonfigurációja a következőket tartalmazza (4. ábra): antennakomplexum; fogadókomplexum; szinkronizálás, regisztráció és szerkezeti helyreállítás komplexuma; szoftvercsomag. 5

6 4. ábra. Az adatok fogadására és feldolgozására szolgáló földi komplexum összetétele Az NKPOD a következőket biztosítja: kérések generálása a földfelszíni felmérések tervezésére és adatvételre; információk kicsomagolása útvonalak szerinti rendezéssel, valamint videoinformációk és szolgáltatási információk tömbeinek kiemelésével; videó információ lineáris szerkezetének helyreállítása, dekódolás, radiometriai korrekció, szűrés, dinamikatartomány konvertálás, áttekintő kép kialakítása és egyéb digitális elsődleges feldolgozási műveletek elvégzése; a kapott képek minőségének elemzése szakértői és szoftveres módszerekkel; információk katalogizálása és archiválása; képek geometriai korrekciója és georeferálása az űrhajók szög- és lineáris mozgásának paramétereire és/vagy a talajon lévő referenciapontokra vonatkozó adatok felhasználásával; engedélyezett hozzáférést biztosít számos külföldi távérzékelő műholdtól kapott adatokhoz. Az NCPOD hardver komponense szorosan kapcsolódik a szoftvercsomaghoz. Az antenna és vevőkomplexum vezérlésére szolgáló szoftver a következő fő funkciókat látja el: automatikus ellenőrzés az NKPOD hardver működése; a kommunikációs munkamenetek ütemezésének kiszámítása, azaz a műhold áthaladása az NCPOD láthatósági zónáján; az NCPOD automatikus aktiválása és az adatfogadás ütemezés szerint; a műhold pályájának kiszámítása és az antennakomplexum vezérlése a műhold követésére; a kapott információfolyam formázása és rögzítése merevlemez; a rendszer és az információáramlás aktuális állapotának jelzése; munkanaplók automatikus karbantartása. A szoftver lehetővé teszi az NCPOD vezérlését egy távoli terminálról keresztül helyi hálózat vagy az interneten. 6

7 Az NCPOD szoftver rendszerint tartalmaz eszközöket a képek elektronikus katalógusának karbantartására és archiválására. A képek keresése a katalógusban a következő fő jellemzők szerint történik: a műhold neve, a filmező berendezés típusa és működési módja, a felvétel dátuma és ideje, terület (földrajzi koordináták). Ezen kívül a távérzékelési adatok vizualizálására, fotogrammetriai és tematikus feldolgozására szolgáló szoftverek is telepíthetők, mint például: INPHO (INPHO cég, Németország) teljes értékű fotogrammetriai rendszer; ENVI (ITT Visual Information Solutions Corporation, USA) szoftvercsomag távérzékelési adatok feldolgozására és térinformatikai adatokkal való integrálására; ArcGIS (ESRI cég, USA) szoftvermegoldás vállalati, ipari, regionális és kormányzati térinformatikai rendszer építéséhez. A maximális betekintési sugár biztosítása érdekében az antennakomplexumot úgy kell felszerelni, hogy a horizont 2-es és afeletti emelkedési szögekből bármely azimutális irányban nyitva legyen. A jó minőségű vételhez elengedhetetlen a rádióinterferencia hiánya a 8,0 és 8,4 GHz közötti tartományban (rádiórelé, troposzférikus és egyéb kommunikációs vonalak adóeszközei). Azt is meg kell jegyezni, hogy szakértők szerint a közeljövőben a távérzékelési adatok lesznek a térinformatika fő információforrásai, míg a hagyományos térképeket csak a kezdeti szakaszban használják majd statikus információforrásként (dombormű, vízrajz). , főutak, települések, közigazgatási felosztás). Jelenleg az olaj- és gáziparban az objektumok térbeli helyzetének paramétereinek meghatározására tervezett műholdas navigációs rendszerek gyors felfutása tapasztalható. Ma két második generációs rendszert használnak: az amerikai GPS-t (Global Positioning System), más néven NAVSTAR-t, és az orosz GLONASS-t (Global Navigation Satellite System). Műholdas globális helymeghatározó rendszerek felépítése és alkalmazása az olaj- és gáziparban A műholdas globális helymeghatározó rendszerek fő alkalmazási területei az olaj- és gázipari vállalkozások geoinformációs támogatásában a következők: geodéziai támogató hálózatok fejlesztése minden szinten a globálistól a földgázig. felmérés, valamint szintezési munkák elvégzése a vállalkozások tevékenységének geodéziai támogatása céljából; ásványkincsek kitermelésének biztosítása (külszíni bányászat, fúrási műveletek stb.); építkezés geodéziai támogatása, csővezetékek, kábelek, felüljárók, villanyvezetékek stb. mérnöki és alkalmazott munkák; földgazdálkodási munkák; mentési és megelőzési munkák (geodéziai támogatás katasztrófák és katasztrófák esetén); környezettanulmányok: olajszennyezések koordináta referenciája, olajszennyezési területek felmérése és mozgási irányának meghatározása; minden típusú, topográfiai, speciális, tematikus felmérés és térképezés; integráció térinformatikai rendszerrel; alkalmazás a diszpécserszolgálatokban; minden típusú navigáció: légi, tengeri, szárazföldi. A globális műholdas helymeghatározó rendszerekből (GSPS) származó adatokat különféle (monitoring, felmérés, kutatás stb.) rendszerekben használják fel, ahol 7

8 mérési eredmények merev tér-időbeli kötése. Az SGSP fő előnyei a következők: globalitás, hatékonyság, minden időjárási viszonyok, pontosság, hatékonyság. Ezeknek a rendszereknek a fejlődési trendjeit a GPS/GLONASS műholdvevők 2-3 évente megduplázódó értékesítési volumene alapján lehet megítélni. Mindkét rendszer kettős, katonai és polgári célú, ezért kétféle jelet bocsát ki: az egyik csökkentett koordinátapontosságú (~100 m) L1 polgári használatra, egy másik nagy pontosságú (~10-15 m és pontosabban) L2 katonai célú. használat. A pontos navigációs információkhoz való hozzáférés korlátozása érdekében speciális interferenciát vezetnek be, amelyet a megfelelő katonai osztálytól (USA a NAVSTAR és Oroszország a GLONASS esetében) a kulcsok átvétele után lehet figyelembe venni. NAVSTAR L1=1575,42 MHz és L2=1227,6 MHz esetén. A GLONASS a jelek frekvenciaosztását használja, azaz minden műhold a saját frekvenciáján működik, és ennek megfelelően az L1 1602,56 és 1615,5 MHz, az L2 pedig 1246,43 és 1256,53 MHz közötti tartományban van. Az L1-ben lévő jel minden felhasználó számára elérhető, az L2-ben lévő jel csak a katonai személyzet számára érhető el (vagyis speciális titkos kulcs nélkül nem dekódolható). Jelenleg ez az interferencia megszűnt, és a pontos jel elérhető a polgári vevők számára, de adott esetben kormányzati szervek tulajdonos országokban a katonai kód ismét letiltható (a NAVSTAR rendszerben ez a korlátozás csak 2000 májusában oldódott fel, és bármikor visszaállítható). A globális műholdas helymeghatározó rendszerek részeként három komponens különíthető el: egy földi felügyeleti és vezérlőrendszer; űrhajó rendszerek; felhasználói berendezés. A felügyeleti és vezérlőrendszer műholdas nyomkövető állomásokból, pontos időszolgáltatásból, számítógépközponttal ellátott főállomásból és az űrhajók fedélzetén lévő adatok letöltésére szolgáló állomásokból áll. A műholdak naponta kétszer haladnak át az irányítópontok felett. Az összegyűjtött pályainformációkat feldolgozzák, és a műhold koordinátáit (efemeridiát) megjósolják. Ezen adatok alapján almanachot állítanak össze. Ezeket és a földi állomásokról származó egyéb adatokat minden műholdra letölti. A műholdas navigációs rendszerek működési elve azon alapul, hogy az objektumon lévő antennától mérik a távolságot (melynek koordinátáit meg kell szerezni) a műholdakhoz, amelyek helyzete nagy pontossággal ismert. Az összes műhold pozíciótáblázatát almanachnak nevezzük, amellyel minden műholdvevőnek rendelkeznie kell a mérések megkezdése előtt. Általában a vevő az utolsó kikapcsolás óta tárolja az almanachot a memóriájában, és ha nem elavult, azonnal felhasználja. Minden műhold a teljes almanachot továbbítja a jelében. Így a rendszer több műholdjától mért távolságok ismeretében, az almanachon alapuló hagyományos geometriai konstrukciók segítségével kiszámolható egy objektum helyzete a térben, hiszen a globális műhold-helymeghatározó rendszerben minden műhold külön geodéziai szerepet tölt be. referenciapont ismert koordinátákkal az aktuális pillanatban. A mért objektum koordinátáit, amelyen a navigációs vevő található, a lineáris metszéspontok módszere határozza meg. A mért paraméterek meghatározzák azokat a pozíciófelületeket, amelyek metszéspontjában a kívánt objektum található. A műhold és a vevőantenna távolságának mérési módszere a rádióhullámok terjedési sebességének bizonyosságán alapul. A terjedő rádiójelek idejének mérése érdekében a navigációs rendszer minden műholdja pontos időjeleket bocsát ki a jelei részeként, pontosan szinkronizált rendszeridő atomóra. Amikor egy műholdvevő működik, az órája szinkronizálva van a rendszeridővel, és a jelek további vételekor a jelben lévő sugárzási idő és a jel vételi ideje közötti késleltetés kiszámításra kerül. Ezen információk alapján a navigációs vevő kiszámítja az antenna koordinátáit. Ezen túlmenően ezeket az adatokat egy bizonyos időn keresztül felhalmozva és feldolgozva lehetővé válik olyan mozgási paraméterek kiszámítása, mint sebesség (aktuális, maximum, átlag), megtett távolság

9 útvonal, stb. A mérések úgynevezett non-request módban történnek, amikor a műholdon lévő adó folyamatosan működik, és a navigációs vevő szükség szerint bekapcsol. Nézzük meg az űrhajórendszer összetételét. A NAVSTAR műholdak hat síkban helyezkednek el körülbelül km magasságban. A GLONASS műholdak (kód: „Hurricane”) három síkban helyezkednek el körülbelül km magasságban. A műholdak névleges száma mindkét rendszerben 24. A NAVSTAR konstellációt 1994 áprilisában teljesen felszerelték, és azóta karbantartják. A GLONASS konstellációt 1995 decemberében helyezték üzembe, de akkor jelentősen leromlott, és csak 2010 szeptemberében készült el; a standard 24 darab (valamint két tartalék műhold). Az 5. ábra a Navstar-2 és a Glonass-M navigációs műholdakat mutatja. 5. ábra A GPS (balra) és a GLONASS (jobbra) navigációs rendszerek műholdjai 24 műhold biztosítja a rendszer 100%-os működését bárhol a világon, de nem mindig biztosít megbízható vételt és jó helyzetszámítást. Ezért a helymeghatározási pontosság és meghibásodások esetén a tartalék növelése érdekében a pályán lévő műholdak teljes számát nagyobb számban tartják fenn. GPS esetén ez a szám 30 (6 tartalék), GLONASS esetén 26 (2 tartalék). Ezenkívül a műholdpályák alacsony dőlésszöge (körülbelül 55 a GPS és 64,8 a GLONASS esetében) súlyosan rontja a pontosságot a Föld körüli poláris régióiban, mivel a műholdak nem emelkednek magasan a horizont fölé. Mindkét rendszer jeleket használ az ún. „pszeudozaj-szekvenciák”, amelyek használata magas zajtűrést és megbízhatóságot biztosít számukra alacsony adósugárzási teljesítmény mellett. A rendszer minden műholdja az alapinformációk mellett a vevőberendezés folyamatos működéséhez szükséges segédinformációkat is továbbítja. Ez a kategória magában foglalja a teljes műhold-konstelláció teljes almanachját, amelyet néhány percen belül egymás után továbbítanak. Így elég gyors lehet a fogadó eszköz indítása, ha aktuális almanachot tartalmaz (kb. egy perc), pl. 3-4 óránál rövidebb ideig ki volt kapcsolva, ezt „melegindításnak” nevezik (a vevő csak műhold efemeriszt fogad), de akár 30 percig is eltarthat, ha a vevő kénytelen fogadni a teljes almanachot; hívott. "hidegindítás" A „hidegindítás” szükségessége általában akkor merül fel, amikor a vevőkészüléket először kapcsolják be, vagy ha hosszabb ideig (több mint 70 órát) nem használták, vagy jelentős távolságra mozgatták. Létezik „hot start” is (a vevő 30 percnél rövidebb időre ki van kapcsolva), amikor a vevő egy kis hibával azonnal működésbe lép, amit a koordináta mérési folyamat során javítanak ki. Bármely rádiónavigációs rendszer használatának általános hátránya, hogy bizonyos körülmények között a jel nem jut el a vevőhöz, vagy jelentős torzítással vagy késéssel érkezhet. Például szinte lehetetlen meghatározni a pontos helyét egy vasbeton épület mélyén, egy pincében vagy egy alagútban. Mivel a GPS működési frekvenciája a rádióhullámok deciméteres tartományába esik, a műholdak jelvételi szintje súlyosan leromolhat sűrű fák lombozata alatt vagy a nagyon nagy 9

