Sergej Revnivykh, zamjenik šefa Direkcije GLONASS, direktor Odjeljenja za razvoj GLONASS sistema OJSC Informacioni satelitski sistemi po imenu V.I. Akademik M.F. Rešetnev"

Možda ne postoji niti jedan sektor privrede u kojem se već ne koriste tehnologije satelitske navigacije - od svih vrsta transporta do poljoprivrede. A polja primjene se stalno šire. Štaviše, u većini slučajeva, prijemni uređaji primaju signale od najmanje dva globalna navigaciona sistema - GPS i GLONASS.

Status problema

Desilo se da upotreba GLONASS-a u svemirskoj industriji u Rusiji nije tako velika kao što bi se moglo očekivati, s obzirom na činjenicu da je glavni razvijač GLONASS sistema Roskosmos. Da, mnoge naše svemirske letjelice, nosači, gornji stepenovi već imaju GLONASS prijemnike kao dio svoje opreme. Ali do sada su to ili pomoćna sredstva ili se koriste kao dio korisnog tereta. Do sada su se za izvođenje mjerenja trajektorije, za određivanje orbita svemirskih letjelica u blizini Zemlje, za sinhronizaciju u većini slučajeva koriste zemaljska sredstva komandno-mjernog kompleksa, od kojih su mnoga već odavno iscrpila svoje resurse. Osim toga, mjerni instrumenti se nalaze na teritoriji Ruske Federacije, što ne omogućava globalno pokrivanje cijele putanje svemirskog broda, što utiče na tačnost orbite. Upotreba GLONASS navigacijskih prijemnika kao dijela standardne opreme na brodu za mjerenje trajektorije omogućit će postizanje tačnosti orbite svemirskih letjelica u niskoj orbiti (oni čine glavni dio orbitalne konstelacije) na nivou 10 centimetara u bilo kojoj tački orbite u realnom vremenu. Istovremeno, nema potrebe da se sredstva komandno-mjernog kompleksa uključe u izvođenje mjerenja trajektorije, da se novac troši na osiguranje njihovog učinka i održavanje osoblja. Dovoljno je imati jednu ili dvije stanice za primanje navigacijskih informacija sa table i njihovo prenošenje u centar kontrole leta za rješavanje problema planiranja. Ovaj pristup mijenja cjelokupnu strategiju balističke i navigacijske podrške. Ali, ipak, ova tehnologija je već prilično dobro razvijena u svijetu i nije posebno teška. Potrebna je samo odluka da se pređe na takvu tehnologiju.

Značajan broj svemirskih letjelica u niskoj orbiti su sateliti za daljinsko istraživanje Zemlje i rješavanje naučnih problema. Razvojem tehnologija i sredstava za posmatranje, povećanjem rezolucije, povećavaju se i zahtjevi za tačnost vezivanja primljenih informacija cilja za satelitske koordinate u trenutku snimanja. U a posteriori modu, za obradu slika i naučnih podataka, u mnogim slučajevima treba znati tačnost orbite na nivou centimetra.

Za letjelice posebne geodetske klase (kao što su Lageos, Etalon), koje su posebno dizajnirane za rješavanje fundamentalnih problema proučavanja Zemlje i usavršavanja modela kretanja svemirskih letjelica, već je postignuta centimetarska orbitalna tačnost. Ali moramo imati na umu da ova vozila lete izvan atmosfere i imaju sferni oblik kako bi se minimizirala nesigurnost perturbacija solarnog tlaka. Za mjerenja trajektorije koristi se globalna međunarodna mreža laserskih daljinomjera, koja nije jeftina, a rad sredstava u velikoj mjeri ovisi o vremenskim prilikama.

Daljinske i naučne svemirske letjelice uglavnom lete na visinama do 2000 km, imaju složen geometrijski oblik i u punoj mjeri doživljavaju poremećaje iz atmosfere i sunčevog pritiska. Nije uvijek moguće koristiti laserske objekte međunarodnih usluga. Stoga je zadatak dobivanja orbita takvih satelita sa centimetarskom preciznošću vrlo težak. Potrebna je upotreba posebnih modela kretanja i metoda obrade informacija. U posljednjih 10-15 godina u svjetskoj praksi je napravljen značajan napredak u rješavanju ovakvih problema korištenjem ugrađenih visoko preciznih GNSS navigacijskih prijemnika (uglavnom GPS-a). Pionir u ovoj oblasti bio je satelit Topex-Poseidon (zajednički NASA-CNES projekat, 1992-2005, visina 1336 km, inklinacija 66), čija je tačnost orbite prije 20 godina obezbjeđena na nivou od 10 cm (2,5 cm po radijusu) .

U narednoj deceniji, Ruska Federacija planira lansirati dosta svemirskih letjelica za daljinsko otkrivanje za rješavanje primijenjenih problema u različite svrhe. Konkretno, za određeni broj svemirskih sistema potrebno je vezivanje ciljnih informacija sa vrlo visokom preciznošću. To su zadaci istraživanja, mapiranja, praćenja ledenih prilika, vanrednih situacija, meteorologije, kao i niz fundamentalnih naučnih zadataka u oblasti proučavanja Zemlje i okeana, izgradnje visokopreciznog dinamičkog modela geoida, visokog -precizni dinamički modeli jonosfere i atmosfere. Tačnost položaja letjelice već je potrebna da se zna na nivou centimetara u cijeloj orbiti. Govorimo o posteriornoj tačnosti.

Ovo je već težak zadatak za svemirsku balistiku. Možda jedini način koji može pružiti rješenje za ovaj problem je korištenje mjerenja s ugrađenog GNSS navigacijskog prijemnika i odgovarajućih sredstava za visokopreciznu obradu navigacijskih informacija na zemlji. U većini slučajeva, ovo je kombinovani prijemnik koji radi na GPS i GLONASS sistemima. U nekim slučajevima mogu se postaviti zahtjevi za korištenje samo GLONASS sistema.

Eksperimentirajte s visoko preciznim određivanjem orbita koristeći GLONASS

U našoj zemlji je dobro razvijena tehnologija za dobijanje visoko preciznih koordinata pomoću navigacionih prijemnika geodetske klase za rešavanje geodetskih i geodinamičkih problema na površini Zemlje. Radi se o tehnologiji takozvanog visokopreciznog pozicioniranja (precizno pozicioniranje tačke). Karakteristike tehnologije su sljedeće:

* za obradu mjerenja navigacijskog prijemnika, čije koordinate je potrebno specificirati, ne koriste se informacije iz navigacijskih okvira GNSS signala. Navigacijski signali se koriste samo za mjerenja dometa, prvenstveno na osnovu mjerenja faze nosioca signala;

* Kao efemeridno vremenske informacije navigacionih letelica koriste se visokoprecizne orbite i korekcije sata na brodu, koje se dobijaju na osnovu kontinuirane obrade merenja globalne mreže stanica za prijem GNSS navigacionih signala. Sada se uglavnom koriste rješenja Međunarodnog GNSS servisa (IGS);

* mjerenja navigacijskog prijemnika čije koordinate treba da se odrede obrađuju se zajedno sa visoko preciznim informacijama o vremenu efemeride korištenjem posebnih metoda obrade.

Kao rezultat toga, koordinate prijemnika (fazni centar antene prijemnika) mogu se dobiti sa tačnošću od nekoliko centimetara.

Za rješavanje naučnih problema, kao i za probleme upravljanja zemljištem, katastra, izgradnje u Rusiji već nekoliko godina takvi alati postoje i široko se koriste. Istovremeno, autor još nije imao nikakve informacije o sredstvima koja mogu riješiti probleme visokopreciznog određivanja orbita niskoorbitalnih letjelica.

Inicijativni eksperiment proveden prije nekoliko mjeseci pokazao je da imamo prototipove takvih alata, koji se mogu koristiti za kreiranje standardnih industrijskih alata za visoko preciznu balističku i navigacijsku podršku za svemirske letjelice u niskoj orbiti.

Kao rezultat eksperimenta, potvrđena je mogućnost korištenja postojećih prototipova za visoko precizno određivanje orbite niskoorbitalnih letjelica na nivou od nekoliko centimetara.

Za eksperiment je odabrana leteća domaća svemirska letjelica sa daljinskim senzorom "Resurs-P" br. 1 (kružna sunce-sinhrona orbita sa prosječnom visinom od 475 km), opremljena kombinovanim navigacijskim prijemnikom GLONASS/GPS. Da bi se potvrdio rezultat, ponovljena je obrada podataka za geodetsku letjelicu GRACE (zajednički NASA i DLR projekat, 2002-2016, visina 500 km, nagib 90), na čijem brodu su ugrađeni GPS prijemnici. Karakteristike eksperimenta su sljedeće:

* da bi se procijenile mogućnosti GLONASS sistema da odredi orbitu svemirske letjelice Resurs-P (opći prikaz je prikazan na slici 1), korištena su samo mjerenja GLONASS sistema (4 seta ugrađenih navigacijskih prijemnika koje je razvio JSC RIRV);

* za dobijanje orbite letelice sistema GRACE (opšti prikaz je prikazan na slici 2), korišćena su samo GPS merenja (merenja su slobodno dostupna);

* Kao pomoćne informacije korišćene su visokoprecizne efemeride i korekcije sata na GLONASS i GPS navigacionim satelitima, koje su dobijene u IAC KVNO TsNIIMash na osnovu obrade merenja sa stanica globalne mreže IGS (podaci su besplatno dostupni) . Procena tačnosti ovih podataka od strane IGS servisa je prikazana na sl. 3 i iznosi oko 2,5 cm Lokacija globalne mreže GLONASS/GPS stanica IGS servisa prikazana je na sl. 4;

* modelni uzorak hardverskog i softverskog kompleksa, koji omogućava visoko precizno određivanje orbite svemirskih letjelica u niskoj orbiti (inicijativa razvoja CJSC GEO-TsUP). Uzorak također pruža dekodiranje mjerenja ugrađenih prijemnika svemirske letjelice Resurs-P koristeći visokoprecizne informacije o vremenu efemeride i uzimajući u obzir karakteristike rada sesije prijemnika na brodu. Modelni uzorak je testiran prema mjerenjima sistema svemirske letjelice GRACE.

Rice. 1. Opšti pogled na letjelicu Resurs-P.

Rice. 2. Opšti pogled na letelicu sistema GRACE.

Rice. 3. Procjena tačnosti efemerida IAC KVNO TsNIIMash od strane IGS službe. Preciznost pomoćnih informacija o efemeridi navigacionih satelita GLONASS (oznaka - IAC, tamnoplave tačke na grafikonu) je 2,5 cm.

Rice. 4. Lokacija globalne mreže GLONASS/GPS stanica međunarodnog IGS servisa (izvor - http://igscb.jpl.nasa.gov/network/iglos.html).

Kao rezultat eksperimenta, dobijen je rezultat bez presedana za domaću balističku i navigacijsku podršku svemirskih letjelica u niskoj orbiti:

* Uzimajući u obzir pomoćne informacije i stvarna merenja ugrađenih navigacionih prijemnika letelice Resurs-P, orbita visoke preciznosti ove letelice sa tačnošću od 8-10 cm dobijena je samo iz GLONASS merenja (vidi sliku 5) .

* Kako bi se potvrdio rezultat u toku eksperimenta, slični proračuni su obavljeni za geodetske letjelice sistema GRACE, ali uz korištenje GPS mjerenja (vidi sliku 6). Tačnost orbite ovih letjelica dobijena je na nivou od 3-5 cm, što se u potpunosti poklapa sa rezultatima vodećih analitičkih centara IGS službe.

Rice. Slika 5. Tačnost orbite svemirske letjelice Resurs-P dobijena samo pomoću GLONASS mjerenja uz pomoć pomoćnih informacija, procijenjena na osnovu mjerenja četiri seta ugrađenih navigacijskih prijemnika.

Rice. Slika 6. Preciznost orbite GRACE-B dobijena samo GPS mjerenjima koristeći pomoćne informacije.

ANNKA sistem prve faze

Na osnovu rezultata eksperimenta objektivno slijede sljedeći zaključci:

U Rusiji postoji značajan zaostatak domaćeg razvoja za rješavanje problema visokopreciznog određivanja orbita niskoorbitalnih svemirskih letjelica na konkurentskom nivou sa stranim centrima za obradu informacija. Na osnovu ove osnove, stvaranje stalnog industrijskog balističkog centra za rješavanje ovakvih problema neće zahtijevati velike izdatke. Ovaj centar će moći pružati usluge za visokoprecizno određivanje orbita bilo kojeg daljinskog satelita opremljenog GLONASS i/ili GLONASS/GPS satelitskom navigacijskom opremom svim zainteresiranim organizacijama koje trebaju povezati informacije sa satelita za daljinsko otkrivanje sa koordinatama. U budućnosti se mogu koristiti i mjerenja kineskog BeiDou sistema i evropskog Galilea.

Po prvi put je pokazano da je korištenjem GLONASS mjerenja pri rješavanju problema visoke preciznosti moguće osigurati da tačnost rješenja praktično nije lošija od GPS mjerenja. Konačna tačnost zavisi uglavnom od tačnosti pomoćnih informacija o efemeridi i tačnosti znanja o modelu kretanja svemirske letelice u niskoj orbiti.

Prezentacija rezultata domaćih sistema daljinske detekcije sa visoko preciznim upućivanjem na koordinate dramatično će povećati njihov značaj i konkurentnost (uzimajući u obzir rast i tržišnu cijenu) na svjetskom tržištu rezultata daljinske detekcije Zemlje.

Dakle, za stvaranje prve faze sistema potpomognute navigacije za LEO SC (kodni naziv - ANNKA sistem) u Ruskoj Federaciji, sve komponente su dostupne (ili su u izradi):

* ima svoj osnovni specijalni softver koji vam omogućava da primate precizne informacije o vremenu efemeride bez obzira na GLONASS i GPS operatere;

* postoji prototip specijalnog softvera na osnovu kojeg se u najkraćem mogućem roku može kreirati standardni hardversko-softverski kompleks za određivanje orbita niskoorbitalnih letjelica sa tačnošću do centimetara;

* postoje domaći uzorci ugrađenih navigacijskih prijemnika koji omogućavaju rješavanje problema s takvom preciznošću;

* Roskosmos stvara sopstvenu globalnu mrežu stanica za prijem GNSS navigacionih signala.

Arhitektura ANNKA sistema za implementaciju prve faze (aposteriori mod) prikazana je na sl. 7.

Funkcije sistema su sljedeće:

* prijem mjerenja od globalne mreže do centra za obradu informacija sistema ANNKA;

* formiranje visoko preciznih efemerida za navigacione satelite GLONASS i GPS sistema (u budućnosti - za BeiDou i Galileo sisteme) u ANNKA centru;

* primanje mjerenja opreme za satelitsku navigaciju na brodu instalirane na brodu niskoorbitalne letjelice za daljinsko otkrivanje i njihovo slanje u centar ANNKA;

* proračun visokoprecizne orbite satelita za daljinsko otkrivanje u centru ANNKA;

* prijenos visokoprecizne satelitske orbite ERS u centar za obradu podataka zemaljskog specijalnog kompleksa ERS sistema.

