سرگئی رونیویخ، معاون رئیس اداره گلوناس، مدیر بخش توسعه سیستم گلوناس، دانشگاهیان م.ف. رشتنف "

شاید هیچ شاخه ای از اقتصاد وجود نداشته باشد که در آن از فناوری های ناوبری ماهواره ای استفاده نشده باشد - از انواع حمل و نقل گرفته تا کشاورزی. و حوزه های کاربردی دائما در حال گسترش هستند. علاوه بر این، در بیشتر موارد، دستگاه های دریافت کننده سیگنال هایی را از حداقل دو سیستم ناوبری جهانی دریافت می کنند - GPS و GLONASS.

وضعیت موضوع

اتفاقاً استفاده از GLONASS در صنعت فضایی در روسیه به اندازه ای که انتظار می رود نیست، با توجه به این واقعیت که توسعه دهنده اصلی سیستم GLONASS Roskosmos است. بله، در حال حاضر بسیاری از فضاپیماها، وسایل نقلیه پرتاب و مراحل بالای ما گیرنده های GLONASS را به عنوان بخشی از تجهیزات داخل هواپیما دارند. اما تا کنون آنها یا وسیله کمکی هستند یا به عنوان بخشی از بار مورد استفاده قرار می گیرند. تاکنون، برای انجام اندازه‌گیری‌های مسیر، برای تعیین مدارهای فضاپیماهای نزدیک به زمین، همگام‌سازی، در بیشتر موارد، از ابزارهای زمینی مجموعه فرماندهی اندازه‌گیری استفاده می‌شود که بسیاری از آنها مدت طولانی عمر مفید خود را کاهش داده‌اند. علاوه بر این، ابزارهای اندازه گیری در قلمرو فدراسیون روسیه قرار دارند، که اجازه نمی دهد پوشش جهانی کل مسیر فضاپیما را فراهم کند، که بر دقت مدار تأثیر می گذارد. استفاده از گیرنده‌های ناوبری GLONASS به عنوان بخشی از تجهیزات استاندارد روی برد برای اندازه‌گیری مسیر، به دست آوردن دقت مدار فضاپیماهای مدار پایین (که بخش اصلی صورت فلکی مداری را تشکیل می‌دهند) در سطح 10 سانتی‌متر ممکن می‌سازد. هر نقطه از مدار در زمان واقعی. در عین حال، نیازی به مشارکت ابزارهای مجموعه فرماندهی اندازه گیری در انجام اندازه گیری های مسیر، صرف بودجه برای اطمینان از عملکرد آنها و نگهداری پرسنل نیست. کافی است یک یا دو ایستگاه برای دریافت اطلاعات ناوبری از هواپیما و ارسال آن به مرکز کنترل پرواز برای رفع مشکلات برنامه ریزی داشته باشید. این رویکرد کل استراتژی پشتیبانی بالستیک و ناوبری را تغییر می دهد. اما، با این وجود، این فناوری در حال حاضر به خوبی در جهان توسعه یافته است و هیچ مشکل خاصی را ارائه نمی دهد. این فقط مستلزم تصمیم گیری در مورد انتقال به چنین فناوری است.

تعداد قابل توجهی از فضاپیماهای مدار پایین، ماهواره هایی برای سنجش از دور زمین و حل مشکلات علمی هستند. با توسعه فناوری ها و ابزارهای رصد، افزایش وضوح، الزامات برای صحت اتصال اطلاعات هدف دریافتی به مختصات ماهواره در زمان بررسی افزایش می یابد. در حالت پسینی، برای پردازش تصاویر و داده های علمی، در بسیاری از موارد، دقت مدار باید در سطح سانتی متر مشخص باشد.

برای فضاپیماهای ویژه کلاس ژئودتیک (مانند Lageos، Etalon) که به طور ویژه برای حل مشکلات اساسی مطالعه زمین و اصلاح مدل های حرکت فضاپیما ایجاد شده اند، دقت سانتی متری مدارها قبلاً به دست آمده است. اما باید در نظر داشت که این وسایل نقلیه خارج از جو پرواز می کنند و کروی هستند تا عدم قطعیت اختلالات فشار خورشید را به حداقل برسانند. برای اندازه گیری مسیر، از شبکه بین المللی بین المللی فاصله یاب لیزری استفاده می شود که ارزان نیست و عملکرد ابزارها به شدت به شرایط آب و هوایی وابسته است.

ERS و فضاپیمای علمی عمدتاً در ارتفاعات تا 2000 کیلومتر پرواز می کنند، شکل هندسی پیچیده ای دارند و به طور کامل توسط جو و فشار خورشید مختل می شوند. همیشه نمی توان از امکانات لیزری خدمات بین المللی استفاده کرد. بنابراین، کار دستیابی به مدار چنین ماهواره هایی با دقت سانتی متری بسیار دشوار است. استفاده از مدل های حرکتی خاص و روش های پردازش اطلاعات الزامی است. طی 10 تا 15 سال گذشته، پیشرفت قابل توجهی در عمل جهانی برای حل چنین مشکلاتی با استفاده از گیرنده های ناوبری GNSS با دقت بالا (عمدتاً GPS) روی برد حاصل شده است. پیشگام در این منطقه ماهواره Topex-Poseidon (پروژه مشترک NASA-CNES، 1992-2005، ارتفاع 1336 کیلومتر، شیب 66) بود که دقت مداری آن 20 سال پیش در سطح 10 سانتی متر (2.5 سانتی متر در) ارائه شد. شعاع).