10 felhő. A GPS-jelek normál vételét számos földi rádióforrásból származó interferencia, valamint a mágneses viharok befolyásolhatják. Az aktív zavaró adók a műholdas navigációs rendszerek jeleinek mesterséges elnyomására szolgálnak. Az orosz Aviaconversion cég által kifejlesztett adókat először 1997-ben mutatták be a nagyközönségnek a MAKS légi bemutatón. A koordináták meghatározásának pontossága több tíz métertől több tíz centiméterig terjedhet, és a mérési módszerektől is függ. a következőkre oszlanak: abszolút módszerek a geocentrikus koordináták meghatározására (autonóm , differenciális); relatív módszerek az alapvonalak térbeli vektorainak meghatározására (statikus, kinematikai). A legnagyobb pontosságot a differenciális és relatív statikus módszerek biztosítják. Egy olyan módszeren alapulnak, amely két egymástól viszonylag kis távolságra (legfeljebb 30 km-re) lévő állomás koordinátáinak mérésére szolgál. Úgy gondolják, hogy ilyen távolságokon a két állomás és a műholdak közötti mérések egyformán torzulnak. A hasonló mérési módszerek lehetővé teszik a professzionális geodéziai navigációs vevőkészülékeket olyan cégektől, mint: Leica (Svájc), Ashtech (USA), Trimble (USA) és néhány mások. A differenciális módszernél a vevőknek képesnek kell lenniük a differenciális mód megvalósítására. Ennek a módszernek a lényege a következő. Egy vevő egy korábban ismert koordinátájú pontra kerül (például egy geodéziai hálózat referenciapontja). Ebben az esetben bázisreferencia állomásnak vagy vezérlés-javító állomásnak nevezzük. Egy másik, mozgatható utód kerül a kijelölt pontra. Mivel a bázisállomás koordinátái ismertek, összevethetők az újonnan meghatározottakkal, és ez alapján a mobilállomásra vonatkozó korrekciók is megtalálhatók, amelyeket egy speciális adó segítségével rádiócsatornán továbbítanak a mobilállomásnak. . A mobil állomás, miután megkapta a differenciális korrekciókat, korrigálja a mért koordinátáit, ezzel növelve a mérési pontosságot. A hibák kiküszöbölésének ötletének bevezetéséből származó legkézzelfoghatóbb hasznot a relatív statikus mérési módszerekben érték el. A differenciál módhoz hasonlóan a berendezést két állomásra telepítik, például A-ra és B-re. Statikában sok torzítástól mentes különbségek felhasználásával kiszámítják az ezeket az állomásokat összekötő D térbeli vektort: ​​D = (X B X A, Y B Y A, Z B Z A). A bázisállomásnak pontos koordinátákkal kell rendelkeznie, hogy a mért lépésekből a geodéziai hálózat többi pontjának koordinátáit a szükséges pontossággal ki lehessen számítani. A koordináta-növekmény mérésének és a fázismódszer használatának köszönhetően a pontok koordinátáinak meghatározásának eredményeiben előforduló hibák több tíz centiméterre csökkennek. Ezek a módszerek alapvetőek a geodinamikai és legfontosabb geodéziai munkákban. Vannak egész hálózatok, amelyek differenciális korrekciókat generálnak a navigációs műszerek számára a fent leírt elvek szerint. Az alábbiakban ismertetjük őket. Bizonyos típusú navigációs vevőkészülékek és mérési módszerek alkalmazása a referenciapontok koordinátáinak pontos meghatározásának követelményeitől függ. Nincs értelme drága geodéziai vevőkészülékekkel és időigényes mérési módszerekkel egy referenciapont koordinátáit georeferálni, például a 15 (30) m-es felbontású Landsat műholdképeket elegendő a legegyszerűbb, olcsó navigációs vevőkészülékek használata, amelyek 5 -20 m-es elfogadható pontosságot biztosítanak. Fontos hangsúlyozni, hogy az összes navigációs vevőegység pontossága nemcsak az egyes mérések időtartamától és a mérési módszertől függ, hanem a mérési módszertől is. a horizont felett látható műholdak száma, valamint a terület jellege és nyitottsága (sík vagy lakott terület), ami befolyásolja a jel visszaverődését . A GLONASS rendszer pontossága jelenleg valamivel alacsonyabb, mint a GPSé, átlagosan 7-8 űrrepülőgép használata esetén (vételi ponttól függően) 4,46-8,38 m. Ekkor 10

Ugyanakkor a GPS-hibák 2,00-8,76 m-esek átlagosan 6-11 űrhajó használatakor (a vételi ponttól függően). Mindkét navigációs rendszer együttes használata esetén a hiba 2,37-4,65 m átlagos űrjármű használata esetén (a vételi ponttól függően). A Roszkozmosz vezetőjének, Anatolij Perminovnak a nyilatkozatai szerint intézkedéseket tesznek a pontosság növelésére. 2010 végére az efemerisz számítások pontossága és a fedélzeti óraeltolódás megnő, ami a navigációs meghatározások pontosságának 5,5 méterrel történő növekedését eredményezi. Ez a földi szegmens korszerűsítésével valósul meg a földi irányítási komplexum 7 pontján, új, nagy pontosságú mérőrendszerrel. 2011-ben a tervek szerint a konstellációban lévő műholdak számát 30-ra növelik. Ezzel párhuzamosan a Glonass-M műholdakat fejlettebb Glonass-K-ra cserélik (új CDMA jelek támogatása GPS/Galileo/Compass formátumban, amely nagymértékben megkönnyíti a többrendszerű navigációs eszközök fejlesztését) és a Glonass-K2 (kódosztással sugároz jeleket: két jel az L1 és L2 frekvenciatartományban és egy nyitott jel az L3 tartományban), ami 2,8 m-re növeli a pontosságot. A navigáció pontosságának növelésére olyan rendszereket használnak, amelyek pontosító információkat küldenek ("differenciális koordináták korrekciója" DGPS, amelynek kialakításának elméleti szempontjait fentebb tárgyaltuk), amely lehetővé teszi a vevőkoordináták mérésének pontosságát több méterrel. és akár több tíz centiméterig is összetett differenciálmódok használatakor. A differenciálkorrekció geostacionárius műholdakon és földi bázisállomásokon alapul. Mindegyik állomás fel van szerelve GPS-berendezéssel és speciális szoftverrel, amely a GPS-jelek vételére, a kapott mérések elemzésére, az ionoszférikus hibák, a pályaeltérések és a műholdak óráinak kiszámítására szolgál. Ezeket az adatokat a központi vezérlőállomásra (Master Station WMS) továbbítják, ahol újra feldolgozzák és elemzik, figyelembe véve az összestől kapott méréseket. bázisállomások hálózatok. Ezután a korrekciós információkat a geostacionárius műholdakra továbbítják, és onnan továbbítják a felhasználókhoz. A geostacionárius műholdak jelét a navigációs rendszer műholdjainak jeléhez hasonlóan egy vagy több csatornán keresztül veszi. A DGPS fizetős (a jel dekódolása csak egy adott vevővel lehetséges a „szolgáltatásra való előfizetés” fizetése után), vagy ingyenes. Jelenleg ingyenes amerikai WAAS rendszer, európai EGNOS rendszer, japán MSAS rendszer, amely több geostacionárius műholdon alapuló korrekciót továbbít, nagy pontosságot (30 cm-ig). Oroszországban csak a kalinyingrádi régióban van lehetőség az EGNOS rendszer jeleinek teljes körű felhasználására. A terület többi részén a differenciális korrekció vétele lehetetlen. A műholdas navigáció megszervezésének kulcskérdése a jel vételére szolgáló eszközök megválasztása, pl. felhasználói berendezés. A fogyasztókat kínálják különféle eszközökés szoftvertermékek, amelyek lehetővé teszik tartózkodási helyének elektronikus térképen való megtekintését; képes útvonalakat tervezni a terep figyelembevételével; konkrét objektumok keresése a térképen koordináták vagy cím alapján stb. Ebben az esetben a navigációs vevő elkészíthető külön készülékként, vagy a navigációs chip beépíthető más berendezésekbe, például mobiltelefonokba, okostelefonokba, PDA-kba vagy onboarderekbe (fedélzeti számítógépekbe). A 6. ábra példákat mutat be a navigátorokra: felül térképtámogatás nélkül (bal oldalon a tényleges Magellan Blazer 12 GPS-navigátor ütésálló, vízálló tokban, jobb oldalon a navigáció mobiltelefon(iphone) kerékpár kormányára szerelve), lent egy Glospace autós navigátor térkép támogatással. Összehasonlítva a GPS és a GLONASS berendezéseit, elmondhatjuk, hogy minden GLONASS vevő lehetővé teszi a GPS-szel való munkát, de fordítva nem. Lehetőség van mindkét navigációs rendszer jeleinek egyidejű vételére, pontosabb koordináták megadására. A professzionális szintű kombinált GLONASS/GPS berendezéseket számos gyártó gyártja, köztük külföldi cégek Topcon, Javad, Trimble, Septentrio, Ashtech, NovAtel, SkyWave Mobile Communications. A fő ok, amiért a GLONASS-t nem tiszta formában használják, a jó minőségű digitális kártyák hiánya, valamint maguknak a vevőkészülékeknek a terjedelmessége és túl magas energiafogyasztása (ezért a GLONASS chipek nincsenek beépítve a 11-be

12 mobil berendezés). Ezek a paraméterek azonban fokozatosan csökkennek, és jelenleg léteznek teljesen működőképes chipek, amelyek támogatják a GLONASS/GPS rendszereket, valamint a GALILEO/COMPASS rendszert. 6. ábra Navigátorok Az olaj- és gáziparban széles körben elterjedtek a GPS nyomkövetők és GPS adatrögzítők, amelyek koordinátákat rögzítenek és továbbítanak egy szerverközpontba, és autók, emberek, eszközök stb. műholdas megfigyelésére használják. Ezeket az adatokat a diszpécserszolgálatok rendszerezéshez használják fel hatékony irányítás szállítás és személyzet. A GPS nyomkövető rögzíti a helyadatokat, és rendszeres időközönként továbbítja azokat rádión, GPRS-en vagy GSM-kapcsolaton, műholdas modemen keresztül egy szerver felügyeleti központba vagy egyszerűen egy speciális szoftverrel ellátott számítógépre USB, RS-232, PS/2-n keresztül. A nyomkövető felhasználó, illetve az objektumot felügyelő diszpécser a bejelentkezési nevével és jelszavával ügyfélprogram vagy webes felület segítségével csatlakozhat a rendszerkiszolgálóhoz. A rendszer megjeleníti a térképen az objektum helyét és mozgási nyomvonalának történetét (7. ábra). A nyomkövető mozgása valós időben vagy később is elemezhető. A GPS nyomkövetőknek nincs saját kijelzőjük, ezért olcsóbbak, mint navigátortársaik. A személyi nyomkövetőket (kis méretű) a személyzet, az autós nyomkövetőket pedig a járművek figyelésére használják. Az automatikus nyomkövetők lehetővé teszik különféle érzékelők (üzemanyagszint, tengelyterhelés stb.) csatlakoztatását, és maguk is csatlakoznak a fedélzeti hálózathoz. Autókövetőkhöz külső antenna csatlakoztatására is van lehetőség. 12

13 7. ábra A Track GPS loggerek nemcsak kijelzővel nem rendelkeznek, de adatátviteli modulokat (GSM modulokat) sem tartalmaznak, ezért valós idejű monitorozásra nem alkalmasak. A naplózó információk vezetés közben rögzítésre kerülnek a beépített memóriában, és a számítógéphez való csatlakozást követően válnak elérhetővé elemzés céljából. Azokban az esetekben, amikor szükséges biztosítani további funkciók A koordináták egyszerű bevitele a vevő memóriájába mellett maguk a navigátorok is használatosak (majdnem mindig GPS-navigátorok). Széles körű képességekkel rendelkeznek, amelyek áttekintése meghaladja előadásunk kereteit. Az olaj- és gázipar számára a legfontosabbak a különféle profilok térképeinek megjelenítése, a földi útvonalak elrendezése, az objektumok koordinátáinak keresése és meghatározása stb. Ezeket a képességeket használták például a több mint km-nyi föld alatti gázvezeték szervizelésével foglalkozó BG Transco cég szakemberei, hogy kritikus helyzetek esetén meghatározzák a gázvezeték közelében potenciálisan veszélyes területre eső építmények helyét. Ennek érdekében 1 m-es talajfelbontású pankromatikus műholdfelvételeket használtak a nagy népsűrűségű területek pufferzónáinak elemzésére. A képet egy GPS-vevővel kapott referenciapontok segítségével georeferáltuk. A gázvezeték nyomvonalát elemző módszerrel (koordinátákkal) ráraktuk a képre, és a térbeli elemzés eredményeként egy 200 méteres potenciális kockázatú pufferzónát és az abban elhelyezkedő összes objektumot számítottuk ki. Egy másik példa egy 450 km hosszú olajvezeték építése a RAO Rosznyeftyegazstroj Nyenec Autonóm Kerületében. A Landsat űrhajó képeit használták fő információforrásként, amely lehetővé tette a legmegbízhatóbb és legidőszerűbb információk megszerzését a tervezett olajvezeték területén lévő területről. A digitális domborzatmodell alapján a tervezett létesítmény területének digitális modelljei készültek, valamint számítások készültek az olajvezeték nyomvonala mentén lejtők elfordulási szögeiről, nagyságáról és irányáról. A professzionális GPS-navigátorokat a komponensek minősége (különösen az antennák), ​​a használt szoftverek, a támogatott működési módok (például RTK, bináris adatkimenet), a működési frekvenciák (L1 + L2), az interferencia-függőségek elnyomására szolgáló algoritmusok, a naptevékenység (a az ionoszféra hatása), támogatott navigációs rendszerek (például NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo, Beidou), megnövekedett energiaellátás és természetesen az ár. Meg kell jegyezni, hogy jelenleg a GPS-technológiák és a földi távérzékelési adatok megszerzésére és feldolgozására szolgáló módszerek szoros integrációja irányul, ami főként a légifotózás területén nyilvánul meg. A felmérési munkák során meglehetősen régóta használnak egyes gyártók GPS-vevőkkel integrált légikameráit (8. ábra), amelyek a terület fényképezésekor rögzítik mindegyik vetületének középpontjának térbeli háromdimenziós koordinátáit. keret. A technológia használata 13

A 14. sz. a szakértők szerint lehetővé teszi az átrepülő anyagok fotogrammetriai feldolgozásához szükséges referenciapontok számának szorzós csökkentését, ami jelentősen növeli a munka termelékenységét és csökkenti a kezdeti adatok megszerzésének összköltségét. 8. ábra GPS-vevővel integrált légifotó-komplexum Így a térinformatikai rendszer létrehozásakor kombinált információforrásokat használnak: a Föld távérzékelési módszereinek kombinációját űrhajókkal, változó részletességgel, GPS mérési adatokkal, lézeres és sztereó fényképezéssel, topográfiai térképek adatai stb. Minden a rendszer követelményeitől függ. Érvelhető, hogy a Föld különböző távérzékelési eszközeivel nyert információk és a GPS mérési adatok kombinációja lehetővé teszi bármely objektumról a leggyorsabban és legmegbízhatóbban a teljes és átfogó információ megszerzését, és teljes mértékben kielégíti az összes igényt bármely projekt, rendszer, vállalkozás információs támogatása. Folyamatos növekedés a geoalkalmazásban információs technológia ben létrejött olaj- és gázkomplexum vállalkozásainál utóbbi időben, nemcsak magának a térinformatikai rendszer képességeinek fejlesztésének köszönhető, hanem az információs rendszer adatainak a GPS-technológiákkal és a földi távérzékelési adatok megszerzésére és feldolgozására szolgáló technológiákkal való szoros integrációjának is. 14

GIS ÉS GPS AZ OLAJ- ÉS GÁZIPARBAN Eremenko.D.I. Nizhnevartovsk Oil College (ág) FSBEI VOYUGU Yugra State University Nizhnevartovsk, Oroszország GIS és GPS AZ OLAJ- ÉS GÁZIPARBAN Eremenko.D.I.