Sistem se može kreirati u najkraćem mogućem roku, čak iu okviru postojećih aktivnosti saveznog ciljnog programa održavanja, razvoja i korišćenja GLONASS sistema.

Rice. 7. Arhitektura sistema ANNKA u prvoj fazi (aposteriori mod), koja obezbeđuje određivanje orbita niskoorbitalnih letelica na nivou od 3-5 cm.

Dalji razvoj

Dalji razvoj sistema ANNKA u pravcu implementacije načina visokopreciznog određivanja i predviđanja orbite niskoorbitalnih letjelica u realnom vremenu na brodu može radikalno promijeniti cjelokupnu ideologiju balističke i navigacijske podrške za takve satelite i potpuno napustiti korištenje zemaljskih mjerenja komandno-mjernog kompleksa. Za koliko je teško reći, ali će operativni troškovi balističke i navigacijske podrške značajno biti smanjeni s obzirom na plaćanje rada kopnenih objekata i osoblja.

U Sjedinjenim Američkim Državama, NASA je kreirala takav sistem prije više od 10 godina na temelju TDRSS satelitskog komunikacijskog sistema za upravljanje svemirskim letjelicama i GDGPS globalnog visokopreciznog navigacijskog sistema stvorenog još ranije. Sistem je nazvan TASS. Pruža pomoćne informacije svim naučnim svemirskim letjelicama i satelitima za daljinsko otkrivanje u niskim orbitama kako bi na brodu riješili zadatke određivanja orbita u realnom vremenu na nivou od 10-30 cm.

Arhitektura sistema ANNKA u drugoj fazi, koja pruža rešenje problema određivanja orbita na brodu sa tačnošću od 10-30 cm u realnom vremenu, prikazana je na Sl. osam:

Funkcije sistema ANNKA u drugoj fazi su sljedeće:

* prijem mjerenja od stanica za prijem GNSS navigacijskih signala globalne mreže u realnom vremenu do centra za obradu podataka ANNKA;

* formiranje visoko preciznih efemerida za navigacione satelite GLONASS i GPS sistema (u budućnosti - za BeiDou i Galileo sisteme) u ANNKA centru u realnom vremenu;

* obeležavanje visoko preciznih efemerida na relej komunikacionih sistema letelice (trajno, u realnom vremenu);

* prenošenje visoko preciznih efemerida (pomoćnih informacija) od strane relejnih satelita za niskoorbitalne satelite za daljinsko otkrivanje;

* Dobijanje visoko precizne pozicije svemirske letjelice sa daljinskim otkrivanjem na brodu pomoću posebne opreme za satelitsku navigaciju koja je sposobna da obrađuje primljene GNSS navigacijske signale zajedno sa pomoćnim informacijama;

* prijenos informacija o cilju sa visoko preciznim vezanjem na centar za obradu podataka zemaljskog specijalnog kompleksa za daljinsko otkrivanje.

Rice. Slika 8. Arhitektura sistema ANNKA u drugoj fazi (režim u realnom vremenu), koja obezbeđuje određivanje orbita niskoorbitalnih letelica na nivou od 10-30 cm u realnom vremenu na brodu.

Analiza postojećih mogućnosti, eksperimentalni rezultati pokazuju da Ruska Federacija ima dobar početak stvaranja sistema visokoprecizne potpomognute navigacije svemirskih letjelica u niskoj orbiti, što će značajno smanjiti troškove upravljanja ovim vozilima i smanjiti zaostatak od vodećih svemirske moći u oblasti navigacije svemirskih letelica visoke preciznosti u rešavanju hitnih problema.naučne i primenjene probleme. Da bi se poduzeo neophodan korak u evoluciji tehnologije upravljanja letjelicama u niskoj orbiti, potrebno je samo donijeti odgovarajuću odluku.

ANNKA sistem prve faze može se izraditi u najkraćem mogućem roku uz minimalne troškove.

Da bi se prešlo na drugu fazu, biće potrebno sprovesti niz mjera koje bi trebalo da budu predviđene u okviru državnih ili saveznih ciljanih programa:

* stvaranje posebnog komunikacionog satelitskog sistema za osiguranje kontinuirane kontrole svemirskih letjelica u blizini Zemlje, bilo u geostacionarnoj orbiti ili u kosim geosinhronim orbitama;

* modernizacija hardversko-softverskog kompleksa za formiranje pomoćnih efemeridnih informacija u realnom vremenu;

* završetak stvaranja ruske globalne mreže stanica za prijem GNSS navigacionih signala;

* razvoj i organizacija proizvodnje brodskih navigacionih prijemnika sposobnih za obradu GNSS navigacionih signala zajedno sa pomoćnim informacijama u realnom vremenu.

Implementacija ovih mjera je ozbiljan, ali sasvim izvodljiv posao. Mogu ga realizovati ORSC preduzeća, uzimajući u obzir već planirane aktivnosti u okviru Federalnog svemirskog programa iu okviru Saveznog ciljnog programa održavanja, razvoja i korišćenja GLONASS sistema, uz odgovarajuća prilagođavanja. Procjena troškova njegovog stvaranja i ekonomskog efekta je neophodna faza koju treba uraditi uzimajući u obzir planirane projekte za stvaranje svemirskih sistema za daljinsko istraživanje Zemlje, satelitskih komunikacionih sistema, svemirskih sistema i kompleksa za naučne svrhe. Postoji apsolutna sigurnost da će se ovi troškovi opravdati.

U zaključku, autor izražava iskrenu zahvalnost vodećim stručnjacima u oblasti domaće satelitske navigacije Arkadiju Tjulakovu, Vladimiru Mitrikasu, Dmitriju Fedorovu, Ivanu Skakunu za organizaciju eksperimenta i pružanje materijala za ovaj članak, međunarodnoj službi IGS i njenim čelnicima - Urs Hugentobl i Ruth Nilan - za priliku da u potpunosti iskoriste mjerenja globalne mreže stanica za prijem navigacijskih signala, kao i svima koji su pomogli, a nisu ometali.

Satelit sa daljinskom detekcijom “Resurs-P”

Daljinska detekcija Zemlje (ERS) je posmatranje površine vazdušnim i svemirskim sredstvima opremljenim različitim vrstama opreme za snimanje. Radni opseg talasnih dužina koje prima oprema za snimanje kreće se od frakcija mikrometra (vidljivo optičko zračenje) do metara (radio talasi). Metode sondiranja mogu biti pasivne, odnosno koristiti prirodno reflektovano ili sekundarno toplotno zračenje objekata na površini Zemlje, usled sunčeve aktivnosti, i aktivne - korišćenjem stimulisanog zračenja objekata iniciranog veštačkim izvorom usmerenog dejstva. Podatke daljinske detekcije dobijene pomoću (KA) karakteriše veliki stepen zavisnosti od prozirnosti atmosfere. Stoga letjelica koristi višekanalnu pasivnu i aktivnu opremu koja detektuje elektromagnetno zračenje u različitim rasponima.

Oprema za daljinsko otkrivanje prve svemirske letjelice lansirane 1960-ih-70-ih godina. bio je tračničkog tipa - projekcija mjerne površine na Zemljinu površinu bila je prava. Kasnije se pojavila i postala široko rasprostranjena oprema za daljinsko otkrivanje panoramskog tipa - skeneri, čija je projekcija mjernog područja na površini Zemlje traka.

Svemirske letjelice za daljinsko otkrivanje Zemlje koriste se za proučavanje prirodnih resursa Zemlje i rješavanje meteoroloških problema. Svemirske letjelice za proučavanje prirodnih resursa uglavnom su opremljene optičkom ili radarskom opremom. Prednosti potonjeg su što omogućava promatranje Zemljine površine u bilo koje doba dana, bez obzira na stanje atmosfere.

generalni pregled

Daljinska detekcija je metoda dobivanja informacija o objektu ili fenomenu bez direktnog fizičkog kontakta s tim objektom. Daljinska detekcija je podskup geografije. U modernom smislu, pojam se uglavnom odnosi na tehnologije senzora u vazduhu ili svemiru u svrhu otkrivanja, klasifikacije i analize objekata na površini zemlje, kao i atmosfere i okeana, koristeći propagirane signale (na primjer, elektromagnetno zračenje). Dijele se na aktivnu (signal prvi emituje avion ili svemirski satelit) i pasivnu daljinsku detekciju (bilježi se samo signal iz drugih izvora, poput sunčeve svjetlosti).

Pasivni senzori za daljinsko otkrivanje registruju signal koji emituje ili odbija objekat ili susedna teritorija. Reflektirana sunčeva svjetlost je najčešće korišteni izvor zračenja koji bilježe pasivni senzori. Primjeri pasivnog daljinskog otkrivanja su digitalna i filmska fotografija, korištenje infracrvenih uređaja s nabojima i radiometara.

Aktivni uređaji, zauzvrat, emituju signal kako bi skenirali objekt i prostor, nakon čega je senzor u stanju da detektuje i izmjeri zračenje reflektovano ili formirano povratnim rasipanjem osjetilne mete. Primjeri aktivnih daljinskih senzora su radar i lidar, koji mjere vremensko kašnjenje između emitiranja i registracije vraćenog signala, određujući tako lokaciju, brzinu i smjer objekta.

Daljinska detekcija pruža priliku za dobivanje podataka o opasnim, teško dostupnim i brzo pokretnim objektima, a također vam omogućava da vršite opservacije na ogromnim površinama terena. Primjeri aplikacija daljinskog otkrivanja uključuju praćenje krčenja šuma (na primjer, u Amazoniji), stanja glečera na Arktiku i Antarktiku i mjerenje dubine okeana koristeći mnogo. Daljinska detekcija također zamjenjuje skupe i relativno spore metode prikupljanja informacija sa površine Zemlje, dok istovremeno garantuje nemiješanje čovjeka u prirodne procese na posmatranim teritorijama ili objektima.

Sa svemirskim letjelicama u orbiti, naučnici su u mogućnosti da prikupljaju i prenose podatke u različitim opsezima elektromagnetnog spektra, koji u kombinaciji sa većim mjerenjima i analizama u zraku i na zemlji, pružaju neophodan raspon podataka za praćenje trenutnih pojava i trendova, kao što je El. Niño i drugi prirodni fenomeni, kako kratkoročno tako i dugoročno. Daljinska detekcija je takođe od primenjenog značaja u oblasti geonauka (na primer, upravljanje prirodom), poljoprivrede (korišćenje i očuvanje prirodnih resursa), nacionalne bezbednosti (monitoring graničnih područja).

Tehnike prikupljanja podataka

Osnovni cilj multispektralnih studija i analize dobijenih podataka su objekti i teritorije koje emituju energiju, što ih omogućava razlikovanje od pozadine životne sredine. Kratak pregled satelitskih sistema daljinskog otkrivanja može se naći u preglednoj tabeli.

Po pravilu, najbolje vrijeme za prikupljanje podataka metodama daljinskog istraživanja je ljetno vrijeme (posebno, tokom ovih mjeseci sunce je pod najvećim uglom iznad horizonta i dužina dana je najduža). Izuzetak od ovog pravila je akvizicija podataka pomoću aktivnih senzora (npr. Radar, Lidar), kao i termalnih podataka u rasponu dugih talasnih dužina. U termoviziji, u kojoj senzori mjere toplinsku energiju, bolje je koristiti vremenski period kada je razlika između temperature tla i zraka najveća. Stoga je najbolje vrijeme za ove metode tokom hladnijih mjeseci, kao i nekoliko sati prije zore u bilo koje doba godine.

Osim toga, postoje i neka druga razmatranja koja treba uzeti u obzir. Uz pomoć radara, na primjer, nemoguće je dobiti sliku gole površine zemlje s debelim snježnim pokrivačem; isto se može reći i za lidar. Međutim, ovi aktivni senzori su neosjetljivi na svjetlost (ili nedostatak iste), što ih čini odličnim izborom za aplikacije na velikim geografskim širinama (na primjer). Osim toga, i radar i lidar su sposobni (ovisno o korištenim talasnim dužinama) da snime slike površine ispod krošnje šume, što ih čini korisnim za primjene u regijama s jakom vegetacijom. S druge strane, spektralne metode akvizicije podataka (i stereo i multispektralne metode) primjenjive su uglavnom u sunčanim danima; podaci prikupljeni u uslovima slabog osvetljenja obično imaju niske nivoe signala/šuma, što ih čini teškim za obradu i tumačenje. Osim toga, dok stereo snimanje može prikazati i identificirati vegetaciju i ekosisteme, ovom metodom (kao kod multispektralnog sondiranja) nije moguće prodrijeti u krošnje drveća i dobiti slike zemljine površine.

Primjena daljinske detekcije

Daljinska detekcija se najčešće koristi u poljoprivredi, geodeziji, karti, praćenju površine zemlje i okeana, kao i slojeva atmosfere.

Poljoprivreda

Uz pomoć satelita moguće je dobiti slike pojedinih polja, regiona i okruga sa određenom cikličnošću. Korisnici mogu dobiti vrijedne informacije o stanju zemljišta, uključujući identifikaciju usjeva, određivanje površine usjeva i status usjeva. Satelitski podaci se koriste za precizno upravljanje i praćenje rezultata poljoprivrede na različitim nivoima. Ovi podaci se mogu koristiti za optimizaciju farme i prostorno upravljanje tehničkim operacijama. Slike mogu pomoći u određivanju lokacije usjeva i stepena iscrpljenosti zemljišta, a zatim se mogu koristiti za razvoj i implementaciju plana tretmana za lokalnu optimizaciju upotrebe poljoprivrednih hemikalija. Glavne poljoprivredne primjene daljinskog istraživanja su sljedeće:

• vegetacija:
  • klasifikacija vrsta useva
  • procjena stanja usjeva (praćenje poljoprivrednih usjeva, procjena štete)
  • procjena prinosa

• tlo
  • prikaz karakteristika tla
  • prikaz tipa tla
  • erozije tla
  • vlažnost tla
  • mapiranje praksi obrade tla

Monitoring šumskog pokrivača

Daljinska detekcija se također koristi za praćenje šumskog pokrivača i identifikaciju vrsta. Mape dobijene na ovaj način mogu pokriti veliku površinu, a da pritom prikazuju detaljne mjere i karakteristike područja (vrsta drveća, visina, gustina). Koristeći podatke daljinske detekcije moguće je definirati i ocrtati različite vrste šuma, što bi bilo teško postići tradicionalnim metodama na površini zemlje. Podaci su dostupni u različitim skalama i rezolucijama kako bi odgovarali lokalnim ili regionalnim zahtjevima. Zahtjevi za detaljima prikaza terena zavise od obima studije. Za prikaz promjena u šumskom pokrivaču (tekstura, gustina listova) primjenite:

• multispektralne slike: podaci vrlo visoke rezolucije su potrebni za tačnu identifikaciju vrsta

• višekratne slike iste teritorije koriste se za dobijanje informacija o različitim vrstama sezonskih promjena

• stereofotografije - za razlikovanje vrsta, procjenu gustine i visine stabala. Stereo fotografije pružaju jedinstven pogled na šumski pokrivač, dostupan samo putem tehnologije daljinskog detekcije.

• Radari se široko koriste u vlažnim tropima zbog svoje sposobnosti da snime slike u svim vremenskim uvjetima.