در دهه آینده در فدراسیون روسیه، قرار است تعداد زیادی فضاپیمای ERS برای حل مشکلات کاربردی برای اهداف مختلف به فضا پرتاب شود. به طور خاص، برای تعدادی از سیستم های فضایی، اتصال اطلاعات هدف با دقت بسیار بالا مورد نیاز است. اینها وظایف شناسایی، نقشه برداری، نظارت بر شرایط یخ، شرایط اضطراری، هواشناسی، و همچنین تعدادی از وظایف علمی اساسی در زمینه مطالعه زمین و اقیانوس جهانی، ساخت یک مدل ژئویدی دینامیکی با دقت بالا، بالا هستند. مدل‌های دینامیکی دقیق یونوسفر و جو دقت موقعیت فضاپیما از قبل در سطح سانتی متر در کل مدار مورد نیاز است. این در مورد دقت پسین است.

این دیگر کار آسانی برای بالستیک فضایی نیست. شاید تنها راهی که می‌تواند برای این مشکل راه‌حلی ارائه کند، استفاده از اندازه‌گیری‌های گیرنده ناوبری GNSS و ابزار مربوطه برای پردازش با دقت بالا اطلاعات ناوبری روی زمین باشد. در بیشتر موارد این گیرنده ترکیبی GPS و GLONASS است. در برخی موارد، ممکن است الزامات فقط برای استفاده از سیستم GLONASS مطرح شود.

آزمایش بر روی تعیین دقیق مدارها با استفاده از GLONASS

در کشور ما، فناوری به دست آوردن مختصات با دقت بالا با استفاده از گیرنده های ناوبری کلاس ژئودتیک برای حل مسائل ژئودتیک و ژئودینامیک در سطح زمین کاملاً توسعه یافته است. این به اصطلاح یک فناوری موقعیت یابی دقیق نقطه است. یکی از ویژگی های این فناوری موارد زیر است:

* برای پردازش اندازه گیری های گیرنده ناوبری، که مختصات آن باید روشن شود، از اطلاعات فریم های ناوبری سیگنال های GNSS استفاده نمی شود. سیگنال‌های ناوبری فقط برای اندازه‌گیری برد، عمدتاً بر اساس اندازه‌گیری فاز حامل سیگنال استفاده می‌شوند.

* مدارهای با دقت بالا و تصحیحات ساعت درونی، که بر اساس پردازش مداوم اندازه‌گیری‌های شبکه جهانی ایستگاه‌های دریافت سیگنال‌های ناوبری GNSS به‌دست می‌آیند، به‌عنوان اطلاعات لحظه‌ای زمان فضاپیماهای ناوبری استفاده می‌شوند. اکثر راه حل ها در حال حاضر توسط سرویس بین المللی GNSS (IGS) استفاده می شود.

* اندازه گیری های گیرنده ناوبری، که مختصات آن باید مشخص شود، همراه با اطلاعات با دقت بالا با استفاده از روش های پردازش ویژه پردازش می شود.

در نتیجه می توان مختصات گیرنده (مرکز فاز آنتن گیرنده) را با دقت چند سانتی متر بدست آورد.

برای حل مشکلات علمی، و همچنین برای وظایف مدیریت زمین، کاداستر، ساخت و ساز در روسیه، چندین سال است که چنین وسایلی وجود داشته و به طور گسترده استفاده می شود. در عین حال، نویسنده هنوز اطلاعاتی در مورد ابزارهایی که می تواند مشکلات تعیین دقیق مدارهای فضاپیماهای مدار پایین را حل کند، نداشته است.

یک آزمایش ابتکاری که چند ماه پیش انجام شد نشان داد که ما نمونه‌های اولیه چنین وسایلی را داریم و می‌توان از آن‌ها برای ایجاد وسایل استاندارد مخصوص صنعت برای پشتیبانی بالستیک و ناوبری با دقت بالا برای فضاپیماهای مدار پایین استفاده کرد.

در نتیجه آزمایش، امکان استفاده از نمونه های اولیه موجود برای تعیین دقیق مدار فضاپیمای LEO در سطح چند سانتی متری تایید شد.

برای این آزمایش، ماهواره داخلی پرنده ERS "Resurs-P" شماره 1 (مدار نزدیک به دایره خورشید سنکرون با ارتفاع متوسط ​​475 کیلومتر)، مجهز به گیرنده ناوبری ترکیبی GLONASS / GPS، انتخاب شد. برای تایید نتیجه، پردازش داده ها برای فضاپیمای ژئودتیکی سیستم GRACE (پروژه مشترک ناسا و DLR، 2002-2016، ارتفاع 500 کیلومتر، شیب 90) تکرار شد، که گیرنده های GPS روی آن نصب شده بود. ویژگی های آزمایش به شرح زیر است:

* به منظور ارزیابی قابلیت‌های سیستم GLONASS برای تعیین مدار فضاپیمای Resurs-P (نمای کلی در شکل 1 نشان داده شده است)، فقط از اندازه‌گیری‌های GLONASS استفاده شد (4 مجموعه گیرنده ناوبری داخلی که توسط JSC RIRV توسعه یافته است).