Repülési (táv) módszerek az erdészetben Előadások 1-2 Vukolova I.A., Ph.D., docens, Erdőgazdálkodási és Erdővédelmi Tanszék, Moszkvai Állami Erdészeti Egyetem Távérzékelés(ERS) – az a folyamat, amellyel

Műholdas navigációs rendszerek GLONASS, GPS, Galileo Ősidők óta az utazók azon töprengtek: hogyan határozzák meg helyzetüket a Földön? Az ókori tengerészek a csillagokat használták a navigációhoz

Mi az a GPS? Műholdas navigációs rendszer GPS (Global Positioning System) vagy Global Positioning Positioning System. A GPS rendszer hivatalos neve NAVSTAR (Navigation System of

Beszámoló a TsNIIMash Szövetségi Állami Egységes Vállalat Tudományos és Műszaki Tanácsa 3. szekciójának ülésén „A kutatás-fejlesztési „Fejlesztés” keretében a geodéziai kutatási területek általános terve 2013. május 28-án kelt. Szerep és hely problémás kérdések kutatásában

GLOBÁLIS NAVIGÁCIÓS MŰHOLDAS RENDSZEREK, ALKALMAZÁS A GEODÉZIÁBAN Zakharchev S.V., Andreeva N.V. BSTU V.G. Shukhova Belgorod, Oroszország GLOBÁLIS NAVIGÁCIÓS MŰHOLD RENDSZEREK, ALKALMAZÁSOK A GEODÉZIÁBAN Zakharcsev

A helymeghatározás egy megfigyelő vagy tárgy helyzetének meghatározása műholdas rendszerek segítségével a háromdimenziós földi térben. A műholdas helymeghatározó rendszerek előnyei: globális hatékonyság

Frolova Elena Andreevna Frolova Elena Andreevna A GLOBÁLIS MŰHOLDRENDSZEREK GLONASS ÉS GPS MŰSZAKI TULAJDONSÁGÁNAK ELEMZÉSE. GLONASS ÉS GPS GLOBÁLIS MŰHOLDRENDSZEREK TECHNIKAI TULAJDONSÁGÁNAK ELEMZÉSE.

FSUE "RNII KP" Almanach a kiegészítő GLONASS/GPS rendszerek integritásának ellenőrzésének eredményeiről a 2007.11.08. 03:00:00 és 2007.11.08. 06:00:00 közötti időszakra 1. Bevezetés Ezt az anyagot bemutatja az eredményeket

AZ RF SZÖVETSÉGI ÁLLAMI KÖLTSÉGVETÉSI OKTATÁSI ÉS TUDOMÁNYOS MINISZTÉRIUM FELSŐOKTATÁSI INTÉZMÉNY "VORONEZI ÁLLAMI MŰSZAKI EGYETEM" INGATLANKATASZTER TANSZÉK,

REPÜLÉSI LÉTESÍTMÉNYEK FEJLESZTÉSE OLAJ- ÉS GÁZIPARI INFRASTRUKTÚRA FELÜGYELETÉRE Általános tervező N.N. Sevastyanov KONFERENCIA „ŰRFIGYELŐ RENDSZEREK ÉS TECHNOLÓGIÁK AZ EREDMÉNYEK ALKALMAZÁSÁHOZ”

GPS: működési elvek, eszközök osztályozása Mert utóbbi években A GPS funkció az átlagfelhasználó számára érthetetlen rövidítésből egy tökéletesen ismert rövidítéssé vált, amely naponta több ezer felhasználó életét könnyíti meg.

A távérzékelési eszközök összefüggéseinek sémája Földterületek állapotfigyelése távmódszerekkel Távoli módszerek földi Levegő (Aero-) tér Elsődleges információk típusai Fotogrammetriai

UDC 621.391.26 K.M. Drugov, L.A. Podkolzina NAVIGÁCIÓS RENDSZEREK FÖLDI MOBIL OBJEKTUMOKHOZ Az információtechnológia modern technikai fejlődése jelentősen kibővíti a taktikai és műszaki

10 V. A. Dobrikov, V. A. Avdeev, D. A. Gavrilov UDC 621.396.96+629.78 V. A. DOBRIKOV, V. A. AVDEEV, D. A. GAVRILOV AZ ARVÍRSZÍR AIRJÁRTARI SZÍVJÁRTAJ NYERÉSÉNEK MEGHATÁROZÁSA

HÁZTARTÁSI KIS GÉPEK KERESÉSÉRE ÉS ÉRZÉKELÉSÉRE SZOLGÁLÓ ESZKÖZ FEJLESZTÉSE ÉS PROGRAMOZÁSA Kapustin Dmitry Jurievich Karbantartás A munka fő célja az apróságok keresésének egyszerűsítése. Mindannyian időszakosan

A térinformatikai technológiák alkalmazásának korszerű szempontjai az olaj- és gázszektorban Földrajzi információs rendszerek kezelése www.primegroup.ru A térinformatikai technológiák használatának előfeltételei az üzemanyag- és energiaszektorban Objektumok térbeli elosztása

Nyílt részvénytársaság "Priroda Kutatási és Termelő Központ" (JSC "NIiP Center "Priroda") TÁVÉRZÉKELŐ ADATOK AZ ÁLLAMI TOPOGRÁFIAI RENDSZERBEN

Szövetségi Állami Költségvetési Szakmai Felsőoktatási Intézet „Moszkvai Állami Műszaki Egyetem, N.E. Bauman" (MSTU N.E. Bauman nevéhez fűződik) "Intellektuális

AZ ÁLLAMI ŰRKUTATÁSI ÉS TERMELŐ KÖZPONT (GKNPC) FÖLDTÁVÉRZÉKELÉSÉRE VONATKOZÓ ŰRENDSZER IM. M.V. Khrunicheva I.A. Glazkov GKNPTs im. M.V. Hrunicseva. Email: [e-mail védett]

„A KNS GLONASS/GPS navigációs mezőjének megfigyelésére szolgáló rendszer a Föld keleti féltekéjének területén lekérdezetlen mérőrendszerekkel” ELŐADÓ: a Krasznojarszki Tudományos Központ elnökhelyettese

A Föld távérzékelése a környezeti és geológiai kutatásokban 3. A Föld űrből történő vizsgálatának módszerei és technológiái Tartalom 3.1. Távérzékelési anyagok beszerzésének technológiája A beszerzés és feldolgozás sémája

Földrajzi információs rendszerek 14. előadás A térinformatika definíciója (geographic információs rendszer) térbeli (földrajzi) adatok és kapcsolódó adatok gyűjtésére, tárolására, elemzésére és grafikus megjelenítésére szolgáló rendszer

AZ OROSZ FÖDERÁCIÓ OKTATÁSI ÉS TUDOMÁNYOS MINISZTÉRIUMA Szövetségi Állami Autonóm Szakmai Felsőoktatási Intézmény "Kazan (Volga Régió) Szövetségi Egyetem" Intézet

A geoinformatika fejlődésének tendenciái Oroszországban és a világon A geotér integrációja Mihail Alekszandrovics Bolszunovszkij Szovzond Társaság első vezérigazgató-helyettese * Ipar 1 2 3 Technológiák

MŰSZAKI SZABÁLYOZÁSI ÉS METROLÓGIAI SZÖVETSÉGI ÜGYNÖKSÉG AZ OROSZ FÖDERÁCIÓ NEMZETI SZABVÁNYA GOST R 52928-2008 GLOBÁLIS MŰHOLDAS NAVIGÁCIÓS RENDSZER Kifejezések és meghatározások Moszkva Standartinform

A rendszer fő célja a járművek üzemeltetési költségeinek csökkentése és a használat hatékonyságának növelése azáltal, hogy megbízható és időszerű információkat szerez a rendszer bevezetéséről

MOBIL ALKALMAZOTTAK NAVIGÁCIÓS SZÁLLÍTÁSI SZOLGÁLTATÁSOK HASZNOS TUDNI! OPTIMALIZÁLJA ALKALMAZOTTAI MUNKÁJÁT HATÉKONYAN ÉS ELLENŐRZÉSE AZ IRODÁN kívüli SZÁLLÍTÁST UTAZÓ ALKALMAZOTTAK ÉS A CÉG SZÁLLÍTÁSA Felszereltség esetén

A POZÍCIÓZÁS PONTOSSÁGÁNAK ÉRTÉKELÉSE JAVAD GNSS M.O. GNSS BERENDEZÉSÉVEL. Lyubich (UGT-Holding, Jekatyerinburg) 2011-ben szerzett diplomát az Uráli Szövetségi Egyetemen. első elnök

Osztályozás képfelvételi technológia szerint Fényképes szkenner OM Látható és infravörös tartomány Szkenner OE Radar Rádió hatótáv Passzív rekord természetes sugárzás

Osztályozás technikai eszközöket távérzékelés TS Group távérzékelési felmérő berendezések, földmérő berendezések hordozói, földi távérzékelési berendezések Földmérő berendezések teljes flotta

A MODERN RADAR ERS ADATAI ÉS FELDOLGOZÁSI MÓDSZEREK ÁTTEKINTÉSE A SARSCAPE SZOFTVER KOMPLEX HASZNÁLATÁVAL Yu.I. Kantemirov (Sovzond Company LLC) [e-mail védett] A jelentés előírja

937 Aláírások használata a mozgó objektumok helyének meghatározásának pontosságának javítására helyi rendszerek pozicionálás. Zaretsky S.V. ( [e-mail védett]) Moszkvai Fizikai és Technológiai Intézet

Modern technológiák lehetővé teszi meglehetősen megfizethető navigációs rendszerek létrehozását az autósok számára, akik nem csak a terület térképét és az autó helyét tudják megjeleníteni a képernyőn,

Globális helymeghatározó rendszerek 1 Az előadás célja A műholdas navigáció alapvető funkcióinak megértése Megtudni, hogyan határozhatunk meg egy pozíciót a térképen 2 A jel átviteli idejének mérésének elve Távolság

Nemzetközi Tudományos és Műszaki Konferencia anyaga, 2012. december 3-7. MOSCOW INTERMATIC 2 0 1 2, 6. rész A MIREA MEGKÖZELÍTÉSE A MŰHOLDAS INTEGRITÁSÁNAK ELLENŐRZÉSÉRE SZOLGÁLÓ FEDÉLZETI RÁDIÓ-ELEKTRONIKUS BERENDEZÉSEK KIALAKÍTÁSÁHOZ

SZÖVETSÉGI MŰSZAKI SZABÁLYOZÁSI ÉS METROLÓGIAI ÜGYNÖKSÉG AZ OROSZ FÖDERÁCIÓ NEMZETI SZABVÁNYA GOST R 53607-2009 MÓDSZEREK ÉS TECHNOLÓGIÁK GEODÉZIAI ÉS TERÜLETKEZELÉSI MUNKÁK VÉGREHAJTÁSÁRA Meghatározás

Javaslat a bányászati ​​és feldolgozó üzemek problémáinak megoldására szolgáló földfelszín és szerkezetek eltolódásainak térfigyelésére 1 Tartalom 1. Általános információk 3 2. Az elmozdulások térfigyelésének szakaszai....5 3. Erőforrás

Földi távérzékelési adatok bevitele és feldolgozása Előadó: Ph.D. Tokareva Olga Sergeevna 2. előadás A távérzékelő rendszer felépítése A műhold pályaszegmense Információs Központ Célfelszerelés Állomás

MŰHOLDAS NAVIGÁCIÓS RENDSZEREK GPS és GLONASS Elméleti Mechanikai Tanszék MIPT, Irányítási Problémák Intézete RAS, Javad GNSS Interdiszciplináris szeminárium MIPT, 10.29.08 Tartalom GPS és GLONASS 1 GPS és GLONASS

Nemzetközi Tudományos és Műszaki Konferencia anyaga, 2011. november 14., 17. MOSCOW INTERMATIC 2 0 1 1, 3. rész MIREA A DIGITÁLIS MOBIL RÁDIÓKOMMUNIKÁCIÓK TERÜLETÉNEK MÉRÉSE INFORMÁCIÓS RENDSZEREK HASZNÁLATÁVAL

A GLONASS rendszert használó műholdas navigációs technológiák bevezetése az arhangelszki régió társadalmi-gazdasági fejlődése érdekében MŰHOLDHELYZÍTÉS ÁLTALÁNOS CIVIL ALKALMAZÁS

A TOPOCAD PROGRAM FELHASZNÁLÁSA EGY TÁROLÓ FENÉNÜDÉKÉNEK MEGFIGYELÉSÉRE VONATKOZÓ PROJEKT MEGVALÓSÍTÁSÁBAN Galakhov V.P., Geostroyiziskaniya CJSC Az Építőmérnöki Kar munkatársaitól származó kutatási anyagok alapján

Karepin Alexander Sergeevich végzős hallgató Samsonova Natalya Vyacheslavovna Ph.D. közgazdász. Tudományok, Tanszékvezető, Rosztovi Állami Építőmérnöki Egyetem, Rostov-on-Don, Rostov Region

Kód Fázis Mérések és eredmények Alapelvek és hibaforrások Pontossági értékcsökkenés (DOP) tényező A DOP a térbeli reszekció geometriai minőségi tényezője A DOP a relatív helyzettől függ

UDC 528.4+ 528.7+528.8 ERS ADATOK EREDMÉNYEI ALKALMAZÁSA MEZŐGAZDASÁGI OBJEKTUMOK TÉRKÉPEZÉSÉRE V.N. Maksimova A cikk a vidéki objektumok feltérképezésének módszerével kapcsolatos kérdéseket tárgyalja

AZ OROSZ FÖDERÁCIÓ OKTATÁSI ÉS TUDOMÁNYOS MINISZTÉRIUMA MOSZKVA ÁLLAMI GEODÉZIA ÉS KARTEGRÁFIAI EGYETEM (MIIGAIK) A felsőoktatás fő oktatási programjának leírása Irány

ÖSSZOROSZ OLIMPIÁD ISKOLÁSOKNAK „LÉPÉS A JÖVŐBE” „LÉPÉS A JÖVŐBE, MOSZKVA” INFORMATIKAI ÉS IRÁNYÍTÁSI RENDSZEREK Tartalom Bevezetés Magasságmérés Barometrikus magasságmérő Rádiótechnikai magasságmérő Választás

UDC 528.48(076.5) Khmyrova E.N. (Karaganda, KarSTU), Besimbaeva O.G. (Karaganda, KarSTU), Igemberlina M.B. (Karaganda, KarSTU) A jelölés koordinált módszere működik a modern integrált használatával

Térképészet, topográfia és távérzékelés: modern trendek Anna Ivanovna Prasolova, docens, a Moszkvai Állami Egyetem Földrajzi Kara, M.V. Lomonoszov [e-mail védett] Tula Nadezhda

VIZSGÁLATI TOPOGRÁFIAI FÉRÉS 1. Milyen módszereket alkalmaznak a talajdomborzati felméréshez? - tacheometrikus;* - sztereotopografikus; - kombinálva. 2. Jelenleg melyik módszer

Fejlesztéstörténet A berendezések és a CCVO működésének első eredményei a Meteor-M űrhajó fedélzetén 1 ANO "Cosmos-NT" Orosz Tudományos Akadémia Űrkutató Intézete 2009 Körülbelül 30 éve folyik a munka az Űrkutató Intézetben az Orosz Tudományos Akadémia

AZ OROSZ SZÖVETSÉG FELSŐOKTATÁSI ÁLLAMI BIZOTTSÁGA PEREM ÁLLAMI MŰSZAKI EGYETEM ÉPÜLETSZERKEZETI TANSZÉK Helymeghatározó rendszerek használata a végrehajtáshoz

Térgeodézia és nagy pontosságú gravimetria a modern geodinamikában V.E.Zharov, A.V.Kopaev. V.K. Milyukov A munka alapja Szövetségi célprogram „Globális navigációs rendszer” Projekt