• Lidar vam omogućava da dobijete 3-dimenzionalnu strukturu šume, otkrijete promjene u visini zemljine površine i objekata na njoj. Lidar podaci pomažu u procjeni visine stabala, površine krošnje i broja stabala po jedinici površine.

Nadgledanje površine

Nadgledanje površine jedna je od najvažnijih i tipičnih primjena daljinskog istraživanja. Dobijeni podaci se koriste za utvrđivanje fizičkog stanja zemljine površine, kao što su šume, pašnjaci, površine puteva itd., uključujući i rezultate ljudskih aktivnosti, kao što su pejzaž u industrijskim i stambenim područjima, stanje poljoprivrednih površina, itd. itd. U početku bi trebalo uspostaviti sistem klasifikacije zemljišnog pokrivača, koji obično uključuje nivoe i klase zemljišta. Nivoe i klase treba razvijati uzimajući u obzir svrhu upotrebe (nacionalnu, regionalnu ili lokalnu), prostornu i spektralnu rezoluciju podataka daljinske detekcije, zahtjev korisnika i tako dalje.

Detekcija promjena u stanju zemljine površine neophodna je za ažuriranje karti zemljišnog pokrivača i racionalizaciju korištenja prirodnih resursa. Promjene se obično otkrivaju kada se porede više slika koje sadrže više nivoa podataka i, u nekim slučajevima, kada se porede stare karte i ažurirane slike daljinskog istraživanja.

• sezonske promjene: poljoprivredno zemljište i listopadne šume mijenjaju se sezonski

• godišnja promjena: promjene površine zemljišta ili korištenja zemljišta, kao što su područja krčenja šuma ili urbanog širenja

Informacije o površini zemljišta i promjene zemljišnog pokrivača su od suštinskog značaja za postavljanje i implementaciju politika zaštite životne sredine i mogu se koristiti sa drugim podacima za obavljanje složenih proračuna (npr. rizici od erozije).

Geodezija

Prikupljanje geodetskih podataka iz zraka prvo je korišteno za otkrivanje podmornica i dobivanje podataka o gravitaciji koji se koriste za izradu vojnih karata. Ovi podaci su nivoi trenutnih perturbacija Zemljinog gravitacionog polja, koji se mogu koristiti za određivanje promjena u distribuciji Zemljinih masa, što zauzvrat može biti potrebno za razna geološka istraživanja.

Akustične i skoro akustične primjene

• Sonar: pasivni sonar, registruje zvučne talase koji dolaze od drugih objekata (brod, kit, itd.); aktivni sonar, emituje impulse zvučnih talasa i registruje reflektovani signal. Koristi se za otkrivanje, lociranje i mjerenje parametara podvodnih objekata i terena.

• Seizmografi su poseban mjerni uređaj koji se koristi za detekciju i snimanje svih vrsta seizmičkih valova. Uz pomoć seizmograma snimljenih na različitim mjestima određene teritorije moguće je odrediti epicentar potresa i izmjeriti njegovu amplitudu (nakon što se dogodio) poređenjem relativnih intenziteta i tačnog vremena oscilacija.

• Ultrazvuk: ultrazvučni senzori koji emituju visokofrekventne impulse i snimaju reflektovani signal. Koristi se za otkrivanje talasa na vodi i određivanje nivoa vode.

Prilikom koordinacije niza opservacija velikih razmjera, većina sistema sondiranja ovisi o sljedećim faktorima: lokaciji platforme i orijentaciji senzora. Visokokvalitetni instrumenti danas često koriste informacije o položaju iz satelitskih navigacijskih sistema. Rotaciju i orijentaciju često određuju elektronski kompasi sa tačnošću od jednog do dva stepena. Kompasi mogu mjeriti ne samo azimut (tj. stepen odstupanja od magnetskog sjevera), već i visinu (odstupanje od nivoa mora), budući da smjer magnetskog polja u odnosu na Zemlju ovisi o geografskoj širini na kojoj se promatranje odvija. Za precizniju orijentaciju potrebno je koristiti inercijalnu navigaciju, uz periodične korekcije različitim metodama, uključujući navigaciju po zvijezdama ili poznatim orijentirima.

Pregled glavnih instrumenata za daljinsko otkrivanje

• Radari se uglavnom koriste u kontroli zračnog saobraćaja, ranom upozoravanju, praćenju šumskog pokrivača, poljoprivredi i meteorološkim podacima velikih razmjera. Dopler radar koriste agencije za provođenje zakona za praćenje brzine vozila, kao i za dobijanje meteoroloških podataka o brzini i smjeru vjetra, lokaciji i intenzitetu padavina. Druge vrste primljenih informacija uključuju podatke o jonizovanom gasu u jonosferi. Interferometrijski radar s umjetnom blendom koristi se za dobivanje preciznih digitalnih modela elevacije velikih površina terena.

• Laserski i radarski visinomjeri na satelitima pružaju širok raspon podataka. Mjereći varijacije nivoa oceana uzrokovane gravitacijom, ovi instrumenti prikazuju karakteristike morskog dna s rezolucijom od oko jedne milje. Mjerenjem visine i talasne dužine oceanskih valova visinomjerima možete saznati brzinu i smjer vjetra, kao i brzinu i smjer površinskih oceanskih struja.

• Ultrazvučni (akustični) i radarski senzori se koriste za mjerenje nivoa mora, plime i oseke, određivanje smjera valova u obalnim morskim regijama.

• Tehnologija detekcije i dometa svetlosti (LIDAR) je dobro poznata po svojim vojnim primenama, posebno za navigaciju laserskih projektila. LIDAR se također koristi za otkrivanje i mjerenje koncentracije raznih hemikalija u atmosferi, dok se LIDAR u avionu može koristiti za mjerenje visine objekata i pojava na zemlji s većom preciznošću nego što se to može postići radarskom tehnologijom. Daljinsko ispitivanje vegetacije je također jedna od glavnih primjena LIDAR-a.

• Radiometri i fotometri su najčešće korišteni instrumenti. Oni hvataju reflektovano i emitovano zračenje u širokom frekventnom opsegu. Najčešći su vidljivi i infracrveni senzori, zatim mikrovalni, gama zraci i rjeđe ultraljubičasti senzori. Ovi instrumenti se takođe mogu koristiti za detekciju spektra emisije različitih hemikalija, dajući podatke o njihovoj koncentraciji u atmosferi.

• Stereo slike dobijene iz aerofotografije često se koriste u otkrivanju vegetacije na površini Zemlje, kao i za izradu topografskih karata u razvoju potencijalnih ruta analizom snimaka terena, u kombinaciji sa modeliranjem ekoloških karakteristika dobijenih zemaljskim zasnovane metode.

• Multispektralne platforme kao što je Landsat aktivno se koriste od 1970-ih. Ovi instrumenti su korišćeni za generisanje tematskih mapa snimanjem slika u nekoliko talasnih dužina elektromagnetnog spektra (multi-spektra) i obično se koriste na satelitima za posmatranje Zemlje. Primjeri takvih misija uključuju program Landsat ili satelit IKONOS. Mape pokrivača i korišćenja zemljišta napravljene tematskim mapiranjem mogu se koristiti za istraživanje minerala, otkrivanje i praćenje korišćenja zemljišta, krčenje šuma i proučavanje zdravlja biljaka i useva, uključujući ogromne površine poljoprivrednog zemljišta ili šumske površine. Landsat satelitske snimke koriste regulatori za praćenje parametara kvaliteta vode, uključujući Secchi dubinu, gustinu klorofila i ukupni fosfor. Meteorološki sateliti se koriste u meteorologiji i klimatologiji.

• Metoda spektralnog snimanja proizvodi slike u kojima svaki piksel sadrži potpune spektralne informacije, prikazujući uske spektralne opsege unutar kontinuiranog spektra. Uređaji za spektralno snimanje koriste se za rješavanje različitih problema, uključujući one koji se koriste u mineralogiji, biologiji, vojnim poslovima i mjerenju parametara okoliša.

• U sklopu borbe protiv dezertifikacije, daljinska detekcija omogućava posmatranje područja koja su dugoročno ugrožena, utvrđivanje faktora dezertifikacije, procjenu dubine njihovog uticaja i pružanje potrebnih informacija onima koji su odgovorni za donošenje odluka o preduzimanje odgovarajućih mjera zaštite životne sredine.

Obrada podataka

Kod daljinske detekcije se po pravilu koristi obrada digitalnih podataka, jer se upravo u tom formatu trenutno primaju podaci daljinske detekcije. U digitalnom formatu lakše je obraditi i pohraniti informacije. Dvodimenzionalna slika u jednom spektralnom opsegu može se predstaviti kao matrica (dvodimenzionalni niz) brojeva ja (i, j), od kojih svaki predstavlja intenzitet zračenja koje senzor prima od elementa Zemljine površine, što odgovara jednom pikselu slike.

Slika se sastoji od n x m piksela, svaki piksel ima koordinate (i, j)– broj reda i broj kolone. Broj ja (i, j)- cijeli broj i naziva se nivo sive boje (ili spektralna svjetlina) piksela (i, j). Ako se slika dobije u nekoliko raspona elektromagnetnog spektra, tada je predstavljena trodimenzionalnom rešetkom koja se sastoji od brojeva I (i, j, k), gdje k– broj spektralnog kanala. Sa matematičke tačke gledišta, nije teško obraditi digitalne podatke dobijene u ovom obliku.

Da bi se slika pravilno reprodukovala, ali digitalni zapisi koje dostavljaju tačke primanja informacija moraju poznavati format zapisa (strukturu podataka), kao i broj redova i kolona. Koriste se četiri formata koji raspoređuju podatke na sledeći način:

• sekvenca zona ( Band Sequental, BSQ);

• zone naizmjenično, ali u redovima ( Band Interleaved by Line, BIL);
• zone koje se izmjenjuju po pikselima ( Band Interleaved by Pixel, BIP);
• niz zona sa kompresijom informacija u datoteku koristeći metod grupnog kodiranja (na primjer, u jpg formatu).

V BSQ-format svaka slika zone nalazi se u zasebnom fajlu. Ovo je zgodno kada nema potrebe da radite sa svim zonama odjednom. Jedna zona je laka za čitanje i vizualizaciju, slike zona mogu se učitati bilo kojim redoslijedom koji želite.

V BIL-format podaci o zoni se upisuju u jedan fajl red po red, sa zonama isprepletenim na redovima: 1. red 1. zone, 1. red 2. zone, ..., 2. red 1. zone, 2. red 2. zone, itd. Ovo snimanje je pogodno kada se sve zone analiziraju istovremeno.

V BIP-format zonske vrijednosti spektralne svjetline svakog piksela pohranjuju se sekvencijalno: prvo vrijednosti prvog piksela u svakoj zoni, zatim vrijednosti drugog piksela u svakoj zoni, itd. Ovaj format je zove kombinovano. Pogodno je kada se vrši obrada slike u više zona po pikselu, na primjer, u algoritmima klasifikacije.

Grupno kodiranje koristi se za smanjenje količine rasterskih informacija. Takvi formati su pogodni za pohranjivanje velikih snimaka; da biste radili s njima, morate imati alat za raspakivanje podataka.

Datoteke slika obično dolaze sa sljedećim dodatnim informacijama u vezi sa slikama:

• opis datoteke podataka (format, broj redova i kolona, ​​rezolucija, itd.);

• statistički podaci (karakteristike raspodjele osvjetljenja - minimalna, maksimalna i prosječna vrijednost, disperzija);
• podaci o projekciji karte.

Dodatne informacije se nalaze ili u zaglavlju slikovne datoteke ili u zasebnoj tekstualnoj datoteci sa istim imenom kao i slikovna datoteka.

Prema stepenu složenosti razlikuju se sljedeći nivoi obrade CS-a koji se pružaju korisnicima:

• 1A - radiometrijska korekcija izobličenja uzrokovanih razlikom u osjetljivosti pojedinih senzora.

• 1B - radiometrijska korekcija na nivou obrade 1A i geometrijska korekcija sistematskih senzorskih izobličenja, uključujući panoramska izobličenja, izobličenja uzrokovana rotacijom i zakrivljenošću Zemlje, fluktuacije u visini satelitske orbite.

• 2A - korekcija slike na nivou 1B i korekcija u skladu sa datom geometrijskom projekcijom bez upotrebe kontrolnih tačaka na zemlji. Za geometrijsku korekciju koristi se globalni digitalni model elevacije ( DEM, DEM) sa korakom po zemlji od 1 km. Korištena geometrijska korekcija eliminiše sistematska izobličenja senzora i projektuje sliku u standardnu ​​projekciju ( UTM WGS-84), koristeći poznate parametre (podaci o satelitskim efemeridama, prostorni položaj, itd.).

• 2B - korekcija slike na nivou 1B i korekcija u skladu sa datom geometrijskom projekcijom pomoću kontrolnih tačaka tla;

• 3 – korekcija slike na nivou 2B plus korekcija korišćenjem DTM terena (orto-rektifikacija).

• S - korekcija slike pomoću referentne slike.

Kvalitet podataka dobivenih daljinskom detekcijom ovisi o njihovoj prostornoj, spektralnoj, radiometrijskoj i vremenskoj rezoluciji.

Prostorna rezolucija

Odlikuje se veličinom piksela (na površini Zemlje), snimljenog u rasterskoj slici - obično varira od 1 do 4000 metara.

Spektralna rezolucija

Landsat podaci uključuju sedam opsega, uključujući infracrvene, u rasponu od 0,07 do 2,1 µm. Hyperion senzor Earth Observing-1 je sposoban da snimi 220 spektralnih opsega od 0,4 do 2,5 µm, sa spektralnom rezolucijom od 0,1 do 0,11 µm.

Radiometrijska rezolucija

Broj nivoa signala koje senzor može registrirati. Obično varira od 8 do 14 bita, što daje od 256 do 16,384 nivoa. Ova karakteristika takođe zavisi od nivoa buke u instrumentu.

Privremena dozvola

Frekvencija satelita koji prolazi preko područja od interesa. To je vrijedno u proučavanju serija slika, na primjer, u proučavanju dinamike šuma. U početku je serijska analiza rađena za potrebe vojne obavještajne službe, posebno za praćenje promjena u infrastrukturi i kretanja neprijatelja.

Za kreiranje tačnih mapa zasnovanih na podacima daljinskog istraživanja potrebna je transformacija kako bi se eliminisala geometrijska izobličenja. Slika Zemljine površine sa uređajem usmjerenim točno prema dolje sadrži neiskrivljenu sliku samo u središtu slike. Kako se krećete prema rubovima, udaljenosti između tačaka na slici i odgovarajućih udaljenosti na Zemlji postaju sve različite. Korekcija takvih izobličenja vrši se u procesu fotogrametrije. Od ranih 1990-ih, većina komercijalnih satelitskih snimaka prodata je već ispravljena.

Osim toga, može biti potrebna radiometrijska ili atmosferska korekcija. Radiometrijska korekcija pretvara diskretne nivoe signala, poput 0 do 255, u njihove prave fizičke vrijednosti. Atmosferska korekcija eliminiše spektralna izobličenja izazvana prisustvom atmosfere.