* برای به دست آوردن مدار فضاپیمای سیستم GRACE (نمای کلی در شکل 2 نشان داده شده است)، فقط از اندازه گیری های GPS استفاده شد (اندازه گیری ها به رایگان در دسترس هستند).

* گذر زمان ها و اصلاحات با دقت بالا در ساعت های روی برد ماهواره های ناوبری سیستم های GLONASS و GPS که در IAC KVNO TsNIIMash بر اساس پردازش اندازه گیری های ایستگاه های شبکه جهانی IGS به دست آمده است (داده ها عبارتند از به صورت رایگان در دسترس است)، به عنوان اطلاعات کمکی استفاده شد. تخمین IGS از دقت این داده ها در شکل 1 نشان داده شده است. 3 و حدود 2.5 سانتی متر است.موقعیت شبکه جهانی ایستگاه های GLONASS / GPS سرویس IGS در شکل نشان داده شده است. 4

* نمونه اولیه مجتمع سخت افزاری و نرم افزاری که تعیین دقیق مدار فضاپیماهای مدار پایین را ارائه می دهد (توسعه ابتکاری JSC "GEO-MCC"). این نمونه همچنین رمزگشایی اندازه‌گیری‌های گیرنده‌های درون‌برد فضاپیمای Resurs-P را با استفاده از اطلاعات زمان پایانی با دقت بالا و با در نظر گرفتن ویژگی‌های عملکرد نشست گیرنده‌های آنبورد ارائه می‌کند. نمونه اولیه با توجه به اندازه گیری های فضاپیمای سیستم GRACE آزمایش شد.

برنج. 1. نمای کلی فضاپیمای Resurs-P.

برنج. 2. نمای کلی فضاپیمای سیستم GRACE.

برنج. 3. ارزیابی دقت IAC KVNO TsNIIMash ephemeris توسط سرویس IGS. دقت اطلاعات ناوبری کمکی فضاپیمای ناوبری GLONASS (نام - IAC، نقاط آبی تیره روی نمودار) 2.5 سانتی متر است.

برنج. 4. موقعیت شبکه جهانی ایستگاه های GLONASS / GPS سرویس بین المللی IGS (منبع - http://igscb.jpl.nasa.gov/network/iglos.html).

در نتیجه آزمایش، یک نتیجه بی سابقه برای پشتیبانی بالستیک و ناوبری داخلی فضاپیماهای مدار پایین به دست آمد:

* با در نظر گرفتن اطلاعات کمکی و اندازه‌گیری‌های واقعی گیرنده‌های ناوبری درون‌برد فضاپیمای Resurs-P، مداری با دقت بالا از این فضاپیما با دقت 8-10 سانتی‌متر تنها از اندازه‌گیری‌های GLONASS به‌دست آمد (شکل 5 را ببینید). .

* به منظور تأیید نتیجه در طول آزمایش، محاسبات مشابهی برای فضاپیمای ژئودتیکی سیستم GRACE، اما با استفاده از اندازه‌گیری‌های GPS انجام شد (شکل 6 را ببینید). دقت مداری این فضاپیماها در سطح 3-5 سانتی متر به دست آمد که کاملاً با نتایج مراکز تحلیل پیشرو سرویس IGS مطابقت دارد.

برنج. 5. دقت مدار فضاپیمای "Resurs-P" که از اندازه‌گیری‌های GLONASS تنها با استفاده از اطلاعات کمکی به‌دست می‌آید، که از اندازه‌گیری‌های چهار مجموعه گیرنده ناوبری درون‌برد تخمین زده می‌شود.

برنج. 6. دقت مدار فضاپیمای GRACE-B که از اندازه گیری های GPS فقط با استفاده از اطلاعات کمکی به دست می آید.

سیستم ANNKA مرحله اول

بر اساس نتایج آزمایش، نتایج زیر به طور عینی به دست می آید:

در روسیه، توسعه داخلی قابل توجهی برای حل مشکلات تعیین دقیق مدارهای فضاپیمای LEO در سطح رقابتی با مراکز پردازش اطلاعات خارجی وجود دارد. بر اساس این زمینه، ایجاد یک مرکز بالستیک صنعتی دائمی برای حل چنین مشکلاتی نیازی به هزینه های کلان نخواهد داشت. این مرکز قادر خواهد بود به کلیه سازمان‌های علاقه‌مندی که نیازمند الزام‌آوری مختصات اطلاعات ماهواره‌های سنجش از دور هستند، خدمات تعیین دقیق مدار هر ماهواره سنجش از دور مجهز به تجهیزات ناوبری ماهواره‌ای GLONASS و/یا GLONASS/GPS ارائه دهد. در آینده می توان از اندازه گیری های سیستم چینی BeiDou و گالیله اروپایی نیز استفاده کرد.

