Sergei Revnivykh, zástupce vedoucího ředitelství GLONASS, ředitel oddělení vývoje systému GLONASS informačních družicových systémů OJSC pojmenované po V.I. Akademik M.F. Rešetněv"

Snad neexistuje jediné odvětví hospodářství, kde by se již nepoužívaly technologie satelitní navigace – od všech druhů dopravy až po zemědělství. A oblasti použití se neustále rozšiřují. Přijímací zařízení navíc z velké části přijímají signály z nejméně dvou globálních navigačních systémů – GPS a GLONASS.

Stav vydání

Náhodou se stalo, že využití GLONASS ve vesmírném průmyslu v Rusku není tak velké, jak by se dalo očekávat, vzhledem k tomu, že hlavním vývojářem systému GLONASS je Roskosmos. Ano, mnoho našich kosmických lodí, nosičů, horních stupňů již má přijímače GLONASS jako součást jejich palubního vybavení. Ale zatím jsou to buď pomocné prostředky, nebo se používají jako součást užitečného zatížení. Až dosud se pro provádění měření trajektorie, pro určování drah kosmických lodí v blízkosti Země, pro synchronizaci ve většině případů používají pozemní prostředky velitelsko-měřícího komplexu, z nichž mnohé již dávno vyčerpaly své zdroje. Kromě toho jsou měřicí přístroje umístěny na území Ruské federace, což neumožňuje globální pokrytí celé trajektorie kosmických lodí, což má vliv na přesnost oběžné dráhy. Použití navigačních přijímačů GLONASS jako součásti standardního palubního vybavení pro měření trajektorie umožní získat přesnost dráhy nízkooběžných kosmických lodí (tvoří hlavní část orbitální konstelace) na úrovni 10 centimetrů v libovolném bodě oběžné dráhy v reálném čase. Přitom není potřeba zapojovat prostředky velitelsko-měřického komplexu do provádění měření trajektorie, vynakládat peníze na zajištění jejich výkonu a údržbu personálu. Pro řešení plánovacích problémů stačí mít jednu nebo dvě stanice pro příjem navigačních informací z paluby a jejich přenos do letového řídícího centra. Tento přístup mění celou strategii balistické a navigační podpory. Tato technologie je však ve světě již poměrně dobře rozvinutá a není nijak zvlášť obtížná. Vyžaduje to pouze rozhodnutí přejít na takovou technologii.

Značný počet kosmických lodí na nízké oběžné dráze jsou satelity pro dálkový průzkum Země a řešení vědeckých problémů. S rozvojem technologií a pozorovacích prostředků, zvyšováním rozlišení, se zvyšují požadavky na přesnost vazby přijatých cílových informací na družicové souřadnice v době střelby. V aposteriorním režimu je pro zpracování obrázků a vědeckých dat v mnoha případech potřeba znát přesnost oběžné dráhy na úrovni centimetrů.

U kosmických lodí speciální geodetické třídy (jako je Lageos, Etalon), které jsou speciálně navrženy pro řešení základních problémů studia Země a zpřesňování modelů pohybu kosmických lodí, již bylo dosaženo centimetrové přesnosti oběžné dráhy. Ale musíme mít na paměti, že tato vozidla létají mimo atmosféru a mají kulový tvar, aby se minimalizovala nejistota kolísání slunečního tlaku. Pro měření trajektorie se využívá celosvětová mezinárodní síť laserových dálkoměrů, která není levná a provoz prostředků je značně závislý na povětrnostních podmínkách.

Dálkové průzkumy Země a vědecké kosmické lodě létají převážně ve výškách do 2000 km, mají složitý geometrický tvar a v plném rozsahu pociťují poruchy z atmosféry a slunečního tlaku. Ne vždy je možné využít laserová zařízení mezinárodních služeb. Proto je úkol získat dráhy takových satelitů s centimetrovou přesností velmi obtížný. Vyžaduje se použití speciálních pohybových modelů a metod zpracování informací. Za posledních 10–15 let došlo ve světové praxi k významnému pokroku při řešení těchto problémů pomocí palubních vysoce přesných navigačních přijímačů GNSS (zejména GPS). Průkopníkem v této oblasti byla družice Topex-Poseidon (společný projekt NASA-CNES, 1992-2005, výška 1336 km, sklon 66), jejíž přesnost oběžné dráhy byla před 20 lety zajišťována na úrovni 10 cm (2,5 cm na poloměr) .

V příštím desetiletí plánuje Ruská federace vypustit velké množství kosmických lodí pro dálkový průzkum, které budou řešit aplikované problémy pro různé účely. Zejména pro řadu vesmírných systémů je vyžadována vazba cílové informace s velmi vysokou přesností. Jsou to úkoly průzkumu, mapování, sledování ledových podmínek, mimořádných událostí, meteorologie, ale i řada zásadních vědeckých úkolů v oblasti studia Země a oceánů, budování vysoce přesného dynamického modelu geoidu, vysokého -přesné dynamické modely ionosféry a atmosféry. Přesnost polohy kosmické lodi je již potřeba znát na úrovni centimetrů po celé oběžné dráze. Hovoříme o aposteriorní přesnosti.

To už je pro vesmírnou balistiku obtížný úkol. Snad jediným způsobem, který může poskytnout řešení tohoto problému, je použití měření z palubního navigačního přijímače GNSS a odpovídajících prostředků pro vysoce přesné zpracování navigačních informací na zemi. Ve většině případů se jedná o kombinovaný přijímač pracující na systémech GPS a GLONASS. V některých případech mohou být předloženy požadavky na používání pouze systému GLONASS.

Experiment na vysoce přesném určování drah pomocí GLONASS

Pro řešení geodetických a geodynamických problémů na zemském povrchu je u nás dobře vyvinuta technologie získávání velmi přesných souřadnic pomocí navigačních přijímačů geodetické třídy. Jedná se o technologii tzv. high-precision positioning (přesné polohování bodu). Funkce technologie je následující:

* pro zpracování měření navigačního přijímače, jehož souřadnice je třeba specifikovat, se nepoužívají informace z navigačních rámců signálů GNSS. Navigační signály se používají pouze pro měření vzdálenosti, primárně založené na měření nosné fáze signálu;

* Jako efemeridní časové informace navigačních kosmických lodí se používají vysoce přesné orbity a korekce palubních hodin, které jsou získávány na základě kontinuálního zpracování měření globální sítě stanic pro příjem navigačních signálů GNSS. V současnosti se většinou používají řešení mezinárodní služby GNSS (IGS);

* měření navigačního přijímače, jehož souřadnice mají být určeny, se zpracovávají společně s vysoce přesnými informacemi o efemeridovém čase pomocí speciálních metod zpracování.

Výsledkem je, že souřadnice přijímače (fázový střed antény přijímače) lze získat s přesností několika centimetrů.

Pro řešení vědeckých problémů, jakož i pro problémy správy půdy, katastru, stavebnictví v Rusku již několik let existují a jsou široce používány. Autor přitom dosud neměl žádné informace o prostředcích, které dokážou vyřešit problémy s velmi přesným určením drah nízkooběžných kosmických lodí.

Iniciativní experiment provedený před několika měsíci ukázal, že máme prototypy takových nástrojů a lze je použít k vytvoření standardních průmyslových nástrojů pro vysoce přesnou balistickou a navigační podporu pro kosmické lodě na nízké oběžné dráze.

Výsledkem experimentu byla potvrzena možnost využití stávajících prototypů pro velmi přesné určení dráhy nízkooběžných kosmických lodí na úrovni několika centimetrů.

Pro experiment byla vybrána létající domácí kosmická loď pro dálkový průzkum Země „Resurs-P“ č. 1 (kruhová sluneční synchronní dráha s průměrnou výškou 475 km.), vybavená kombinovaným navigačním přijímačem GLONASS/GPS. Pro potvrzení výsledku bylo opakováno zpracování dat pro geodetickou sondu GRACE (společný projekt NASA a DLR, 2002-2016, výška 500 km, sklon 90), na jejíž palubě byly instalovány přijímače GPS. Vlastnosti experimentu jsou následující:

* pro posouzení schopností systému GLONASS určit dráhu kosmické lodi Resurs-P (celkový pohled je na obr. 1) bylo použito pouze měření systému GLONASS (4 sady palubních navigačních přijímačů vyvinutých JSC RIRV);

* pro získání oběžné dráhy kosmické lodi systému GRACE (celkový pohled je na obr. 2) bylo použito pouze měření GPS (měření jsou volně dostupná);

* Jako pomocné informace byly použity vysoce přesné korekce efemerid a palubních hodin navigačních satelitů GLONASS a GPS, které byly získány v IAC KVNO TsNIIMash na základě zpracování měření ze stanic globální sítě IGS (data jsou volně dostupná) . Posouzení správnosti těchto údajů službou IGS je znázorněno na Obr. 3 a je cca 2,5 cm Umístění globální sítě GLONASS/GPS stanic služby IGS je znázorněno na Obr. 4;

* modelový vzorek hardwarového a softwarového komplexu, který poskytuje vysoce přesné určení oběžné dráhy kosmických lodí na nízké oběžné dráze (iniciativní vývoj CJSC GEO-TsUP). Ukázka také poskytuje dekódování měření palubních přijímačů kosmické lodi Resurs-P pomocí vysoce přesných efemeridních časových informací a zohlednění funkcí relace palubních přijímačů. Modelový vzorek byl testován podle měření systému kosmické lodi GRACE.

Rýže. 1. Celkový pohled na kosmickou loď Resurs-P.

Rýže. Obr. 2. Celkový pohled na kosmickou loď systému GRACE.

Rýže. 3. Odhad přesnosti efemerid IAC KVNO TsNIIMash službou IGS. Přesnost asistenčních efemeridových informací navigačních satelitů GLONASS (označení - IAC, tmavě modré tečky na grafu) je 2,5 cm.

Rýže. 4. Umístění globální sítě stanic GLONASS/GPS mezinárodní služby IGS (zdroj - http://igscb.jpl.nasa.gov/network/iglos.html).

V důsledku experimentu byl získán bezprecedentní výsledek pro domácí balistickou a navigační podporu kosmických lodí na nízké oběžné dráze:

* S přihlédnutím k pomocným informacím a reálným měřením palubních navigačních přijímačů sondy Resurs-P byla vysoce přesná dráha této sondy s přesností 8-10 cm získána pouze z měření GLONASS (viz obr. 5) .

* Pro potvrzení výsledku v průběhu experimentu byly provedeny podobné výpočty pro geodetické sondy systému GRACE, ale s využitím GPS měření (viz obr. 6). Přesnost oběžné dráhy těchto kosmických lodí byla získána na úrovni 3-5 cm, což se plně shoduje s výsledky předních analytických středisek služby IGS

Rýže. Obr. 5. Přesnost oběžné dráhy kosmické lodi Resurs-P získaná z měření GLONASS pouze pomocí pomocných informací, odhadnutá z měření čtyř sad palubních navigačních přijímačů.

Rýže. Obr. 6. Přesnost oběžné dráhy GRACE-B získaná z měření pouze pomocí GPS pomocí pomocných informací.

systém ANNKA první etapy

Na základě výsledků experimentu objektivně vyplývají následující závěry:

V Rusku existuje značné zpoždění domácího vývoje pro řešení problémů vysoce přesného určování drah nízkooběžných kosmických lodí na konkurenční úrovni se zahraničními centry zpracování informací. Na základě těchto podkladů nebude vytvoření stálého průmyslového balistického centra pro řešení takových problémů vyžadovat velké výdaje. Toto centrum bude schopno poskytovat služby pro vysoce přesné určování drah jakýchkoliv družic dálkového průzkumu Země vybavených zařízením pro satelitní navigaci GLONASS a/nebo GLONASS/GPS všem zainteresovaným organizacím, které potřebují propojit informace z družic dálkového průzkumu se souřadnicemi. V budoucnu lze využít i měření čínského systému BeiDou a evropského Galilea.

Poprvé se ukazuje, že pomocí měření GLONASS při řešení velmi přesných problémů je možné zajistit, aby přesnost řešení nebyla prakticky horší než pomocí měření GPS. Konečná přesnost závisí především na přesnosti asistujících efemeridových informací a přesnosti znalosti pohybového modelu LEO SC.

Prezentace výsledků domácích systémů dálkového průzkumu Země s vysoce přesným odkazováním na souřadnice dramaticky zvýší její význam a konkurenceschopnost (s přihlédnutím k růstu a tržní ceně) na globálním trhu s výsledky dálkového průzkumu Země.

Pro vytvoření první fáze systému asistované navigace pro LEO SC (kódové označení - systém ANNKA) v Ruské federaci jsou tedy k dispozici všechny komponenty (nebo jsou ve výstavbě):

* má svůj vlastní základní speciální software, který vám umožňuje přijímat vysoce přesné informace o efemeridovém čase bez ohledu na operátory GLONASS a GPS;

* existuje prototyp speciálního softwaru, na jehož základě lze v co nejkratším čase vytvořit standardní hardwarově-softwarový komplex pro určování drah nízkooběžných kosmických lodí s přesností na centimetry;

* existují domácí vzorky palubních navigačních přijímačů, které umožňují vyřešit problém s takovou přesností;

* Roskosmos vytváří vlastní globální síť stanic pro příjem navigačních signálů GNSS.

Architektura systému ANNKA pro realizaci první etapy (režim a posteriori) je znázorněna na Obr. 7.

Funkce systému jsou následující:

* příjem měření z globální sítě do centra zpracování informací systému ANNKA;

* tvorba vysoce přesných efemerid pro navigační družice systémů GLONASS a GPS (v budoucnu - pro systémy BeiDou a Galileo) v centru ANNKA;

* příjem měření palubního družicového navigačního zařízení instalovaného na palubě kosmické lodi dálkového průzkumu Země na nízké oběžné dráze a jejich přenos do centra ANNKA;

* výpočet vysoce přesné oběžné dráhy družice dálkového průzkumu Země v centru ANNKA;

* přenos vysoce přesné oběžné dráhy družice ERS do centra zpracování dat pozemního speciálního komplexu systému ERS.

Systém lze vytvořit v co nejkratším čase i v rámci stávajících aktivit federálního cílového programu údržby, rozvoje a využívání systému GLONASS.