B.A. Dvorkin

Aktivno uvođenje informacionih satelitskih tehnologija kao sastavnog dijela informatizacije društva koje se ubrzano razvija radikalno mijenja uslove života i aktivnosti ljudi, njihovu kulturu, stereotip ponašanja, način razmišljanja. Prije nekoliko godina na kućne ili automobilske navigatore se gledalo kao na čudo. Svemirske slike visoke rezolucije na internet servisima, kao što je Google Earth, ljudi su gledali i nisu prestajali da se dive. Sada ni jedan vozač (ako još nema navigatora u automobilu) neće napustiti kuću, a da prethodno ne odabere najbolju rutu na navigacijskom portalu, uzimajući u obzir prometne gužve. Navigaciona oprema je instalirana na voznim sredstvima javnog prevoza, uključujući i za potrebe kontrole. Satelitski snimci se koriste za dobijanje operativnih informacija u područjima prirodnih katastrofa i za rješavanje raznih problema, na primjer, općinske uprave. Primjeri se mogu množiti i svi oni potvrđuju činjenicu da su rezultati svemirskih aktivnosti postali sastavni dio modernog života. Nije iznenađujuće da se različite svemirske tehnologije često koriste zajedno. Stoga, naravno, ideja integracije tehnologija i stvaranja jedinstvenih end-to-end tehnoloških lanaca leži na površini. U tom smislu, tehnologija daljinskog otkrivanja Zemlje (ERS) iz svemira i globalni navigacioni satelitski sistemi (GNSS) nije izuzetak. Ali pre svega…

GLOBALNI NAVIGACIJSKI SATELITSKI SISTEMI

Globalni navigacioni satelitski sistem (GNSS) je skup hardverskih i softverskih alata koji vam omogućavaju da dobijete svoje koordinate u bilo kojoj tački na površini zemlje obradom satelitskih signala. Glavni elementi svakog GNSS-a su:

• orbitalna konstelacija satelita;
• zemaljski kontrolni sistem;
• prijemna oprema.

Sateliti neprestano prenose informacije o svom položaju u orbiti, zemaljske stacionarne stanice prate i kontrolišu položaj satelita, kao i njihovo tehničko stanje. Prijemna oprema je niz satelitskih navigatora koje ljudi koriste u svojim profesionalnim aktivnostima ili svakodnevnom životu.

Princip rada GNSS-a zasniva se na mjerenju udaljenosti od antene prijemnog uređaja do satelita, čija je pozicija poznata sa velikom tačnošću. Udaljenost se izračunava iz vremena kašnjenja propagacije signala koji satelit prenosi do prijemnika. Da biste odredili koordinate prijemnika, dovoljno je znati položaj tri satelita. Zapravo, signali sa četiri (ili više) satelita se koriste da bi se eliminisala greška uzrokovana razlikom taktova satelita i prijemnika. Poznavajući udaljenosti do nekoliko satelita sistema, koristeći konvencionalne geometrijske konstrukcije, program "uvezan" u navigator izračunava svoju poziciju u svemiru, tako da GNSS omogućava brzo određivanje lokacije sa velikom preciznošću u bilo kojoj tački na površini zemlje, u bilo koje vreme, pod bilo kojim vremenskim uslovima. Svaki satelit sistema, pored osnovnih informacija, prenosi i pomoćne informacije neophodne za kontinuirani rad prijemne opreme, uključujući kompletnu tabelu položaja cijele satelitske konstelacije, koja se prenosi uzastopno u roku od nekoliko minuta. Ovo je neophodno kako bi se ubrzao rad prijemnih uređaja. Treba napomenuti važnu karakteristiku glavnog GNSS-a - za korisnike sa satelitskim prijemnicima (navigatorima) prijem signala je besplatan.

Uobičajeni nedostatak korištenja bilo kojeg navigacijskog sistema je taj što, pod određenim uvjetima, signal možda neće doći do prijemnika ili može stići sa značajnim izobličenjem ili zakašnjenjem. Na primjer, gotovo je nemoguće odrediti svoju tačnu lokaciju unutar armiranobetonske zgrade, u tunelu, u gustoj šumi. Za rješavanje ovog problema koriste se dodatne usluge navigacije, kao što je, na primjer, A-GPS.

Danas u svemiru radi nekoliko GNSS-ova (tabela 1) koji su u različitim fazama svog razvoja:

• GPS(ili NAVSTAR) - kojim upravlja Ministarstvo odbrane SAD; trenutno jedini potpuno raspoređen GNSS dostupan korisnicima širom svijeta danonoćno;
• GLONASS- ruski GNSS; je u procesu dovršavanja potpunog uvođenja;
• Galileo- Evropski GNSS, koji je u fazi stvaranja satelitske konstelacije.

Pominjemo i nacionalni regionalni GNSS Kine i Indije, odnosno Beidou i IRNSS, koji su u razvoju i implementaciji; odlikuje se malim brojem satelita i nacionalno je orijentisan.

Karakteristike glavnog GNSS-a od marta 2010

Razmotrite neke od karakteristika svakog GNSS-a.

GPS

Osnova američkog GPS sistema su sateliti (slika 2), koji kruže oko Zemlje u 6 kružnih orbitalnih putanja (po 4 satelita), na visini od približno 20.180 km. Sateliti emituju signale u opsegu: L1=1575,42 MHz i L2=1227,60 MHz, najnoviji modeli takođe u opsegu L5=1176,45 MHz. Sistem je u potpunosti operativan sa 24 satelita, međutim, radi povećanja tačnosti pozicioniranja i rezerve u slučaju kvarova, ukupan broj satelita u orbiti trenutno je 31 vozilo.

Rice. 1 svemirska letjelica GPS Block II-F

U početku je GPS bio namijenjen samo za vojne svrhe. Prvi satelit je lansiran 14. jula 1974. godine, a posljednji od sva 24 satelita potrebna za potpuno pokrivanje zemljine površine lansiran je u orbitu 1993. godine. Postalo je moguće koristiti GPS za precizno ciljanje projektila na nepokretne, a zatim i na pokretne objekte. u vazduhu i na zemlji. Kako bi se civilnim korisnicima ograničio pristup tačnim navigacijskim informacijama, uvedene su posebne smetnje, ali su od 2000. godine one ukinute, nakon čega je tačnost određivanja koordinata pomoću najjednostavnijeg civilnog GPS navigatora od 5-15 m (visina se utvrđuje sa tačnošću do 10 m) i zavisi od uslova za prijem signala na određenoj tački, broja vidljivih satelita i niza drugih razloga. Upotreba globalnog diferencijalnog sistema propagacije WAAS poboljšava preciznost GPS pozicioniranja za Sjevernu Ameriku na 1-2 m.

GLONASS

Prvi satelit ruskog satelitskog navigacionog sistema GLONASS lansiran je u orbitu još u sovjetsko vreme - 12. oktobra 1982. godine. Sistem je delimično pušten u rad 1993. godine i sastojao se od 12 satelita. Sistem bi trebao biti zasnovan na 24 satelita koji se kreću iznad Zemljine površine u tri orbitalne ravni sa nagibom od 64,8° i visinom od 19.100 km. Princip mjerenja i rasponi prijenosa signala su slični američkom GPS GLONASS sistemu.

pirinač. 2 svemirska letjelica GLONASS-M

Trenutno se u orbiti nalaze 23 GLONASS satelita (slika 2). Posljednje tri svemirske letjelice puštene su u orbitu 2. marta 2010. Sada se 18 satelita koristi za njihovu namjenu. Time je obezbeđena nesmetana plovidba na gotovo čitavoj teritoriji Rusije, a evropski deo je obezbeđen skoro 100% signalom. Prema planovima, GLONASS sistem će biti u potpunosti pušten u rad do kraja 2010. godine.

Trenutno je tačnost određivanja koordinata GLONASS sistemom nešto niža od GPS-a (ne prelazi 10 m), dok treba napomenuti da kombinovana upotreba oba navigaciona sistema značajno poboljšava tačnost pozicioniranja. Evropska geostacionarna navigaciona služba (EGNOS) koristi se za poboljšanje rada GPS, GLONASS i Galileo sistema u Evropi i poboljšanje njihove tačnosti.

Galileo

Evropski GNSS Galileo je dizajniran za rješavanje problema navigacije za bilo koje pokretne objekte s preciznošću manjom od 1 m. Za razliku od američkog GPS-a i ruskog GLONASS-a, Galileo nije pod kontrolom vojske. Razvija ga Evropska svemirska agencija. Trenutno postoje 2 testna satelita u orbiti GIOVE-A (slika 3) i GIOVE-B, lansirani 2005. i 2008. godine. Planirano je da navigacioni sistem Galileo bude u potpunosti raspoređen 2013. godine i da će se sastojati od 30 satelita.

pirinač. 3 GIOVE-A svemirska letjelica

SATELITSKI NAVIGATORI

Kao što je već napomenuto, sastavni dio svakog satelitskog navigacijskog sistema je oprema za prijem. Moderno tržište navigacijskih prijemnika (navigatora) jednako je raznoliko kao i tržište svih drugih elektroničkih i telekomunikacijskih proizvoda. Svi navigatori se mogu podijeliti na profesionalne prijemnike i prijemnike koje koristi široki krug korisnika. Pogledajmo potonje izbliza. Za njih se koriste različiti nazivi: GPS navigatori, GPS trackeri, GPS prijemnici, satelitski navigatori itd. U novije vrijeme navigatori ugrađeni u druge uređaje (PDA, mobilni telefoni, komunikatori, satovi, itd.) .). Među stvarnim satelitskim navigatorima, automobilski navigatori čine posebnu veliku klasu. Široko se koriste i navigatori dizajnirani za pješačenje, vodu i sl. (često ih nazivaju jednostavno GPS navigatorima, uprkos činjenici da mogu primati i GLONASS signale).

Obavezni dodatak za gotovo sve lične navigatore je GPS čipset (ili prijemnik), procesor, RAM i monitor za prikaz informacija.

Savremeni automobilski navigatori mogu iscrtati rutu uzimajući u obzir organizaciju saobraćaja i izvršiti pretragu adresa. Karakteristika ličnih navigatora za turiste je, u pravilu, mogućnost primanja satelitskog signala u teškim uvjetima, kao što su guste šume ili planinska područja. Neki modeli imaju vodootporno kućište sa povećanom otpornošću na udarce.

Glavni proizvođači ličnih satelitskih navigatora su:

• Garmin (SAD; navigatori za vazdušni, automobilski, motocikl i vodeni transport, kao i za turiste i sportiste)
• GlobalSat (Tajvan; navigaciona oprema za različite namene, uključujući GPS prijemnike)
• Ashtech (ex. Magellan) (SAD; lični i profesionalni navigacijski prijemnici)
• MiTac (Tajvan; navigatori za automobile i putovanja, lični digitalni asistenti i komunikatori sa ugrađenim GPS prijemnikom pod brendovima Mio, Navman, Magellan)
• ThinkWare (Koreja; I-Navi brendirani lični navigacioni uređaji)
• TomTom (Holandija; auto navigatori) itd.

Profesionalnu navigacijsku opremu, uključujući inženjersku, geodetsku i rudarsku opremu, proizvode kompanije kao što su Trimble, Javad (SAD), Topcon (Japan), Leica Geosystems (Švajcarska) itd.

Kao što je već napomenuto, trenutno se proizvodi veliki broj osobnih navigacijskih uređaja koji se razlikuju po svojim mogućnostima i cijeni. Kao ilustraciju, opisat ćemo karakteristike samo jednog dovoljno „naprednog“ uređaja kako bismo okarakterizirali mogućnosti cijele klase modernih GPS navigatora. Ovo je jedna od najnovijih inovacija u popularnoj seriji auto navigatora - tom tom GO 930 (opis je preuzet sa web stranice GPS-kluba - http://gps-club.ru).

Model TomTom GO 930 navigatora (slika 6) kombinuje najnovije trendove u navigaciji automobila - mape nekoliko kontinenata, bežične slušalice i jedinstvenu Map Share™ tehnologiju

pirinač. 4 Auto navigator TomTom GO 930

Svi TomTom uređaji su razvijeni u kompaniji i potpuno su plug&play, što znači da ih možete jednostavno izvaditi iz kutije i početi koristiti bez čitanja dugih uputa. Intuitivno sučelje i "ikone" na ruskom će omogućiti vozačima da se lako kreću rutom. Jasna glasovna uputstva na ruskom jeziku pomažu vozačima da lako i bez stresa stignu do svog odredišta. Navigator podržava bežičnu kontrolu i tehnologiju poboljšanog pozicioniranja (EPT), dizajniranu za neprekidnu navigaciju čak i u tunelima ili gusto naseljenim područjima.

TomTom navigacijske karte obezbjeđuje Tele Atlas, dio TomTom grupe. Osim što ima potpuno lokalizirane karte, TomTom je jedini dobavljač rješenja za navigaciju koji nudi evropske i američke karte na odabranim navigatorima.

Svjetska putna infrastruktura se mijenja za 15% godišnje. Zbog toga TomTom svojim korisnicima daje mogućnost besplatnog preuzimanja najnovijih mapa u trajanju od 30 dana od prve upotrebe uređaja, kao i pristup jedinstvenoj Map Share™ tehnologiji. Korisnici TomTom navigatora mogu preuzeti novu kartu putem usluge TomTom HOME. Dakle, najnovija verzija karte može biti dostupna u bilo koje vrijeme. Štaviše, vozači mogu da koriste Map Share™ tehnologiju, besplatno ručno ažuriranje mape direktno na navigatoru, čim promene na putevima postanu poznate, uz samo nekoliko dodira ekrana osetljivog na dodir. Korisnici mogu mijenjati nazive ulica, ograničenja brzine za određene dionice puta, smjerove saobraćaja, blokirane puteve, kao i promjene POI (zanimljivih tačaka).

TomTomova jedinstvena tehnologija dijeljenja mapa proširuje vaše iskustvo navigacije tako da možete odmah unijeti promjene direktno na svoju kartu. Osim toga, korisnik može biti obaviješten o sličnim promjenama koje je napravila cijela TomTom zajednica.

Ova funkcija dijeljenja kartica vam omogućava da:

• pravite dnevne i trenutne promjene na mapama vašeg TomTom uređaja;
• dobiti pristup najvećoj svjetskoj zajednici korisnika navigacijskih uređaja;
• dijeliti svakodnevna ažuriranja s drugim TomTom korisnicima;
• dobiti potpunu kontrolu nad preuzetim ažuriranjima;
• u bilo kojem području da koristite najbolje i najpreciznije karte.

KARTE ZA LIČNE SATELITSKE NAVIGATORE

Savremeni navigatori su nezamislivi bez prisustva punopravnih mapa velikih razmjera u njima, koje prikazuju objekte ne samo duž rute kretanja, već i na cijelom području istraživanja (slika 7).

pirinač. 5 Uzorak male navigacijske karte

U navigatore možete učitati rasterske i vektorske karte. Posebno ćemo govoriti o jednoj od vrsta rasterskih informacija, ali ovdje napominjemo da papirne karte skenirane i učitane u GPS prijemnike nisu najbolji način za prikaz prostornih informacija. Pored niske tačnosti pozicioniranja, postoji i problem vezivanja koordinata karte za koordinate koje daje prijemnik.