TARTALOM Előszó...3 Bevezetés... 4 I. SZAKASZ ÁLTALÁNOS INFORMÁCIÓK A GEODÉZIÁHOZ ÉS A GEODÉZIAI MÉRÉSEKRŐL 1. fejezet A Föld felszíne és ábrázolási módjai... 6 1.1. Föld alakjának és helyzetének meghatározása

GONETS-D1M Többfunkciós személyi számítógép rendszer műholdas kommunikáció www.gonets.ru MSPSS "Gonets-D1M" Az MSPSS "Gonets-D1M" adatátvitelre és kommunikációs szolgáltatások nyújtására szolgál előfizetőknek bárhol

Nemzetközi Polgári Repülési Szervezet A37-WP/195 1 WORKING PAPER TE/109 22/9/10 (Information paper) KÖZGYŰLÉS 37. ÜLÉS MŰSZAKI BIZOTTSÁG 35. napirendi pont. Globális szervezeti rendszer

Víz alatti járatok diagnosztikája. Útvonalkereső rendszerek. A lokátorrendszerek olyan eszközök, amelyeket a térbeli pozíció távoli keresésére, észlelésére és mérésére terveztek

B.A. Dworkin

Az információs műholdas technológiák aktív megvalósítása, mint a társadalom gyorsan fejlődő informatizálódásának szerves része, gyökeresen megváltoztatja az emberek életkörülményeit és tevékenységét, kultúráját, viselkedési mintáit, gondolkodásmódját. Alig néhány évvel ezelőtt a háztartási vagy autós navigátorokat csodaként tekintették. Nagy felbontású műholdképek internetes szolgáltatásokon, mint pl Google Föld, az emberek megnézték, és soha nem szűntek meg csodálni. Most már egyetlen autós sem indul el otthonról (ha az autóban még nincs navigátor) anélkül, hogy először kiválasztaná az optimális útvonalat, figyelembe véve a forgalmi dugókat a navigációs portálon. A tömegközlekedési járművekre navigációs berendezéseket telepítenek, beleértve az ellenőrzési célokat is. A műholdképeket a természeti katasztrófák sújtotta területeken operatív információk megszerzésére és különféle problémák megoldására használják, például az önkormányzati irányításban. A példákat lehet szaporítani, és mindegyik megerősíti azt a tényt, hogy az eredmények űrtevékenységek a modern élet szerves részévé váltak. Az sem meglepő, hogy a különböző űrtechnológiákat gyakran együtt alkalmazzák. Ezért természetesen a technológiák integrálásának és az egységes, teljes körű technológiai láncok létrehozásának gondolata a felszínen van. Ebben az értelemben az űrből származó Földi távérzékelés (ERS) technológia és a globális navigációs műholdrendszerek (GNSS) sem kivételek. De először a dolgok...

GLOBÁLIS NAVIGÁCIÓS MŰHOLDRENDSZEREK

A Global Navigation Satellite System (GNSS) olyan műszaki és szoftveres eszközök készlete, amelyek lehetővé teszik a koordináták meghatározását a Föld felszínének bármely pontján a műholdjelek feldolgozásával. Minden GNSS fő elemei a következők:

• műholdak orbitális konstellációja;
• földi irányító rendszer;
• fogadó berendezés.

A műholdak folyamatosan továbbítanak információkat a pályán elfoglalt helyükről. A vevőberendezés különféle műholdas navigátorokból áll, amelyeket az emberek használnak szakmai tevékenység vagy a mindennapi életben.

A GNSS működési elve a vevőkészülék antennája és a műholdak közötti távolság mérésén alapul, amelyek helyzete nagy pontossággal ismert. A távolságot a műhold által a vevő felé továbbított jel terjedési késleltetési idejéből számítják ki. A vevő koordinátáinak meghatározásához elegendő három műhold helyzetének ismerete. Valójában négy (vagy több) műhold jeleit használják fel a műhold és a vevő órái közötti eltérés okozta hiba kiküszöbölésére. A rendszer több műholdjának távolságának ismeretében, hagyományos geometriai konstrukciók segítségével a navigátorba „bedrótozva” program kiszámítja a helyzetét a térben, így a GNSS segítségével gyorsan, nagy pontossággal meghatározható a hely a földfelszín bármely pontján, kb. bármikor, bármilyen időjárási körülmények között. A rendszer minden műholdja az alapinformációk mellett a vevőberendezés folyamatos működéséhez szükséges segédinformációkat is továbbítja, köztük a teljes műholdkonstelláció helyzetének teljes táblázatát, néhány percen belül egymás után továbbítva. Erre a vevőkészülékek működésének felgyorsításához van szükség. Meg kell jegyezni, hogy a fő GNSS fontos jellemzője, hogy a műholdvevővel (navigátorral) rendelkező felhasználók számára a jelek vétele ingyenes.

Bármely navigációs rendszer használatának általános hátránya, hogy bizonyos körülmények között a jel nem jut el a vevőhöz, vagy jelentős torzítással vagy késéssel érkezhet. Például szinte lehetetlen meghatározni a pontos helyét egy vasbeton épületben, egy alagútban vagy egy sűrű erdőben. A probléma megoldására további navigációs szolgáltatásokat, például A-GPS-t használnak.

Ma több GNSS működik az űrben (1. táblázat), amelyek fejlődésük különböző szakaszaiban vannak:

• GPS(vagy NAVSTAR) – az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma üzemelteti; jelenleg az egyetlen teljesen kiépített GNSS, amely a hét minden napján, 24 órában elérhető a felhasználók számára szerte a világon;
• GLONASS- orosz GNSS; a teljes telepítés befejezése folyamatban van;
• Galileo- Európai GNSS, amely a műholdas konstelláció létrehozásának szakaszában van.

Említsük meg Kína és India nemzeti regionális GNSS-ét is - a Beidou-t és az IRNSS-t, amelyek a fejlesztés és a telepítés szakaszában vannak; kevés műhold jellemzi és országos orientációjú.

A fő GNSS jellemzői 2010 márciusában

Nézzük meg az egyes GNSS-ek néhány jellemzőjét.

GPS

Az amerikai GPS rendszer alapját a műholdak képezik (2. ábra), amelyek 6 kör alakú pályapályán keringenek a Föld körül (egyenként 4 műhold), körülbelül 20 180 km magasságban. A műholdak az L1=1575,42 MHz és L2=1227,60 MHz tartományban sugároznak jeleket, a legújabb modellek szintén az L5=1176,45 MHz tartományban. A rendszer teljes körű működését 24 műhold biztosítja, azonban a helymeghatározási pontosság és a meghibásodások esetére való tartalék növelése érdekében a keringő műholdak összlétszáma jelenleg 31 eszköz.

Rizs. 1 db GPS Block II-F űrhajó

A GPS-t eredetileg csak katonai célokra szánták. Az első műholdat 1974. július 14-én bocsátották pályára, a Föld felszínének teljes lefedéséhez szükséges 24 műhold közül az utolsót 1993-ban. Lehetővé vált a GPS segítségével a rakéták pontosan az álló, majd a mozgó rakétákra történő irányítására. tárgyak a levegőben és a földön. A pontos navigációs információkhoz való polgári felhasználók hozzáférésének korlátozása érdekében bevezették a speciális interferenciát, de 2000 óta ezeket törölték, ami után a koordináták meghatározásának pontossága egyszerű polgári GPS-navigátorral 5-15 m (a magasság pontossággal van meghatározva). 10 m), és függ egy adott pont jelvételi viszonyaitól, a látható műholdak számától és számos egyéb októl. A WAAS használata 1-2 méterrel javítja a GPS helymeghatározási pontosságot Észak-Amerikában.

GLONASS

A GLONASS orosz műholdas navigációs rendszer első műholdját még a szovjet időkben - 1982. október 12-én - állították pályára. A rendszert 1993-ban részben üzembe helyezték, és 12 műholdból állt. A rendszer alapját 24, a Föld felszíne felett mozgó műhold kell, hogy képezze három keringési síkban, 64,8°-os dőlésszöggel és 19 100 km magassággal. A mérési elv és a jelátviteli tartományok hasonlóak az amerikai GLONASS GPS rendszeréhez.

Jelenleg 23 GLONASS műhold kering a pályán (2. ábra). Az utolsó három űreszközt 2010. március 2-án bocsátották pályára. Jelenleg 18 műholdat használnak rendeltetésszerűen. Ez biztosítja a folyamatos navigációt Oroszország szinte teljes területén, és az európai rész csaknem 100%-os jelzéssel rendelkezik. A tervek szerint a GLONASS rendszert 2010 végére teljesen kiépítik.

Jelenleg a GLONASS rendszer általi koordináták meghatározásának pontossága valamivel alacsonyabb, mint a GPS hasonló mutatói (nem haladja meg a 10 m-t), azonban meg kell jegyezni, hogy a két navigációs rendszer együttes használata jelentősen növeli a helymeghatározási pontosságot. A GPS, GLONASS és Galileo rendszerek európai működésének javítására és pontosságuk növelésére a European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS) szolgál.

Galileo

Az európai GNSS Galileot úgy tervezték, hogy 1 m-nél kisebb pontossággal megoldja a navigációs problémákat az amerikai GPS-szel és az orosz GLONASS-szal ellentétben, a Galileót nem katonai osztályok irányítják. Az Európai Űrügynökség fejleszti. Jelenleg 2 tesztműhold kering a pályán, a GIOVE-A (3. ábra) és a GIOVE-B, amelyeket 2005-ben, illetve 2008-ban bocsátottak fel. A Galileo navigációs rendszert 2013-ban tervezik teljes körűen kiépíteni, és 30 műholdból áll majd.

MŰHOLDAS NAVIGÁTOROK

Mint már említettük, minden műholdas navigációs rendszer szerves része a vevőberendezés. A navigációs vevőkészülékek (navigátorok) modern piaca ugyanolyan sokszínű, mint bármely más elektronikus és távközlési termék piaca. Minden navigátor felosztható professzionális vevőkészülékekre és vevőkre, amelyeket a felhasználók széles köre használ. Nézzük meg közelebbről az utóbbit. Különféle elnevezéseket használnak rájuk: GPS-navigátorok, GPS-nyomkövetők, GPS-vevők, műholdnavigátorok stb. Az utóbbi időben népszerűvé váltak a más eszközökbe (kézi számítógépek, mobiltelefonok, kommunikátorok, órák stb.) beépített navigátorok. Maguk a műholdas navigátorok között az autós navigátorok egy különleges nagy osztályt alkotnak. Egyre elterjednek a túrázásra, csónakázásra stb. tervezett navigátorok is (gyakran egyszerűen GPS-navigátornak nevezik, annak ellenére, hogy GLONASS jeleket is tudnak fogadni).

Szinte minden személyi navigátor kötelező tartozéka a GPS chipkészlet (vagy vevő), processzor, RAM és az információk megjelenítésére szolgáló monitor.

A modern autós navigátorok képesek megtervezni az útvonalat a szervezet figyelembevételével forgalomés végezze el a címkeresést. A turisták személyes navigátorainak különlegessége általában a műholdas jelek vétele nehéz körülmények között, például sűrű erdőkben vagy hegyvidéki területeken. Egyes modellek vízálló tokkal rendelkeznek, megnövelt ütésállósággal.

A személyi műholdas navigátorok fő gyártói a következők:

• Garmin (USA; navigátorok légi, autó, motorkerékpár és vízi közlekedéshez, valamint turisták és sportolók számára)
• GlobalSat (Tajvan; navigációs berendezések különféle célokra, beleértve a GPS-vevőket is)
• Ashtech (korábban Magellan) (USA; személyes és professzionális navigációs vevőkészülékek)
• MiTac (Tajvan; autós és utazási navigátorok, zsebben használható személyi számítógépek és kommunikátorok beépített GPS-vevővel Mio, Navman, Magellan márkanév alatt)
• ThinkWare (Korea; személyi navigációs eszközök az I-Navi márkanév alatt)
• TomTom (Hollandia; autós navigátorok) stb.

A professzionális navigációs berendezéseket, beleértve a mérnöki, geodéziai és földmérési munkákat is, olyan cégek gyártják, mint a Trimble, a Javad (USA), a Topcon (Japán), a Leica Geosystems (Svájc) stb.

Amint már említettük, jelenleg nagyszámú személyi navigációs készüléket gyártanak, amelyek képességeik és áraik különböznek egymástól. Szemléltetésképpen csak egy meglehetősen „fejlett” eszköz jellemzőit írjuk le, hogy jellemezhessük a modern GPS-navigátorok teljes osztályának képességeit. Ez az egyik legújabb innováció a népszerű autós navigátorok sorozatában - TomTom MEGY 930 (a leírás a GPS Club webhelyéről származik - http://gps-club.ru).

A TomTom GO 930 navigátormodell (6. ábra) ötvözi az autós navigáció legújabb trendjeit – több kontinens térképét, vezeték nélküli headsetet és egyedülálló Map Share™ technológiát.

Az összes TomTom készüléket a cég saját maga tervezte, és teljesen plug&play jellegű, ami azt jelenti, hogy egyszerűen kiveheti őket a dobozból és elkezdheti használni anélkül, hogy hosszú utasításokat kellene olvasnia. Az intuitív kezelőfelület és az orosz nyelvű „ikonok” lehetővé teszik a járművezetők számára, hogy könnyen navigálhassanak az útvonalon. A tiszta, orosz nyelvű hangutasítások segítségével az autósok könnyen és felesleges stressz nélkül eljuthatnak úticéljukhoz. A navigátor vezeték nélküli vezérléssel és továbbfejlesztett helymeghatározási technológiával (EPT) rendelkezik, amelyet a megszakítás nélküli navigációra terveztek még alagutakban vagy sűrűn lakott területeken is.

A TomTom navigációs térképszolgáltatója a Tele Atlas, amely a TomTom csoport része. Amellett, hogy teljesen orosz nyelvű térképekkel rendelkezik, a TomTom az egyetlen navigációs megoldások szolgáltatója, amely európai és amerikai térképeket kínál bizonyos navigációs modelleken.

A világ közúti infrastruktúrája évente 15%-kal változik. Ezért a TomTom lehetőséget ad felhasználóinak, hogy a navigátor első használatától számított 30 napon belül ingyenesen letöltsék a térképek legújabb verzióját, valamint hozzáférést biztosítanak az egyedülálló Map Share™ technológiához. A TomTom navigációs felhasználók letölthetik az új térképet a TomTom HOME szolgáltatáson keresztül. Így, legújabb verziója kártyák bármikor elérhetők. Ezenkívül az autósok használhatják a Map Share™ technológiát – ezt ingyenes frissítés kézi térképek közvetlenül a navigátoron, amint az útváltozások ismertté válnak, az érintőképernyő néhány érintésével. A felhasználók módosíthatják az utcaneveket, a sebességkorlátozásokat az útvonal egyes szakaszaiban, az útirányokat, az átjárókat, valamint a POI-kat (érdekes pontokat).

A TomTom egyedülálló térképmegosztó technológiája javítja a navigációs funkciókat azáltal, hogy lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy azonnal módosítsák a térképüket. Ezenkívül a felhasználó információkat kaphat a teljes TomTom közösség által végrehajtott hasonló változtatásokról.