Rýže. Obr. 7. Architektura systému ANNKA na prvním stupni (režim a posteriori), který zajišťuje určení drah nízkooběžných kosmických lodí na úrovni 3-5 cm.

Další vývoj

Další rozvoj systému ANNKA ve směru implementace režimu vysoce přesného určování a predikce dráhy nízkooběžných kosmických lodí v reálném čase na palubě může radikálně změnit celou ideologii balistické a navigační podpory takových družic a zcela opustit použití pozemních měření velitelského a měřicího komplexu. Těžko říct o kolik, ale provozní náklady na balistickou a navigační podporu se výrazně sníží, vzhledem k platbě za práci pozemních zařízení a personálu.

Ve Spojených státech NASA vytvořila takový systém před více než 10 lety na základě komunikačního satelitního systému pro řízení kosmických lodí TDRSS a globálního vysoce přesného navigačního systému GDGPS vytvořeného ještě dříve. Systém byl pojmenován TASS. Poskytuje pomocné informace všem vědeckým kosmickým lodím a družicím dálkového průzkumu na nízkých drahách, aby na palubě řešily úkoly určování drah v reálném čase na úrovni 10-30 cm.

Architektura systému ANNKA na druhém stupni, který poskytuje řešení problémů určování drah na palubě s přesností 10-30 cm v reálném čase, je znázorněna na Obr. 8:

Funkce systému ANNKA na druhém stupni jsou následující:

* příjem měření ze stanic pro příjem navigačních signálů GNSS globální sítě v reálném čase do centra zpracování dat ANNKA;

* tvorba vysoce přesných efemerid pro navigační družice systémů GLONASS a GPS (v budoucnu - pro systémy BeiDou a Galileo) v centru ANNKA v reálném čase;

* uložit do záložek vysoce přesné efemeridy na relé komunikačních systémů kosmické lodi (trvale, v reálném čase);

* předávání vysoce přesných efemerid (pomocné informace) přenosovými družicemi pro družice dálkového průzkumu na nízké oběžné dráze;

* Získání vysoce přesné polohy kosmické lodi dálkového průzkumu na palubě pomocí speciálního satelitního navigačního zařízení schopného zpracovat přijaté navigační signály GNSS spolu s pomocnými informacemi;

* přenos informací o cíli s vysoce přesnou vazbou do centra zpracování dat pozemního speciálního komplexu dálkového průzkumu.

Rýže. Obr. 8. Architektura systému ANNKA na druhém stupni (režim reálného času), který zajišťuje určení drah nízkooběžných kosmických lodí na úrovni 10-30 cm v reálném čase na palubě.

Analýza stávajících schopností, experimentální výsledky ukazují, že Ruská federace má dobrý začátek k vytvoření systému vysoce přesné asistované navigace kosmických lodí na nízké oběžné dráze, což výrazně sníží náklady na správu těchto vozidel a sníží počet nevyřízených věcí z předních kosmické velmoci v oblasti vysoce přesné navigace kosmických lodí při řešení naléhavých problémů.vědecké a aplikované problémy. Aby bylo možné učinit nezbytný krok ve vývoji technologie řízení kosmických lodí na nízké oběžné dráze, je nutné učinit pouze vhodné rozhodnutí.

Systém ANNKA první etapy lze vytvořit v co nejkratším čase s minimálními náklady.

Pro přechod do druhé fáze bude nutné zavést soubor opatření, která by měla být zajištěna v rámci státních nebo federálních cílených programů:

* vytvoření speciálního komunikačního satelitního systému pro zajištění nepřetržitého řízení blízkozemních kosmických lodí, ať už na geostacionární dráze nebo na nakloněných geosynchronních drahách;

* modernizace hardwarově-softwarového komplexu pro tvorbu pomocných efemeridových informací v reálném čase;

* dokončení vytvoření ruské globální sítě stanic pro příjem navigačních signálů GNSS;

* vývoj a organizace výroby palubních navigačních přijímačů schopných zpracovávat navigační signály GNSS spolu s asistujícími informacemi v reálném čase.

Realizace těchto opatření je vážná, ale docela realizovatelná práce. Mohou jej provádět podniky ORSC s přihlédnutím k již plánovaným aktivitám v rámci Federálního vesmírného programu a v rámci Federálního cílového programu pro údržbu, rozvoj a používání systému GLONASS, s výhradou příslušných úprav. Odhad nákladů na jeho vytvoření a ekonomický efekt je nezbytnou etapou, která by měla být provedena s přihlédnutím k plánovaným projektům na vytvoření vesmírných systémů pro dálkový průzkum Země, satelitních komunikačních systémů, vesmírných systémů a komplexů pro vědecké účely. Je naprosto jisté, že tyto náklady se samy opodstatní.

Na závěr autor vyjadřuje upřímné poděkování předním specialistům v oblasti domácí satelitní navigace Arkadiji Tyulakovovi, Vladimiru Mitrikasovi, Dmitriji Fedorovovi, Ivanu Skakunovi za organizaci experimentu a poskytnutí materiálů pro tento článek, mezinárodní službě IGS a jejím vůdcům - Urs Hugentobl a Ruth Nilan - za možnost plně využít měření globální sítě stanic pro příjem navigačních signálů a také všem, kteří pomáhali a nezasahovali.

Satelit dálkového průzkumu Země „Resurs-P“

Dálkový průzkum Země (ERS) je pozorování povrchu leteckými a kosmickými prostředky vybavenými různými typy zobrazovacích zařízení. Provozní rozsah vlnových délek přijímaných zobrazovacím zařízením se pohybuje od zlomků mikrometru (viditelné optické záření) až po metry (rádiové vlny). Metody ozvučení mohou být pasivní, tedy využívající přirozeného odraženého nebo sekundárního tepelného záření objektů na zemském povrchu, v důsledku sluneční aktivity, a aktivní - využívající stimulované záření objektů iniciované umělým zdrojem směrového působení. Data dálkového průzkumu Země získaná pomocí (KA) se vyznačují velkou mírou závislosti na průhlednosti atmosféry. Kosmická loď proto používá vícekanálové pasivní a aktivní zařízení, které detekuje elektromagnetické záření v různých rozsazích.

Zařízení dálkového průzkumu první kosmické lodi vypuštěné v 60. a 70. letech 20. století. byl kolejového typu - průmět měřené plochy na zemský povrch byl čárový. Později se objevila a rozšířila zařízení dálkového průzkumu Země panoramatického typu - skenery, jejichž projekcí oblasti měření na zemský povrch je pás.

Vesmírné lodě pro dálkový průzkum Země se používají ke studiu přírodních zdrojů Země a řešení meteorologických problémů. Kosmické lodě pro studium přírodních zdrojů jsou vybaveny především optickým nebo radarovým zařízením. Výhodou posledně jmenovaného je, že umožňuje pozorování zemského povrchu v kteroukoli denní dobu, bez ohledu na stav atmosféry.

obecný přehled

Dálkový průzkum Země je metoda získávání informací o objektu nebo jevu bez přímého fyzického kontaktu s tímto objektem. Dálkový průzkum Země je podmnožinou geografie. V moderním smyslu se tímto termínem rozumí především vzdušné nebo vesmírné snímací technologie za účelem detekce, klasifikace a analýzy objektů na zemském povrchu, jakož i atmosféry a oceánu, pomocí šířených signálů (například elektromagnetického záření). Dělí se na aktivní (signál nejprve vysílá letadlo nebo vesmírná družice) a pasivní dálkový průzkum Země (zaznamenává se pouze signál z jiných zdrojů, např. slunečního záření).

Pasivní senzory dálkového průzkumu registrují signál vysílaný nebo odražený objektem nebo přilehlým územím. Odražené sluneční světlo je nejčastěji používaným zdrojem záření zaznamenaným pasivními senzory. Příklady pasivního dálkového průzkumu Země jsou digitální a filmová fotografie, použití infračerveného záření, CCD a radiometrů.

Aktivní zařízení zase vysílají signál za účelem skenování objektu a prostoru, načež je senzor schopen detekovat a měřit záření odražené nebo vytvořené zpětným rozptylem snímaného cíle. Příklady aktivních senzorů dálkového průzkumu jsou radar a lidar, které měří časovou prodlevu mezi vysláním a registrací vráceného signálu, čímž určují polohu, rychlost a směr objektu.

Dálkový průzkum Země poskytuje příležitost získat data o nebezpečných, těžko dostupných a rychle se pohybujících objektech a také umožňuje provádět pozorování v rozsáhlých oblastech terénu. Příklady aplikací dálkového průzkumu zahrnují monitorování odlesňování (například v Amazonii), ledovcových podmínek v Arktidě a Antarktidě a měření hloubky oceánu pomocí mnoha. Dálkový průzkum Země také přichází nahradit drahé a relativně pomalé metody sběru informací z povrchu Země a zároveň garantovat nezasahování člověka do přírodních procesů na pozorovaných územích či objektech.

S orbitální kosmickou lodí jsou vědci schopni shromažďovat a přenášet data v různých pásmech elektromagnetického spektra, která v kombinaci s většími vzdušnými a pozemními měřeními a analýzami poskytují potřebný rozsah dat pro sledování současných jevů a trendů, jako je El Niño a další.přírodní jevy, krátkodobé i dlouhodobé. Dálkový průzkum Země má také aplikovaný význam v oblasti geověd (například management přírody), zemědělství (využívání a zachování přírodních zdrojů), národní bezpečnosti (monitorování pohraničních oblastí).

Techniky získávání dat

Hlavním cílem multispektrálních studií a analýzy získaných dat jsou objekty a území, které vyzařují energii, která je umožňuje odlišit od pozadí prostředí. Stručný přehled satelitních systémů dálkového průzkumu Země naleznete v přehledové tabulce.

Nejvhodnější dobou pro získávání dat z metod dálkového průzkumu Země je zpravidla letní čas (zejména v těchto měsících je Slunce v největším úhlu nad obzorem a délka dne je nejdelší). Výjimkou z tohoto pravidla je získávání dat pomocí aktivních senzorů (např. Radar, Lidar), jakož i tepelných dat v oblasti dlouhých vlnových délek. Při termovizi, kdy senzory měří tepelnou energii, je lepší využít časové období, kdy je rozdíl mezi teplotou země a teplotou vzduchu největší. Nejlepší čas pro tyto metody je tedy během chladnějších měsíců a také několik hodin před úsvitem v kteroukoli roční dobu.

Kromě toho je třeba vzít v úvahu některé další aspekty. Pomocí radaru je například nemožné získat obraz holého povrchu země s hustou sněhovou pokrývkou; totéž lze říci o lidaru. Tyto aktivní senzory jsou však necitlivé na světlo (nebo jeho nedostatek), takže jsou vynikající volbou pro aplikace s velkou zeměpisnou šířkou (například). Kromě toho jsou radary i lidar schopny (v závislosti na použitých vlnových délkách) zachytit povrchové snímky pod korunou lesa, což je činí užitečnými pro aplikace v oblastech se silnou vegetací. Na druhou stranu metody spektrálního získávání dat (jak stereo zobrazování, tak multispektrální metody) jsou použitelné hlavně za slunečných dnů; data shromážděná za špatných světelných podmínek mívají nízké úrovně signálu/šumu, což ztěžuje jejich zpracování a interpretaci. Kromě toho, zatímco stereo zobrazování je schopno zobrazit a identifikovat vegetaci a ekosystémy, není možné touto metodou (stejně jako multispektrální sondování) proniknout do korun stromů a získat snímky zemského povrchu.

Aplikace dálkového průzkumu Země

Dálkový průzkum Země se nejčastěji využívá v zemědělství, geodézii, mapování, sledování povrchu země a oceánu a také vrstev atmosféry.

Zemědělství

Pomocí družic je možné získat snímky jednotlivých oborů, krajů a okresů s určitou cykličností. Uživatelé mohou získat cenné informace o stavu půdy, včetně identifikace plodin, určení oblasti plodin a stavu plodin. Satelitní data slouží k přesnému řízení a sledování výsledků hospodaření na různých úrovních. Tato data lze použít pro optimalizaci farmy a prostorové řízení technických operací. Snímky mohou pomoci určit umístění plodin a rozsah vyčerpání půdy a poté je lze použít k vývoji a implementaci plánu ošetření k místní optimalizaci používání zemědělských chemikálií. Hlavní zemědělské aplikace dálkového průzkumu Země jsou následující:

• vegetace:
  • klasifikace druhů plodin
  • hodnocení stavu plodin (monitorování zemědělských plodin, hodnocení škod)
  • hodnocení výnosu

• půda
  • zobrazení vlastností půdy
  • zobrazení typu půdy
  • eroze půdy
  • půdní vlhkost
  • mapování postupů zpracování půdy

Monitoring lesního porostu

Dálkový průzkum Země se také používá ke sledování lesního porostu a identifikaci druhů. Takto získané mapy mohou pokrýt velké území, přičemž zobrazují podrobné míry a charakteristiky území (druh stromů, výška, hustota). Pomocí dat dálkového průzkumu Země je možné definovat a vymezit různé typy lesů, čehož bychom tradičními metodami na zemském povrchu těžko dosáhli. Údaje jsou dostupné v různých měřítcích a rozlišeních, aby vyhovovaly místním nebo regionálním požadavkům. Požadavky na detail zobrazení terénu závisí na měřítku studie. Chcete-li zobrazit změny v lesním porostu (textura, hustota listů), použijte:

• multispektrální snímky: pro přesnou identifikaci druhů jsou zapotřebí data s velmi vysokým rozlišením

• opakovaně použitelné snímky stejného území se používají k získání informací o sezónních změnách různého typu

• stereofotografie - pro rozlišení druhů, posouzení hustoty a výšky stromů. Stereo fotografie poskytují jedinečný pohled na lesní porost, přístupný pouze pomocí technologie dálkového průzkumu Země.

• Radary jsou široce používány ve vlhkých tropech kvůli jejich schopnosti pořizovat snímky za všech povětrnostních podmínek.

• Lidar umožňuje získat 3-rozměrnou strukturu lesa, detekovat změny výšky zemského povrchu a objektů na něm. Data Lidar pomáhají odhadnout výšku stromů, plochy korun a počet stromů na jednotku plochy.