برای اولین بار نشان داده شده است که اندازه گیری های سیستم GLONASS هنگام حل مسائل با دقت بالا می تواند دقت راه حل را عملاً بدتر از اندازه گیری های GPS ارائه دهد. دقت نهایی عمدتاً به دقت اطلاعات کمک‌کننده زودگذر و دقت دانش مدل حرکت فضاپیما در مدار پایین بستگی دارد.

ارائه نتایج سیستم های سنجش از دور داخلی با ارجاع با دقت بالا به مختصات، اهمیت و رقابت پذیری آن را (با در نظر گرفتن رشد و قیمت بازار) در بازار جهانی برای نتایج سنجش از دور زمین به طور چشمگیری افزایش می دهد.

بنابراین، برای ایجاد اولین مرحله از سیستم ناوبری کمکی برای فضاپیمای LEO (نام رمز سیستم ANNKA) در فدراسیون روسیه، تمام اجزا در دسترس هستند (یا در دست ساخت هستند):

* نرم افزار ویژه اساسی خود را دارد که به طور مستقل از اپراتورهای GLONASS و GPS اجازه می دهد تا اطلاعات با دقت بالا را دریافت کند.

* یک نمونه اولیه از نرم افزار ویژه وجود دارد که بر اساس آن می توان در کمترین زمان ممکن یک مجموعه سخت افزاری و نرم افزاری استاندارد برای تعیین مدار فضاپیمای LEO با دقت سانتی متر ایجاد کرد.

* نمونه های داخلی گیرنده های ناوبری موجود است که امکان حل مشکل را با چنین دقتی فراهم می کند.

* Roscosmos در حال ایجاد شبکه جهانی ایستگاه های دریافت سیگنال ناوبری GNSS است.

معماری سیستم ANNKA برای اجرای مرحله اول (حالت خلفی) در شکل نشان داده شده است. 7.

عملکرد سیستم به شرح زیر است:

* دریافت اندازه گیری از شبکه جهانی به مرکز پردازش اطلاعات سیستم ANNKA.

* تشکیل گذرگاه های با دقت بالا برای ماهواره های ناوبری سیستم های GLONASS و GPS (در آینده - برای سیستم های BeiDou و Galileo) در مرکز ANNKA.

* به دست آوردن اندازه گیری تجهیزات ناوبری ماهواره ای نصب شده بر روی ماهواره ERS مدار پایین و انتقال آن به مرکز ANNKA.

* محاسبه مدار با دقت بالا فضاپیمای سنجش از راه دور در مرکز ANNKA.

* انتقال مدار با دقت بالا فضاپیمای سنجش از دور به مرکز پردازش داده مجموعه ویژه زمینی سیستم سنجش از دور.

این سیستم می تواند در اسرع وقت ایجاد شود، حتی در چارچوب اقدامات موجود برنامه هدف فدرال برای نگهداری، توسعه و استفاده از سیستم GLONASS.

برنج. 7. معماری سیستم ANNKA در مرحله اول (حالت پسینی) که تعیین مدارهای فضاپیمای LEO را در سطح 3-5 سانتی متر تضمین می کند.

پیشرفتهای بعدی

توسعه بیشتر سیستم ANNKA به سمت اجرای حالت تعیین و پیش‌بینی با دقت بالا مدار فضاپیماهای مدار پایین در زمان واقعی روی عرشه می‌تواند کل ایدئولوژی پشتیبانی ناوبری بالستیک از چنین ماهواره‌هایی را به طور اساسی تغییر دهد و کاملاً کنار بگذارد. استفاده از اندازه گیری ابزارهای زمینی مجموعه فرماندهی و اندازه گیری. گفتن چقدر دشوار است، اما هزینه های عملیاتی پشتیبانی بالستیک و ناوبری با در نظر گرفتن پرداخت برای کار دارایی های زمینی و پرسنل به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

در ایالات متحده آمریکا، ناسا بیش از 10 سال پیش چنین سیستمی را بر اساس یک سیستم ماهواره ای ارتباطی برای کنترل فضاپیمای TDRSS و سیستم ناوبری با دقت بالا جهانی GDGPS ایجاد کرد. این سیستم TASS نام داشت. این اطلاعات کمکی به تمام فضاپیماهای علمی و ماهواره‌های سنجش از دور در مدارهای پایین به منظور حل وظایف تعیین مدار در زمان واقعی در سطح 10-30 سانتی‌متری ارائه می‌کند.

معماری سیستم ANNKA در مرحله دوم، که حل مسائل مربوط به تعیین مدارها را با دقت 10-30 سانتی متر در زمان واقعی تضمین می کند، در شکل نشان داده شده است. هشت:

عملکرد سیستم ANNKA در مرحله دوم به شرح زیر است:

* دریافت اندازه گیری از ایستگاه ها برای دریافت سیگنال های ناوبری GNSS شبکه جهانی در زمان واقعی به مرکز پردازش داده ANNKA.