Vektorske digitalne karte, posebno u GIS formatima, zapravo su baza podataka koja pohranjuje informacije o koordinatama objekata u obliku, na primjer, „datoteka oblika“ i, posebno, kvalitativnih i kvantitativnih karakteristika. Ovakvim pristupom, u memoriji navigatora, informacije zauzimaju mnogo manje prostora i postaje moguće preuzeti veliku količinu korisnih referentnih informacija: benzinske pumpe, hoteli, kafići i restorani, parkirališta, atrakcije itd.

Kao što je gore spomenuto, postoje navigacijski sistemi koji omogućavaju korisniku da dopuni mape navigatora vlastitim objektima.

U nekim osobnim navigacijskim uređajima, posebno onima namijenjenim turistima, moguće je sami crtati objekte (odnosno, zapravo crtati vlastite karte i dijagrame). Za ove svrhe predviđen je poseban jednostavan grafički uređivač.

Posebnu pažnju treba posvetiti pitanjima režima. Kao što znate, u Rusiji još uvijek postoje ograničenja u korištenju topografskih karata velikih razmjera. To u dovoljnoj mjeri koči razvoj navigacijske kartografije. Međutim, treba napomenuti da je trenutno Federalna služba za državnu registraciju, katastar i kartografiju (Rosrrestr) postavila zadatak da do 2011. godine ima punu pokrivenost Ruske Federacije (ekonomski razvijenih regija i gradova) digitalnim navigacijskim mapama razmjera 1 :10,000, 1:25 000, 1:50 000. Ove karte će prikazati navigacijske informacije predstavljene grafom puta, digitalnom kartografskom pozadinom i tematskim informacijama (infrastruktura i usluge pored puta).

NAVIGACIJSKE USLUGE

Razvoj i unapređenje sistema satelitske navigacije i opreme za prijem, kao i aktivna implementacija WEB tehnologija i WEB servisa, dali su podsticaj nastanku različitih navigacionih servisa. Mnogi modeli navigatora mogu primiti i uzeti u obzir informacije o situaciji na cestama prilikom postavljanja rute, izbjegavajući prometne gužve ako je moguće. Podatke o saobraćaju (gužve) pružaju specijalizovani servisi i servisi, putem GPRS protokola ili iz vazduha preko RDS kanala FM opsega.

SLIKE SVEMIRA U NAVIGATORIMA

Sve navigacijske karte brzo zastarevaju. Pojava satelitskih snimaka ultra-visoke prostorne rezolucije (trenutno sateliti WorldView-1, WorldView-2, GeoEye-1 pružaju rezoluciju do 50 cm) pruža kartografiji moćan alat za ažuriranje sadržaja karata. Međutim, nakon ažuriranja karte i prije njenog puštanja u promet i mogućnosti "skidanja" u navigacijski uređaj, prođe dosta vremena. Satelitski snimci pružaju priliku da odmah dobijete najažurnije informacije u navigatoru.

Od posebnog interesa sa stanovišta korištenja satelitskih snimaka su tzv. LBS usluge. LBS (Location-based service) je usluga zasnovana na određivanju lokacije mobilnog telefona. Uzimajući u obzir široki razvoj mobilnih komunikacija i širenje usluga mobilnih operatera, teško je precijeniti mogućnosti tržišta LBS usluga. LBS-ovi ne koriste nužno GPS tehnologiju za pozicioniranje. Lokacija se također može odrediti korištenjem baznih stanica GSM i UMT celularnih mreža.

pirinač. 6 Svemirska slika u Nokia mobilnom telefonu

Proizvođači mobilnih telefona i navigacionih uređaja, koji pružaju LBS usluge, sve više pažnje posvećuju satelitskim snimcima. Uzmimo za primjer Nokiju (Finska), koja je 2009. godine potpisala ugovor sa DigitalGlobe-om, operaterom satelita ultra-visoke rezolucije WorldView-1, WorldView-2 i QuickBird, da korisnicima Ovi mapa omogući pristup satelitskim snimcima (imajte na umu da Ovi Nokia novi brend za internet usluge).

Osim vidljivosti prilikom navigacije kroz urbana područja (slika 8), vrlo je korisno imati pozadinu u vidu satelitskih snimaka kada putujete kroz malo proučenu teritoriju za koju ne postoje svježe i detaljne karte. Ovi mape se mogu preuzeti na skoro sve Nokia uređaje.

Integracija satelitskih snimaka ultra visoke rezolucije u LBS usluge omogućava povećanje njihove funkcionalnosti za red veličine.

Jedna od obećavajućih mogućnosti korištenja podataka daljinskog istraživanja Zemlje iz svemira je stvaranje trodimenzionalnih modela zasnovanih na njima. Trodimenzionalne karte su veoma vizuelne i omogućavaju bolju orijentaciju, posebno u urbanim sredinama (Sl. 9).

pirinač. 7 3D navigacijska karta

U zaključku, primjećujemo veliko obećanje korištenja ortorektificiranih slika ultra visoke rezolucije u satelitskim navigatorima i LBS uslugama. Sovzond proizvodi ORTHOREGION i ORTO10 proizvode zasnovane na ortorektifikovanim slikama sa svemirskih letelica ALOS (ORTHOREGION) i WorldView-1, WorldView-2 (ORTO10). Ortorektifikacija pojedinih scena vrši se metodom racionalnih polinomskih koeficijenata (RPC) bez upotrebe referentnih tačaka tla, što značajno smanjuje troškove radova. Istraživanja su pokazala da, prema svojim karakteristikama, proizvodi ORTHOREGION i ORTO10 mogu dobro poslužiti kao osnova za ažuriranje navigacijskih karata u mjerilu od 1:25 000 odnosno 1:10 000. Ortofotomozaici, koji su zapravo foto karte dopunjene titlovi, takođe se mogu direktno učitati u navigatore.

Integracija satelitskih snimaka visoke rezolucije u navigacione sisteme i LBS usluge omogućava povećanje njihove funkcionalnosti, pogodnosti i efikasnosti korišćenja za red veličine.

Reč "satelit" u značenju aviona pojavila se u našem jeziku zahvaljujući Fjodoru Mihajloviču Dostojevskom, koji je govorio o tome "šta će se dogoditi u svemiru sa sekirom? zašto, u obliku satelita ... ". Danas je teško reći šta je inspirisalo pisca na takvo razmišljanje, ali vek kasnije - početkom oktobra 1957. - našom planetom nije počela da leti čak ni sekira, već najsloženija naprava za ono vreme, koja je postala prva vještački satelit poslan u svemir sa vrlo specifičnim ciljevima. I drugi su ga pratili.

Karakteristike "ponašanja"

Danas su svi već dugo navikli na satelite - kršitelje mirne slike noćnog neba. Stvoreni u tvornicama i lansirani u orbitu, oni nastavljaju da "kruže" za dobrobit čovječanstva, ostajući uvijek zanimljivi samo uskom krugu stručnjaka. Šta su umjetni sateliti i kakve koristi čovjek ima od njih?

Kao što znate, jedan od glavnih uslova za ulazak satelita u orbitu je njegova brzina - 7,9 km/s za satelite u niskoj orbiti. Pri toj brzini dolazi do dinamičke ravnoteže i centrifugalna sila uravnotežuje silu gravitacije. Drugim riječima, satelit leti tako brzo da nema vremena da padne na površinu zemlje, jer Zemlja doslovno odlazi ispod njegovih nogu zbog činjenice da je okrugla. Što je veća početna brzina dojavljena satelitu, to će biti veća njegova orbita. Međutim, kako se udaljavate od Zemlje, brzina u kružnoj orbiti se smanjuje i geostacionarni sateliti se kreću po svojim orbitama brzinom od samo 2,5 km/s. Prilikom rješavanja problema dugog, pa čak i vječnog postojanja svemirske letjelice (SC) u orbiti oko Zemlje, potrebno je podići je na sve veću visinu. Vrijedi napomenuti da Zemljina atmosfera također značajno utječe na kretanje svemirskih letjelica: čak i kada je super razrijeđena na visinama iznad 100 km od razine mora (uvjetna granica atmosfere), ona ih primjetno usporava. Dakle, s vremenom sve svemirske letjelice gube visinu leta i trajanje njihovog boravka u orbiti direktno ovisi o toj visini.

Sa Zemlje sateliti su vidljivi samo noću i to u onim vremenskim trenucima kada su obasjani Suncem, odnosno ne padaju u područje Zemljine sjene. Potreba za podudarnošću svih ovih faktora dovodi do činjenice da je trajanje posmatranja većine satelita u niskoj orbiti u prosjeku 10 minuta prije ulaska i isto toliko nakon izlaska iz Zemljine sjene. Po želji, zemaljski posmatrači mogu sistematizirati satelite po svjetlini (ovdje je na prvom mjestu Međunarodna svemirska stanica (ISS) - njen sjaj se približava prvoj magnitudi), po frekvenciji treperenja (određenoj prinudnom ili posebno određenom rotacijom), po smjeru kretanja (kroz stub ili u drugom smjeru). Na uslove za posmatranje satelita značajno utiču boja njegove pokrivenosti, prisustvo i domet solarnih panela, kao i visina leta – što je veća, to se satelit sporije kreće i postaje mnogo manje svetao i uočljiv.

Velika visina leta (minimalna udaljenost do Zemlje je 180-200 km) krije veličinu čak i relativno velikih svemirskih letjelica kao što su orbitalni kompleksi Mir (deorbitali 2001.) ili ISS - svi su vidljivi kao svjetleće tačke, veće ili manju osvetljenost. Jednostavnim okom, uz rijetke izuzetke, nemoguće je identificirati satelit. Za potrebe tačne identifikacije letjelica koriste se različita optička sredstva - od dvogleda do teleskopa, što nije uvijek dostupno jednostavnom posmatraču, kao i proračuni njihovih putanja. Internet pomaže astronomu amateru da identificira pojedinačne svemirske letjelice, gdje se objavljuju informacije o lokaciji satelita u orbiti oko Zemlje. Konkretno, svako može ući na web stranicu NASA-e, koja prikazuje trenutnu lokaciju ISS-a u realnom vremenu.

Što se tiče praktične upotrebe satelita, počevši od prvih lansiranja, oni su odmah počeli rješavati specifične probleme. Dakle, let prvog satelita korišten je za proučavanje Zemljinog magnetnog polja iz svemira, a njegov radio signal je prenosio podatke o temperaturi unutar hermetičkog kućišta satelita. Budući da je lansiranje svemirske letjelice prilično skupo zadovoljstvo, a osim toga, vrlo ga je teško implementirati, tada se svakom od lansiranja dodjeljuje nekoliko zadataka odjednom.

Prije svega rješavaju se tehnološki problemi: razvoj novih dizajna, sistema upravljanja, prijenosa podataka i sl. Stečeno iskustvo nam omogućava da kreiramo naprednije satelite i postepeno prelazimo na rješavanje složenijih ciljeva koji opravdavaju cijenu njihovog stvaranja. Uostalom, krajnji cilj ove proizvodnje, kao i svake druge, jeste ostvarivanje profita (komercijalna lansiranja) ili najefikasnije korišćenje satelita tokom rada u odbrambene svrhe, rešavanje geopolitičkih i mnogih drugih zadataka.

Treba podsjetiti da je kosmonautika u cjelini nastala kao rezultat vojno-političkog sukoba između SSSR-a i SAD-a. I, naravno, čim se prvi satelit pojavio, odjeli odbrane obje zemlje, uspostavivši kontrolu nad svemirom, od tada su vodili stalnu evidenciju o svim objektima koji se nalaze u neposrednoj blizini Zemlje. Dakle, vjerovatno samo oni znaju tačan broj letjelica, na ovaj ili onaj način u ovom trenutku. Istovremeno se prate ne samo svemirske letjelice, već i posljednji stupnjevi raketa, prijenosni odjeljci i drugi elementi koji su ih isporučili u orbitu. Odnosno, strogo govoreći, satelitom se smatra ne samo onaj koji ima "inteligenciju" - sopstveni sistem kontrole, nadzora i komunikacije - već i običan vijak koji se odvojio od letelice u sledećoj fazi leta.

Prema katalogu američke svemirske komande od 31. decembra 2003. u Zemljinoj orbiti postoji 28.140 takvih satelita i njihov broj stalno raste (uzimaju se u obzir objekti veći od 10 cm). Vremenom, zbog prirodnih uzroka, dio satelita pada na Zemlju u obliku otopljenih ostataka, ali mnogi ostaju u orbiti decenijama. Kada svemirske letjelice iskoriste svoj resurs i prestanu da se povinuju komandama sa Zemlje, a nastavljaju da lete, u svemiru blizu Zemlje postaje ne samo gužva, već ponekad čak i opasna. Stoga, prilikom lansiranja novog aparata u orbitu, kako bi se izbjegao sudar i katastrofa, potrebno je stalno znati gdje se nalazi „stari“.

Klasifikacija letjelica je prilično mukotrpan zadatak, budući da je svaka letjelica jedinstvena, a raspon zadataka koje rješavaju nove letjelice stalno se širi. Međutim, ako promatramo svemirske letjelice sa stajališta praktične upotrebe, tada možemo razlikovati glavne kategorije određene njihovom namjenom. Najtraženiji danas su komunikacije, navigacija, daljinsko istraživanje Zemlje i naučni sateliti. Vojni sateliti i izviđački sateliti čine posebnu klasu, ali u suštini rješavaju iste zadatke kao i njihovi "miroljubivi" kolege.

Komunikacijski sateliti

Signalisti su bili među prvima koji su imali koristi od praktičnih prednosti lansiranja satelita. Lansiranje satelita repetitora u orbitu oko Zemlje omogućilo je rješavanje problema stabilne komunikacije po svim vremenskim prilikama na većem dijelu naseljene teritorije u najkraćem mogućem roku. Prvi komercijalni satelit bio je komunikacijski satelit Echo-2, koji su lansirale Sjedinjene Američke Države 1964. godine, koji je omogućio organiziranje prijenosa televizijskih programa iz Amerike u Evropu bez upotrebe kablovskih komunikacijskih linija.

Istovremeno, u Sovjetskom Savezu je stvoren i komunikacijski satelit Molniya-1. Nakon postavljanja zemaljske mreže Orbita stanica, svi regioni naše velike zemlje dobili su pristup Centralnoj televiziji, a uz to je riješen i problem organizacije pouzdane i kvalitetne telefonske komunikacije. Komunikacijski sateliti Molniya postavljeni su u visoko eliptične orbite sa apogejem od 39.000 km. Za potrebe kontinuiranog emitiranja raspoređena je cijela konstelacija satelita Molniya koji su letjeli u različitim orbitalnim avionima. Zemaljske stanice mreže Orbita bile su opremljene prilično velikim antenama, koje su pomoću servosa pratile kretanje satelita u orbiti, povremeno se prebacujući na onu koja je bila u vidnom polju. Tokom vremena, u procesu poboljšanja elementarne baze i poboljšanja tehničkih parametara brodskih i zemaljskih sistema, promijenilo se nekoliko generacija ovakvih satelita. Ali čak i danas, sazvežđa satelita porodice Molniya-3 osiguravaju prijenos informacija širom Rusije i šire.