Monitorování povrchu

Monitorování povrchu je jednou z nejdůležitějších a typických aplikací dálkového průzkumu Země. Získaná data jsou využívána při zjišťování fyzického stavu zemského povrchu, jako jsou lesy, pastviny, povrchy komunikací apod., včetně výsledků lidské činnosti, jako je krajina v průmyslových a sídelních oblastech, stav zemědělských ploch, stav zemědělských ploch, úrodná půda atd. atd. Zpočátku by měl být vytvořen systém klasifikace krajinného pokryvu, který obvykle zahrnuje úrovně a třídy půdy. Úrovně a třídy by měly být vyvinuty s ohledem na účel použití (národní, regionální nebo místní), prostorové a spektrální rozlišení dat dálkového průzkumu Země, požadavek uživatele atd.

Detekce změn stavu zemského povrchu je nezbytná pro aktualizaci map krajinného pokryvu a racionalizaci využívání přírodních zdrojů. Změny jsou obvykle detekovány při porovnávání více snímků obsahujících více úrovní dat a v některých případech při porovnávání starých map a aktualizovaných snímků dálkového průzkumu Země.

• sezónní změny: zemědělská půda a listnaté lesy se sezónně mění

• roční změna: změny v povrchu nebo využití půdy, jako jsou oblasti odlesňování nebo rozrůstání měst

Informace o povrchu země a změnách krajinného pokryvu jsou zásadní pro stanovení a implementaci politik ochrany životního prostředí a lze je použít s dalšími údaji k provádění složitých výpočtů (např. rizika eroze).

Geodézie

Sběr geodetických dat ze vzduchu byl nejprve použit k detekci ponorek a získávání gravitačních dat používaných pro stavbu vojenských map. Tato data jsou úrovněmi okamžitých poruch zemského gravitačního pole, které lze použít k určení změn v rozložení zemské hmoty, což může být zase požadováno pro různé geologické studie.

Akustické a téměř akustické aplikace

• Sonar: pasivní sonar, registruje zvukové vlny přicházející z jiných objektů (loď, velryba atd.); aktivní sonar, vysílá impulsy zvukových vln a registruje odražený signál. Používá se k detekci, lokalizaci a měření parametrů podvodních objektů a terénu.

• Seismografy jsou speciální měřicí zařízení, které slouží k detekci a záznamu všech typů seismických vln. Pomocí seismogramů pořízených na různých místech určitého území je možné určit epicentrum zemětřesení a změřit jeho amplitudu (po jeho vzniku) porovnáním relativních intenzit a přesné doby oscilací.

• Ultrazvuk: ultrazvukové senzory, které vysílají vysokofrekvenční impulsy a zaznamenávají odražený signál. Používá se k detekci vln na vodě a určení hladiny vody.

Při koordinaci série pozorování ve velkém měřítku závisí většina sondážních systémů na následujících faktorech: umístění plošiny a orientace senzorů. Vysoce kvalitní přístroje v dnešní době často využívají polohové informace ze satelitních navigačních systémů. Otočení a orientaci často určují elektronické kompasy s přesností asi jeden až dva stupně. Kompasy mohou měřit nejen azimut (tj. stupeň odchylky od magnetického severu), ale také nadmořskou výšku (odchylku od hladiny moře), protože směr magnetického pole vzhledem k Zemi závisí na zeměpisné šířce, ve které se pozorování provádí. Pro přesnější orientaci je nutné použít inerciální navigaci, s periodickými korekcemi různými metodami, včetně navigace podle hvězd nebo známých orientačních bodů.

Přehled hlavních přístrojů dálkového průzkumu Země

• Radary se používají hlavně v řízení letového provozu, včasném varování, monitorování lesního porostu, zemědělství a ve velkých meteorologických datech. Dopplerův radar používají orgány činné v trestním řízení ke sledování rychlosti vozidel a také k získávání meteorologických údajů o rychlosti a směru větru, poloze a intenzitě srážek. Mezi další typy přijatých informací patří údaje o ionizovaném plynu v ionosféře. Interferometrický radar s umělou aperturou se používá k získání přesných digitálních výškových modelů velkých oblastí terénu.

• Laserové a radarové výškoměry na satelitech poskytují širokou škálu dat. Měřením změn hladiny oceánu způsobených gravitací tyto přístroje zobrazují rysy mořského dna s rozlišením asi jedné míle. Měřením výšky a vlnové délky oceánských vln pomocí výškoměrů můžete zjistit rychlost a směr větru a také rychlost a směr povrchových mořských proudů.

• Ultrazvukové (akustické) a radarové senzory se používají k měření hladiny moře, přílivu a odlivu, určování směru vln v pobřežních mořských oblastech.

• Technologie Light Detection and Ranging (LIDAR) je dobře známá pro své vojenské aplikace, zejména pro navigaci laserových projektilů. LIDAR se také používá k detekci a měření koncentrace různých chemikálií v atmosféře, zatímco LIDAR na palubě letadla lze použít k měření výšky objektů a jevů na zemi s větší přesností, než jaká je dosažena pomocí radarové technologie. Dálkový průzkum vegetace je také jednou z hlavních aplikací LIDAR.

• Nejběžněji používanými přístroji jsou radiometry a fotometry. Zachycují odražené a emitované záření v širokém frekvenčním rozsahu. Nejběžnější jsou viditelné a infračervené senzory, dále mikrovlnné, gama záření a méně často ultrafialové senzory. Tyto přístroje lze také použít k detekci emisního spektra různých chemikálií, které poskytují údaje o jejich koncentraci v atmosféře.

• Stereo snímky získané z leteckého snímkování se často používají při snímání vegetace na zemském povrchu a také pro konstrukci topografických map při vývoji potenciálních tras pomocí analýzy snímků terénu v kombinaci s modelováním vlastností prostředí získaných pozemními založené metody.

• Multispektrální platformy jako Landsat se aktivně používají od 70. let 20. století. Tyto přístroje byly použity ke generování tematických map pořizováním snímků v několika vlnových délkách elektromagnetického spektra (multispektrum) a obvykle se používají na družicích pro pozorování Země. Příklady takových misí zahrnují program Landsat nebo satelit IKONOS. Mapy krajinného pokryvu a využití půdy vytvořené tematickým mapováním mohou být použity pro průzkum nerostů, detekci a monitorování využívání půdy, odlesňování a studium zdraví rostlin a plodin, včetně rozsáhlých ploch zemědělské půdy nebo zalesněných oblastí. Satelitní snímky Landsat používají regulační orgány ke sledování parametrů kvality vody, včetně hloubky Secchi, hustoty chlorofylu a celkového fosforu. Meteorologické družice se používají v meteorologii a klimatologii.

• Metoda spektrálního zobrazování vytváří obrazy, ve kterých každý pixel obsahuje kompletní spektrální informaci, zobrazující úzké spektrální rozsahy v rámci spojitého spektra. Spektrální zobrazovací zařízení se používají k řešení různých problémů, včetně těch, které se používají v mineralogii, biologii, vojenství a měření parametrů životního prostředí.

• Dálkový průzkum umožňuje v rámci boje proti desertifikaci pozorovat dlouhodobě ohrožené oblasti, určovat faktory desertifikace, posuzovat hloubku jejich dopadu a poskytovat potřebné informace osobám odpovědným za rozhodování o přijetí vhodných opatření na ochranu životního prostředí.

Zpracování dat

U dálkového průzkumu Země se zpravidla používá zpracování digitálních dat, protože právě v tomto formátu jsou aktuálně přijímána data dálkového průzkumu Země. V digitálním formátu je jednodušší zpracovávat a ukládat informace. Dvourozměrný obraz v jednom spektrálním rozsahu může být reprezentován jako matice (dvourozměrné pole) čísel já (i, j), z nichž každá představuje intenzitu záření přijatého snímačem z prvku zemského povrchu, která odpovídá jednomu obrazovému pixelu.

Obraz se skládá z n x m pixelů, každý pixel má souřadnice (i, j)– číslo řádku a číslo sloupce. Číslo já (i, j)- celé číslo a nazývá se úroveň šedi (neboli spektrální jas) pixelu (i, j). Pokud je obraz získán v několika rozsazích elektromagnetického spektra, pak je reprezentován trojrozměrnou mřížkou skládající se z čísel já (i, j, k), kde k– číslo spektrálního kanálu. Z matematického hlediska není obtížné digitální data získaná touto formou zpracovat.

Aby bylo možné správně reprodukovat obraz, ale digitální záznamy dodávané body přijímajícími informace potřebují znát formát záznamu (datovou strukturu) a také počet řádků a sloupců. Používají se čtyři formáty, které uspořádají data takto:

• sekvence zón ( Sekvenční pásmo, BSQ);

• zóny se střídají, ale v řadách ( Band Interleaved by Line, BIL);
• zóny střídající se po pixelech ( Band Interleaved by Pixel, BIP);
• sekvence zón s komprimací informací do souboru pomocí metody skupinového kódování (například ve formátu jpg).

V BSQ-formát každý obraz zóny je obsažen v samostatném souboru. To je výhodné, když není potřeba pracovat se všemi zónami najednou. Jedna zóna je snadno čitelná a vizualizovaná, obrázky zóny lze načíst v libovolném pořadí.

V BIL-formát data zóny se zapisují do jednoho souboru řádek po řádku, přičemž zóny jsou prokládány na řádcích: 1. řádek 1. zóny, 1. řádek 2. zóny, ..., 2. řádek 1. zóny, 2. řádek 2. zóna atd. Tento záznam je vhodný, když jsou všechny zóny analyzovány současně.

V BIP-formát zónové hodnoty spektrálního jasu každého pixelu se ukládají postupně: nejprve hodnoty prvního pixelu v každé zóně, poté hodnoty druhého pixelu v každé zóně atd. Tento formát je nazývané kombinované. Je to výhodné při provádění per-pixelového zpracování vícezónového obrazu, například v klasifikačních algoritmech.

Skupinové kódování slouží ke snížení množství rastrových informací. Takové formáty jsou vhodné pro ukládání velkých snímků, pro práci s nimi potřebujete nástroj na rozbalení dat.

Obrazové soubory obvykle obsahují následující dodatečné informace související s obrázky:

• popis datového souboru (formát, počet řádků a sloupců, rozlišení atd.);

• statistická data (charakteristiky rozložení jasu - minimální, maximální a průměrná hodnota, rozptyl);
• data promítání mapy.

Další informace jsou obsaženy buď v záhlaví souboru obrázku nebo v samostatném textovém souboru se stejným názvem jako soubor obrázku.

Podle stupně složitosti se rozlišují následující úrovně zpracování CS poskytovaných uživatelům:

• 1A - radiometrická korekce zkreslení způsobených rozdílem citlivosti jednotlivých snímačů.

• 1B - radiometrická korekce na úrovni zpracování 1A a geometrická korekce systematických zkreslení snímačů, včetně panoramatických zkreslení, zkreslení způsobených rotací a zakřivením Země, kolísání výšky oběžné dráhy družice.

• 2A - korekce obrazu na úrovni 1B a korekce v souladu s danou geometrickou projekcí bez použití bodů pozemní kontroly. Pro geometrickou korekci se používá globální digitální výškový model ( DEM, DEM) s krokem na zemi 1 km. Použitá geometrická korekce eliminuje systematické zkreslení snímače a promítá obraz do standardní projekce ( UTM WGS-84), pomocí známých parametrů (data efemerid satelitů, prostorová poloha atd.).

• 2B - korekce obrazu na úrovni 1B a korekce v souladu s danou geometrickou projekcí pomocí kontrolních pozemních bodů;

• 3 – korekce obrazu na úrovni 2B plus korekce pomocí terénní DTM (ortorektifikace).

• S - korekce obrazu pomocí referenčního snímku.

Kvalita dat získaných z dálkového průzkumu Země závisí na jejich prostorovém, spektrálním, radiometrickém a časovém rozlišení.

Prostorové rozlišení

Vyznačuje se velikostí pixelu (na povrchu Země), zaznamenanou v rastrovém obrázku – obvykle se pohybuje od 1 do 4000 metrů.

Spektrální rozlišení

Data Landsat zahrnují sedm pásem, včetně infračerveného, ​​v rozsahu od 0,07 do 2,1 µm. Senzor Hyperion od Earth Observing-1 je schopen zaznamenat 220 spektrálních pásem od 0,4 do 2,5 µm, se spektrálním rozlišením 0,1 až 0,11 µm.

Radiometrické rozlišení

Počet úrovní signálu, které může senzor zaregistrovat. Obvykle se pohybuje od 8 do 14 bitů, což dává 256 až 16 384 úrovní. Tato charakteristika také závisí na úrovni hluku v nástroji.

Dočasné povolení

Frekvence satelitu procházejícího oblastí zájmu. Má hodnotu při studiu sérií snímků, například při studiu dynamiky lesa. Zpočátku byla sériová analýza prováděna pro potřeby vojenského zpravodajství, zejména pro sledování změn v infrastruktuře a nepřátelských pohybů.

K vytvoření přesných map založených na datech dálkového průzkumu Země je zapotřebí transformace, která eliminuje geometrické zkreslení. Snímek zemského povrchu přístrojem namířeným přesně dolů obsahuje nezkreslený obraz pouze ve středu snímku. Jak se pohybujete směrem k okrajům, vzdálenosti mezi body na obrázku a odpovídající vzdálenosti na Zemi se stále více liší. Korekce takových zkreslení se provádí v procesu fotogrammetrie. Od počátku 90. let se většina komerčních satelitních snímků prodávala již opravená.

Kromě toho může být vyžadována radiometrická nebo atmosférická korekce. Radiometrická korekce převádí diskrétní úrovně signálu, jako je 0 až 255, na jejich skutečné fyzikální hodnoty. Atmosférická korekce eliminuje spektrální zkreslení způsobené přítomností atmosféry.