Ez a kártyamegosztási funkció lehetővé teszi a következőket:

• naponta és azonnal módosítsa TomTom készüléke térképeit;
• hozzáférést kap a világ legnagyobb navigációs eszközök felhasználói közösségéhez;
• napi frissítések megosztása más TomTom-felhasználókkal;
• teljes irányítást szerezhet a letöltött frissítések felett;
• használja a legjobb és legpontosabb térképeket bármely területen.

TÉRKÉPEK SZEMÉLYES MŰHOLDNAVIGÁTOROKNAK

A modern navigátorok elképzelhetetlenek teljes értékű, nagyméretű térképek nélkül, amelyek nemcsak az útvonal mentén, hanem a teljes látómezőben mutatják az objektumokat (7. ábra).

Raszteres és vektoros térképek is betölthetők a navigátorokba. Különösen a raszterinformációk egyik típusáról fogunk beszélni, de itt megjegyezzük, hogy a beolvasott és a GPS-vevőkbe betöltött papír kártyák- nem a legjobb legjobb módja térinformáció megjelenítése. Az alacsony helymeghatározási pontosság mellett a térképi koordináták és a vevő által kiadott koordináták összekapcsolásának problémája is.

Vektor digitális térképek, különösen a térinformatikai formátumokban, valójában egy olyan adatbázis, ahol az objektumok koordinátáira vonatkozó információkat például „alakfájlok” és külön-külön minőségi és mennyiségi jellemzők formájában tárolják. Ezzel a megközelítéssel az információ sokkal kevesebb helyet foglal el a navigátor memóriájában, és lehetővé válik nagy mennyiségű hasznos információ betöltése. referencia információk: benzinkutak, szállodák, kávézók és éttermek, parkolók, látnivalók stb.

Mint fentebb említettük, léteznek olyan navigációs rendszerek, amelyek lehetővé teszik a felhasználó számára, hogy a navigátor térképeit saját objektumaival egészítse ki.

Egyes személyes navigációs eszközökben, különösen a turistáknak szánt eszközökben, lehetőség van a tárgyak saját maga ábrázolására (vagyis saját térképek és diagramok elkészítésére). Erre a célra egy speciális egyszerű grafikus szerkesztő áll rendelkezésre.

Különös figyelmet kell fordítani a rezsim kérdéseire. Mint ismeretes, Oroszországban továbbra is korlátozások vonatkoznak a nagyméretű topográfiai térképek használatára. Ez jelentősen gátolja a navigációs térképészet fejlődését. Meg kell azonban jegyezni, hogy jelenleg a Szövetségi Szolgálat állami regisztráció, a kataszter és a térképészet (Rosrrestr) azt a célt tűzte ki, hogy 2011-re az Orosz Föderáció (gazdaságilag fejlett területek és városok) teljes lefedettségét 1:10 000, 1:25 000, 1:50 000 méretarányú digitális navigációs térképekkel jelenítsék meg navigációs információk , amelyeket egy útdiagram, egy digitális térképészeti háttér és tematikus információk (út menti infrastruktúra és szolgáltatási objektumok) képviselnek.

NAVIGÁCIÓS SZOLGÁLTATÁSOK

A műholdas navigációs rendszerek és vevőberendezések fejlesztése, fejlesztése, valamint a WEB technológiák és WEB szolgáltatások aktív életbe léptetése adott okot a különféle navigációs szolgáltatások megjelenésére. A navigátorok számos modellje képes a forgalmi helyzetre vonatkozó információkat fogadni és figyelembe venni az útvonal tervezése során, lehetőség szerint elkerülve a forgalmi torlódásokat. A forgalomra (forgalmi dugókra) vonatkozó adatokat a GPRS protokollt használó szakszolgálatok vagy az FM tartományban lévő RDS csatornákon keresztüli rádióadások szolgáltatják.

ŰR KÉPEK NAVIGÁTOROKBAN

Bármely navigációs térkép gyorsan elavulttá válik. Megjelenés térfilmezés az ultranagy térbeli felbontás (jelenleg a WorldView-1, WorldView-2, GeoEye-1 űrszondák akár 50 cm-es felbontást biztosítanak) hatékony eszközt biztosítanak a térképészet számára a térképtartalom frissítéséhez. Azonban sok idő telik el a térkép frissítése és kiadása előtt, és „le lehet tölteni” a navigációs készülékbe. A műholdképek lehetőséget adnak arra, hogy a navigátorban azonnal megkapják a legfrissebb információkat.

A műholdképek felhasználása szempontjából különösen érdekesek az ún. LBS szolgáltatások. Az LBS (Location-based service) egy mobiltelefon helyének meghatározásán alapuló szolgáltatás. Figyelembe véve a mobilkommunikáció széles körű fejlődését és a mobilszolgáltatók által nyújtott szolgáltatások bővülését, az LBS szolgáltatási piac adottságait aligha lehet túlbecsülni. Az LBS nem feltétlenül használja a GPS-technológiát a hely meghatározásához. A hely bázisállomások segítségével is meghatározható mobilhálózatok GSM és UMT.

A mobiltelefonok és navigációs készülékek gyártói egyre nagyobb figyelmet fordítanak a műholdképekre az LBS szolgáltatások nyújtása során. Vegyük példaként a Nokia céget (Finnország), amely 2009-ben megállapodást írt alá a DigitalGlobe-val, az ultranagy felbontású WorldView-1, WorldView-2 és QuickBird műholdak üzemeltetőjével, hogy hozzáférést biztosítson az Ovi Térképek szolgáltatás felhasználóinak. űrképekhez (megjegyezzük, hogy az Ovi – a Nokia új internetes szolgáltatások márkája).

A városi területeken történő navigálás során a láthatóságon túlmenően (8. ábra) nagyon hasznos, ha a háttérben műholdképek vannak, amikor olyan kevéssé feltárt területen haladunk át, amelyről nincsenek friss és részletes térképek. Az Ovi Térképek szolgáltatás szinte minden Nokia készülékre letölthető.

Az ultra-nagy felbontású műholdképek LBS-szolgáltatásokba integrálása lehetővé teszi azok funkcionalitásának egy nagyságrenddel történő növelését.

Az űrből származó földi távérzékelési adatok felhasználásának egyik ígéretes lehetősége háromdimenziós modellek létrehozása belőlük. A háromdimenziós térképek rendkívül vizuálisak és jobb navigációt tesznek lehetővé, különösen városi területeken (9. ábra).

Végezetül megjegyezzük, hogy a műholdnavigátorokban és az LBS-szolgáltatásokban ortorektált, ultra-nagy felbontású képeket használnak. A Sovzond cég ORTHOREGION és ORTO10 termékeket gyárt, amelyek az ALOS (ORTHOREGION) és a WorldView-1, WorldView-2 (ORTO10) űrhajók ortorektált képei alapján készülnek. Az egyes jelenetek ortorektizálása a racionális polinomiális együtthatók (RPC) módszerével történik földi vezérlőpontok használata nélkül, ami jelentősen csökkenti a munka költségeit. A vizsgálatok kimutatták, hogy az ORTHOREGION, illetve az ORTO10 termék jellemzői szerint 1:25 000, illetve 1:10 000 méretarányú navigációs térképek frissítésének alapjául szolgálhat, amelyek tulajdonképpen képaláírásokkal kiegészített fotótérképek , közvetlenül is betölthető a navigátorokba.

A nagyfelbontású műholdképek integrálása a navigációs rendszerekbe és az LBS-szolgáltatásokba nagyságrendileg növeli funkcionalitásukat, kényelmét és a használat hatékonyságát.

A „műhold” szó repülőgép jelentésében Fjodor Mihajlovics Dosztojevszkijnek köszönhetően jelent meg nyelvünkben, aki arról beszélt, hogy „mi lesz az űrben egy fejszével?.. Ha valahol távolabb kerül, akkor szerintem meglesz. elkezdenek repülni a Föld körül, anélkül, hogy tudnák, miért, műhold formájában..." Nehéz ma megmondani, mi késztette az írót ilyen okoskodásra, de egy évszázaddal később, 1957 októberének elején még csak nem is egy fejsze kezdett repülni bolygónkon, hanem az akkori idők legbonyolultabb apparátusa. lett az első mesterséges műhold, amelyet nagyon konkrét célokra küldtek az űrbe. És mások követték őt…

A "viselkedés" jellemzői

Ma már mindenki régóta hozzászokott a műholdakhoz, az éjszakai égbolt nyugodt képének megsértőihez. Gyárakban létrehozva és pályára bocsátva továbbra is „köröznek” az emberiség javára, és változatlanul csak a szakemberek szűk köre számára maradnak érdekesek. Mik azok a mesterséges műholdak, és hogyan profitálnak belőlük az emberek?

Mint ismeretes, a műhold pályára lépésének egyik fő feltétele a 7,9 km/s sebesség az alacsony pályán lévő műholdak esetében. Ezen a sebességen áll be a dinamikus egyensúly, és a centrifugális erő kiegyenlíti a gravitációs erőt. Más szóval, a műhold olyan gyorsan repül, hogy nincs ideje a földfelszínre esni, mivel a Föld szó szerint eltűnik „lábából”, mivel kerek. Minél nagyobb a műhold kezdeti sebessége, annál magasabb lesz a pályája. Ahogy azonban távolodunk a Földtől, a körpályán a sebesség csökken, és a geostacionárius műholdak mindössze 2,5 km/s sebességgel mozognak pályájukon. Az alacsony Föld körüli pályán járó űrhajó (SC) hosszú és akár örökkévaló létezésének problémájának megoldása során egyre nagyobb magasságokba kell emelni. Érdemes megjegyezni, hogy a Föld atmoszférája is jelentősen befolyásolja az űrhajók mozgását: a tengerszinttől (a légkör hagyományos határától) mért 100 km-es magasság felett is rendkívül ritkasága miatt érezhetően lelassítja őket. Tehát idővel minden űrhajó elveszíti repülési magasságát, és a pályán való tartózkodásuk időtartama közvetlenül ettől a magasságtól függ.

A Földről a műholdak csak éjszaka és azokban a pillanatokban láthatók, amikor a Nap megvilágítja őket, vagyis nem esnek a Föld árnyékának tartományába. Mindezen tényezők egybeesésének szükségessége ahhoz vezet, hogy a legtöbb alacsony pályán lévő műhold megfigyelésének időtartama átlagosan 10 perc a belépés előtt és ugyanennyi a Föld árnyékának elhagyása után. Kívánt esetben a földmegfigyelők rendszerezhetik a műholdakat fényerő alapján (első helyen itt az International űrállomás(ISS) fényereje megközelíti az első nagyságot), a villogás periodicitása szerint (kényszerített vagy speciálisan meghatározott forgatással meghatározva), a mozgás irányában (a póluson át vagy más irányban). A műholdak megfigyelésének feltételeit jelentősen befolyásolja a lefedettség színe, jelenléte és hatóköre napelemek, valamint a repülési magasság – minél magasabb, annál lassabban mozog a műhold, és annál kevésbé lesz fényes és észrevehető.

A nagy repülési magasság (minimális távolság a Földtől 180 x 200 km) még olyan viszonylag nagy űrhajók méretét is rejti, mint a (2001-ben lekerült) Mir orbitális komplexumok vagy az ISS, ezek mind világító pontként láthatók, nagyobbak vagy kisebb fényerő Ritka kivételektől eltekintve lehetetlen szabad szemmel azonosítani a műholdat. Az űrjárművek pontos azonosítására különféle optikai eszközöket alkalmaznak, a távcsövektől a távcsövekig, amelyek nem mindig hozzáférhetőek az egyszerű szemlélő számára, valamint a mozgási pályájuk kiszámítását. Az internet segít az amatőrcsillagásznak azonosítani az egyes űrhajókat, ahol információkat tesznek közzé az alacsony Föld körüli pályán lévő műholdak elhelyezkedéséről. Konkrétan bárki bejelentkezhet a NASA weboldalára, ahol valós időben megjelenik az ISS aktuális helye.

Ami a műholdak gyakorlati felhasználását illeti, az első indításoktól kezdve azonnal megkezdték a konkrét problémák megoldását. Így az első műhold repülését használták fel a Föld mágneses terének az űrből történő tanulmányozására, rádiójelével pedig a műhold lezárt testének belsejében lévő hőmérsékletről vittek adatokat. Mivel egy űrrepülőgép kilövése meglehetősen drága mulatság, és nagyon nehéz megvalósítani, ezért minden kilövéshez egyszerre több feladatot rendelnek.

Mindenekelőtt technológiai problémákat oldanak meg: új tervek kidolgozása, vezérlőrendszerek, adatátvitel és hasonlók. A megszerzett tapasztalatok lehetővé teszik, hogy a műholdak következő példányait fejlettebben készítsük el, és fokozatosan áttérjünk az összetett célfeladatok megoldására, amelyek indokolják létrehozásuk költségeit. Hiszen ennek a produkciónak is a végső célja, mint minden másnak, a haszonszerzés (kereskedelmi indítások), vagy a műholdak működés közbeni leghatékonyabb felhasználása védelmi célokra, geopolitikai és sok egyéb probléma megoldására.

Emlékeztetni kell arra, hogy az űrhajózás egésze a Szovjetunió és az USA közötti katonai-politikai konfrontáció eredményeként született meg. És természetesen amint megjelent az első műhold, mindkét ország védelmi osztálya, miután létrehozta az irányítást a világűr felett, azóta folyamatosan nyilvántartást vezet a Föld közvetlen közelében elhelyezkedő objektumokról. Tehát valószínűleg csak ők tudják, hány űrhajó jelenleg így vagy úgy működik. Ugyanakkor nemcsak magukat az űrhajókat követik nyomon, hanem a rakéták utolsó szakaszait, az átmeneti rekeszeket és más elemeket is, amelyek pályára juttatták őket. Vagyis szigorúan véve nem csak azt tekintjük társnak, akinek „intelligenciája” van. saját rendszer vezérlés, megfigyelés és kommunikáció, hanem egy egyszerű csavar is, amely a repülés következő szakaszában vált le az űrhajóról.

A US Space Command katalógusa szerint 2003. december 31-én 28 140 ilyen műholdat regisztráltak alacsony Föld körüli pályán, és számuk folyamatosan növekszik (a 10 cm-nél nagyobb objektumokat is figyelembe veszik). Idővel természetes okok miatt egyes műholdak olvadt maradványok formájában hullanak a Földre, de sokuk évtizedekig pályán marad. Amikor az űrhajók kimerítik élettartamukat, és nem engedelmeskednek a Föld parancsainak, miközben tovább repülnek, a Földközeli tér nemcsak zsúfolt, de néha veszélyes is lesz. Ezért egy új eszköz pályára bocsátásakor, az ütközés és a katasztrófa elkerülése érdekében, folyamatosan tudni kell, hol található a „régi”.

Az űrrepülőgépek osztályozása meglehetősen munkaigényes feladat, hiszen minden eszköz egyedi, és az új űrjárművek által megoldott problémák köre folyamatosan bővül. Ha azonban az űrhajókat a gyakorlati felhasználás szempontjából vizsgáljuk, akkor megkülönböztethetjük az általuk meghatározott főbb kategóriákat rendeltetését. A legkeresettebbek ma a kommunikáció, a navigáció, a földi távérzékelés és a tudományos műholdak. Külön osztályt alkotnak a katonai műholdak és a felderítő műholdak, de lényegében ugyanazokat a problémákat oldják meg, mint „békés” társaik.