Stvaranje moćnih lansirnih vozila tipa Proton i Delta omogućilo je isporuku komunikacijskih satelita u geostacionarnu kružnu orbitu. Njegova posebnost je u tome što je na visini od 35.800 km ugaona brzina satelita oko Zemlje jednaka ugaonoj brzini rotacije same Zemlje. Dakle, satelit u takvoj orbiti u ravnini Zemljinog ekvatora, takoreći, visi nad jednom tačkom, a 3 geostacionarna satelita smještena pod uglom od 120 ° pružaju pregled cijele površine Zemlje, s izuzetkom samo polarnih regiona. Budući da je zadatak održavanja svoje unaprijed određene pozicije u orbiti dodijeljen samom satelitu, korištenje geostacionarnih svemirskih letjelica omogućilo je značajno pojednostavljenje zemaljskih sredstava za prijem i prijenos informacija. Antene nije bilo potrebe za napajanjem drajvova - one su postale statične, a da bi se organizirao komunikacijski kanal, dovoljno ih je postaviti samo jednom, tokom početnog podešavanja. Kao rezultat toga, zemaljska mreža korisnika se pokazala značajno proširenom, a informacije su počele teći direktno do potrošača. Dokaz za to su mnoge parabolične antene koje se nalaze na stambenim zgradama kako u velikim gradovima tako iu ruralnim područjima.

U početku, kada je prostor bio „dostupan“ samo SSSR-u i SAD-u, svaka od zemalja brinula je isključivo o zadovoljavanju vlastitih potreba i ambicija, ali je vremenom postalo jasno da su sateliti potrebni svima, a kao rezultat toga, međunarodni projekti postepeno počeo da se pojavljuje. Jedan od njih je INMARSAT javni globalni komunikacijski sistem, nastao kasnih 1970-ih. Njegova glavna svrha bila je da brodovima omogući stabilnu komunikaciju dok su na otvorenom moru i da koordinira akcije tokom spasilačkih operacija. Trenutno se mobilna komunikacija putem satelitskog komunikacijskog sistema INMARSAT ostvaruje preko prijenosnog terminala veličine malog kućišta. Kada otvorite poklopac "kofera" u koji je postavljena ravna antena i usmerite ovu antenu na predviđenu lokaciju satelita, uspostavlja se dvosmerna govorna komunikacija, a podaci se razmenjuju brzinom do 64 kilobita po sekunda. Štoviše, danas četiri moderna satelita pružaju komunikaciju ne samo na moru, već i na kopnu, pokrivajući ogromnu teritoriju koja se proteže od Arktika do Južnog arktičkog kruga.

Dalja minijaturizacija komunikacionih objekata i upotreba antena visokih performansi na svemirskim vozilima dovela je do toga da je satelitski telefon dobio "džepni" format, koji se ne razlikuje mnogo od konvencionalnog mobilnog telefona.

Tokom 1990-ih, implementacija nekoliko mobilnih personalnih satelitskih komunikacijskih sistema počela je gotovo istovremeno. Prvo su se pojavili niskoorbitalni - IRIDIUM ("Iridium") i GLOBAL STAR ("Global Star"), a zatim geostacionarni - THURAYA ("Turaya").

Satelitski komunikacijski sistem Thuraya do sada u svom sastavu ima 2 geostacionarna satelita, koji omogućavaju održavanje komunikacije na većem dijelu afričkog kontinenta, Arapskog poluotoka, Bliskog istoka i Evrope.

Sistemi Iridium i Global Star, slični po strukturi, koriste konstelacije velikog broja satelita u niskoj orbiti. Svemirske letjelice naizmjenično lete preko pretplatnika, zamjenjujući jedna drugu, održavajući tako kontinuiranu komunikaciju.

Iridium uključuje 66 satelita koji rotiraju u kružnim orbitama (visina 780 km od površine Zemlje, nagib 86,4°), postavljenih u šest orbitalnih ravni, po 11 uređaja u svakoj. Ovaj sistem pruža 100 posto pokrivenost naše planete.

Global Star uključuje 48 satelita koji lete u osam orbitalnih aviona (visina 1.414 km od površine Zemlje, nagib 52°), po 6 uređaja u svakom, pružajući 80% pokrivenosti, isključujući polarne regije.

Postoji suštinska razlika između ova dva sistema satelitske komunikacije. U Iridiumu, telefonski signal koji satelit primi sa Zemlje prenosi se duž lanca do sljedećeg satelita sve dok ne stigne do onog koji je trenutno u zoni vidljivosti jedne od zemaljskih prijemnih stanica (interfejs stanica). Ovakva šema organizacije omogućava, uz minimalne troškove za stvaranje zemaljske infrastrukture, da počne sa radom što je prije moguće nakon postavljanja orbitalne komponente. U Global Staru, međutim, nije omogućeno emitovanje signala sa satelita na satelit, pa je ovom sistemu potrebna gušća mreža zemaljskih prijemnih stanica. A budući da ih nema u brojnim regijama planete, ne postoji stalna globalna pokrivenost.

Praktična korist od korištenja osobnih satelitskih komunikacija danas je postala očigledna. Tako su u procesu penjanja na Everest u junu 2004. godine ruski penjači imali priliku da koriste telefonsku komunikaciju preko Iridijuma, što je značajno umanjilo intenzitet anksioznosti svih onih koji su pratili sudbinu penjača tokom ovog teškog i opasnog događaja.

Incident sa posadom svemirskog broda SoyuzTMA-1 u maju 2003. godine, kada spasioci nakon povratka na Zemlju 3 sata nisu mogli da pronađu astronaute u kazahstanskoj stepi, takođe je nagnao menadžere programa ISS-a da astronaute opskrbe Iridijumom. satelitski telefon.

Navigacijski sateliti

Još jedno dostignuće moderne astronautike je prijemnik globalnog sistema pozicioniranja. Sadašnji globalni satelitski sistemi za pozicioniranje, američki GPS (NAVSTAR) i ruski GLONASS, počeli su da se stvaraju prije 40 godina, tokom Hladnog rata, kako bi se precizno odredile koordinate balističkih projektila. U te svrhe, kao dodatak satelitima - registratorima lansiranja raketa, u svemir je raspoređen sistem navigacijskih satelita, čiji je zadatak bio da saopće njihove tačne koordinate u svemiru. Nakon što je istovremeno primio potrebne podatke od nekoliko satelita, navigacijski prijemnik je odredio vlastitu lokaciju.

„Produženo“ mirnodopsko doba nateralo je vlasnike sistema da počnu da dele informacije sa civilnim potrošačima, prvo u vazduhu i na vodi, a potom i na kopnu, ali su zadržali pravo da u određenim „posebnim“ periodima ugroze vezivanje parametara navigacije. . Tako su vojni sistemi postali civilni.

Različite vrste i modifikacije GPS prijemnika imaju široku primjenu na morskim i zračnim vozilima, u mobilnim i satelitskim komunikacijskim sistemima. Štaviše, GPS prijemnik, kao i Cospas-Sarsat odašiljač, je neophodan dio opreme za bilo koje plovilo koje ide na otvoreno more. Teretna svemirska letjelica ATV koju je kreirala Evropska svemirska agencija, a koja će letjeti na ISS 2005. godine, također će korigirati svoju putanju susreta sa stanicom koristeći GPS i GLONASS podatke.

Oba navigaciona satelitska sistema su raspoređena približno isto. GPS ima 24 satelita postavljena u kružnim orbitama od po 4 u šest orbitalnih ravni (visina 20.000 km od površine Zemlje, nagib 52°), kao i 5 rezervnih vozila. GLONASS takođe ima 24 satelita, po 8 u tri ravni (visina 19.000 km od površine Zemlje, nagib 65°). Da bi navigacioni sistemi radili sa potrebnom preciznošću, na satelite su instalirani atomski satovi, informacije se redovno prenose sa Zemlje, navodeći prirodu kretanja svakog od njih u orbiti, kao i uslove za širenje radio talasi.

Uprkos očiglednoj složenosti i veličini globalnog sistema pozicioniranja, kompaktni GPS prijemnik danas može kupiti svako. Koristeći signale sa satelita, ovaj uređaj omogućava ne samo da odredi lokaciju osobe s točnošću od 5-10 metara, već i da mu pruži sve potrebne podatke: geografske koordinate s naznakom lokacije na karti, trenutni svjetsko vrijeme, brzina kretanja, visina iznad nivoa mora, položaj bočnih svjetala, kao i niz uslužnih funkcija koje su izvedene iz primarnih informacija.

Prednosti svemirskih navigacionih sistema su toliko neosporne da Ujedinjena Evropa, uprkos gigantskim troškovima, planira da stvori sopstveni navigacioni sistem GALILEO (“Galileo”). Kina takođe planira da postavi sistem svojih navigacionih satelita.

Sateliti za daljinsko otkrivanje Zemlje

Upotreba minijaturnih GPS prijemnika omogućila je značajno poboljšanje rada druge kategorije svemirskih letjelica, takozvanih satelita za daljinsko otkrivanje Zemlje (ERS). Ako je ranije bilo prilično teško povezati slike Zemlje snimljene iz svemira sa određenim geografskim tačkama, sada ovaj proces ne predstavlja nikakve probleme. A budući da se naša planeta stalno mijenja, njene fotografije iz svemira, nikad ponovljene, uvijek će biti tražene, pružajući nezamjenjive informacije za proučavanje najrazličitijih aspekata zemaljskog života.

Sateliti za daljinsko otkrivanje imaju prilično velik broj, a ipak se njihova konstelacija stalno popunjava novim, sve naprednijim uređajima. Savremeni sateliti za daljinsko detekciju, za razliku od onih koji su radili 1960-ih i 1970-ih, ne moraju da vraćaju na Zemlju fotografske filmove snimljene u svemiru u posebnim kapsulama - opremljeni su i super-lakim optičkim teleskopima i minijaturnim fotodetektorima baziranim na CCD nizovima, kao i kao linije za prenos podataka velike brzine sa propusnim opsegom od stotina megabita u sekundi. Osim brzine prikupljanja podataka, postaje moguće potpuno automatizirati obradu primljenih slika na Zemlji. Digitalizirana informacija više nije samo slika, već najvredniji podatak za ekologe, šumare, geodete i mnoge druge zainteresirane strukture.

Konkretno, spektralno-zonalne fotografije snimljene u prolećnom periodu omogućavaju predviđanje žetve na osnovu sadržaja vlage u tlu, tokom vegetacije biljaka - da se otkriju mesta na kojima se uzgajaju narkotične kulture i preduzmu pravovremene mere za njihovo uništavanje. .

Pored toga, potrebno je uzeti u obzir postojeće komercijalne sisteme za prodaju video slika Zemljine površine (fotografije) potrošačima. Prvi takvi sistemi bili su prvo američka konstelacija civilnih satelita LANDSAT, a potom i francuski SPOT. Pod određenim ograničenjima i u skladu sa određenim cijenama, potrošači širom svijeta mogu steći slike područja Zemlje od interesa za njih u rezoluciji od 30 i 10 metara. Sadašnji, mnogo napredniji civilni sateliti - ICONOS-2, QUICK BIRD-2 (SAD) i EROS-AI (Izrael-SAD) - nakon ukidanja ograničenja od strane američke vlade, omogućavaju vam da kupujete fotografije Zemljine površine sa rezolucija do 0,5 metara - u pankromatskom modu i do 1 metar u multispektralnom modu.

U blizini satelita za daljinsko otkrivanje susedne su meteorološke letelice. Razvoj njihove mreže u orbitama u blizini Zemlje značajno je povećao pouzdanost vremenske prognoze i omogućio da se izbjegne opsežna mreža zemaljskih meteoroloških stanica. A saopštenja koja danas izlaze širom svijeta, praćena animiranim slikama ciklona, ​​staza oblaka, tajfuna i drugih pojava koje nastaju na osnovu podataka sa satelita, omogućavaju svakom od nas da se lično uvjeri u stvarnost prirodnih procesa. dešava na Zemlji.

Sateliti-"naučnici"

Uglavnom, svaki od umjetnih satelita je instrument spoznaje svijeta izvan Zemlje. Naučne satelite možemo nazvati svojevrsnim poligonima za testiranje novih ideja i dizajna i dobijanje jedinstvenih informacija koje se ne mogu dobiti drugačije.

Sredinom 1980-ih, NASA je usvojila program za stvaranje četiri astronomske opservatorije postavljene u svemir. Uz različita kašnjenja, sva četiri teleskopa su lansirana u orbitu. Prvi koji je započeo svoj rad bio je Hubble (1990.), dizajniran da istražuje svemir u vidljivom opsegu talasnih dužina, zatim COMPTON (1991.), koji je proučavao svemir koristeći gama zrake, treći je bio CHANDRA (1999.), koji je koristio X-zrake, i završio je ovaj opsežni program od strane SPITZER-a (2003), koji je obuhvatio infracrveno. Imena sve četiri opservatorije data su u čast istaknutih američkih naučnika.

Hubble, koji radi u orbiti oko Zemlje već 15. godinu, isporučuje na Zemlju jedinstvene slike udaljenih zvijezda i galaksija. Za tako dug vijek trajanja, teleskop je više puta popravljan tokom letova šatlova, ali nakon smrti Kolumbije 1. februara 2003. godine, lansiranja svemirskih šatlova su obustavljena. Planirano je da Hubble ostane u orbiti do 2010. godine, nakon čega će, nakon što je iscrpio svoj resurs, biti uništen. COMPTON, koji je prenosio slike izvora gama zraka na Zemlju, prestao je postojati 1999. godine. CHANDRA, s druge strane, nastavlja redovno da dostavlja informacije o izvorima rendgenskih zraka. Sva tri ova teleskopa naučnici su nameravali da rade u visoko eliptičnim orbitama kako bi smanjili uticaj Zemljine magnetosfere na njih.

Što se tiče SPITZER-a, koji je sposoban uhvatiti najslabije toplinsko zračenje koje izvire iz hladnih udaljenih objekata, za razliku od svojih kolega koji se okreću oko naše planete, on je u solarnoj orbiti, postepeno se udaljavajući od Zemlje za 7 ° godišnje. Kako bi uočio ekstremno slabe termičke signale koji emituju iz dubina svemira, SPITZER hladi svoje senzore na temperaturu koja je samo 3° iznad apsolutne nule.

U naučne svrhe u svemir se lansiraju ne samo glomazne i složene naučne laboratorije, već i male satelite-lopte opremljene staklenim prozorima i unutar kojih se nalaze kutni reflektori. Parametri putanje leta ovakvih minijaturnih satelita prate se s visokim stupnjem tačnosti pomoću laserskog zračenja usmjerenog na njih, što omogućava dobivanje informacija o najmanjim promjenama stanja Zemljinog gravitacionog polja.

Neposredni izgledi

Svemirski inženjering, koji je dobio tako brz razvoj krajem 20. veka, ne staje u svom napretku ni jedne godine. Sateliti, koji su prije nekih 5-10 godina izgledali kao vrhunac tehničke misli, zamjenjuju nove generacije svemirskih letjelica u orbiti. I iako evolucija umjetnih Zemljinih satelita postaje sve prolaznija, gledajući u blisku budućnost, možemo pokušati vidjeti glavne izglede za razvoj astronautike bez posade.

Rendgenski i optički teleskopi koji lete u svemir već su dali naučnicima mnoga otkrića. Sada se za lansiranje pripremaju čitavi orbitalni kompleksi opremljeni ovim instrumentima. Takvi sistemi će omogućiti masovno proučavanje zvijezda naše Galaksije radi prisustva planeta u njima.