B.A. Dvorkin

Aktivní zavádění informačních družicových technologií jako nedílná součást rychle se rozvíjející informatizace společnosti radikálně mění životní podmínky a aktivity lidí, jejich kulturu, stereotypy chování, způsob myšlení. Ještě před pár lety se na navigátory pro domácnost nebo auta pohlíželo jako na zázrak. Vesmírné snímky ve vysokém rozlišení na internetových službách, jako je Google Earth, si lidé prohlíželi a nepřestávali je obdivovat. Nyní ani jeden motorista (pokud v autě ještě není navigátor) nevyjede z domu, aniž by si nejprve v navigačním portálu vybral nejlepší trasu s ohledem na dopravní zácpy. Navigační zařízení je instalováno na vozovém parku veřejné dopravy, a to i pro účely řízení. Satelitní snímky se používají k získávání provozních informací v oblastech přírodních katastrof a k řešení různých problémů, například městské samosprávy. Příklady lze násobit a všechny potvrzují skutečnost, že výsledky vesmírných aktivit se staly nedílnou součástí moderního života. Není divu, že různé vesmírné technologie se často používají společně. Na povrchu tedy samozřejmě leží myšlenka integrace technologií a vytvoření jednotných technologických řetězců typu end-to-end. V tomto smyslu není výjimkou technologie dálkového průzkumu Země (ERS) z vesmíru a globálních navigačních družicových systémů (GNSS). Ale nejdřív…

GLOBÁLNÍ NAVIGAČNÍ SATELITNÍ SYSTÉMY

Global Navigation Satellite System (GNSS) je soubor hardwarových a softwarových nástrojů, které vám umožňují získat vaše souřadnice v jakémkoli bodě na zemském povrchu zpracováním satelitních signálů. Hlavní prvky jakéhokoli GNSS jsou:

• orbitální konstelace satelitů;
• pozemní řídicí systém;
• přijímací zařízení.

Družice neustále vysílají informace o své poloze na oběžné dráze, pozemní stacionární stanice sledují a kontrolují polohu družic a také jejich technický stav. Přijímací zařízení jsou různé satelitní navigátory, které lidé používají při svých profesionálních činnostech nebo každodenním životě.

Princip fungování GNSS je založen na měření vzdálenosti od antény přijímacího zařízení k satelitům, jejichž poloha je známa s velkou přesností. Vzdálenost se vypočítá z doby zpoždění šíření signálu vysílaného satelitem do přijímače. Pro určení souřadnic přijímače stačí znát polohu tří satelitů. Ve skutečnosti se signály ze čtyř (nebo více) satelitů používají k odstranění chyby způsobené rozdílem mezi hodinami satelitu a přijímače. Díky znalosti vzdáleností k několika satelitům systému pomocí konvenčních geometrických konstrukcí program „zapojený“ do navigátoru vypočítá svou polohu v prostoru, takže GNSS vám umožňuje rychle určit polohu s vysokou přesností v jakémkoli bodě na zemském povrchu, kdykoli, za jakýchkoli povětrnostních podmínek. Každá družice systému kromě základních informací přenáší i pomocné informace nutné pro nepřetržitý provoz přijímacího zařízení, včetně kompletní tabulky polohy celé družicové konstelace, přenášené sekvenčně během několika minut. To je nezbytné pro urychlení provozu přijímacích zařízení. Je třeba poznamenat důležitou vlastnost hlavního GNSS - pro uživatele se satelitními přijímači (navigátory) je příjem signálů zdarma.

Častou nevýhodou použití jakéhokoli navigačního systému je, že za určitých podmínek se signál nemusí dostat k přijímači, nebo může dorazit s výrazným zkreslením či zpožděním. Například je téměř nemožné určit vaši přesnou polohu uvnitř železobetonové budovy, v tunelu, v hustém lese. K vyřešení tohoto problému se používají doplňkové navigační služby, jako je například A-GPS.

Dnes ve vesmíru funguje několik GNSS (tabulka 1), které jsou v různých fázích svého vývoje:

• GPS(nebo NAVSTAR) – provozuje Ministerstvo obrany USA; v současnosti jediný plně nasazený GNSS dostupný nepřetržitě pro uživatele na celém světě;
• GLONASS- ruský GNSS; je v procesu dokončování úplného zavádění;
• Galileo- Evropský GNSS, který je ve fázi vytváření satelitní konstelace.

Zmiňujeme také národní regionální GNSS Číny a Indie – Beidou a IRNSS, které jsou ve vývoji a zavádění; se vyznačuje malým počtem satelitů a je národně orientovaná.

Charakteristika hlavního GNSS k březnu 2010

Zvažte některé funkce každého GNSS.

GPS

Základem amerického systému GPS jsou družice (obr. 2), které krouží kolem Země po 6 kruhových oběžných drahách (v každé 4 družice), ve výšce přibližně 20 180 km. Satelity vysílají signály v rozsahu: L1=1575,42 MHz a L2=1227,60 MHz, nejnovější modely také v rozsahu L5=1176,45 MHz. Systém je plně funkční s 24 satelity, nicméně pro zvýšení přesnosti určování polohy a rezervy pro případ poruch je celkový počet satelitů na oběžné dráze aktuálně 31 vozidel.

Rýže. 1 kosmická loď GPS Block II-F

Zpočátku byla GPS určena pouze pro vojenské účely. První družice byla vypuštěna 14. července 1974 a poslední ze všech 24 družic potřebných k úplnému pokrytí zemského povrchu byl vypuštěn na oběžnou dráhu v roce 1993. Bylo možné použít GPS k přesnému zaměřování raket na stacionární a poté na mobilní objekty. ve vzduchu i na zemi. Pro omezení přístupu k přesným navigačním informacím pro civilní uživatele bylo zavedeno speciální rušení, které však bylo od roku 2000 zrušeno, poté je přesnost určování souřadnic pomocí nejjednoduššího civilního GPS navigátoru 5–15 m (výška se určuje s přesností až 10 m) a závisí na podmínkách pro příjem signálů v konkrétním bodě, počtu viditelných satelitů a řadě dalších důvodů. Použití globálního systému diferenciálního šíření WAAS zlepšuje přesnost určování polohy GPS pro Severní Ameriku na 1–2 m.

GLONASS

První družice ruského satelitního navigačního systému GLONASS byla vypuštěna na oběžnou dráhu ještě v sovětských dobách – 12. října 1982. Systém byl částečně uveden do provozu v roce 1993 a sestával z 12 družic. Systém by měl být založen na 24 satelitech pohybujících se nad zemským povrchem ve třech oběžných rovinách se sklonem 64,8° a nadmořskou výškou 19 100 km. Princip měření a dosahy přenosu signálu jsou podobné jako u amerického systému GPS GLONASS.

rýže. 2 kosmická loď GLONASS-M

V současnosti je na oběžné dráze 23 družic GLONASS (obr. 2). Poslední tři kosmické lodě byly vyneseny na oběžnou dráhu 2. března 2010. Nyní je k zamýšlenému účelu použito 18 satelitů. Tím je zajištěna nepřetržitá plavba téměř na celém území Ruska a evropská část je zajištěna téměř 100% signálem. Podle plánů bude systém GLONASS plně nasazen do konce roku 2010.

V současné době je přesnost určování souřadnic systémem GLONASS poněkud nižší než u GPS (nepřesahuje 10 m), přičemž je třeba poznamenat, že kombinované použití obou navigačních systémů výrazně zlepšuje přesnost určování polohy. Evropská služba pokrytí geostacionární navigací (EGNOS) se používá ke zlepšení provozu systémů GPS, GLONASS a Galileo v Evropě a ke zlepšení jejich přesnosti.

Galileo

Evropský GNSS Galileo je navržen tak, aby řešil navigační problémy pro jakékoli pohybující se objekty s přesností menší než 1 m. Na rozdíl od amerického GPS a ruského GLONASS není Galileo řízeno armádou. Vyvíjí ho Evropská kosmická agentura. V současné době jsou na oběžné dráze GIOVE-A (obr. 3) a GIOVE-B 2 testovací družice, vypuštěné v roce 2005 a 2008. Plánuje se, že navigační systém Galileo bude plně nasazen v roce 2013 a bude sestávat z 30 satelitů.

rýže. 3 Kosmická loď GIOVE-A

SATELITNÍ NAVIGÁTORY

Jak již bylo uvedeno, nedílnou součástí každého satelitního navigačního systému je přijímací zařízení. Moderní trh s navigačními přijímači (navigátory) je stejně rozmanitý jako trh jakýchkoli jiných elektronických a telekomunikačních produktů. Všechny navigátory lze rozdělit na profesionální přijímače a přijímače používané širokým spektrem uživatelů. Podívejme se blíže na to druhé. Používají se pro ně různé názvy: GPS navigátory, GPS trackery, GPS přijímače, satelitní navigátory atd. V poslední době jsou navigace zabudované do jiných zařízení (PDA, mobilní telefony, komunikátory, hodinky atd.) .). Mezi skutečnými satelitními navigátory tvoří speciální velkou třídu automobilové navigace. Hojně používané jsou také navigátory určené pro pěší turistiku, výlety za vodou apod. (často se jim říká jednoduše GPS navigátory, přestože umí přijímat i signály GLONASS).

Povinným příslušenstvím téměř všech osobních navigátorů je GPS čipset (nebo přijímač), procesor, RAM a monitor pro zobrazování informací.

Moderní automobilové navigace jsou schopny vykreslit trasu s ohledem na organizaci provozu a provádět vyhledávání adres. Rysem osobních navigátorů pro turisty je zpravidla schopnost přijímat satelitní signál v obtížných podmínkách, jako jsou husté lesy nebo horské oblasti. Některé modely mají vodotěsné pouzdro se zvýšenou odolností proti nárazům.

Hlavní výrobci osobních satelitních navigátorů jsou:

• Garmin (USA; navigátory pro leteckou, automobilovou, motocyklovou a vodní dopravu, stejně jako pro turisty a sportovce)
• GlobalSat (Tchaj-wan; navigační zařízení pro různé účely, včetně přijímačů GPS)
• Ashtech (ex. Magellan) (USA; osobní a profesionální navigační přijímače)
• MiTac (Tchaj-wan; automobilové a cestovní navigace, osobní digitální asistenti a komunikátory s vestavěným GPS přijímačem pod značkami Mio, Navman, Magellan)
• ThinkWare (Korea; osobní navigační zařízení značky I-Navi)
• TomTom (Nizozemsko; automobilové navigace) atd.

Profesionální navigační zařízení, včetně zařízení pro strojírenství, geodetické a důlní zaměření, vyrábí společnosti jako Trimble, Javad (USA), Topcon (Japonsko), Leica Geosystems (Švýcarsko) atd.

Jak již bylo uvedeno, v současné době se vyrábí velké množství osobních navigačních zařízení, které se liší svými schopnostmi a cenou. Pro ilustraci popíšeme vlastnosti pouze jednoho poměrně „pokročilého“ zařízení, abychom charakterizovali schopnosti celé třídy moderních GPS navigátorů. Jedná se o jednu z nejnovějších inovací v populární sérii autonavigátorů - tom tom JÍT 930 (popis je převzat z webu GPS-Club - http://gps-club.ru).

Model navigace TomTom GO 930 (obr. 6) kombinuje nejnovější trendy v automobilové navigaci – mapy několika kontinentů, bezdrátovou náhlavní soupravu a unikátní technologii Map Share™

rýže. 4 Autonavigátor TomTom GO 930

Všechna zařízení TomTom jsou vyvíjena interně a jsou kompletně plug&play, což znamená, že je můžete jednoduše vyjmout z krabice a začít je používat, aniž byste museli číst dlouhé pokyny. Intuitivní rozhraní a „ikony“ v ruštině umožní řidičům snadnou navigaci po trase. Jasné hlasové pokyny v ruštině pomáhají motoristům dostat se do cíle snadno a bez stresu. Navigátor podporuje bezdrátové ovládání a technologii Enhanced Positioning Technology (EPT), navrženou pro nepřerušovanou navigaci i v tunelech nebo hustě zastavěných oblastech.

Navigační mapy TomTom poskytuje společnost Tele Atlas, součást skupiny TomTom. Kromě plně lokalizovaných map je TomTom jediným poskytovatelem navigačních řešení, který nabízí evropské a americké mapy na vybraných navigacích.

Světová silniční infrastruktura se ročně mění o 15 %. To je důvod, proč TomTom dává svým uživatelům možnost stáhnout si zdarma nejnovější verzi map po dobu 30 dnů od data prvního použití zařízení a také přístup k unikátní technologii Map Share™. Uživatelé navigátorů TomTom si mohou stáhnout novou mapu prostřednictvím služby TomTom HOME. Nejnovější verze mapy tak může být k dispozici kdykoli. A co víc, motoristé mohou využívat technologii Map Share™, bezplatnou manuální aktualizaci mapy přímo v navigátoru, jakmile se změny na silnicích projeví, pomocí pouhých několika dotyků dotykové obrazovky. Uživatelé mohou provádět změny názvů ulic, rychlostních limitů pro určité úseky silnice, dopravních směrů, zablokovaných silnic a také změny POI (bodů zájmu).

Jedinečná technologie TomTom pro sdílení map rozšiřuje možnosti navigace, takže uživatelé mohou provádět okamžité změny přímo ve své mapě. Kromě toho může být uživatel informován o podobných změnách provedených celou komunitou TomTom.

Tato funkce sdílení karet vám umožňuje:

• provádět každodenní a okamžité změny v mapách svého zařízení TomTom;
• získat přístup k největší světové komunitě uživatelů navigačních zařízení;
• sdílet denní aktualizace s ostatními uživateli TomTom;
• získat plnou kontrolu nad staženými aktualizacemi;
• v jakékoli oblasti používat ty nejlepší a nejpřesnější mapy.

TABULKY PRO OSOBNÍ SATELITNÍ NAVIGÁTORY

Moderní navigátory jsou nemyslitelné bez přítomnosti plnohodnotných velkoplošných map, které zobrazují objekty nejen podél trasy pohybu, ale po celém průzkumném území (obr. 7).

rýže. 5 Ukázka malé navigační mapy

Do navigátorů můžete načíst rastrové i vektorové mapy. Budeme hovořit o jednom z typů rastrových informací konkrétně, ale zde podotýkáme, že papírové mapy naskenované a načtené do přijímačů GPS nejsou nejlepším způsobem zobrazení prostorových informací. Kromě nízké přesnosti určování polohy je zde také problém navázání souřadnic mapy na souřadnice poskytnuté přijímačem.

Vektorové digitální mapy, zejména ve formátech GIS, jsou vlastně databází, která uchovává informace o souřadnicích objektů v podobě např. „shape files“ a zvlášť kvalitativních a kvantitativních charakteristik. Díky tomuto přístupu zabírají informace v paměti navigátorů mnohem méně místa a je možné stáhnout velké množství užitečných referenčních informací: čerpací stanice, hotely, kavárny a restaurace, parkoviště, atrakce atd.