Kommunikációs műholdak

A Signalmen az elsők között volt, akik hasznot húztak a műholdak felbocsátásából. A közvetítő műholdak Föld-közeli pályára állítása lehetővé tette a lakott terület nagy részén a stabil minden időjárási idejű kommunikáció problémájának gyors megoldását. Az első kereskedelmi műhold az Egyesült Államok által 1964-ben felbocsátott Echo-2 kommunikációs műhold volt, amely lehetővé tette a televíziós műsorok Amerikából Európába történő továbbításának megszervezését kábeles kommunikációs vonalak használata nélkül.

Ezzel egy időben a Szovjetunió létrehozta saját kommunikációs műholdját is, a Molnija-1-et. Az Orbit állomások földi hálózatának kiépítése után nagy hazánk minden régiója hozzáférést kapott a Központi Televízióhoz, emellett megoldódott a megbízható és minőségi telefonkommunikáció megszervezésének problémája. A Molniya kommunikációs műholdakat erősen elliptikus pályára állították, 39 000 km-es apogeummal. A folyamatos sugárzás érdekében a Molniya műholdak egész konstellációját telepítették, amelyek különféle orbitális repülőkön repültek. Az Orbita hálózat földi állomásait meglehetősen nagy antennákkal látták el, amelyek szervók segítségével nyomon követték a műhold mozgását a pályán, időszakonként átváltva a látótávolságra. Idővel a javulás folyamatában elem alap valamint a fedélzeti és földi rendszerek műszaki paramétereinek fejlesztése, az ilyen műholdak több generációja is megváltozott. De a mai napig a Molniya-3 család műholdjainak konstellációi biztosítják az információk továbbítását Oroszország egész területén és határain túl.

A Proton és Delta típusú nagy teljesítményű hordozórakéták létrehozása lehetővé tette a kommunikációs műholdak geostacionárius körpályára való eljuttatását. Különlegessége, hogy 35 800 km-es magasságban a műhold Föld körüli forgási szögsebessége egyenlő szögsebesség maga a Föld forgása. Ezért a Föld egyenlítői síkjában egy ilyen pályán elhelyezkedő műhold úgy tűnik, hogy egy pont felett lóg, és 3 geostacionárius műhold, amelyek 120°-os szögben helyezkednek el, a Föld teljes felületét lefedik, kivéve a cirkumpoláris régiók. Mivel a pályán adott pozíciójának megtartása a műholdra van bízva, a geostacionárius űrhajók alkalmazása lehetővé tette az információfogadás és -továbbítás földi eszközeinek jelentős egyszerűsítését. Az antennákat már nem kell meghajtókkal felszerelni, és a kommunikációs csatorna megszervezéséhez elég egyszer beállítani őket, a kezdeti beállítás során. Ennek eredményeként jelentősen bővült a földi felhasználók hálózata, és az információk közvetlenül a fogyasztóhoz kezdtek áramlani. Ennek bizonyítéka a nagyvárosokban és vidéki területeken a lakóépületeken elhelyezett számos parabola tányérantenna.

Eleinte, amikor csak a Szovjetunió és az USA számára volt „rendelkezésre álló” tér, mindegyik ország kizárólag saját igényeinek és ambícióinak kielégítésével foglalkozott, de idővel világossá vált, hogy mindenkinek szüksége van műholdakra, és ennek eredményeként fokozatosan megkezdődtek a nemzetközi projektek. megjelenni. Az egyik az INMARSAT nyilvános globális kommunikációs rendszer, amelyet az 1970-es évek végén hoztak létre. Fő célja az volt, hogy a tengeri hajók számára stabil kommunikációt biztosítson a nyílt tengeren, és koordinálja a mentési műveletek során végzett tevékenységeket. Jelenleg az INMARSAT műholdas kommunikációs rendszeren keresztüli mobilkommunikáció egy kis tok méretű hordozható terminálon keresztül történik. Ha kinyitja a beépített lapos antennával ellátott „bőrönd” fedelét, és ezt az antennát a műhold tervezett helyére irányítja, akkor kétirányú hangkommunikáció jön létre, és az adatcsere akár 64 kilobit/perc sebességgel megy végbe. második. Sőt, ma már négy modern műhold nem csak a tengeren, hanem a szárazföldön is kommunikációt biztosít, hatalmas területet lefedve az északitól a déli sarkkörig.

A kommunikációs berendezések további miniatürizálása és a rendkívül hatékony antennák használata az űrhajókon oda vezetett, hogy a műholdas telefon „zseb” formátumot kapott, amely nem sokban különbözik a hagyományos mobiltelefonoktól.

Az 1990-es években szinte egyidejűleg megkezdődött több mobil személyi műholdas kommunikációs rendszer kiépítése. Először jött az alacsony pályán keringő IRIDIUM és GLOBAL STAR, majd a geostacionárius THURAYA.

A Thuraya műholdas kommunikációs rendszer jelenleg 2 geostacionárius műholdat tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a kommunikációt az afrikai kontinens nagy részén, az Arab-félszigeten, a Közel-Keleten és Európában.

A hasonló szerkezetű Iridium és Global Star rendszerek nagyszámú alacsony pályán keringő műholdat használnak. Az űrhajók felváltva repülnek az előfizető felett, egymást helyettesítve, így fenntartva a folyamatos kommunikációt.

Az Iridium 66 műholdat foglal magában, amelyek körpályán forognak (magasság 780 km a Föld felszínétől, dőlésszöge 86,4°), amelyek hat pályasíkban helyezkednek el, mindegyikben 11 eszköz. Ez a rendszer 100%-ban lefedi bolygónkat.

A Global Star 48 műholdat tartalmaz, amelyek nyolc pályasíkban repülnek (magasság a Föld felszínétől 1414 km-re, dőlésszöge 52°), egyenként 6 eszközzel, amelyek 80 százalékos lefedettséget biztosítanak, a sarki régiókat leszámítva.

A két műholdas kommunikációs rendszer között alapvető különbség van. Az Iridiumban egy műhold által a Földről vett telefonjelet a lánc mentén továbbítják a következő műholdra, amíg el nem éri azt, amelyik éppen látótávolságon belül van valamelyik földi vevőállomástól (átjáróállomástól). Ez a szervezeti séma lehetővé teszi, hogy a földi infrastruktúra létrehozásának minimális költségei mellett a lehető legrövidebb időn belül megkezdje működését az orbitális komponens telepítése után. A Global Star nem biztosítja a jelátvitelt műholdról műholdra, ezért ehhez a rendszerhez sűrűbb földi vevőállomás-hálózatra van szükség. És mivel a bolygó számos területén hiányoznak, nem fordul elő folyamatos globális lefedettség.

A személyes műholdas kommunikáció használatának gyakorlati előnyei mára nyilvánvalóvá váltak. Így 2004 júniusában az Everest megmászása során az orosz hegymászóknak lehetőségük volt telefonos kommunikációt használni az Iridiumon keresztül, ami jelentősen csökkentette mindazok szorongását, akik figyelemmel kísérték a hegymászók sorsát e nehéz és veszélyes esemény során.

A SzojuzTMA-1 űrszonda legénységével 2003 májusában bekövetkezett vészhelyzet, amikor a Földre való visszatérést követően a mentők 3 órán keresztül nem találták az űrhajósokat a kazah sztyeppén, szintén arra késztette az ISS program vezetőit, hogy az űrhajósokat Iridiummal látják el. műholdas telefon.

Navigációs műholdak

A modern űrhajózás másik vívmánya a globális helymeghatározó rendszer vevőkészüléke. A jelenlegi globális helymeghatározó műholdrendszereket, az amerikai GPS-t (NAVSTAR) és az orosz GLONASS-t 40 évvel ezelőtt, a hidegháború idején kezdték el létrehozni a ballisztikus rakéták koordinátáinak pontos meghatározására. Ebből a célból a rakétakilövéseket rögzítő műholdak kiegészítéseként egy navigációs műholdak rendszerét telepítették az űrbe, melynek feladata volt pontos koordinátáik űrbeli jelentése. Miután több műholdról egyidejűleg megkapta a szükséges adatokat, a navigációs vevő meghatározta a saját helyét.

Az „elhúzódó” békeidő arra kényszerítette a rendszertulajdonosokat, hogy először a levegőben és a vízen, majd a szárazföldön kezdjék meg az információk megosztását civil felhasználókkal, bár fenntartották a jogot arra, hogy bizonyos „különleges” időszakokban a navigációs paraméterek bekötését durvábbra szabják. Így váltak a katonai rendszerek polgárivá.

A GPS-vevők különféle típusait és módosításait széles körben használják tengeri és légi járműveken, mobil és műholdas kommunikációs rendszerekben. Sőt, a GPS-vevő, akárcsak a Cospas-Sarsat rendszeradó, minden nyílt tengerre induló vízi jármű kötelező felszerelése. Az Európai Űrügynökség által megalkotott ATV teherűrhajó, amely 2005-ben repül az ISS-re, szintén a GPS és a GLONASS rendszerek adatai szerint módosítja az állomás megközelítési pályáját.

Mindkét navigációs műholdrendszer megközelítőleg azonos kialakítású. A GPS-nek 24 műholda van, amelyek hat pályasíkban (20 000 km-re a Föld felszínétől 20 000 km-re, 52°-os dőlésszögű) körpályán 4 műholdat, valamint 5 tartalék járművet helyeztek el. A GLONASS-nak 24 műholdja is van, 8 három síkban (magasság 19 000 km a Föld felszínétől, dőlésszöge 65°). Annak érdekében, hogy a navigációs rendszerek a szükséges pontossággal működjenek, a műholdakra atomórákat szerelnek fel, és rendszeresen információt továbbítanak a Földről, tisztázva mindegyik pályán való mozgásának természetét, valamint a terjedés feltételeit. rádióhullámok.

A globális helymeghatározó rendszer látszólagos összetettsége és mérete ellenére ma már bárki vásárolhat kompakt GPS-vevőt. Ez az eszköz a műholdak jelei alapján nem csak 5×10 méteres pontossággal teszi lehetővé az ember helyzetének meghatározását, hanem az összes szükséges adat megszerzését is lehetővé teszi: földrajzi koordináták, amelyek jelzik a helyét a térképen, aktuális világidő, sebesség. , magasság, az oldalsó lámpa helyzete, valamint számos elsődleges információból származó szolgáltatási funkció.

Az űrnavigációs rendszerek előnyei annyira vitathatatlanok, hogy az Egyesült Európa a hatalmas költségek ellenére saját GALILEO ("Galileo") navigációs rendszer létrehozását tervezi. Kína saját navigációs műholdak rendszerének telepítését is tervezi.

Földi távérzékelő műholdak

A miniatűr GPS-vevők használata lehetővé tette egy másik kategóriájú űrhajó – az úgynevezett Földi távérzékelő műholdak (ERS) – működésének jelentős javítását. Ha korábban meglehetősen nehéz volt az űrből készült Földről készült képeket bizonyos földrajzi pontokhoz társítani, most ez a folyamat nem okoz gondot. És mivel bolygónk folyamatosan változik, az űrből készült, soha meg nem ismételt fényképei mindig keresettek lesznek, pótolhatatlan információkat nyújtva a földi élet legkülönfélébb aspektusainak tanulmányozásához.

A távérzékelő műholdak meglehetősen nagy számmal rendelkeznek, és csoportjuk mégis folyamatosan bővül új, egyre fejlettebb eszközökkel. A modern távérzékelési műholdaknak az 1960-1970-es években üzemelő műholdakkal ellentétben nincs szükségük a speciális kapszulákban készült fotófilmek visszajuttatására a Földre, szuperkönnyű optikai teleszkópokkal és CCD-mátrixon alapuló miniatűr fotodetektorokkal is felszereltek; mint nagy sebességű adatvonalak több száz megabit/másodperc átviteli sebességgel. Az adatgyűjtés sebessége mellett lehetővé válik a kapott képek feldolgozásának teljes automatizálása a Földön. A digitalizált információ ma már nem csak kép, hanem a legértékesebb információ az ökológusok, erdészek, földgazdálkodók és sok más érdeklődő szervezet számára.

Különösen a tavasszal készült spektrozonális fényképek teszik lehetővé a betakarítás előrejelzését a talaj nedvességtartaléka alapján a növények vegetációs időszakában, és felderítik azokat a helyeket, ahol kábító hatású növényeket termesztenek, és időben intézkednek azok elpusztításáról.

Ezen túlmenően figyelembe kell venni a Föld felszínéről készült videoképek (fényképek) fogyasztók számára történő értékesítésének jelenlegi kereskedelmi rendszereit. Az első ilyen rendszerek először a LANDSAT amerikai polgári műholdak csoportosítása, majd a francia SPOT voltak. Bizonyos korlátozások mellett és bizonyos árak mellett a fogyasztók szerte a világon vásárolhatnak képeket az őket érdeklő területekről a Földön 30 és 10 méteres felbontásban. A jelenlegi, sokkal fejlettebb polgári műholdak, az ICONOS-2, a QUICK BIRD-2 (USA) és az EROS-AI (Izrael, USA) a korlátozások amerikai kormány általi feloldása után lehetővé teszik a Föld felszínéről készült fényképek vásárlását 2009-es felbontással. 0,5 méterig pankromatikus módban és 1 méterig multispektrális módban.

A meteorológiai űrhajók a távérzékelő műholdak közelében helyezkednek el. Hálózatuk földközeli pályákon történő fejlesztése jelentősen megnövelte az időjárás-előrejelzések megbízhatóságát, és lehetővé tette a földi meteorológiai állomások kiterjedt hálózatának nélkülözését. A világ minden tájáról ma megjelenő sajtóközlemények, amelyeket ciklonok, felhőutak, tájfunok és más, időjárási műholdak adatai alapján létrehozott jelenségek animált képei kísérnek, lehetővé teszik mindannyiunk számára, hogy a saját szemünkkel lássuk a természet valóságát. a Földön zajló folyamatok.

A "tudós" műholdak

Általánosságban elmondható, hogy a mesterséges műholdak mindegyike egy eszköz a Földön túlmutató környező világ megértéséhez. A tudományos műholdakat nevezhetjük egyedi kísérleti terepre új ötletek és tervek tesztelésére, valamint egyedi, más módon nem beszerezhető információk megszerzésére.

Az 1980-as évek közepén a NASA elfogadott egy programot négy csillagászati ​​obszervatórium létrehozására az űrben. Változó késleltetésekkel mind a négy távcsövet pályára bocsátották. Elsőként a HUBBLE (1990) kezdte meg munkáját, amely az Univerzumot a látható hullámhossz-tartományban vizsgálta, majd a COMPTON (1991), amely a világűrt gamma-sugarak segítségével tanulmányozta, a harmadik pedig a CHANDRA (1999). röntgensugarakat használt, és ezt a kiterjedt programot a SPITTER-rel (2003) fejezte be, amely hozzájárult az infravörös tartományhoz. Mind a négy csillagvizsgálót kiváló amerikai tudósok tiszteletére nevezték el.