Nije tajna da moderni zemaljski radio teleskopi primaju slike zvjezdanog neba s rezolucijom koja je za redove veličine veća od one postignute u optičkom opsegu. Danas je za ovakvu vrstu istraživačkih instrumenata vrijeme za lansiranje u svemir. Ovi radioteleskopi će biti lansirani u visoke eliptične orbite sa maksimalnom udaljenosti od 350.000 km od Zemlje, što će poboljšati kvalitet radio emisionih slika zvjezdanog neba dobijenih uz njihovu pomoć za najmanje 100 puta.

Nije daleko dan kada će se u svemiru graditi fabrike za proizvodnju ekstra čistih kristala. I to se ne odnosi samo na biokristalne strukture, koje su toliko potrebne medicini, već i na materijale za industriju poluvodiča i lasera. Malo je vjerovatno da će to biti sateliti - radije će biti potrebni posjećeni ili robotski kompleksi, kao i transportni brodovi koji se pristaju uz njih, isporučujući početne proizvode i donoseći na Zemlju plodove vanzemaljske tehnologije.

Nedaleko i početak kolonizacije drugih planeta. U tako dugim letovima stvaranje zatvorenog ekosistema je neophodno. A biološki sateliti (leteći staklenici), koji simuliraju svemirske letove velikog dometa, pojavit će se u Zemljinoj orbiti u vrlo bliskoj budućnosti.

Jedan od najfantastičnijih zadataka, a ujedno i apsolutno realan sa tehničke tačke gledišta, je stvaranje svemirskog sistema za globalnu navigaciju i posmatranje zemljine površine sa tačnošću do centimetara. Takva preciznost pozicioniranja naći će primjenu u različitim područjima života. Prije svega, seizmolozima je to potrebno, nadajući se da će, praćenjem i najmanjih fluktuacija u zemljinoj kori, naučiti kako predvidjeti zemljotrese.

Do danas, najekonomičniji način lansiranja satelita u orbitu su rakete za jednokratnu upotrebu, a što je svemirska luka bliža ekvatoru, to je lansiranje jeftinije i veći nosivost lansirana u svemir. I iako su plutajuće i avionske lansere već stvorene i uspješno rade, dobro razvijena infrastruktura oko kosmodroma će još dugo biti osnova za uspješne aktivnosti zemljana u razvoju svemira blizu Zemlje.

Aleksandar Spirin, Marija Pobedinskaya

Urednici su zahvalni Aleksandru Kuznjecovu na pomoći u pripremi materijala.

orbitalna konstelacija;

razvojni rad;

svemirska raketa;

raketna i svemirska tehnologija;

radno mjesto operatera;

lansirno vozilo;

srednja kvadratna greška;

tehnički zadatak;

studija izvodljivosti;

savezni svemirski program;

digitalni model elevacije;

hitan slučaj.

Uvod

Sadržaj studija čiji su rezultati predstavljeni u ovom pregledu je:

Kreiranje korporativnih prostornih sistema i kompleksa treba da se zasniva na savremenoj elementnoj bazi i najnovijim dizajnerskim rešenjima, a opseg i kvalitet dobijenih podataka treba da odgovara svetskom nivou.

1 Pregled svemirskih programa daljinskih istraživanja stranih zemalja

1.1 Američki svemirski program

1.1.1 Osnove svemirske politike SAD

Glavne ideje nove svemirske politike:

Glavni ciljevi američke svemirske politike su:

1.1.2 Izjava o strateškim namjerama američkog Nacionalnog geoprostorno-obavještajnog sistema

Slika 1 - Space image - bitmap

Slika 2 - Identifikacija ciljeva i objekata

Slika 3 – Prikaz operativne situacije u realnom vremenu

1.1.3 Program svemirskog vojnog nadzora

1.1.4 Američki komercijalni svemirski program

Slika 4 – svemirska letjelica WorldView-1

Slika 5 - GeoEye-1 svemirska letjelica

Sljedeći logičan korak u razvoju svemirskog tržišta daljinskog istraživanja je lansiranje svemirskih letjelica ultra visoke rezolucije (do 0,25 m). Ranije su slike ove rezolucije davali samo vojni sateliti SAD-a i SSSR-a.

Do sada, glavne konkurentske kompanije na tržištu daljinske detekcije iz evropskih zemalja, Rusije, Japana, Izraela i Indije, ne planiraju kreirati satelite za daljinsko otkrivanje ultra-visoke rezolucije. Stoga će lansiranje ovakvih uređaja u SAD dovesti do daljeg razvoja tržišta i jačanja pozicija američkih kompanija - operatera CS daljinskog istraživanja.

1.2 Svemirski programi evropskih zemalja

1.2.1 Francuska

Svemirski segment SPOT sistema trenutno se sastoji od četiri satelita (SPOT 2, -4, -5 i -6). Zemaljski segment uključuje Centar za kontrolu i rad svemirskih letjelica, mrežu stanica za prijem informacija i centara za obradu i distribuciju podataka.

Slika 6 - SCOT 5

1.2.2 Njemačka

Slika 7 – TerraSAR-X i Tandem-X sateliti

Slika 8 - Arhitektura orbitalnog segmenta SAR-Lupe sistema

1.2.3 Italija

Italijanski svemirski istraživački program baziran je na korištenju lansirnih vozila iz Sjedinjenih Država (Scout), Evropske organizacije za razvoj lansirnih vozila (Europa 1) i Evropske svemirske agencije (Ariane).

1.2.4 UK

Slika 9 - Slika rezolucije 2,8 m dobijena minisatelitom TOPSAT-1

1.2.5 Španija

Španija takođe učestvuje u stvaranju globalnog evropskog sistema satelitskog nadzora za potrebe odbrane.

1.3 Svemirski programi drugih zemalja

1.3.1 Japan

Slika 10 - 3D model teritorije države Gujarat, izgrađen prema podacima Cartosat-1

10. januara 2007. lansiran je satelit Cartosat-2, uz pomoć kojeg je Indija ušla na tržište podataka u rezoluciji brojila. Cartosat-2 je daljinski satelit sa pankromatskom kamerom za mapiranje. Kamera je dizajnirana za fotografisanje sa prostornom rezolucijom od jednog metra i širinom otkosa od 10 km. Svemirska letjelica ima polarnu orbitu sinhronu sa Suncem na visini od 630 km.

Indija je spremna za distribuciju satelitskih snimaka Cartosat-2 metarske rezolucije po cijenama ispod tržišnih i planira u budućnosti lansirati novu svemirsku letjelicu s prostornom rezolucijom do 0,5 metara.

1.3.2 Izrael

1.3.3 Kina

Slika 11 – svemirski brod CBERS-01

Treći kinesko-brazilski satelit za daljinsko otkrivanje CBERS-2B lansiran je u Kini 19. septembra 2007. godine. Satelit je lansiran u jutarnju sunčevu sinhronu orbitu sa visinom od 748x769 km, nagibom od 98,54 stepena i vremenom prelaska ekvatora u 10:30.

1.3.4 Koreja

1.3.5 Kanada

Kanada je 1990. godine stvorila Kanadsku svemirsku agenciju, pod čijim vodstvom se radi na raketnim i svemirskim temama.

Satelit, prvobitno dizajniran za 5 godina rada u svemiru, udvostručio je svoj procijenjeni period i nastavlja da emituje slike visokog kvaliteta. Za 10 godina besprijekornog rada, RADARSAT-1 je istražio teritorije ukupne površine od 58 milijardi kvadratnih metara. km, što je dva reda veličine veće od površine Zemlje. Pouzdanost sistema je bila 96%. Najveći od 600 primalaca RADARSAT-1 informacija je Služba za izviđanje leda Kanade, koja godišnje dobije 3800 radarskih slika sa vremenskim kašnjenjem manjim od 90 minuta nakon istraživanja.

Slika 12 - RADARSAT u svemiru očima umjetnika

Kanadska svemirska agencija dodijelila je ugovor tvrtki MacDonald, Dettwiler and Associates (MDA) za drugu generaciju radarskog satelitskog projekta Radarsat-2. Satelit Radarsat-2 daje slike rezolucije 3 m po pikselu.

1.3.6 Australija

Australija aktivno sarađuje sa nizom zemalja u oblasti istraživanja svemira. Australijske kompanije također razvijaju mikrosatelit sa Južnom Korejom za prikupljanje podataka o okolišu iz ruralnih područja u azijsko-pacifičkoj regiji. Prema riječima direktora CRCSS centra, cijena projekta će biti 20-30 miliona dolara. Saradnja između Australije i Rusije otvara velike perspektive.

1.3.7 Ostale zemlje

Nedavno je tajvanska Nacionalna svemirska agencija NSPO objavila planove za razvoj prve svemirske letjelice nacionalne industrije. Projekat, nazvan Argo, ima za cilj izgradnju malog satelita za daljinsko otkrivanje Zemlje (ERS) koristeći optičku opremu visoke rezolucije.

Kako navodi NSPO, tokom rada na projektu Argo već je razvijena svemirska platforma u čijem će sistemu upravljanja prvi put biti korišćen novi procesor LEON-3. Sav softver za sisteme na brodu i centar za kontrolu leta na zemlji bi trebalo da bude kreiran na Tajvanu. Procijenjeni vijek trajanja satelita bit će 7 godina.

1.4 Svemirski programi zemalja ZND

1.4.1 Bjelorusija

Tabela 1. Glavne karakteristike letjelice "Kanopus-V" i BKA

Veličina KA, m×m

Masa svemirske letelice

Težina nosivosti, kg

orbita:

visina, km

nagib, deg

period cirkulacije, min

vrijeme prelaska ekvatora, sat

Period praćenja, dani

Prosječna dnevna snaga, W

Trajanje aktivnog postojanja, godine

Svemirski brod "Kanopus-V" i BKA su dizajnirani za rješavanje sljedećih zadataka:

- brzi nadzor.

1.4.2 Ukrajina

Što se tiče svemirskih letelica visoke rezolucije veće od 10 m, takođe je svrsishodno da se grade na bazi saradnje sa zainteresovanim stranim partnerima i vlasnicima sličnih sistema. Prilikom stvaranja perspektivnih svemirskih letjelica posebnu pažnju treba posvetiti povećanju informacionih mogućnosti sistema. U tom smislu, Ukrajina ima niz originalnih razvoja.

1.4.3 Kazahstan

Predstavnici istraživačkih organizacija uključenih u implementaciju kazahstanskog svemirskog programa i proizvodnih i inovacionih struktura Kazahstana, Rusije i zemalja dalekog inozemstva smatraju da bi u ovom trenutku prioritetni pravac razvoja svemirskih aktivnosti u Kazahstanu trebao biti satelitske komunikacije i daljinsko upravljanje sa Zemlje. senzorni sistemi.

2 Ruski svemirski program

2.1 Glavne odredbe Ruskog federalnog svemirskog programa za 2006-2015

Glavni ciljevi Programa su:

Uslovi i faze realizacije Programa - 2006 - 2015.

U prvoj fazi (u periodu do 2010. godine), u smislu daljinske detekcije Zemlje, kreiraju se:

Prioritetne oblasti svemirskih aktivnosti koje doprinose ostvarivanju strateških ciljeva su:

Programske aktivnosti obuhvataju aktivnosti koje se finansiraju iz budžetskih sredstava i aktivnosti koje se provode na teret sredstava uloženih u svemirsku djelatnost od strane nedržavnih kupaca.

Aktivnosti koje se finansiraju iz budžetskih sredstava obuhvataju poslove predviđene u sljedećim dijelovima:

dio I - "Istraživačko-razvojni rad";

Realizacijom Programa postići će se sljedeći rezultati:

b) povećana je učestalost ažuriranja podataka hidrometeorološkog osmatranja na 3 sata za letjelice srednje visine i na realno vrijeme za geostacionarne letjelice, čime će se osigurati:

e) napravljen je svemirski kompleks sa malom svemirskom letjelicom sa povećanom preciznošću u određivanju koordinata objekata u nevolji, ažurnošću prijema hitnih poruka do 10 sekundi i preciznošću u određivanju lokacije objekata u opasnosti do 100 m, bili su osigurani.

Procjena veličine ekonomskog efekta od rezultata svemirskih aktivnosti u društveno-ekonomskoj i naučnoj sferi pokazuje da se kao rezultat implementacije Programa generalizovani ekonomski efekat u periodu 2006-2015. godine projektuje na nivou od 500 milijardi rubalja u cijenama iz 2005. godine.

2.2 Analiza svemirskih sistema daljinskog otkrivanja.

Slika 13 - Orbitalna konstelacija svemirskih letjelica za daljinsko otkrivanje za period 2006-2015.

U suštini, glavni alati za daljinsko otkrivanje svemira razvijeni u periodu do 2015. godine biće svemirska letelica Kanopus-V za operativni nadzor vanrednih situacija izazvanih ljudskim i prirodnim dejstvom i svemirska letelica Resurs-P za operativni optičko-elektronski nadzor.

KA "Kanopus-V" br. 1, koja je puštena u rad 22. jula 2012. godine, obuhvata:

Kompleks "Resurs-P" je nastavak domaćih alata za daljinsko istraživanje visoke rezolucije koji se koriste u interesu društveno-ekonomskog razvoja Ruske Federacije. Dizajniran je za rješavanje sljedećih zadataka:

- podsistem "Arktika-MS2" od četiri svemirske letelice za obezbeđivanje mobilnih vladinih komunikacija, kontrole vazdušnog saobraćaja i releja navigacionih signala (razvio OJSC "ISS po imenu M.F. Reshetnev").

2.3 Razvoj zemaljskog kompleksa za prijem, obradu, skladištenje i distribuciju podataka daljinske detekcije

Kako je navedeno u FKP-2015, zemaljsku svemirsku infrastrukturu, uključujući kosmodrome, zemaljske kontrolne objekte, tačke za prijem informacija i eksperimentalnu bazu za zemaljsko testiranje proizvoda raketne i svemirske tehnologije, potrebno je modernizirati i ponovo opremiti sa novom opremom.

Funkcionalni dijagram integriranog satelitskog sistema za daljinsko otkrivanje prikazan je na slici 14.

Slika 14 - Integrisani sistem satelitskog daljinskog otkrivanja

Tako su ministarstva i resori-potrošači ERS CI, s jedne strane, i Federalna svemirska agencija, s druge strane, zainteresovani da osiguraju koordinaciju aktivnosti svih centara i stanica NCPOR-a koje stvaraju različiti resori i organizacije i uspostavljanje njihovog koordinisanog funkcionisanja i interakcije prema jedinstvenim pravilima, pogodnim za sve delove NCPOR-a i potrošače.

3 Analiza „Koncepta razvoja ruskog svemirskog sistema za daljinsko istraživanje Zemlje za period do 2025. godine“

Važan dio Koncepta su prijedlozi koji poboljšavaju efikasnost korištenja svemirskih informacija u Rusiji.