Jak již bylo zmíněno výše, existují navigační systémy, které umožňují uživateli doplňovat mapy navigátoru vlastními objekty.

V některých osobních navigačních zařízeních, zejména těch určených pro turisty, je možné kreslit objekty sami (tedy vlastně kreslit vlastní mapy a schémata). Pro tyto účely je k dispozici speciální jednoduchý grafický editor.

Zvláštní pozornost je třeba věnovat režimovým otázkám. Jak víte, v Rusku stále platí omezení pro používání topografických map velkého měřítka. To dostatečně brzdí rozvoj navigační kartografie. Je však třeba poznamenat, že v současné době si Federální služba pro státní registraci, katastr a kartografii (Rosrrestr) stanovila za úkol mít do roku 2011 plné pokrytí Ruské federace (ekonomicky vyspělé regiony a města) digitálními navigačními mapami v měřítku 1 :10 000, 1:25 000, 1:50 000. Tyto mapy budou zobrazovat navigační informace reprezentované silničním grafem, digitálním kartografickým pozadím a tematickými informacemi (silniční infrastruktura a služby).

NAVIGAČNÍ SLUŽBY

Vývoj a zdokonalování družicových navigačních systémů a přijímacích zařízení, stejně jako aktivní implementace WEB technologií a WEB služeb, daly impuls ke vzniku různých navigačních služeb. Mnoho modelů navigátorů je schopno přijímat a brát v úvahu informace o situaci na silnicích při pokládání trasy a pokud je to možné, vyhýbat se dopravním zácpám. Údaje o provozu (dopravní zácpy) jsou poskytovány specializovanými službami a službami, prostřednictvím protokolu GPRS nebo ze vzduchu prostřednictvím kanálů RDS z rozsahu FM.

VESMÍRNÉ OBRÁZKY V NAVIGATORECH

Jakékoli navigační mapy rychle zastarají. Nástup družicových snímků s ultravysokým prostorovým rozlišením (v současnosti družice WorldView-1, WorldView-2, GeoEye-1 poskytují rozlišení až 50 cm) poskytuje kartografii mocný nástroj pro aktualizaci obsahu map. Po aktualizaci mapy a před jejím vydáním a možností „stažení“ do navigačního zařízení však uběhne spousta času. Satelitní snímky poskytují příležitost okamžitě získat nejaktuálnější informace v navigátoru.

Zvláště zajímavé z hlediska využití satelitních snímků jsou tzv. služby LBS. LBS (Location-based service) je služba založená na určování polohy mobilního telefonu. Vezmeme-li v úvahu široký rozvoj mobilních komunikací a rozšíření služeb poskytovaných mobilními operátory, je obtížné přeceňovat možnosti trhu služeb LBS. LBS nemusí nutně používat technologii GPS pro určování polohy. Polohu lze také určit pomocí základnových stanic mobilních sítí GSM a UMT.

rýže. 6 Prostorový obrázek v mobilním telefonu Nokia

Výrobci mobilních telefonů a navigačních zařízení poskytující služby LBS věnují stále více pozornosti satelitním snímkům. Vezměme si jako příklad společnost Nokia (Finsko), která v roce 2009 podepsala smlouvu se společností DigitalGlobe, provozovatelem satelitů s ultravysokým rozlišením WorldView-1, WorldView-2 a QuickBird, aby uživatelům Map Ovi poskytla přístup k satelitním snímkům (pozn. Nová značka Ovi Nokia pro internetové služby).

Kromě viditelnosti při navigaci městskou zástavbou (obr. 8) je velmi užitečné mít při cestování po málo probádaném území, pro které neexistují čerstvé a podrobné mapy, velmi užitečné pozadí v podobě satelitních snímků. Mapy Ovi lze stáhnout téměř do všech zařízení Nokia.

Integrace satelitních snímků v ultra vysokém rozlišení do služeb LBS umožňuje řádově zvýšit jejich funkčnost.

Jednou ze slibných možností využití dat dálkového průzkumu Země z vesmíru je vytváření trojrozměrných modelů na jejich základě. Trojrozměrné mapy jsou vysoce vizuální a umožňují lepší orientaci zejména v městské zástavbě (obr. 9).

rýže. 7 3D navigační mapa

Na závěr si všimneme velkého příslibu použití ortorektifikovaných snímků s ultra vysokým rozlišením v satelitních navigátorech a službách LBS. Sovzond vyrábí produkty ORTHOREGION a ORTO10 založené na ortorektifikovaných snímcích z kosmických lodí ALOS (ORTHOREGION) a WorldView-1, WorldView-2 (ORTO10). Ortorektifikace jednotlivých scén je prováděna metodou racionálních polynomiálních koeficientů (RPC) bez použití pozemních kontrolních bodů, což výrazně snižuje cenu práce. Studie ukázaly, že produkty ORTHOREGION a ORTO10 mohou podle svých vlastností dobře sloužit jako podklad pro aktualizaci navigačních map, respektive v měřítku 1:25 000 a 1:10 000. Ortofotomozaiky, což jsou vlastně fotomapy doplněné o titulky, lze také přímo načíst do navigátorů.

Integrace satelitních snímků s vysokým rozlišením do navigačních systémů a služeb LBS umožňuje řádově zvýšit jejich funkčnost, pohodlí a efektivitu použití.

Slovo „satelit“ ve významu letadla se v našem jazyce objevilo díky Fjodoru Michajloviči Dostojevskému, který hovořil o tom, „co se stane ve vesmíru se sekerou? Proč, ve formě satelitu ... “. Těžko dnes říci, co pisatele k takové úvaze inspirovalo, ale o století později – začátkem října 1957 – nezačala kolem naší planety létat ani sekera, ale na tehdejší dobu nejsložitější zařízení, které se stalo prvním umělá družice vyslaná do vesmíru s velmi konkrétními cíli. A další ho následovali.

Vlastnosti "chování"

Dnes je každý již dávno zvyklý na satelity - narušitele klidného obrazu noční oblohy. Byly vytvořeny v továrnách a vypuštěny na oběžnou dráhu a nadále „krouhují“ ve prospěch lidstva a zůstávají vždy zajímavé pouze pro úzký okruh specialistů. Co jsou umělé družice a jaké výhody z nich člověk čerpá?

Jak víte, jednou z hlavních podmínek pro vstup satelitu na oběžnou dráhu je jeho rychlost – 7,9 km/s pro satelity na nízké oběžné dráze. Právě při této rychlosti dochází k dynamické rovnováze a odstředivá síla vyrovnává gravitační sílu. Jinými slovy, satelit letí tak rychle, že nestihne dopadnout na zemský povrch, protože Země doslova odchází zpod jeho nohou díky tomu, že je kulatá. Čím vyšší je počáteční rychlost hlášená satelitu, tím vyšší bude jeho oběžná dráha. Jak se však vzdalujete od Země, rychlost na kruhové dráze klesá a geostacionární družice se na svých drahách pohybují rychlostí pouhých 2,5 km/s. Při řešení problému dlouhé a dokonce věčné existence kosmické lodi (SC) na blízké orbitě Země je nutné ji zvednout do stále větší výšky. Stojí za zmínku, že zemská atmosféra také významně ovlivňuje pohyb kosmických lodí: i když je velmi řídká ve výškách nad 100 km od hladiny moře (podmíněná hranice atmosféry), znatelně je zpomaluje. Všechny kosmické lodě tedy postupem času ztrácejí svou letovou výšku a délka jejich pobytu na oběžné dráze přímo závisí na této výšce.

Ze Země jsou satelity viditelné pouze v noci a v těch okamžicích, kdy jsou osvětleny Sluncem, tedy nespadají do oblasti zemského stínu. Nutnost shody všech těchto faktorů vede k tomu, že délka pozorování většiny družic na nízké oběžné dráze je v průměru 10 minut před vstupem a stejná doba po opuštění zemského stínu. Pozemští pozorovatelé mohou na přání systematizovat družice podle jasnosti (mezinárodní vesmírná stanice (ISS) je zde na prvním místě - její jasnost se blíží první magnitudě), podle frekvence blikání (určené vynucenou nebo speciálně specifikovanou rotací), podle směru pohybu (přes tyč nebo jiným směrem). Podmínky pro pozorování satelitů výrazně ovlivňuje barva jeho pokrytí, přítomnost a dosah solárních panelů a také výška letu – čím je vyšší, tím se satelit pohybuje pomaleji a je mnohem méně jasný a nápadný.

Vysoká výška letu (minimální vzdálenost k Zemi je 180-200 km) skrývá velikost i relativně velkých kosmických lodí jako jsou orbitální komplexy Mir (deorbitovány v roce 2001) nebo ISS - všechny jsou viditelné jako svítící body, větší nebo menší jas. Pouhým okem až na vzácné výjimky nelze družici identifikovat. Pro účely přesné identifikace kosmických lodí se používají různé optické prostředky - od dalekohledů až po dalekohledy, které ne vždy má jednoduchý pozorovatel k dispozici, stejně jako výpočty jejich trajektorií. K identifikaci jednotlivých kosmických lodí pomáhá amatérskému astronomovi internet, kde jsou zveřejňovány informace o poloze družic na blízké oběžné dráze Země. Každý může vstoupit zejména na web NASA, který zobrazuje aktuální polohu ISS v reálném čase.

Co se týče praktického využití družic, hned od prvních startů začaly okamžitě řešit konkrétní problémy. Let první družice tedy sloužil ke studiu magnetického pole Země z vesmíru a její rádiový signál přenášel údaje o teplotě uvnitř hermetického pouzdra družice. Vzhledem k tomu, že start kosmické lodi je poměrně drahým potěšením a kromě toho je velmi obtížné jej implementovat, je každému startu přiděleno několik úkolů najednou.

Především se řeší technologické problémy: vývoj nových konstrukcí, řídicích systémů, přenos dat a podobně. Získané zkušenosti nám umožňují vytvářet pokročilejší družice a postupně přejít k řešení složitějších cílů, které odůvodňují náklady na jejich vytvoření. Ostatně konečným cílem této výroby, jako každé jiné, je zisk (komerční starty) nebo co nejefektivnější využití družic při provozu pro obranné účely, řešení geopolitických a mnoha dalších úkolů.

Je třeba připomenout, že kosmonautika jako celek se zrodila v důsledku vojensko-politické konfrontace mezi SSSR a USA. A samozřejmě, jakmile se objevil první satelit, ministerstva obrany obou zemí, která získala kontrolu nad vesmírem, od té doby neustále evidují všechny objekty umístěné v bezprostřední blízkosti Země. Takže pravděpodobně jen oni znají přesný počet kosmických lodí, ať už tak či onak fungujících v tuto chvíli. Sledují se přitom nejen samotné kosmické lodě, ale i poslední stupně raket, překládací prostory a další prvky, které je dopravily na oběžnou dráhu. To znamená, přísně vzato, za satelit je považován nejen ten, který má „inteligenci“ – svůj vlastní řídicí, monitorovací a komunikační systém – ale také jednoduchý šroub, který se oddělil od kosmické lodi v další fázi letu.

Podle katalogu US Space Command k 31. prosinci 2003 je takových družic na oběžné dráze Země 28 140 a jejich počet neustále roste (v úvahu se berou objekty větší než 10 cm). V průběhu času z přirozených příčin část satelitů spadne na Zemi ve formě roztavených zbytků, ale mnohé zůstávají na oběžné dráze desítky let. Když kosmické lodě vyčerpají své zdroje a přestanou poslouchat příkazy ze Země, zatímco pokračují v letu, v blízkozemském vesmíru se stává nejen přeplněným, ale někdy dokonce nebezpečným. Proto při vypouštění nového aparátu na oběžnou dráhu, aby nedošlo ke srážce a katastrofě, je nutné neustále vědět, kde se ten „starý“ nachází.

Klasifikace kosmických lodí je poměrně pracný úkol, protože každá kosmická loď je jedinečná a rozsah úkolů řešených novými kosmickými loděmi se neustále rozšiřuje. Pokud však vezmeme v úvahu kosmické lodě z hlediska praktického použití, můžeme rozlišit hlavní kategorie určené jejich zamýšleným účelem. Nejžádanější jsou dnes komunikace, navigace, dálkový průzkum Země a vědecké družice. Vojenské družice a průzkumné družice tvoří samostatnou třídu, ale v podstatě řeší stejné úkoly jako jejich „mírumilovné“ protějšky.

Komunikační satelity

Signalizátory byly mezi prvními, kteří těžili z praktických výhod vypouštění satelitů. Vypuštění opakovacích satelitů na blízkou oběžnou dráhu Země umožnilo v co nejkratším čase vyřešit problém stabilní komunikace za každého počasí nad většinou obydleného území. První komerční družicí byla komunikační družice Echo-2, vypuštěná Spojenými státy v roce 1964, která umožnila organizovat přenos televizních programů z Ameriky do Evropy bez použití kabelových komunikačních linek.

Ve stejné době vznikla v Sovětském svazu také komunikační družice Molniya-1. Po nasazení pozemní sítě stanic Orbita získaly všechny regiony naší velké země přístup k Centrální televizi a navíc byl vyřešen problém organizace spolehlivé a kvalitní telefonní komunikace. Komunikační satelity Molniya byly umístěny na vysoce eliptických drahách s apogeem 39 000 km. Pro účely nepřetržitého vysílání byla nasazena celá plejáda družic Molniya létajících na různých orbitálních rovinách. Pozemní stanice sítě Orbita byly vybaveny poměrně velkými anténami, které pomocí serv sledovaly pohyb družice na oběžné dráze a periodicky se přepínaly na tu, která byla v zorném poli. Postupem času, v procesu zlepšování elementové základny a zlepšování technických parametrů palubních a pozemních systémů, se vystřídalo několik generací takových družic. Ale i dnes konstelace satelitů rodiny Molniya-3 zajišťují přenos informací po celém Rusku i mimo něj.