* تشکیل فواصل با دقت بالا برای ماهواره های ناوبری سیستم های GLONASS و GPS (در آینده - برای سیستم های BeiDou و Galileo) در مرکز ANNKA در زمان واقعی.

* زبانه گذرا با دقت بالا در رله SC سیستم های ارتباطی (به طور مداوم، در زمان واقعی).

* ارسال نوسانات با دقت بالا (اطلاعات کمکی) توسط ماهواره ها-تکرار کننده ها برای فضاپیمای ERS در مدار پایین.

* به دست آوردن موقعیت با دقت بالا برای فضاپیمای سنجش از راه دور با استفاده از تجهیزات ناوبری ماهواره ای ویژه که قادر به پردازش سیگنال های ناوبری GNSS دریافتی همراه با اطلاعات کمکی است.

* انتقال اطلاعات هدف با ارجاع با دقت بالا به مرکز پردازش داده یک مجتمع ویژه سنجش از دور زمینی.

برنج. 8. معماری سیستم ANNKA در مرحله دوم (حالت بلادرنگ)، که تعیین مدارهای فضاپیمای LEO را در سطح 10-30 سانتی متر در زمان واقعی روی هواپیما تضمین می کند.

تجزیه و تحلیل قابلیت های موجود، نتایج تجربی نشان می دهد که فدراسیون روسیه زمینه خوبی برای ایجاد یک سیستم ناوبری کمکی با دقت بالا برای فضاپیماهای مدار پایین دارد که به طور قابل توجهی هزینه کنترل این وسایل نقلیه را کاهش می دهد و عقب ماندگی فضای پیشرو را کاهش می دهد. قدرت در زمینه ناوبری فضاپیما با دقت بالا در حل مشکلات فوری علمی و کاربردی. برای برداشتن گام لازم در تکامل فناوری کنترل LEO SC، تنها باید تصمیم مناسبی اتخاذ کرد.

سیستم ANNKA مرحله اول را می توان در اسرع وقت با حداقل هزینه ایجاد کرد.

برای ادامه مرحله دوم، لازم است مجموعه ای از اقداماتی که باید در چارچوب برنامه های هدفمند ایالتی یا فدرال پیش بینی شود، اجرا شود:

* ایجاد یک سیستم ماهواره ای ارتباطی ویژه برای اطمینان از کنترل مداوم فضاپیماهای نزدیک به زمین، چه در مدار زمین ثابت، چه در مدارهای شیبدار ژئوسنکرون.

* مدرن سازی مجموعه سخت افزاری و نرم افزاری برای تشکیل کمک به اطلاعات ephemeris در زمان واقعی.

* تکمیل ایجاد شبکه جهانی ایستگاه های روسیه برای دریافت سیگنال های ناوبری از GNSS.

* توسعه و سازماندهی تولید گیرنده های ناوبری داخلی که قادر به پردازش سیگنال های ناوبری GNSS به همراه اطلاعات کمکی در زمان واقعی هستند.

اجرای این اقدامات کاری جدی، اما کاملاً قابل تحقق است. این می تواند توسط شرکت های URSC با در نظر گرفتن فعالیت های برنامه ریزی شده قبلی در چارچوب برنامه فضایی فدرال و در چارچوب برنامه هدف فدرال برای نگهداری، توسعه و استفاده از سیستم GLONASS، با در نظر گرفتن موارد مربوطه انجام شود. تنظیمات برآورد هزینه های ایجاد و اثر اقتصادی آن مرحله ضروری است که باید با در نظر گرفتن پروژه های برنامه ریزی شده برای ایجاد سیستم های فضایی مجتمع های سنجش از دور زمین، سیستم های ارتباطی ماهواره ای، سیستم های فضایی و مجتمع های علمی انجام شود. . اطمینان کامل وجود دارد که این هزینه ها نتیجه خواهد داد.

در پایان، نویسنده از متخصصان پیشرو در زمینه ناوبری ماهواره ای داخلی، Arkady Tyulyakov، Vladimir Mitrikas، Dmitry Fedorov، Ivan Skakun برای سازماندهی آزمایش و تهیه مواد برای این مقاله، سرویس بین المللی IGS و رهبران آن صمیمانه تشکر می کند - Urs Hugentoble و Ruth Nilan - برای این فرصت، از اندازه‌گیری‌های شبکه جهانی ایستگاه‌ها برای دریافت سیگنال‌های ناوبری، و همچنین همه کسانی که کمک کردند و دخالت نکردند، استفاده کامل کنند.

صورت فلکی مداری;

کار توسعه؛

موشک فضایی؛

فناوری موشکی و فضایی؛

محل کار اپراتور؛

وسیله نقلیه پرتاب؛

ریشه میانگین مربعات خطا;

وظیفه فنی؛

مطالعه امکان سنجی؛

برنامه فضایی فدرال؛

مدل دیجیتال ارتفاع;

اضطراری.

معرفی

محتوای مطالعاتی که نتایج آن در این بررسی ارائه شده است عبارتند از:

ایجاد سیستم‌ها و مجتمع‌های فضایی شرکتی باید بر اساس یک پایه عناصر مدرن و جدیدترین راهکارهای طراحی باشد و نامگذاری و کیفیت داده‌های به‌دست‌آمده باید مطابق با سطح جهانی باشد.