A 15. éve alacsony Föld körüli pályán működő Hubble egyedi képeket szállít távoli csillagokról és galaxisokról a Földre. Ilyen hosszú élettartam alatt a távcsövet többször is megjavították az ingajáratok során, de a Columbia 2003. február 1-jei halála után felfüggesztették az űrsikló kilövéseit. A tervek szerint a HUBBL 2010-ig pályán marad, majd miután kimerítette élettartamát, megsemmisül. A COMPTON, amely gamma-sugárforrások képeit továbbította a Földre, 1999-ben megszűnt. A CHANDRA továbbra is rendszeresen szolgáltat információkat a röntgenforrásokról. Mindhárom teleszkópot a tudósok arra szánták, hogy erősen elliptikus pályákon működjenek, hogy csökkentsék a Föld magnetoszférájának rájuk gyakorolt ​​hatását.

Ami a SPITZER-t illeti, amely a hideg távoli objektumok leggyengébb hősugárzását képes érzékelni, ez a bolygónk körül keringő társaival ellentétben a Nap pályáján áll, és évente 7°-ot távolodik el fokozatosan a Földtől. A világűr mélyéből kiáramló rendkívül gyenge hőjelek érzékelése érdekében a Spitzer az érzékelőit olyan hőmérsékletre hűti le, amely mindössze 3°-kal haladja meg az abszolút nulla értéket.

Tudományos célokra nemcsak terjedelmes és összetett tudományos laboratóriumokat bocsátanak az űrbe, hanem üvegablakokkal felszerelt, sarokreflektorokat tartalmazó kis gömbműholdakat is. Az ilyen miniatűr műholdak repülési útvonalának paramétereit nagy pontossággal követik nyomon a rájuk irányított lézersugárzás segítségével, amely lehetővé teszi a Föld gravitációs mezőjének állapotának legkisebb változásairól való információszerzést.

Azonnali kilátások

A 20. század végén oly rohamosan fejlődő űrmérnökség egyetlen évre sem áll meg fejlődésében. A műholdakat, amelyek alig 5-10 éve még a műszaki gondolkodás csúcsának tűntek, az űrhajók új generációi váltják fel a pályán. És bár a mesterséges földi műholdak evolúciója egyre múlékonyabbá válik, a közeljövőbe tekintve megpróbálhatjuk meglátni a pilóta nélküli űrhajózás fejlődésének főbb távlatait.

Az űrben repülő röntgen- és optikai teleszkópok már számos felfedezést tettek a tudósoknak. Most egész, ezekkel az eszközökkel felszerelt orbitális komplexumokat készítenek elő a kilövésre. Az ilyen rendszerek lehetővé teszik Galaxisunk csillagainak átfogó tanulmányozását a bolygók jelenlétére vonatkozóan.

Nem titok, hogy a modern földi rádióteleszkópok az optikai tartományban elértnél nagyságrendekkel nagyobb felbontású képeket készítenek a csillagos égboltról. Ma eljött az ideje, hogy az ilyen típusú kutatási eszközöket az űrbe dobják. Ezeket a rádióteleszkópokat magas elliptikus pályára bocsátják, legfeljebb 350 ezer km távolságra a Földtől, ami legalább 100-szorosára javítja a csillagos égboltról készült rádiósugárzásról készült felvételek minőségét.

Nincs messze az a nap, amikor az űrben nagy tisztaságú kristályokat gyártó gyárakat építenek. És ez nem csak az orvostudomány számára szükséges biokristályos szerkezetekre vonatkozik, hanem a félvezető- és lézeripar anyagaira is. Nem valószínű, hogy műholdakról lenne szó, inkább látogatott vagy robotkomplexumokra, valamint azokhoz kikötött szállítóhajókra lesz szükség, amelyek nyersanyagokat szállítanak és a földönkívüli technológia gyümölcseit hozzák a Földre.

Nincs messze a többi bolygó gyarmatosításának kezdete. Ilyen hosszú repüléseken nincs lehetőség zárt ökoszisztéma létrehozása nélkül. A nagy távolságú űrrepüléseket szimuláló biológiai műholdak (repülő üvegházak) pedig a közeljövőben megjelennek az alacsony Föld körüli pályán.

Az egyik legfantasztikusabb, és egyben technikai szempontból ma teljesen valós feladat a globális navigációt és a Föld felszínének centiméteres pontosságú megfigyelését szolgáló űrrendszer létrehozása. Az ilyen helymeghatározási pontosság az élet számos területén alkalmazható. Először is erre van szükségük a szeizmológusoknak, akik azt remélik, hogy a földkéreg legkisebb rezgésének nyomon követésével megtanulják megjósolni a földrengéseket.

Jelenleg a műholdak pályára állításának leggazdaságosabb módja az eldobható hordozórakéta, és minél közelebb van az egyenlítőhöz a kozmodrom, annál olcsóbb a kilövés és annál nagyobb a világűrbe juttatott hasznos teher. S bár mostanra létrejöttek és sikeresen működnek az úszó- és repülőgép-kilövők, a kozmodrom körüli jól fejlett infrastruktúra még sokáig az alapja lesz a földiek sikeres tevékenységének a földközeli űrfejlesztésben.

Alexander Spirin, Maria Pobedinskaya

A szerkesztők köszönetet mondanak Alekszandr Kuznyecovnak az anyag elkészítésében nyújtott segítségéért.

„Resurs-P” távérzékelő műhold

Földi távérzékelés (ERS) - a felszín megfigyelése különböző típusú képalkotó berendezésekkel felszerelt légi járművek és űrhajók segítségével. A filmező berendezések által kapott hullámhosszak működési tartománya a mikrométer töredékétől (látható optikai sugárzás) a méterig (rádióhullámok) terjed. Az érzékelési módok lehetnek passzívak, azaz a Föld felszínén lévő objektumok naptevékenység által kiváltott természetes visszavert vagy másodlagos hősugárzását alkalmazva, illetve aktívak, a tárgyak mesterséges, irányított hatásforrással indított stimulált sugárzását alkalmazva. Az (SC)-től kapott távérzékelési adatokat a légköri átlátszóságtól való nagyfokú függőség jellemzi. Ezért az űrhajó többcsatornás passzív és aktív típusú berendezéseket használ, rögzítve elektromágneses sugárzás különféle tartományokban.

Az 1960-70-es években felbocsátott első űrszonda távérzékelő berendezése. nyom típusú volt - a mérési terület vetülete a Föld felszínére egy vonal volt. Később megjelentek és elterjedtek a panorámás távérzékelő berendezések - szkennerek, a mérési területnek a Föld felszínére vetítése egy csík.

A földi távérzékelő űrhajókat a Föld természeti erőforrásainak tanulmányozására és meteorológiai problémák megoldására használják. A természeti erőforrások tanulmányozására szolgáló űrjárművek főként optikai vagy radarberendezésekkel vannak felszerelve. Utóbbi előnye, hogy a nap bármely szakában, a légkör állapotától függetlenül lehetővé teszi a Föld felszínének megfigyelését.

Általános áttekintés

A távérzékelés egy tárgyról vagy jelenségről való információszerzés módszere az adott tárggyal való közvetlen fizikai érintkezés nélkül. A távérzékelés a földrajz egyik részterülete. A mai értelemben a fogalom elsősorban a levegőben vagy az űrben található érzékelő technológiákat jelöli, amelyek célja a földfelszínen, valamint a légkörben és az óceánban lévő tárgyak észlelése, osztályozása és elemzése terjedő jelek (például elektromágneses sugárzás) segítségével. . Aktív (a jelet először egy repülőgép vagy egy űrműhold bocsátja ki) és passzív távérzékelésre (csak más forrásból, például napfényből származó jelet rögzítenek) osztják fel őket.

A passzív távérzékelő érzékelők érzékelik a tárgy vagy a környező terület által kibocsátott vagy visszavert jelet. A passzív érzékelők által leggyakrabban használt sugárforrás a visszavert napfény. A passzív távérzékelés példái közé tartozik a digitális és filmfotózás, az infravörös, a töltéscsatolt eszköz és a sugármérők.

Az aktív eszközök pedig jelet bocsátanak ki a tárgy és a tér pásztázására, amely után a szenzor képes érzékelni és mérni az érzékelő célpont által visszavert vagy visszaszórt sugárzást. Aktív távérzékelõ szenzorok például a radar és a lidar, amelyek mérik a kibocsátás és a visszatérõ jel észlelése közötti késleltetést, ezáltal meghatározzák egy objektum helyét, sebességét és mozgási irányát.

A távérzékelés lehetőséget ad a veszélyes, nehezen elérhető és gyorsan mozgó tárgyakra vonatkozó adatok beszerzésére, valamint nagy terepterületeken történő megfigyeléseket is lehetővé tesz. A távérzékelés alkalmazási területei közé tartozik az erdőirtás (például az Amazonas), a gleccserek állapotának megfigyelése az Északi-sarkvidéken és az Antarktiszon, valamint az óceánmélység mérése sok felhasználásával. A távérzékelés felváltja a Föld felszínéről történő információgyűjtés költséges és viszonylag lassú módszereit is, ugyanakkor biztosítja, hogy az ember ne avatkozzon bele a megfigyelt területeken vagy objektumokban zajló természetes folyamatokba.

A keringő űrhajók segítségével a tudósok adatokat gyűjthetnek és továbbíthatnak az elektromágneses spektrum különböző sávjain, amelyek nagyobb légi és földi mérésekkel és elemzésekkel kombinálva biztosítják a szükséges adattartományt az aktuális jelenségek és trendek, például az El. Niño és mások természeti jelenségek, mind rövid, mind hosszú távon. A távérzékelésnek a geotudományok (például környezetgazdálkodás), a mezőgazdaság (természeti erőforrások felhasználása és megőrzése) és a nemzetbiztonság (határterületek monitorozása) területén is van alkalmazott jelentősége.

Adatgyűjtési technikák

A multispektrális kutatás és a kapott adatok elemzésének fő célja az energiát kibocsátó objektumok és területek, ami lehetővé teszi azok megkülönböztetését a környezet hátterétől. A műholdas távérzékelési rendszerek rövid áttekintése az áttekintő táblázatban található.

Általában a távérzékelési adatok beszerzésének legjobb ideje a nyár (pontosabban ezekben a hónapokban van a legmagasabb szögben a horizont felett, és a nappal a leghosszabb). Ez alól a szabály alól kivételt képez az aktív érzékelők (például Radar, Lidar) adatgyűjtés, valamint a hosszúhullámú tartományban lévő hőadatok. A hőképalkotásnál, amelyben a szenzorok hőenergiát mérnek, célszerűbb azt az időtartamot használni, amikor a talaj- és a levegő hőmérséklete közötti különbség a legnagyobb. Így, legjobb idő ezekre a módszerekre - a hideg hónapokban, valamint néhány órával hajnal előtt az év bármely szakában.

Ezenkívül néhány egyéb szempontot is figyelembe kell venni. Radar segítségével például lehetetlen képet készíteni a föld csupasz felszínéről vastag hótakaróval; ugyanez elmondható a lidarról is. Ezek az aktív szenzorok azonban nem érzékenyek a fényre (vagy annak hiányára), így kiváló választás a nagy szélességi körökhöz (példaként). Ezen túlmenően, mind a radar, mind a lidar (az alkalmazott hullámhossztól függően) képes felszíni képeket készíteni az erdő lombkorona alatt, ami hasznossá teszi őket erősen benőtt területeken történő alkalmazásokhoz. Másrészt a spektrumgyűjtési módszerek (mind a sztereó képalkotás, mind a multispektrális módszerek) főleg napsütéses napokon alkalmazhatók; Gyenge fényviszonyok között gyűjtött adatok általában rendelkeznek alacsony szint jel/zaj, ami megnehezíti azok feldolgozását és értelmezését. Ezen túlmenően, míg a sztereó képalkotás képes leképezni és azonosítani a növényzetet és az ökoszisztémákat, ez (mint a többspektrális érzékelés) nem tud áthatolni a fák lombkoronáján, hogy leképezhesse a földfelszínt.

A távérzékelés alkalmazásai

A távérzékelést leggyakrabban a mezőgazdaságban, a geodéziában, a térképezésben, a föld és az óceán felszínének, valamint a légkör rétegeinek megfigyelésében alkalmazzák.

Mezőgazdaság

A műholdak segítségével az egyes mezőkről, régiókról, körzetekről ciklusonkénti biztonsággal lehet felvételeket készíteni. A felhasználók fogadhatnak értékes információkat a föld állapotáról, ideértve a haszonnövények azonosítását, a mezőgazdasági kultúrák vetésterületének és a termés állapotának meghatározását. A műholdadatokat a mezőgazdasági teljesítmény precíz kezelésére és nyomon követésére használják különböző szinteken. Ezek az adatok felhasználhatók a gazdálkodás és a műszaki műveletek téralapú kezelésének optimalizálására. A képek segíthetnek meghatározni a termények helyét és a talajkimerülés mértékét, majd felhasználhatók kezelési tervek kidolgozására és végrehajtására a mezőgazdasági vegyszerek felhasználásának helyi optimalizálására. A távérzékelés fő mezőgazdasági alkalmazásai a következők:

• növényzet:
  • növényfajták besorolása
  • a termés állapotának felmérése (termésfigyelés, kárbecslés)
  • hozambecslés

• talaj
  • talajjellemzők megjelenítése
  • talajtípus kijelző
  • talajerózió
  • talajnedvesség
  • talajművelési gyakorlatok bemutatása

Erdőborítás megfigyelése

A távérzékelést az erdőborítás nyomon követésére és a fajok azonosítására is használják. Az így kapott térképek lefedhetik nagy terület, miközben egyidejűleg megjeleníti a terület részletes méréseit és jellemzőit (fatípus, magasság, sűrűség). A távérzékelési adatok segítségével azonosítani és megkülönböztetni lehet különféle típusok olyan erdőket, amelyeket hagyományos módszerekkel nehéz lenne elérni a föld felszínén. Az adatok különböző léptékben és felbontásban állnak rendelkezésre a helyi vagy regionális igényeknek megfelelően. A terület részletes megjelenítésére vonatkozó követelmények a vizsgálat léptékétől függenek. Az erdőborítás (textúra, levélsűrűség) változásainak megjelenítéséhez a következőket kell használni:

• Multispektrális képalkotás: nagyon nagy felbontású adatok szükségesek a fajok pontos azonosításához

• több kép egy területről, a különböző fajok évszakos változásairól való információszerzésre szolgál

• sztereó fényképek - a fajok megkülönböztetésére, a fák sűrűségének és magasságának felmérésére. A sztereó fényképek egyedülálló képet adnak az erdőborításról, amely csak távérzékelési technológiával érhető el

• A radarokat széles körben használják a nedves trópusokon, mivel minden időjárási körülmény között képesek képet készíteni

• A Lidar lehetővé teszi az erdő háromdimenziós szerkezetének megszerzését, a földfelszín és a rajta lévő tárgyak magasságának változásainak észlelését. A LiDAR adatok segítenek megbecsülni a fák magasságát, koronaterületét és az egységnyi területen lévő fák számát.