Vytvoření výkonných nosných raket typu Proton a Delta umožnilo zajistit dodání komunikačních družic na geostacionární kruhovou dráhu. Jeho zvláštností je, že ve výšce 35 800 km se úhlová rychlost družice kolem Země rovná úhlové rychlosti rotace Země samotné. Družice na takové dráze v rovině zemského rovníku tedy visí jakoby nad jedním bodem a 3 geostacionární družice umístěné pod úhlem 120° poskytují přehled o celém povrchu Země s výjimkou pouze polárních oblastí. Vzhledem k tomu, že úkol udržet svou předem stanovenou polohu na oběžné dráze je přidělen samotné družici, umožnilo použití geostacionárních kosmických lodí výrazně zjednodušit pozemní prostředky pro příjem a přenos informací. Nebylo třeba dodávat antény s pohony - staly se statickými a pro organizaci komunikačního kanálu je stačí nastavit pouze jednou, během počátečního nastavení. V důsledku toho se ukázalo, že terestrická síť uživatelů se výrazně rozšířila a informace začaly proudit přímo ke spotřebiteli. Důkazem toho je mnoho parabolických parabolických antén umístěných na obytných budovách jak ve velkých městech, tak na venkově.

Zpočátku, když byl vesmír „dostupný“ pouze pro SSSR a USA, se každá ze zemí starala výhradně o uspokojování vlastních potřeb a ambicí, ale postupem času se ukázalo, že satelity potřebuje každý, a v důsledku toho postupně mezinárodní projekty se začaly objevovat. Jedním z nich je veřejný globální komunikační systém INMARSAT, vytvořený koncem 70. let 20. století. Jeho hlavním účelem bylo poskytnout námořním plavidlům stabilní komunikaci na volném moři a koordinovat akce během záchranných operací. V současné době je mobilní komunikace prostřednictvím satelitního komunikačního systému INMARSAT zajišťována prostřednictvím přenosného terminálu o velikosti malého pouzdra. Když otevřete víko „kufru“ s namontovanou plochou anténou a nasměrujete tuto anténu na zamýšlené místo satelitu, naváže se obousměrná hlasová komunikace a data se vyměňují rychlostí až 64 kilobitů za sekundu. druhý. Čtyři moderní družice navíc dnes zajišťují komunikaci nejen na moři, ale i na souši a pokrývají rozsáhlé území sahající od Arktidy po jižní polární kruh.

Další miniaturizace komunikačních zařízení a použití vysoce výkonných antén na vesmírných vozidlech vedlo k tomu, že satelitní telefon získal „kapesní“ formát, který se příliš nelišil od běžného mobilního telefonu.

V 90. letech 20. století začalo zavádění několika mobilních osobních satelitních komunikačních systémů téměř současně. Nejprve se objevily ty na nízké oběžné dráze - IRIDIUM ("Iridium") a GLOBAL STAR ("Globální hvězda") a poté geostacionární - THURAYA ("Turaya").

Satelitní komunikační systém Thuraya má ve svém složení zatím 2 geostacionární družice, které umožňují udržovat komunikaci na většině afrického kontinentu, Arabském poloostrově, na Středním východě a v Evropě.

Systémy Iridium a Global Star, které mají podobnou strukturu, využívají konstelace velkého počtu satelitů na nízké oběžné dráze. Kosmické lodě střídavě létají nad předplatitelem a nahrazují se navzájem, čímž udržují nepřetržitou komunikaci.

Iridium zahrnuje 66 satelitů rotujících po kruhových drahách (nadmořská výška 780 km od povrchu Země, sklon 86,4°), umístěných v šesti oběžných rovinách, v každé 11 zařízení. Tento systém poskytuje 100% pokrytí naší planety.

Global Star zahrnuje 48 satelitů létajících v osmi orbitálních rovinách (nadmořská výška 1 414 km od povrchu Země, sklon 52°), 6 zařízení v každém, poskytující 80% pokrytí, s výjimkou polárních oblastí.

Mezi těmito dvěma satelitními komunikačními systémy je zásadní rozdíl. V Iridiu je telefonní signál přijímaný družicí ze Země přenášen po řetězu na další družici, dokud nedosáhne té, která je právě v zóně viditelnosti jedné z pozemních přijímacích stanic (stanice rozhraní). Takové organizační schéma umožňuje s minimálními náklady na vytvoření pozemní infrastruktury zahájit její provoz co nejdříve po nasazení orbitální komponenty. V Global Star však není zajištěno vysílání signálu ze satelitu na satelit, takže tento systém potřebuje hustší síť pozemních přijímacích stanic. A protože v řadě oblastí planety chybí, neexistuje žádné nepřetržité globální pokrytí.

Praktický přínos používání osobních družicových komunikací je dnes zřejmý. Takže v procesu výstupu na Everest v červnu 2004 měli ruští horolezci možnost využít telefonickou komunikaci přes Iridium, což výrazně snížilo intenzitu úzkosti všech, kteří sledovali osud horolezců během této obtížné a nebezpečné události.

Incident s posádkou kosmické lodi SojuzTMA-1 v květnu 2003, kdy po návratu na Zemi nemohli záchranáři 3 hodiny najít astronauty v kazašské stepi, přiměl programové manažery ISS dodat astronautům Iridium. satelitní telefon.

Navigační satelity

Dalším úspěchem moderní kosmonautiky je přijímač globálního polohovacího systému. Současné globální poziční satelitní systémy, americký GPS (NAVSTAR) a ruský GLONASS, začaly vznikat před 40 lety, v době studené války, aby přesně určovaly souřadnice balistických střel. Pro tyto účely byl jako doplněk k družicím – registrátorům startů raket ve vesmíru nasazen systém navigačních družic, jejichž úkolem bylo hlásit jejich přesné souřadnice v prostoru. Po přijetí potřebných dat současně z několika satelitů určil navigační přijímač svou vlastní polohu.

„Prodloužená“ doba míru donutila vlastníky systémů začít sdílet informace s civilními spotřebiteli, nejprve ve vzduchu a na vodě a poté na souši, i když si vyhradili právo zhrubnout závaznost navigačních parametrů v určitých „zvláštních“ obdobích. . Vojenské systémy se tak staly civilními.

Různé typy a modifikace přijímačů GPS jsou široce používány na námořních a leteckých dopravních prostředcích, v mobilních a satelitních komunikačních systémech. Kromě toho je přijímač GPS, stejně jako vysílač Cospas-Sarsat, nezbytnou součástí vybavení každého plavidla, které se vydává na otevřené moře. Nákladní kosmická loď ATV vytvořená Evropskou kosmickou agenturou, která poletí k ISS v roce 2005, také koriguje svou trajektorii setkání se stanicí podle dat GPS a GLONASS.

Oba navigační satelitní systémy jsou uspořádány přibližně stejně. GPS má 24 satelitů umístěných na kruhových drahách po 4 v šesti oběžných rovinách (nadmořská výška 20 000 km od povrchu Země, sklon 52°) a také 5 náhradních vozidel. GLONASS má také 24 satelitů, po 8 ve třech rovinách (nadmořská výška 19 000 km od povrchu Země, sklon 65°). Aby navigační systémy pracovaly s požadovanou přesností, jsou na družicích instalovány atomové hodiny, ze Země jsou pravidelně vysílány informace upřesňující povahu pohybu každého z nich na oběžné dráze a také podmínky pro šíření rádiové vlny.

Přes zdánlivou složitost a rozsah globálního polohového systému si dnes kompaktní GPS přijímač může pořídit každý. Pomocí signálů ze satelitů toto zařízení umožňuje nejen určit polohu osoby s přesností 5-10 metrů, ale také jí poskytnout všechny potřebné údaje: zeměpisné souřadnice s vyznačením polohy na mapě, aktuální světový čas, rychlost, nadmořskou výšku, polohu bočního světla a také řadu servisních funkcí, které jsou odvozeny z primárních informací.

Výhody vesmírných navigačních systémů jsou natolik nepopiratelné, že United Europe i přes gigantické náklady plánuje vytvořit svůj vlastní navigační systém GALILEO („Galileo“). Čína také plánuje rozmístit systém svých navigačních satelitů.

Satelity dálkového průzkumu Země

Použití miniaturních přijímačů GPS umožnilo výrazně zlepšit provoz další kategorie kosmických lodí, takzvaných družic dálkového průzkumu Země (ERS). Jestliže dříve bylo poměrně obtížné spojit snímky Země pořízené z vesmíru s určitými geografickými body, nyní tento proces nepředstavuje žádné problémy. A jelikož se naše planeta neustále mění, její fotografie z vesmíru, nikdy neopakované, budou vždy žádané, poskytující nenahraditelné informace pro studium nejrozmanitějších aspektů pozemského života.

Satelitů dálkového průzkumu Země je poměrně velký počet, a přesto je jejich konstelace neustále doplňována novými, stále pokročilejšími zařízeními. Moderní družice dálkového průzkumu Země, na rozdíl od těch, které fungovaly v 60. a 70. letech, nepotřebují vracet na Zemi fotografické filmy pořízené ve speciálních kapslích – jsou vybaveny supersvětelnými optickými teleskopy a miniaturními fotodetektory založenými na CCD polích. jako vysokorychlostní datové přenosové linky s šířkou pásma stovek megabitů za sekundu. Kromě rychlosti získávání dat je možné plně automatizovat zpracování přijatých snímků na Zemi. Digitalizované informace již nejsou pouhým obrázkem, ale nejcennější informací pro ekology, lesníky, zeměměřiče a mnoho dalších zainteresovaných struktur.

Zejména spektrálně-zonální fotografie pořízené v jarním období umožňují předvídat sklizeň na základě obsahu vlhkosti v půdě během vegetačního období rostlin - detekovat místa, kde se pěstují narkotické plodiny, a přijmout včasná opatření k jejich zničení .

Navíc je nutné vzít v úvahu současné komerční systémy prodeje videoobrazu zemského povrchu (fotografie) spotřebitelům. Prvními takovými systémy byly nejprve americká civilní družice LANDSAT a poté francouzský SPOT. Za určitých omezení a v souladu s určitými cenami mohou spotřebitelé na celém světě získávat snímky oblastí Země, které je zajímají, v rozlišení 30 a 10 metrů. Současné, mnohem vyspělejší civilní satelity - ICONOS-2, QUICK BIRD-2 (USA) a EROS-AI (Izrael-USA) - umožňují po odstranění omezení vládou USA nakupovat fotografie zemského povrchu s rozlišení až 0,5 metru - v panchromatickém režimu a až 1 metr v multispektrálním režimu.

V blízkosti družice dálkového průzkumu jsou přilehlé meteorologické kosmické lodě. Rozvoj jejich sítě na oběžných drahách v blízkosti Země výrazně zvýšil spolehlivost předpovědí počasí a umožnil obejít se bez rozsáhlých sítí pozemních meteorologických stanic. A tiskové zprávy, které dnes vycházejí po celém světě, doprovázené animovanými obrázky cyklónů, oblačných cest, tajfunů a dalších jevů, které jsou vytvářeny na základě dat z meteorologických družic, umožňují každému z nás na vlastní oči vidět realitu přírodních procesů. vyskytující se na Zemi.

Satelity - "vědci"

Celkově vzato je každá z umělých družic nástrojem poznání světa mimo Zemi. Vědecké družice lze nazvat jakousi testovací základnou pro testování nových nápadů a návrhů a získávání jedinečných informací, které nelze jinak získat.

V polovině 80. let přijala NASA program na vytvoření čtyř astronomických observatoří umístěných ve vesmíru. S různým zpožděním byly všechny čtyři dalekohledy vypuštěny na oběžnou dráhu. První, kdo zahájil svou práci, byl Hubble (1990), navržený k průzkumu vesmíru ve viditelném rozsahu vlnových délek, následovaný COMPTONem (1991), který studoval vesmír pomocí gama záření, třetí byl CHANDRA (1999). X-rays, a dokončil tento rozsáhlý program SPITZER (2003), který zahrnoval infračervené záření. Názvy všech čtyř observatoří byly uvedeny na počest významných amerických vědců.

Hubbleův teleskop, který působí na oběžné dráze v blízkosti Země již 15. rokem, přináší na Zemi unikátní snímky vzdálených hvězd a galaxií. Pro tak dlouhou životnost byl teleskop opakovaně opravován při letech raketoplánů, ale po smrti Columbie 1. února 2003 byly starty raketoplánů pozastaveny. Plánuje se, že HST zůstane na oběžné dráze do roku 2010, poté bude po vyčerpání svých zdrojů zničen. COMPTON, který přenášel snímky zdrojů gama záření na Zemi, přestal existovat v roce 1999. Na druhou stranu CHANDRA nadále pravidelně dodává informace o zdrojích rentgenového záření. Všechny tyto tři dalekohledy byly vědci zamýšleny pro provoz na vysoce eliptických drahách, aby se snížil vliv zemské magnetosféry na ně.

Pokud jde o SPITZER, který je schopen zachytit nejslabší tepelné záření vycházející z chladných vzdálených objektů, na rozdíl od svých protějšků obíhajících kolem naší planety je na sluneční oběžné dráze a postupně se vzdaluje od Země o 7° za rok. Aby bylo možné vnímat extrémně slabé tepelné signály vycházející z hlubin vesmíru, ochlazuje SPITZER své senzory na teplotu pouze 3 ° nad absolutní nulou.

Pro vědecké účely jsou do vesmíru vypouštěny nejen objemné a složité vědecké laboratoře, ale také malé satelity-koule, vybavené skleněnými okny a obsahujícími rohové reflektory uvnitř. Parametry trajektorie letu takových miniaturních satelitů jsou sledovány s vysokou přesností pomocí laserového záření na ně nasměrovaného, ​​což umožňuje získat informace o sebemenších změnách stavu gravitačního pole Země.

Okamžité vyhlídky

Kosmické inženýrství, které na konci 20. století zaznamenalo tak rychlý rozvoj, se ani na rok nezastaví ve svém pokroku. Satelity, které se asi před 5-10 lety zdály být vrcholem technického myšlení, nahrazují na oběžné dráze nové generace kosmických lodí. A i když je vývoj umělých družic Země stále prchavější, při pohledu do blízké budoucnosti lze zkusit vidět hlavní vyhlídky rozvoje bezpilotní kosmonautiky.

Rentgenové a optické dalekohledy létající ve vesmíru již přinesly vědcům mnoho objevů. Nyní se celé orbitální komplexy vybavené těmito přístroji připravují ke startu. Takové systémy umožní provést hromadnou studii hvězd naší Galaxie na přítomnost planet v nich.