Glavni problemi koji određuju efikasnost upotrebe svemirskih informacija u Rusiji su:

Ovakav pristup obećava, jer kako se razvoj nacionalnog geoinformatičkog tržišta ubrzava, postojaće stalna potražnja za geoprostornim podacima, koji se mogu popuniti domaćim sistemima daljinske detekcije kako se pojavljuju i razvijaju. Problemi razvoja industrije daljinske detekcije ne rješavaju se u jednom danu odmah nakon lansiranja novog satelita, potrebna je prilično duga faza formiranja stabilne potražnje za podacima daljinske detekcije.

9. Razviti i pustiti u rad zemaljska i vazduhoplovna sredstva za validaciju rezultata tematske obrade svemirskih informacija.

4 Studija izvodljivosti principa finansiranja u stvaranju svemirskih sistema daljinske detekcije

Zaključak

Provedene studije nam omogućavaju da izvučemo sljedeće zaključke:

3 A. Kucheiko. Nova politika SAD-a o komercijalnom daljinskom senzoru. Vesti o kosmonautici, br. 6, 2003

4 V. Chularis. Američka nacionalna svemirska politika. Strana vojna revija br. 1, 2007

6 V. Chularis. Geoinformaciona podrška Oružanih snaga SAD. Strana vojna revija, br. 10, 2005

7 Američka svemirska obavještajna služba ima nove zadatke. Nauka, 03.02.06

8 Sjedinjene Države su stvorile u orbiti najveću konstelaciju nadzornih satelita u istoriji. Vijesti iz nauke. 02/03/2006

9 A. Andronov. Sateliti dostupni teroristima. "Nezavisna vojna revija", 1999

10 V. Ivanchenko. Ikonos Vigilant Eye. Časopis "COMPUTERRA", 06.09.2000

11 M. Rakhmanov. Satelitska inteligencija: novi razvojni trendovi. C.NEWS High Tech Edition, 2006

12 A. Kopik. Lansirao novu reklamu "špijun". „Vijesti o kosmonautici“, br. 6, 2003.

13 M. Rakhmanov. Satelitski senzor: promjena je neizbježna. C.NEWS High Tech Edition, 2006

16 Yu.B. Baranov. Tržište podataka daljinske detekcije u Rusiji. Časopis Spatial Data, br. 5, 2005

17 Francuska obavještajna služba juri u svemir. Nauka, 27.12.04.

18 Radarskih slika: Njemačka preuzima vodstvo. Nauka, 20.03.06.

19 Maxim Rakhmanov “Njemačka lansira svemirski špijunski sistem”, Nauka, CNews, 2003.

20 A. Kucheiko. Sistem svemirskog izviđanja i osmatranja po svim vremenskim prilikama: pogled iz Italije. „Vijesti o kosmonautici“, br. 5, 2002

21 A. Kucheiko. Japan je stvorio najveći svemirski obavještajni sistem. „Vijesti o kosmonautici“, br. 4, 2007

22 Japanska raketa lansirala je teški satelit ALOS u orbitu. Nauka, 24.01.06.

28 Radarski satelit: Kanada sprečava Rusiju da oslijepi. Nauka, 2005

vodeću poziciju Sjedinjenih Država kao svjetskog lidera u razvoju i korištenju sistema za daljinsko otkrivanje Zemlje (ERS). Glavni napori državne regulacije industrije daljinskog otkrivanja u Sjedinjenim Državama usmjereni su na poticanje razvoja tržišta

mehanizama.

Temeljni dokument u ovoj oblasti je direktiva o svemirskoj politici o upotrebi komercijalnih sistema daljinskog otkrivanja, koju je odobrio predsjednik Sjedinjenih Država.

marta 1994. godine, koji je ocrtao osnove američke politike u oblasti pristupa stranih kupaca resursima američkih sistema daljinske detekcije.

Nova politika ima za cilj dalje jačanje vodeće pozicije u

svijet američkih kompanija i pokriva sljedeća područja djelovanja:

− licenciranje djelatnosti i funkcionisanja KS RS;

− korištenje resursa ERS CS u interesu odbrane, obavještajnih i

druga odjeljenja američke vlade;

− pristup stranih kupaca (državnih i komercijalnih) resursima daljinske detekcije, izvoz tehnologija i materijala za daljinsku detekciju;

− međuvladina saradnja u oblasti vojnih i komercijalnih svemirskih snimaka.

Glavni cilj politike je jačanje i zaštita nacionalne sigurnosti Sjedinjenih Država i interesa zemlje u međunarodnoj areni jačanjem vodećih pozicija u

oblasti CS daljinskog istraživanja i razvoja nacionalne industrije. Ciljevi politike su podsticanje ekonomskog rasta, zaštita životne sredine i jačanje

naučne i tehnološke izvrsnosti.

Nova direktiva utiče i na oblast komercijalizacije sondažnih sistema.

Na nekomercijalnoj osnovi, prema stručnjacima, tehnologije daljinskog istraživanja ne samo da se neće razvijati, već će i Sjedinjene Države (kao i bilo koju drugu zemlju) odbaciti daleko od vodećih pozicija u svijetu. Materijali za posmatranje svemira, prema američkoj vladi,

postaju traženi od strane vladinih službi za svoje potrebe proizvodi sistema daljinske detekcije koji se dobijaju na komercijalnoj osnovi. Istovremeno, jedan od

glavni ciljevi - rasteretiti Nacionalnu obavještajnu zajednicu od velikog broja zahtjeva za ovim proizvodima od raznih američkih agencija. Drugi, ali ne manje važan zadatak nove vladine politike u oblasti svemira je komercijalizacija sistema daljinske detekcije u cilju daljeg jačanja vodećih svjetskih

pozicija američkih kompanija - operatera svemirskih sondažnih sistema. Direktiva definiše proceduru za licenciranje aktivnosti sistema daljinske detekcije u

interese Ministarstva odbrane, obavještajnih i drugih odjela, na primjer, State Departmenta, itd. Takođe postavlja određena ograničenja za strane kupce proizvoda

sistemi daljinske detekcije i izvoz tehnologija i materijala za njih i definiše osnovu za međuvladinu saradnju u oblasti vojnih i komercijalnih vrsta

Koraci koje preduzima američka vlada osiguravaju jačanje i zaštitu nacionalne sigurnosti, kao i stvaranje povoljnih uslova za zemlju na međunarodnoj sceni jačanjem vodeće pozicije Amerike u oblasti

Daljinska detekcija i razvoj vlastite industrije. U tu svrhu, vlada

ogromna ovlaštenja data su američkoj nacionalnoj administraciji za informacije o karti i slikama - NIMA, koja je dio američke obavještajne zajednice kao strukturna jedinica. NIMA je funkcionalno odgovorna za prikupljanje, distribuciju informacija o vrstama primljenih od svemirskih sistema daljinskog istraživanja

vladine službe i strane potrošače, nabavku i distribuciju

koji se proizvode samo uz odobrenje američkog State Departmenta. Ministarstvo trgovine i NASA zaduženi su za koordinaciju zahtjeva za proizvode na daljinu u komercijalnom sektoru prema smjernicama. Ovo omogućava korištenje istih informacija o vrsti od strane različitih odjela koji su zainteresirani za ista područja istraživanja.

Civilne potrebe u oblasti daljinske detekcije utvrđuju ministarstva trgovine,

Unutrašnjih poslova i NASA svemirske agencije. Također izdvajaju odgovarajuća sredstva za realizaciju projekata u ovoj oblasti. Pomoć u implementaciji

Programe daljinskog istraživanja civilne vlade obezbjeđuje NIMA. Ovo

organizacija vodi i u pripremi akcionih planova za implementaciju nove svemirske politike, u čijoj su izradi, pored NIMA-e, učestvovali ministri odbrane, trgovine, State Department i direktor centralne obavještajne službe (uporedo i direktor CIA-e).

Agencija za geoinovacije "Innoter"

Karakteristično je da se ova pitanja rješavaju zakonom, u vidu rasprave i usvajanja zakona. Uzeto je u obzir da takvi vladini alati za daljinsko otkrivanje kao što je Landsat,

Terra, Aqua i drugi će se koristiti za rješavanje odbrambenih i obavještajnih zadataka kada operativnoj kompaniji postane neisplativo primati informacije koristeći komercijalne sisteme daljinskog otkrivanja. NIMA stvara sve potrebne uslove da američka industrija stekne konkurentsku prednost u odnosu na druge

zemlje. Vlada SAD garantuje podršku razvoju tržišta za sisteme daljinske detekcije, takođe zadržava pravo da ograniči prodaju generičkih proizvoda u određenim

zemlje u interesu promatranja vodeće uloge Sjedinjenih Država u svemirskoj opremi za daljinsko ispitivanje. Direktiva predviđa da CIA i Ministarstvo odbrane treba da nadgledaju svoje inherentno stanje

metode i metode stanja razvoja daljinske detekcije u drugim zemljama kako američka industrija ne bi izgubila vodeću poziciju u svijetu na tržištima daljinske detekcije.

Vlada SAD-a ne zabranjuje svom MO da kupuje bilo koju vrstu materijala

od komercijalnih firmi. Direktna korist je jasna: nema potrebe za lansiranjem novog satelita za daljinsko otkrivanje ili ponovnim usmjeravanjem satelita za daljinsko otkrivanje koji već radi na vojno područje od interesa. Da, i efikasnost postaje najveća. Ovo Ministarstvo odbrane SAD radi sa zadovoljstvom,

čime se razvijaju komercijalne strukture uključene u razvoj i

koristeći sisteme daljinskog otkrivanja.

Glavne ideje nove svemirske politike:

− Zakonom je propisano da će biti uključeni resursi američkog KS daljinskog istraživanja

koristiti u maksimalnoj mjeri za rješavanje odbrane, inteligencije

zadataka, obezbjeđenja unutrašnje i međunarodne sigurnosti iu interesu

civilni korisnici;

− vladini sistemi daljinskog otkrivanja (npr. Landsat, Terra, Aqua) će

fokusiran na zadatke koje CS operateri ne mogu efikasno riješiti

Daljinska sonda zbog ekonomskih faktora, interesa osiguranja nacionalnog

sigurnosni ili drugi razlozi;

− uspostavljanje i razvoj dugoročne saradnje između

državnim organima i avio-industrijom Sjedinjenih Američkih Država, obezbjeđivanjem operativnog mehanizma za licenciranje aktivnosti u oblasti rada operatera sistema daljinske detekcije i izvoza tehnologija i materijala za daljinsko otkrivanje;

− stvaranje uslova koji američkoj industriji pružaju konkurentske prednosti u pružanju usluga daljinske detekcije stranim zemljama

vlade i komercijalnih kupaca.

Agencija za geoinovacije "Innoter"

Nova politika daljinskog otkrivanja je prvi korak koji je poduzela Bushova administracija da revidira američku svemirsku politiku. Očigledno je da je usvajanje dokumenta proteklo sa aktivnim

lobističke korporacije u vazduhoplovnoj industriji, koje su pozdravile nova pravila igre. Prethodna politika, definisana PDD-23, podsticala je pojavu i razvoj komercijalnih medija visoke rezolucije. Novi dokument garantuje državnu podršku razvoju tržišta daljinske detekcije, i

također utvrđuje da će industrija razvijati nove komercijalne projekte, uzimajući u obzir potrebe za generičkim proizvodima koje je identificirao civil

i odeljenja odbrane.

Drugi važan aspekt je da država postaje "međunarodni potiskivač"

komercijalne informacije daljinsko ispitivanje. U strukturi prodaje vizuelnih informacija komercijalnih operatera ranije su dominirali odbrana i drugi državni kupci.

Međutim, obim kupovine je bio relativno nizak i tržište za prostor

materijali za daljinsko ispitivanje razvijali su se sporo. Posljednjih godina, nakon pojave CS daljinskog istraživanja visoke rezolucije (0,5-1 m), situacija se počela mijenjati. Komercijalni sistemi visoke i srednje rezolucije sada se smatraju glavnim dodatkom

vojni svemirski sistemi, koji omogućavaju povećanje efikasnosti ispunjavanja narudžbi

i performanse integrisanog sistema u celini, razgraničiti funkcije i proširiti opseg korisnika vizuelnih informacija.

U proteklih 5-7 godina panoramska fotografija uz pomoć komercijalnih svemirskih letjelica postala je najvažniji izvor ažurnih i visokokvalitetnih vizuelnih informacija zbog

niz razloga:

− resursi sistema vojnog nadzora su ograničeni zbog proširenja spektra zadataka i broja potrošača, zbog čega je smanjena efikasnost rješavanja anketnih problema;

− komercijalni video proizvodi srednje i niske rezolucije postali su dostupniji,

zbog uvođenja principa direktnog emitovanja i rasta ponude usluga na međunarodnom tržištu;

− tržište za slike visoke rezolucije (do 1 m i bolje) je značajno poraslo, a povećan je i broj operatera komercijalnih sistema za panoramsko snimanje, što je dovelo do povećanja konkurencije i nižih troškova usluga;

− komercijalno specifični proizvodi nemaju pečat tajnosti, stoga su predmet široke distribucije između nižih nivoa komande Oružanih snaga, komande savezničkih snaga i drugih resora (Ministarstvo spoljnih poslova, Ministarstvo za vanredne situacije, granična služba) i

čak i medije.

Agencija za geoinovacije "Innoter"

31. avgusta 2006. američki predsjednik George W. Bush odobrio je koncept „Nacionalne svemirske politike SAD-a“, koji predstavlja

osnovna načela, ciljevi, zadaci i aktivnosti američkog vojno-političkog rukovodstva, saveznih ministarstava i resora, kao i komercijalnih struktura za korištenje svemira u nacionalnom interesu. Ovaj dokument zamenio je istoimenu predsedničku direktivu iz 1996. godine.

Izdavanje "nacionalne svemirske politike" bilo je zbog sve veće važnosti svemirskih sistema u osiguranju nacionalne sigurnosti Sjedinjenih Država, a

takođe potreba da se postojeća svemirska politika uskladi sa novim uslovima situacije.

Realizacija svemirskih programa proglašena je za prioritetnu oblast djelovanja. Istovremeno će američko vojno-političko rukovodstvo

pridržavati se niza osnovnih principa, kao što su:

− sve zemlje imaju pravo na slobodno korištenje svemira u miroljubive svrhe, dozvoljavajući Sjedinjenim Državama da provode vojne i obavještajne aktivnosti u nacionalnom interesu;

− sve tvrdnje se odbijaju. bilo koju zemlju za isključivo korištenje svemira, nebeskih tijela ili njihovih dijelova, kao i ograničavanje prava SAD na takve aktivnosti;

− Bijela kuća je posvećena saradnji sa CDF-om drugih država u okviru

korištenje svemira u miroljubive svrhe kako bi se proširile mogućnosti koje se pružaju u tom pogledu i postigli veći rezultati u istraživanju svemira;

− Američke svemirske letjelice moraju slobodno raditi u svemiru.

Stoga će SAD svako miješanje u funkcionisanje svojih CC smatrati kršenjem njihovih prava;

− CS, uključujući zemaljske i svemirske komponente, kao i komunikacione linije koje obezbeđuju njihovo funkcionisanje, smatraju se vitalnim za nacionalne interese zemlje.

V S tim u vezi, Sjedinjene Države će:

− štite svoja prava na slobodno korištenje svemira;

− odvratiti ili odvratiti druge zemlje od djelovanja ili razvoja sredstava za kršenje ovih prava;