Felszíni megfigyelés

A felületfigyelés a távérzékelés egyik legfontosabb és legjellemzőbb alkalmazása. A kapott adatok segítségével meghatározható a földfelszín fizikai állapota, például erdők, legelők, útfelületek stb., beleértve az emberi tevékenységek eredményeit, például az ipari és lakóterületi tájakat, a mezőgazdasági területek állapotát, stb. Kezdetben egy földborítási osztályozási rendszert kell kialakítani, amely általában a földterületek szintjeit és osztályait tartalmazza. A szinteket és osztályokat úgy kell kialakítani, hogy figyelembe vegyék a felhasználás célját (országos, regionális vagy helyi szint), a távérzékelési adatok térbeli és spektrális felbontását, a felhasználói kérést stb.

A földfelszín állapotában bekövetkezett változások észlelése szükséges a talajborítási térképek frissítéséhez és a természeti erőforrások felhasználásának ésszerűsítéséhez. A változásokat általában több adatréteget tartalmazó több kép összehasonlításával, illetve bizonyos esetekben régebbi térképek és frissített távérzékelési képek összehasonlításával észlelik.

• szezonális változások: a termőföldek és a lombhullató erdők szezonálisan változnak

• éves változások: a földterület vagy a földhasználat változásai, mint például az erdőirtás vagy a városok terjeszkedése

A földfelszínre és a talajborítási minták változásaira vonatkozó információk elengedhetetlenek a környezetvédelmi politikák meghatározásához és végrehajtásához, és más adatokkal együtt felhasználhatók összetett számításokhoz (például az eróziós kockázatok meghatározásához).

Geodézia

A légi geodéziai adatgyűjtést először tengeralattjárók észlelésére és katonai térképek készítéséhez használt gravitációs adatok beszerzésére használták. Ezek az adatok a Föld gravitációs mezejében fellépő pillanatnyi zavarok mértékét reprezentálják, amelyek segítségével meghatározható a Föld tömegeinek eloszlásában bekövetkezett változások, amelyek pedig felhasználhatók különféle geológiai vizsgálatokhoz.

Akusztikus és közel akusztikus alkalmazások

• Sonar: passzív szonár, más tárgyakból (hajó, bálna stb.) származó hanghullámokat regisztrál; az aktív szonár hanghullám-impulzusokat bocsát ki, és regisztrálja a visszavert jelet. Víz alatti objektumok és terepek észlelésére, helyének meghatározására és paramétereinek mérésére szolgál.

• Szeizmográfok – speciális méter, amely minden típusú szeizmikus hullám észlelésére és rögzítésére szolgál. Egy adott területen különböző helyeken készült szeizmogramok segítségével a rezgések relatív intenzitásának és pontos időzítésének összehasonlításával meg lehet határozni a földrengés epicentrumát és megmérni annak amplitúdóját (a bekövetkezte után).

• Ultrahang: Ultrahang átalakítók, amelyek nagyfrekvenciás impulzusokat bocsátanak ki és rögzítik a visszavert jelet. A víz hullámainak észlelésére és a vízszint meghatározására szolgál.

Egy sor nagyszabású megfigyelés koordinálásakor a legtöbb érzékelőrendszer a következő tényezőktől függ: a platform elhelyezkedése és az érzékelő tájolása. A csúcskategóriás műszerek manapság gyakran használják a műholdas navigációs rendszerekből származó helyzetinformációkat. Az elforgatást és a tájolást gyakran elektronikus iránytű határozza meg körülbelül egy-két fokos pontossággal. Az iránytűk nemcsak azimutot (azaz a mágneses északtól való fokos eltérést), hanem a magasságot (a tengerszinttől való eltérést) is mérhetik, mivel a mágneses tér Földhöz viszonyított iránya attól függ, hogy a megfigyelés melyik szélességi fokon történik. A pontosabb tájékozódás érdekében inerciális navigációt kell használni, időszakos korrekciókkal különféle módszerekkel, beleértve a csillagok vagy ismert tereptárgyak szerinti navigációt.

A főbb távérzékelő műszerek áttekintése

• A radarokat elsősorban a légiforgalmi irányításban, a korai figyelmeztetésben, az erdőborítás megfigyelésében, a mezőgazdaságban és a nagyszabású meteorológiai adatgyűjtésben használják. A Doppler-radart a rendvédelmi szervezetek használják a járművek sebességkorlátozásainak figyelésére, valamint meteorológiai adatok beszerzésére a szél sebességére és irányára, valamint a csapadék helyére és intenzitására vonatkozóan. A kapott egyéb információk közé tartoznak az ionoszférában lévő ionizált gázra vonatkozó adatok. A mesterséges rekesznyílású interferometrikus radar nagy terepterületek pontos digitális magassági modelljei készítésére szolgál.

• A műholdak lézeres és radaros magasságmérői biztosítják széles körű adat. Az óceánok vízszintjének gravitáció okozta változásainak mérésével ezek a műszerek körülbelül egy mérföldes felbontással térképezik fel a tengerfenék jellemzőit. Az óceán hullámainak magasságának és hullámhosszának magasságmérőkkel történő mérésével meghatározható a szél sebessége és iránya, valamint a felszíni óceáni áramlatok sebessége és iránya.

• Ultrahangos (akusztikus) és radarérzékelőket használnak a tengerszint, az árapály és a hullámok irányának mérésére a tengerparti tengeri régiókban.

• A fényérzékelő és távolságmérő (LIDAR) technológia jól ismert katonai alkalmazásairól, különösen a lézerlövedék-navigációban. A LIDAR-okat a légkörben található különféle vegyi anyagok koncentrációjának detektálására és mérésére is használják, míg a repülőgépek fedélzetén lévő LIDAR segítségével a radartechnológiával elérhetőnél nagyobb pontossággal lehet mérni a földön lévő tárgyak és jelenségek magasságát. A növényzeti távérzékelés szintén a LIDAR egyik fő alkalmazása.

• A radiométerek és a fotométerek a leggyakrabban használt műszerek. Széles frekvenciatartományban érzékelik a visszavert és kibocsátott sugárzást. A leggyakoribb érzékelők a látható és infravörös érzékelők, ezt követik a mikrohullámú, gamma- és ritkábban az ultraibolya érzékelők. Ezek a műszerek különböző vegyi anyagok emissziós spektrumának kimutatására is használhatók, adatokat szolgáltatva azok légköri koncentrációjáról.

• A légi fényképezésből nyert sztereó képeket gyakran használják a Föld felszínén lévő növényzet szondázására, valamint topográfiai térképek készítésére, hogy a terepképek elemzése révén potenciális útvonalakat alakítsanak ki, kombinálva a földi módszerekkel nyert környezeti jellemzők modellezésével.

• Az olyan multispektrális platformokat, mint a Landsat, a 70-es évek óta használják aktívan. Ezeket az eszközöket tematikus térképek készítésére használták az elektromágneses spektrum több hullámhosszán (több spektrumú) felvételek készítésével, és jellemzően földmegfigyelő műholdakon használják őket. Ilyen küldetések például a Landsat program vagy az IKONOS műhold. A tematikus térképezéssel készített földborítási és földhasználati térképek ásványi anyagok feltárására, a földhasználat, az erdőirtás kimutatására és nyomon követésére, valamint a növények és kultúrnövények egészségi állapotának tanulmányozására használhatók, beleértve a nagy mezőgazdasági területeket vagy erdős területeket is. A Landsat műholdfelvételeit a szabályozók a vízminőségi paraméterek, köztük a Secchi-mélység, a klorofill-sűrűség és az összfoszfor monitorozására használják. A meteorológiai műholdakat a meteorológiában és a klimatológiában használják.

• A spektrális képalkotás olyan képeket készít, amelyekben minden pixel teljes spektrális információt tartalmaz, és szűk spektrális tartományokat jelenít meg egy folytonos spektrumon belül. A spektrális képalkotó eszközöket különféle problémák megoldására használják, beleértve az ásványtanban, biológiában, katonai ügyekben és a környezeti paraméterek mérésében használtakat.

• Az elsivatagosodás elleni küzdelem részeként a távérzékelés lehetővé teszi a hosszú távon veszélyeztetett területek nyomon követését, az elsivatagosodás tényezőinek azonosítását, hatásuk mélységének felmérését, valamint a szükséges információk biztosítását a döntéshozók számára a megfelelő intézkedések meghozatalához. környezetvédelmi intézkedések.

Adatfeldolgozás

A távérzékelésben általában digitális adatfeldolgozást alkalmaznak, mivel jelenleg ebben a formátumban fogadják a távérzékelési adatokat. IN digitális formátumban könnyebben feldolgozható és tárolható az információ. Egy kétdimenziós kép egy spektrális tartományban ábrázolható számokból álló mátrixként (kétdimenziós tömbként) én (i, j), amelyek mindegyike az érzékelő által a Föld felszínének egy olyan elemétől kapott sugárzás intenzitását jelenti, amelyhez a kép egy pixelje tartozik.

A kép a következőkből áll n x m pixel, minden képpontnak vannak koordinátái (i, j)– sorszám és oszlopszám. Szám én (i, j)– egész szám, és a pixel szürkeségi szintjének (vagy spektrális fényességének) nevezzük (i, j). Ha egy képet az elektromágneses spektrum több tartományában kapunk, akkor azt egy számokból álló háromdimenziós rács ábrázolja. I (i, j, k), Hol k– spektrális csatorna száma. Matematikai szempontból nem nehéz feldolgozni az ilyen formában kapott digitális adatokat.

Az információfogadó pontok által szolgáltatott digitális felvételeken a kép helyes reprodukálásához ismerni kell a rögzítési formátumot (adatszerkezetet), valamint a sorok és oszlopok számát. Négy formátumot használnak az adatok rendezésére:

• zónák sorozata ( Band Sequental, BSQ);

• vonalak mentén váltakozó zónák ( Band Interleaved by Line, BIL);
• pixelek között váltakozó zónák ( Band Interleaved by Pixel, BIP);
• zónák sorozata, amelyben az információ fájlba van tömörítve csoportkódolási módszerrel (például jpg formátumban).

IN B.S.Q.-formátum minden zóna pillanatképet tartalmaz külön fájl. Ez akkor kényelmes, ha nincs szükség az összes zónával egyszerre dolgozni. Az egyik zóna könnyen olvasható és megjeleníthető, tetszőleges sorrendben tölthetők be.

IN BIL-formátum A zónaadatok soronként egy fájlba íródnak, a zónák soronként váltakoznak: 1. zóna 1. sora, 2. zóna 1. sora, ..., 1. zóna 2. sora, 2. sor 2. zóna stb. a rögzítés kényelmes az összes zóna egyidejű elemzésekor.

IN BIP-formátum Az egyes pixelek spektrális fényerejének zónaértékei egymás után kerülnek tárolásra: először az első pixel értékei minden zónában, majd a második pixel értékei az egyes zónákban stb. Ezt a formátumot kombináltnak nevezzük. . Ez kényelmes egy multispektrális kép pixelenkénti feldolgozásakor, például osztályozási algoritmusokban.

Csoportos kódolás a raszteres információ mennyiségének csökkentésére szolgál. Az ilyen formátumok kényelmesek a nagyméretű képek tárolására, ha adatkitömörítő eszközre van szükség.

A képfájlokhoz általában a következők tartoznak további információk képekhez kapcsolódóan:

• az adatállomány leírása (formátum, sorok és oszlopok száma, felbontás stb.);

• statisztikai adatok (a fényességeloszlás jellemzői - minimum, maximum és átlagérték, szórás);
• térkép vetületi adatok.

A további információk vagy a képfájl fejlécében, vagy egy különálló szövegfájlban találhatók, amelynek neve megegyezik a képfájllal.

A bonyolultság mértékétől függően a felhasználók számára biztosított CS feldolgozásának következő szintjei különböznek:

• 1A – az egyes érzékelők érzékenységbeli különbségei által okozott torzítások radiometrikus korrekciója.

• 1B – radiometrikus korrekció az 1A feldolgozási szinten és a szisztematikus szenzortorzítások geometriai korrekciója, beleértve a panoráma torzításokat, a Föld forgása és görbülete által okozott torzulásokat, valamint a műhold pályájának magasságának ingadozásait.

• 2A – képkorrekció 1B szinten és korrekció adott geometriai vetületnek megfelelően földi vezérlőpontok használata nélkül. A geometriai korrekcióhoz globális digitális terepmodellt használnak ( DEM, DEM) 1 km-es tereplépcsővel. Az alkalmazott geometriai korrekció kiküszöböli a szisztematikus szenzortorzulásokat, és a képet szabványos vetítésbe vetíti ( UTM WGS-84), ismert paraméterek (műholdas efemerisz adatok, térbeli helyzet stb.) felhasználásával.

• 2B – képkorrekció 1B szinten és korrekció egy adott geometriai vetítésnek megfelelően földi vezérlőpontok segítségével;

• 3 – képkorrekció 2B szinten, plusz korrekció a terület DEM segítségével (ortorektifikáció).

• S – képkorrekció referencia kép segítségével.

A távérzékelésből nyert adatok minősége függ azok térbeli, spektrális, radiometriai és időbeli felbontásától.

Térbeli felbontás

A raszteres képen rögzített pixel mérete (a Föld felszínén) jellemzi - általában 1 és 4000 méter között változik.

Spektrális felbontás

A Landsat adatai hét sávot tartalmaznak, beleértve az infravörös spektrumot is, 0,07 és 2,1 mikron között. A Earth Observing-1 készülék Hyperion szenzora 220 spektrális sáv rögzítésére képes 0,4-2,5 mikron között, spektrális felbontása 0,1-0,11 mikron.

Radiometriai felbontás

Azon jelszintek száma, amelyeket az érzékelő képes észlelni. Általában 8 és 14 bit között változik, ami 256 és 16 384 közötti szintet eredményez. Ez a jellemző a műszer zajszintjétől is függ.

Ideiglenes megoldás

A műhold frekvenciája, amely áthalad az érdeklődési terület felett. Fontos a képsorozatok tanulmányozásakor, például az erdődinamika tanulmányozása során. A sorozat elemzését kezdetben a katonai hírszerzés igényeire, különösen az infrastruktúra változásainak és az ellenség mozgásának nyomon követésére végezték.

A távérzékelési adatokból pontos térképek készítéséhez szükség van egy olyan átalakításra, amely kiküszöböli a geometriai torzulásokat. Egy közvetlenül lefelé mutató eszközzel a Föld felszínéről készített kép csak a kép közepén tartalmaz torzításmentes képet. Ahogy haladsz a szélek felé, a képen látható pontok és a megfelelő távolságok a Földön egyre jobban eltérnek egymástól. Az ilyen torzítások korrekciója a fotogrammetriai eljárás során történik. Az 1990-es évek eleje óta a legtöbb kereskedelmi műholdképet előre javítva adják el.

Ezenkívül radiometriai vagy légköri korrekcióra is szükség lehet. A radiometrikus korrekció a diszkrét jelszinteket, például 0-tól 255-ig konvertálja valódi fizikai értékükké. A légköri korrekció kiküszöböli az atmoszféra jelenléte által okozott spektrális torzulásokat.