Není žádným tajemstvím, že moderní pozemské radioteleskopy přijímají snímky hvězdné oblohy s rozlišením, které je řádově vyšší než v optickém rozsahu. Dnes je pro tento druh výzkumných nástrojů čas vyrazit do vesmíru. Tyto radioteleskopy budou vyneseny na vysoké eliptické dráhy s maximální vzdáleností 350 000 km od Země, což s jejich pomocí zlepší kvalitu rádiových emisních snímků hvězdné oblohy získaných s jejich pomocí minimálně 100krát.

Není daleko den, kdy ve vesmíru vyrostou továrny na výrobu extra čistých krystalů. A to se týká nejen biokrystalických struktur, které jsou pro medicínu tolik potřebné, ale také materiálů pro polovodičový a laserový průmysl. Je nepravděpodobné, že to budou satelity – bude to vyžadovat spíše navštívené nebo robotické komplexy, stejně jako k nim připojené transportní lodě, dodávající prvotní produkty a přinášející na Zemi plody mimozemské technologie.

Nedaleko a začátek kolonizace jiných planet. Při takto dlouhých letech je vytvoření uzavřeného ekosystému nepostradatelné. A ve velmi blízké budoucnosti se na oběžné dráze Země objeví biologické satelity (létající skleníky), simulující lety do vesmíru na velké vzdálenosti.

Jedním z nejfantastičtějších úkolů a zároveň z technického hlediska naprosto reálným je vytvoření vesmírného systému pro globální navigaci a pozorování zemského povrchu s přesností na centimetry. Taková přesnost určování polohy najde uplatnění v různých oblastech života. Především to potřebují seismologové, kteří doufají, že sledováním sebemenších výkyvů v zemské kůře se naučí předpovídat zemětřesení.

K dnešnímu dni jsou nejekonomičtějším způsobem vypouštění satelitů na oběžnou dráhu jednorázové nosné rakety a čím blíže k rovníku je kosmodrom, tím levnější je start a větší náklad vypuštěný do vesmíru. A přestože plovoucí a letecké odpalovací zařízení již byly vytvořeny a úspěšně fungují, dobře rozvinutá infrastruktura v okolí kosmodromu bude ještě dlouho základem úspěšných aktivit pozemšťanů při rozvoji blízkozemského prostoru.

Alexander Spirin, Maria Pobedinskaya

Redakce děkuje Alexandru Kuzněcovovi za pomoc při přípravě materiálu.

orbitální konstelace;

vývojové práce;

vesmírná raketa;

raketové a kosmické technologie;

pracoviště operátora;

nosná raketa;

střední kvadratická chyba;

technický úkol;

studie proveditelnosti;

federální vesmírný program;

digitální výškový model;

nouzový.

Úvod

Obsah studií, jejichž výsledky jsou uvedeny v tomto přehledu, je:

Tvorba firemních prostorových systémů a komplexů by měla vycházet z moderní elementové základny a nejnovějších konstrukčních řešení a rozsah a kvalita získaných dat by měla odpovídat světové úrovni.

1 Přehled vesmírných programů dálkového průzkumu Země cizích zemí

1.1 americký vesmírný program

1.1.1 Základy vesmírné politiky USA

Hlavní myšlenky nové vesmírné politiky:

Hlavní cíle americké vesmírné politiky jsou:

1.1.2 Prohlášení o strategickém záměru pro americký národní geoprostorový zpravodajský systém

Obrázek 1 - Obrázek prostoru - bitmapa

Obrázek 2 - Identifikace cílů a objektů

Obrázek 3 - Zobrazení provozní situace v reálném čase

1.1.3 Vesmírný vojenský sledovací program

1.1.4 Americký komerční vesmírný program

Obrázek 4 - Vesmírná loď WorldView-1

Obrázek 5 - Kosmická loď GeoEye-1

Dalším logickým krokem ve vývoji trhu s dálkovým průzkumem Země je vypuštění kosmické lodi s ultra vysokým rozlišením (až 0,25 m). Dříve snímky s tímto rozlišením poskytovaly pouze vojenské satelity USA a SSSR.

Hlavní konkurenční společnosti na trhu dálkového průzkumu Země z evropských zemí, Ruska, Japonska, Izraele a Indie zatím neplánují vytvořit satelity dálkového průzkumu Země s ultravysokým rozlišením. Uvedení takových zařízení v USA proto povede k dalšímu rozvoji trhu a posílení pozic amerických společností – operátorů DPZ CS.

1.2 Vesmírné programy evropských zemí

1.2.1 Francie

Vesmírný segment systému SPOT v současnosti tvoří čtyři satelity (SPOT 2, -4, -5 a -6). Pozemní segment zahrnuje Řídicí a operační středisko kosmických lodí, síť stanic pro příjem informací a střediska pro zpracování a distribuci dat.

Obrázek 6 - SCOT 5

1.2.2 Německo

Obrázek 7 - Satelity TerraSAR-X a Tandem-X

Obrázek 8 - Architektura orbitálního segmentu systému SAR-Lupe

1.2.3 Itálie

Italský vesmírný výzkumný program je založen na využití nosných raket ze Spojených států (Scout), Evropské organizace pro vývoj nosných raket (Europa 1) a Evropské vesmírné agentury (Ariane).

1.2.4 Spojené království

Obrázek 9 - Snímek s rozlišením 2,8 m, získaný minidružicí TOPSAT-1

1.2.5 Španělsko

Španělsko se také podílí na vytváření globálního evropského satelitního sledovacího systému pro obranné účely.

1.3 Kosmické programy jiných zemí

1.3.1 Japonsko

Obrázek 10 - 3D model území státu Gujarat, postavený podle dat Cartosat-1

10. ledna 2007 byla vypuštěna družice Cartosat-2, s jejíž pomocí Indie vstoupila na trh s daty v rozlišení měřidel. Cartosat-2 je družice dálkového průzkumu Země s panchromatickou kamerou pro mapování. Fotoaparát je určen pro fotografování s prostorovým rozlišením jeden metr a šířkou záběru 10 km. Kosmická loď má sluneční synchronní polární dráhu s výškou 630 km.

Indie je připravena distribuovat satelitní snímky s rozlišením Cartosat-2 za ceny pod tržními cenami a v budoucnu plánuje vypuštění nové kosmické lodi s prostorovým rozlišením až 0,5 metru.

1.3.2 Izrael

1.3.3 Čína

Obrázek 11 – Kosmická loď CBERS-01

19. září 2007 byla v Číně vypuštěna třetí čínsko-brazilská družice dálkového průzkumu Země CBERS-2B. Družice byla vynesena na ranní sluneční synchronní dráhu s výškou 748x769 km, sklonem 98,54 stupňů a časem překročení rovníku 10:30.

1.3.4 Korea

1.3.5 Kanada

Kanada v roce 1990 vytvořila Kanadskou vesmírnou agenturu, pod jejímž vedením probíhají práce na raketových a vesmírných tématech.

Satelit, původně navržený na 5 let provozu ve vesmíru, zdvojnásobil odhadovanou dobu a nadále přenáší vysoce kvalitní snímky. Za 10 let bezchybného provozu RADARSAT-1 zkoumal území o celkové ploše 58 miliard metrů čtverečních. km, což je o dva řády větší než povrch Země. Spolehlivost systému byla 96 %. Největším z 600 příjemců informací RADARSAT-1 je Ice Reconnaissance Service of Canada, která ročně získá 3800 radarových snímků s časovým zpožděním menším než 90 minut po průzkumu.

Obrázek 12 - RADARSAT ve vesmíru očima umělce

Kanadská kosmická agentura udělila kontrakt společnosti MacDonald, Dettwiler and Associates (MDA) na projekt radarové družice Radarsat-2 druhé generace. Satelit Radarsat-2 poskytuje snímky s rozlišením 3 m na pixel.

1.3.6 Austrálie

Austrálie aktivně spolupracuje s řadou zemí v oblasti průzkumu vesmíru. Australské firmy také vyvíjejí mikrosatelit s Jižní Koreou pro sběr environmentálních dat z venkovských oblastí v asijsko-pacifickém regionu. Podle ředitele centra CRCSS budou náklady na projekt 20-30 milionů dolarů. Spolupráce mezi Austrálií a Ruskem otevírá velké vyhlídky.

1.3.7 Jiné země

Nedávno tchajwanská Národní kosmická agentura NSPO oznámila plány na vývoj první kosmické lodi národním průmyslem. Projekt nazvaný Argo má za cíl vytvořit malou družici dálkového průzkumu Země (ERS) pomocí optického zařízení s vysokým rozlišením.

Podle NSPO byla během prací na projektu Argo již vyvinuta vesmírná platforma, v jejímž řídicím systému bude poprvé použit nový procesor LEON-3. Veškerý software pro palubní systémy a pozemní letové řídící středisko má vzniknout na Tchaj-wanu. Odhadovaná životnost satelitu bude 7 let.

1.4 Vesmírné programy zemí SNS

1.4.1 Bělorusko

Tabulka 1. Hlavní charakteristiky kosmické lodi "Kanopus-V" a BKA

Velikost KA, m×m

Hmotnost kosmické lodi

Užitečná hmotnost, kg

Obíhat:

výška, km

sklon, st

doba oběhu, min

doba překročení rovníku, hodina

Doba sledování, dny

Průměrný denní výkon, W

Doba aktivní existence, roky

Kosmické lodě "Kanopus-V" a BKA jsou navrženy tak, aby řešily následující úkoly:

- vysokorychlostní dohled.

1.4.2 Ukrajina

Pokud jde o kosmické lodě s vysokým rozlišením lepší než 10 m, je také účelné je stavět na kooperativní bázi se zainteresovanými zahraničními partnery a vlastníky podobných systémů. Při vytváření perspektivních kosmických lodí je třeba věnovat zvláštní pozornost zvýšení informačních schopností systému. V tomto ohledu má Ukrajina řadu originálních změn.

1.4.3 Kazachstán

Zástupci výzkumných organizací zapojených do realizace kazašského vesmírného programu a výrobních a inovačních struktur Kazachstánu, Ruska a vzdálených zemí se domnívají, že v současnosti by prioritním směrem rozvoje kosmických aktivit v Kazachstánu měly být satelitní komunikace a vzdálený přístup k Zemi. snímací systémy.

2 Ruský vesmírný program

2.1 Hlavní ustanovení ruského federálního vesmírného programu na období 2006–2015

Hlavní cíle programu jsou:

Podmínky a fáze realizace Programu - 2006 - 2015.

V první etapě (v období do roku 2010) jsou z hlediska dálkového průzkumu Země vytvořeny:

Prioritní oblasti vesmírných aktivit, které přispívají k dosažení strategických cílů, jsou:

Aktivity programu zahrnují aktivity financované z rozpočtových prostředků a aktivity realizované na úkor prostředků investovaných do kosmických aktivit nestátními zákazníky.

Činnosti financované z rozpočtových prostředků zahrnují práce zajištěné v následujících oddílech:

oddíl I - "Výzkumné a vývojové práce";

Při provádění programu bude dosaženo následujících výsledků:

b) četnost aktualizace údajů z hydrometeorologických pozorování byla zvýšena na 3 hodiny u středně vysokých kosmických lodí a na reálný čas u geostacionárních kosmických lodí, což zajistí:

e) byl vytvořen vesmírný komplex s malou kosmickou lodí se zvýšenou přesností určování souřadnic objektů v tísni, zajišťující rychlost příjmu tísňových zpráv do 10 sekund a přesnost určení polohy objektů v tísni, až 100 m

Z posouzení velikosti ekonomického efektu z výsledků kosmických aktivit v socioekonomické a vědecké sféře vyplývá, že v důsledku realizace Programu se generalizovaný ekonomický efekt v období 2006-2015 projektuje na úrovni 500 miliard rublů v cenách roku 2005.

2.2 Analýza systémů dálkového průzkumu Země.

Obrázek 13 - Orbitální konstelace kosmických lodí dálkového průzkumu Země pro období 2006-2015

V podstatě hlavními nástroji dálkového průzkumu vesmíru vyvinutými v období do roku 2015 budou kosmická loď Kanopus-V pro operační monitorování umělých a přírodních mimořádných událostí a sonda Resurs-P pro operační opticko-elektronické sledování.

KA "Kanopus-V" č. 1, která byla spuštěna 22. července 2012, zahrnuje:

Komplex Resurs-P je pokračováním domácích nástrojů dálkového průzkumu Země s vysokým rozlišením používaných v zájmu socioekonomického rozvoje Ruské federace. Je navržen tak, aby řešil následující úkoly:

- subsystém "Arktika-MS2" čtyř kosmických lodí pro poskytování mobilní vládní komunikace, řízení letového provozu a přenos navigačních signálů (vyvinutý OJSC "ISS pojmenovaná po M.F. Reshetnev").

2.3 Vývoj pozemního komplexu pro příjem, zpracování, ukládání a distribuci dat dálkového průzkumu Země

Jak je uvedeno v FKP-2015, pozemní vesmírná infrastruktura, včetně kosmodromů, pozemních kontrolních zařízení, míst příjmu informací a experimentální základny pro pozemní testování produktů raketových a kosmických technologií, je třeba modernizovat a znovu vybavit. s novým vybavením.

Funkční schéma integrovaného satelitního systému dálkového průzkumu Země je na obrázku 14.

Obrázek 14 - Integrovaný satelitní systém dálkového průzkumu Země

Ministerstvo a resorty-spotřebitelé ERS CI na jedné straně a Federální kosmická agentura na straně druhé tak mají zájem zajistit koordinaci činnosti všech center a stanic NCPOR vytvořených různými resorty a organizace a nastolení jejich koordinovaného fungování a interakce podle jednotných pravidel, výhodných pro všechny složky NCPOR a spotřebitele.

3 Analýza „Koncepce rozvoje ruského vesmírného systému pro dálkový průzkum Země na období do roku 2025“

Důležitou částí Koncepce jsou návrhy, které zlepšují efektivitu využívání vesmírných informací v Rusku.

Hlavní problémy, které určují efektivitu využívání vesmírných informací v Rusku, jsou:

Tento přístup je slibný, protože jak se zrychluje rozvoj národního geoinformatického trhu, bude existovat stálá poptávka po geoprostorových datech, která mohou být doplňována domácími systémy dálkového průzkumu Země, jak se objevují a vyvíjejí. Problémy rozvoje průmyslu dálkového průzkumu Země nejsou vyřešeny během jednoho dne bezprostředně po vypuštění nového satelitu, je potřeba poměrně dlouhá etapa vytváření stabilní poptávky po datech dálkového průzkumu Země.