1 بررسی برنامه های فضایی سنجش از دور کشورهای خارجی

1.1 برنامه فضایی ایالات متحده

1.1.1 چارچوب سیاست فضایی ایالات متحده

ایده های اصلی سیاست فضایی جدید:

اهداف اصلی سیاست فضایی ایالات متحده عبارتند از:

1.1.2 بیانیه مقاصد استراتژیک سیستم ملی اطلاعات مکانی ایالات متحده

شکل 1 - تصویر فضایی - تصویر شطرنجی

شکل 2 - شناسایی اهداف و اشیاء

شکل 3 - نمایش وضعیت عملیاتی در زمان واقعی

1.1.3 برنامه نظارت نظامی فضایی

1.1.4 برنامه فضایی تجاری ایالات متحده

شکل 4 - فضاپیما WorldView-1

شکل 5 - فضاپیمای GeoEye-1

گام منطقی بعدی در توسعه بازار دارایی های فضایی ERS، پرتاب یک فضاپیما با وضوح فوق العاده بالا (تا 0.25 متر) است. پیش از این، تصاویر با این وضوح تنها توسط ماهواره های نظامی ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی ارائه می شد.

تاکنون، شرکت‌های اصلی رقیب در بازار سنجش از دور از اروپا، روسیه، ژاپن، اسرائیل و هند برنامه‌ای برای ایجاد ماهواره‌های سنجش از دور با وضوح فوق‌العاده بالا ندارند. بنابراین، راه اندازی چنین دستگاه هایی در ایالات متحده منجر به توسعه بیشتر بازار و تقویت موقعیت شرکت های آمریکایی - اپراتورهای سیستم های سنجش از راه دور زمین می شود.

1.2 برنامه های فضایی کشورهای اروپایی

1.2.1 فرانسه

بخش فضایی سیستم SPOT در حال حاضر از چهار فضاپیما (SPOT 2، -4، -5 و -6) تشکیل شده است. بخش زمینی شامل مرکز کنترل و عملیات SC، شبکه ای از ایستگاه های دریافت اطلاعات و مراکز پردازش و توزیع داده است.

شکل 6 - فضاپیمای SPOT 5

1.2.2 آلمان

شکل 7 - ماهواره های TerraSAR-X و Tandem-X

شکل 8 - معماری بخش مداری سیستم SAR-Lupe

1.2.3 ایتالیا

برنامه اکتشاف فضایی ایتالیا بر اساس استفاده از وسایل پرتاب ایالات متحده (Scout)، سازمان اروپایی توسعه وسایل پرتاب (اروپا 1) و آژانس فضایی اروپا (Ariane) است.

1.2.4 انگلستان

شکل 9 - تصویر با وضوح 2.8 متر، دریافت شده توسط ماهواره کوچک TOPSAT-1

1.2.5 اسپانیا

اسپانیا همچنین در ایجاد یک سیستم نظارت ماهواره ای دفاعی اروپایی جهانی مشارکت دارد.

1.3 برنامه های فضایی کشورهای دیگر

1.3.1 ژاپن

شکل 10 - مدل سه بعدی قلمرو گجرات، ساخته شده بر اساس داده های Cartosat-1

در 10 ژانویه 2007، ماهواره Cartosat-2 به فضا پرتاب شد که با کمک آن هند وارد بازار داده های با وضوح متر شد. Cartosat-2 یک ماهواره سنجش از راه دور دوربین پانکروماتیک برای کارتوگرافی است. این دوربین برای عکاسی با وضوح مکانی یک متر و عرض نوار 10 کیلومتر طراحی شده است. این فضاپیما دارای مدار قطبی همزمان با خورشید با ارتفاع 630 کیلومتر است.

هند آماده است تا تصاویر ماهواره ای با وضوح متر که با کمک Cartosat-2 به دست آمده را با قیمت هایی کمتر از قیمت بازار توزیع کند و در آینده قصد دارد یک فضاپیمای جدید با وضوح فضایی تا 0.5 متر را به فضا پرتاب کند.

1.3.2 اسرائیل

1.3.3 چین

شکل 11 - SC CBERS-01

در 19 سپتامبر 2007، سومین ماهواره چینی-برزیلی ERS CBERS-2B در چین پرتاب شد. این ماهواره به مدار خورشید همزمان صبحگاهی با ارتفاع 748x769 کیلومتر، شیب 98.54 درجه پرتاب شد، زمان عبور از خط استوا 10:30 است.

1.3.4 کره

1.3.5 کانادا

کانادا در سال 1990 آژانس فضایی کانادا را ایجاد کرد که تحت رهبری آن کار بر روی موضوع موشک و فضایی انجام می شود.

این ماهواره که در ابتدا برای 5 سال کار در فضا طراحی شده بود، زمان طراحی خود را دو برابر کرده و همچنان به ارسال تصاویر با کیفیت بالا ادامه می دهد. RADARSAT-1 برای 10 سال عملکرد بی عیب و نقص، مناطقی با مساحت 58 میلیارد متر مربع را بررسی کرده است. کیلومتر که دو مرتبه بزرگتر از سطح زمین است. قابلیت اطمینان سیستم 96٪ بود. بزرگترین مصرف کننده از 600 مصرف کننده اطلاعات RADARSAT-1 Ice Reconnaissance Canada است که سالانه 3800 تصویر راداری را با تاخیر زمانی کمتر از 90 دقیقه پس از دریافت دریافت می کند.

شکل 12 - رادارسات در فضا از نگاه یک هنرمند

آژانس فضایی کانادا قراردادی را با مک‌دونالد، دت‌ویلر و همکاران (MDA) برای اجرای پروژه‌ای برای ایجاد نسل دوم ماهواره‌ها برای سنجش از دور سطح زمین با استفاده از Radarsat-2 امضا کرده است. ماهواره Radarsat-2 تصاویری با وضوح 3 متر در هر پیکسل ارائه می دهد.

1.3.6 استرالیا

استرالیا به طور فعال با تعدادی از کشورها در زمینه اکتشافات فضایی همکاری می کند. شرکت های استرالیایی همچنین در حال توسعه یک ریزماهواره با کره جنوبی برای جمع آوری داده های زیست محیطی در مناطق روستایی در منطقه آسیا و اقیانوسیه هستند. به گفته مدیر مرکز CRCSS، این پروژه 20 تا 30 میلیون دلار هزینه خواهد داشت. همکاری استرالیا با روسیه چشم اندازهای بزرگی را در اختیار ما قرار می دهد.

1.3.7 سایر کشورها

اخیراً آژانس فضایی ملی تایوان NSPO برنامه‌هایی برای توسعه اولین فضاپیما توسط صنعت ملی اعلام کرده است. این پروژه که Argo نام دارد، با هدف ایجاد یک ماهواره کوچک برای سنجش از دور زمین (ERS) با استفاده از تجهیزات نوری با وضوح بالا انجام می شود.

به گفته NSPO، در جریان کار روی پروژه Argo، یک پلت فرم فضایی قبلا توسعه یافته است که در سیستم کنترل آن برای اولین بار از پردازنده جدید LEON-3 استفاده می شود. قرار است تمامی نرم افزارهای سیستم های داخلی و مرکز کنترل پرواز زمینی در تایوان ساخته شود. عمر تخمینی این ماهواره 7 سال خواهد بود.

1.4 برنامه های فضایی کشورهای CIS

1.4.1 بلاروس

جدول 1. مشخصات اصلی فضاپیمای Kanopus-V و BKA

اندازه فضاپیما، m×m

جرم فضاپیما

جرم محموله، کیلوگرم

مدار:

ارتفاع، کیلومتر

تمایل، تگرگ

دوره گردش، حداقل

زمان عبور از استوا، ساعت

دوره مشاهده مجدد، روز

میانگین توان روزانه، W

زندگی فعال، سالها

فضاپیمای "Kanopus-V" و BKA برای حل وظایف زیر طراحی شده اند:

- مشاهده بسیار عملیاتی

1.4.2 اوکراین

در مورد فضاپیماهای با وضوح بالا بهتر از 10 متر، همچنین توصیه می شود که آنها را بر اساس همکاری با شرکای خارجی علاقه مند و صاحبان سیستم های مشابه ایجاد کنید. هنگام ایجاد فضاپیماهای امیدوارکننده، باید توجه ویژه ای به افزایش قابلیت های اطلاعاتی سیستم شود. در این راستا، اوکراین دارای تعدادی پیشرفت اصلی است.

1.4.3 قزاقستان

نمایندگان سازمان های تحقیقاتی و ساختارهای تولیدی و اجرایی قزاقستان، روسیه و کشورهای خارجی درگیر در اجرای برنامه فضایی قزاقستان معتقدند که ارتباطات ماهواره ای و سیستم های سنجش از دور زمین باید در حال حاضر به سمت اولویت توسعه فعالیت های فضایی در قزاقستان تبدیل شوند. .

2 برنامه فضایی روسیه

2.1 مفاد اساسی برنامه فضایی فدرال روسیه برای 2006-2015

اهداف اصلی برنامه عبارتند از:

شرایط و مراحل اجرای برنامه - 2006 - 2015.

در مرحله اول (تا سال 2010) از نظر سنجش از دور زمین موارد زیر ایجاد می شود:

حوزه های اولویت دار فعالیت های فضایی که در دستیابی به اهداف استراتژیک نقش دارند عبارتند از:

فعالیت های برنامه شامل فعالیت هایی است که از بودجه تامین می شود و فعالیت هایی که با سرمایه گذاری در فعالیت های فضایی توسط مشتریان غیردولتی انجام می شود.