9. Vyvinout a uvést do provozu pozemní a letecké prostředky pro validaci výsledků tematického zpracování vesmírných informací.

4 Studie proveditelnosti principů financování při vytváření systémů dálkového průzkumu Země

Závěr

Provedené studie nám umožňují vyvodit následující závěry:

3 A. Kucheiko. Nová politika USA pro komerční dálkový průzkum Země. Cosmonautics News, č. 6, 2003

4 V. Chularis. Americká národní vesmírná politika. Zahraniční vojenská revue č. 1, 2007

6 V. Chularis. Geoinformační podpora ozbrojených sil USA. Zahraniční vojenská revue, č. 10, 2005

7 Americké vesmírné zpravodajství má nové úkoly. Věda, 03.02.06

8 Spojené státy vytvořily na oběžné dráze největší konstelaci sledovacích satelitů v historii. Novinky z vědy. 02/03/2006

9 A. Andronov. Satelity dostupné teroristům. "Nezávislý vojenský přehled", 1999

10 V. Ivančenko. Iconos bdělé oko. Časopis "COMPUTERRA", 06.09.2000

11 M. Rachmanov. Satelitní inteligence: nové vývojové trendy. C.NEWS High Tech Edition, 2006

12 A. Kopík. Spustil nový komerční „špion“. "Cosmonautics News", č. 6, 2003.

13 M. Rachmanov. Satelitní snímání: změna je nevyhnutelná. C.NEWS High Tech Edition, 2006

16 Yu.B. Baranov. Trh s daty dálkového průzkumu Země v Rusku. Časopis prostorových dat, č. 5, 2005

17 Francouzská rozvědka spěchá do vesmíru. Věda, 27.12.04.

18 Radarové snímky: Německo se ujímá vedení. Věda, 20. 3. 2006.

19 Maxim Rakhmanov „Německo spouští vesmírný špionážní systém“, Nauka, CNews, 2003.

20 A. Kucheiko. Systém průzkumu a sledování vesmíru za každého počasí: pohled z Itálie. "Cosmonautics News", č. 5, 2002

21 A. Kucheiko. Japonsko vytvořilo největší vesmírný zpravodajský systém. "Cosmonautics News", č. 4, 2007

22 Japonská raketa vynesla na oběžnou dráhu těžký satelit ALOS. Věda, 24.01.06.

28 Radarový satelit: Kanada brání Rusku v oslepení. Věda, 2005

vedoucí postavení Spojených států amerických jako světového lídra ve vývoji a používání systémů dálkového průzkumu Země (ERS). Hlavní úsilí státní regulace průmyslu dálkového průzkumu Země ve Spojených státech je zaměřeno na podporu rozvoje trhu

mechanismy.

Základním dokumentem v této oblasti je směrnice o vesmírné politice o využívání komerčních systémů dálkového průzkumu Země, schválená prezidentem Spojených států amerických

března 1994, která nastínila základy americké politiky v oblasti přístupu zahraničních zákazníků ke zdrojům amerických systémů dálkového průzkumu Země.

Nová politika má za cíl dále posílit vedoucí pozici v

svět amerických společností a pokrývá následující oblasti činnosti:

− udělování licencí k činnosti a fungování RS CS;

− využití prostředků ERS CS v zájmu obrany, zpravodajství a

další ministerstva vlády USA;

− přístup zahraničních zákazníků (státních i komerčních) ke zdrojům dálkového průzkumu Země, export technologií a materiálů dálkového průzkumu Země;

− mezivládní spolupráce v oblasti vojenského a komerčního snímkování vesmíru.

Hlavním cílem politiky je posílení a ochrana národní bezpečnosti Spojených států a zájmů země na mezinárodním poli posílením vedoucích pozic v

oblasti CS DPZ a rozvoj národního průmyslu. Cílem této politiky je stimulovat hospodářský růst, chránit životní prostředí a posilovat

vědeckou a technologickou dokonalost.

Nová směrnice se dotýká i oblasti komercializace ozvučovacích systémů.

Na nekomerční bázi se podle expertů technologie dálkového průzkumu nejen vyvíjet nebudou, ale navíc Spojené státy (stejně jako kteroukoli jinou zemi) uvrhnou daleko zpět od předních pozic ve světě. Materiály pro prohlížení vesmíru, podle vlády USA,

stát se poptávkou ze strany vládních úřadů pro jejich potřeby produkty systémů dálkového průzkumu Země získané na komerční bázi. Zároveň jeden z

hlavní cíle - odlehčit National Intelligence Community od velkého množství požadavků na tyto produkty od různých amerických agentur. Druhým, ale neméně důležitým úkolem nové vládní politiky v oblasti vesmíru je komercializace systémů dálkového průzkumu Země za účelem dalšího posílení předních světových

postavení amerických firem – provozovatelů kosmických sond. Směrnice vymezuje postup udělování licencí k činnostem systému dálkového průzkumu Země v

zájmy ministerstva obrany, rozvědky a dalších resortů, např. ministerstva zahraničí apod. A také stanoví určitá omezení pro zahraniční odběratele výrobků

systémy dálkového průzkumu Země a export technologií a materiálů pro něj a vymezuje základ pro mezivládní spolupráci v oblasti vojenských a komerčních typů

Kroky americké vlády zajišťují posílení a ochranu národní bezpečnosti a také vytvoření příznivých podmínek pro zemi na mezinárodní scéně posílením vedoucí pozice Ameriky v oblasti

Dálkový průzkum Země a rozvoj vlastního průmyslu. Za tímto účelem vláda

obrovské pravomoci byly uděleny americkému Národnímu úřadu pro mapování a zobrazování informací – NIMA, který je součástí americké zpravodajské komunity jako strukturální jednotka. NIMA je funkčně odpovědná za sběr a distribuci informací o druzích přijatých z vesmírných systémů dálkového průzkumu Země

vládních úřadů a zahraničních spotřebitelů, získávání a distribuce

které jsou vyráběny pouze se souhlasem amerického ministerstva zahraničí. Ministerstvo obchodu a NASA byly pověřeny odpovědností za koordinaci požadavků na produkty dálkového průzkumu Země v komerčním sektoru podle pokynů. To umožňuje použití stejných informací o druzích různými odděleními, která se zajímají o stejné oblasti průzkumu.

Civilní potřeby v oblasti dálkového průzkumu Země určují ministerstva obchodu,

Vnitřní záležitosti a vesmírná agentura NASA. Rovněž vyčleňují příslušné finanční prostředky na realizaci projektů v této oblasti. Pomoc při realizaci

programy dálkového průzkumu civilní vlády poskytuje NIMA. Tento

organizace rovněž vede v přípravě akčních plánů pro realizaci nové vesmírné politiky, na jejímž vývoji se kromě NIMA podílejí ministři obrany, obchodu, ministerstvo zahraničí a ředitel ústřední rozvědky (současně i ředitel CIA) účastní.

Geoinovační agentura "Innoter"

Je příznačné, že tyto otázky jsou řešeny zákonem, formou projednávání a přijímání zákonů. Bere se v úvahu, že takové vládní nástroje dálkového průzkumu, jako je Landsat,

Terra, Aqua a další budou použity k řešení úkolů obrany a zpravodajství, když se pro provozní společnost stane nerentabilní přijímat informace pomocí komerčních systémů dálkového průzkumu. NIMA vytváří všechny nezbytné podmínky, aby americký průmysl získal konkurenční výhodu nad ostatními

zemí. Vláda USA garantuje podporu pro rozvoj trhu se systémy dálkového průzkumu Země, vyhrazuje si také právo omezit prodej generických produktů v určitých

země v zájmu pozorování vedoucí úlohy Spojených států v zařízeních pro dálkový průzkum vesmíru. Směrnice stanoví, že CIA a ministerstvo obrany by měly sledovat jejich vlastní podstatu

metod a metod stavu rozvoje dálkového průzkumu Země v jiných zemích tak, aby průmysl USA neztratil své přední postavení ve světě na trzích dálkového průzkumu Země.

Vláda USA nezakazuje svému MO nakupovat jakýkoli druh materiálů

od komerčních firem. Přímý přínos je jasný: není potřeba vypouštět nový satelit dálkového průzkumu Země nebo přesměrovávat již fungující satelit dálkového průzkumu na vojenskou zájmovou oblast. Ano, a účinnost se stává nejvyšší. To je to, co dělá americké ministerstvo obrany s potěšením,

čímž se rozvíjejí obchodní struktury zapojené do vývoje a

pomocí systémů dálkového průzkumu Země.

Hlavní myšlenky nové vesmírné politiky:

− je uzákoněno, že zdroje amerického dálkového průzkumu KS budou in

využít v maximální míře k řešení obrany, zpravodajství

úkoly, zajištění vnitřní a mezinárodní bezpečnosti a v zájmu

civilní uživatelé;

− vládní systémy dálkového průzkumu Země (např. Landsat, Terra, Aqua).

zaměřené na úkoly, které nelze efektivně řešit operátory CS

Dálkový průzkum Země vzhledem k ekonomickým faktorům, zájmy zajištění národní

bezpečnostní nebo jiné důvody;

− navázání a rozvoj dlouhodobé spolupráce mezi

vládní orgány a americký letecký průmysl, poskytování operačního mechanismu pro licenční činnosti v oblasti provozu operátorů systémů dálkového průzkumu Země a vývozu technologií a materiálů dálkového průzkumu Země;

− vytváření podmínek, které poskytují americkému průmyslu konkurenční výhody při poskytování služeb dálkového průzkumu Země zahraničí

vládní a komerční zákazníci.

Geoinovační agentura "Innoter"

Nová politika dálkového průzkumu Země je prvním krokem Bushovy administrativy k revizi americké vesmírné politiky. Je zřejmé, že přijetí dokumentu proběhlo s aktivním

lobbistické korporace v leteckém průmyslu, které nová pravidla hry uvítaly. Předchozí politika, definovaná PDD-23, podporovala vznik a rozvoj komerčních médií s vysokým rozlišením. Nový dokument garantuje státní podporu pro rozvoj trhu dálkového průzkumu Země, a

rovněž stanoví, že průmysl bude vyvíjet nové komerční projekty s přihlédnutím k potřebám generických produktů určených civilním

a resorty obrany.

Dalším důležitým aspektem je, že se stát stává „mezinárodním tahounem“

komerční informace dálkového průzkumu Země. Ve struktuře prodeje vizuálních informací komerčními operátory dříve dominovali zákazníci z oblasti obrany a dalších vládních institucí.

Rozsah nákupů byl však relativně nízký a trh s prostorem

materiály dálkového průzkumu se vyvíjely pomalu. V posledních letech, po nástupu CS s vysokým rozlišením DPZ (0,5-1 m), se situace začala měnit. Komerční systémy s vysokým a středním rozlišením jsou nyní považovány za hlavní doplněk

vojenské vesmírné systémy, umožňující zvýšit efektivitu plnění zakázek

a výkon integrovaného systému jako celku, vymezují funkce a rozšiřují okruh uživatelů vizuálních informací.

Za posledních 5-7 let se panoramatická fotografie pomocí komerčních kosmických lodí stala nejdůležitějším zdrojem aktuálních a vysoce kvalitních vizuálních informací díky

několik důvodů:

− zdroje vojenských sledovacích systémů jsou omezené z důvodu rozšíření okruhu úkolů a počtu spotřebitelů, v důsledku čehož se snížila efektivita řešení problémů zjišťování;

− Komerční video produkty se středním a nízkým rozlišením se staly dostupnějšími,

v důsledku zavádění principů přímého vysílání a růstu nabídky služeb na mezinárodním trhu;

− výrazně vzrostl trh s obrázky s vysokým rozlišením (až 1 m a lepším) a zvýšil se počet provozovatelů komerčních panoramatických zobrazovacích systémů, což vedlo ke zvýšení konkurence a nižším nákladům na služby;

− komerční specifické produkty nemají razítko tajemství, proto podléhají široké distribuci mezi nižší úrovně velení ozbrojených sil, velení spojeneckých sil a další resorty (Ministerstvo zahraničních věcí, Ministerstvo pro mimořádné situace, pohraniční služba) a

dokonce i média.

Geoinovační agentura "Innoter"

31. srpna 2006 schválil americký prezident George W. Bush koncepci „Národní vesmírné politiky USA“, která představuje

základní principy, cíle, úkoly a aktivity amerického vojensko-politického vedení, federálních ministerstev a resortů i komerčních struktur pro využití kosmického prostoru v národním zájmu. Tento dokument nahradil stejnojmennou prezidentskou směrnici z roku 1996.

Vydání „národní vesmírné politiky“ bylo způsobeno rostoucím významem vesmírných systémů při zajišťování národní bezpečnosti Spojených států, a

také potřeba uvést probíhající vesmírnou politiku do souladu s novými podmínkami situace.

Realizace vesmírných programů byla prohlášena za prioritní oblast činnosti. Současně bude americké vojensko-politické vedení

dodržovat několik základních zásad, a to:

− všechny země mají právo na volné využívání vesmíru pro mírové účely, což Spojeným státům umožňuje provádět vojenské a zpravodajské činnosti v národním zájmu;

− jakékoli nároky jsou zamítnuty. jakákoli země pro výhradní použití vesmíru, nebeských těles nebo jejich částí, jakož i omezení práv USA na takové aktivity;

− Bílý dům se zavázal spolupracovat s CDF ostatních států v rámci

využívání vesmíru pro mírové účely s cílem rozšířit možnosti v tomto ohledu poskytované a dosáhnout lepších výsledků při průzkumu vesmíru;

− Americká kosmická loď musí volně operovat ve vesmíru.

USA proto budou jakýkoli zásah do fungování svých CC považovat za porušení jejich práv;

− CS, včetně pozemních a kosmických složek, jakož i komunikačních linek, které zajišťují jejich fungování, jsou považovány za životně důležité pro národní zájmy země.

V V tomto ohledu Spojené státy:

− chránit jejich práva na svobodné užívání vesmíru;

− odrazovat nebo odrazovat jiné země od jednání nebo vyvíjení prostředků k porušování těchto práv;