فعالیت هایی که از محل اعتبارات بودجه تامین می شود شامل فعالیت های پیش بینی شده در بخش های زیر است:

بخش I - "کار تحقیق و توسعه"؛

در طول اجرای برنامه، نتایج زیر حاصل خواهد شد:

ب) فرکانس به‌روزرسانی داده‌های مشاهدات آب‌وهواشناسی برای فضاپیماهای ارتفاع متوسط ​​به 3 ساعت و برای فضاپیماهای زمین‌ایستا به مقیاس زمان واقعی افزایش یافته است، که ارائه می‌کند:

ه) یک مجموعه فضایی با یک فضاپیمای کوچک با دقت افزایش یافته در تعیین مختصات اشیاء در معرض خطر، سرعت دریافت پیام های اضطراری تا 10 ثانیه و دقت در تعیین موقعیت اشیاء در معرض خطر تا 100 ایجاد شد. م تضمین شدند.

ارزیابی میزان تأثیر اقتصادی از نتایج فعالیت‌های فضایی در حوزه‌های اجتماعی-اقتصادی و علمی نشان می‌دهد که در نتیجه اجرای برنامه، اثر اقتصادی تعمیم یافته در دوره 2006-2015 در سطح پیش‌بینی شده است. 500 میلیارد روبل در قیمت 2005.

2.2 تجزیه و تحلیل سیستم های فضایی ERS.

شکل 13 - صورت فلکی مداری فضاپیمای ERS برای دوره 2006-2015

در واقع، فضاپیمای اصلی ERS که در دوره منتهی به سال 2015 توسعه یافته است، فضاپیمای Kanopus-V برای نظارت عملیاتی بر اضطرارهای مصنوعی و طبیعی و فضاپیمای Resurs-P برای رصد الکترونیکی عملیاتی خواهد بود.

SC "Kanopus-V" شماره 1، که در 22 ژوئیه 2012 راه اندازی شد، شامل:

مجموعه Resource-P ادامه تجهیزات سنجش از راه دور با وضوح بالا داخلی است که به نفع توسعه اجتماعی و اقتصادی فدراسیون روسیه استفاده می شود. برای حل وظایف زیر طراحی شده است:

- زیر سیستم "Arktika-MS2" از چهار فضاپیما برای ارائه ارتباطات دولتی سیار، کنترل ترافیک هوایی و رله سیگنال های ناوبری (توسعه یافته توسط JSC "ISS به نام MF Reshetnev").

2.3 توسعه یک مجتمع زمینی برای دریافت، پردازش، ذخیره و توزیع ERS CI

همانطور که در FKP-2015 اشاره شد، زیرساخت های فضای زمینی، از جمله کیهان، امکانات کنترل زمینی، نقاط دریافت اطلاعات و یک پایگاه آزمایشی برای آزمایش زمینی محصولات موشکی و فناوری فضایی، نیاز به مدرن سازی و مجهز شدن به تجهیزات جدید دارند.

نمودار عملکردی سیستم ماهواره ای سنجش از دور یکپارچه در شکل 14 نشان داده شده است.

شکل 14 - سیستم یکپارچه ماهواره ای ERS

بنابراین، وزارتخانه ها و ادارات مصرف کنندگان CI ERS، از یک سو، و آژانس فضایی فدرال، از سوی دیگر، علاقه مند به اطمینان از هماهنگی فعالیت های کلیه مراکز و ایستگاه های NKPOR هستند که توسط ادارات و سازمان های مختلف ایجاد شده اند. ایجاد عملکرد و تعامل هماهنگ آنها بر اساس قوانین یکسان که برای تمام بخش های NCCOR و مصرف کنندگان مناسب است.

3 تجزیه و تحلیل "مفهوم توسعه سیستم فضایی روسیه برای سنجش از دور زمین برای دوره تا سال 2025"

بخش مهمی از مفهوم، پیشنهادهایی است که کارایی استفاده از اطلاعات فضایی را در روسیه افزایش می دهد.

مشکلات اصلی که کارایی استفاده از اطلاعات فضایی در روسیه را تعیین می کند عبارتند از:

این رویکرد امیدوارکننده است، زیرا با سرعت بخشیدن به توسعه بازار ملی ژئوانفورماتیک، تقاضای ثابتی برای داده‌های مکانی وجود خواهد داشت که می‌توانند با ظهور و توسعه سیستم‌های سنجش از راه دور داخلی دوباره پر شوند. مشکلات توسعه صنعت سنجش از دور بلافاصله پس از پرتاب یک ماهواره جدید در یک روز حل نمی شود؛ یک مرحله نسبتا طولانی از تشکیل یک تقاضای پایدار برای داده های سنجش از راه دور مورد نیاز است.

9. توسعه و راه اندازی وسایل زمینی و هوایی برای اعتبارسنجی نتایج پردازش موضوعی اطلاعات فضایی.

4 امکان سنجی اصول تامین مالی برای ایجاد سیستم های فضایی سنجش از دور

نتیجه

مطالعات انجام شده به ما این امکان را می دهد که به نتایج زیر دست یابیم:

3 الف کوچیکو. سیاست جدید ایالات متحده در زمینه ابزارهای سنجش از دور تجاری. اخبار کیهان نوردی، شماره 6، 2003

4 V. چولاریس. سیاست ملی فضای خارجی ایالات متحده بررسی نظامی خارجی شماره 1، 2007

6 V. چولاریس. پشتیبانی اطلاعات جغرافیایی نیروهای مسلح ایالات متحده. بررسی نظامی خارجی، شماره 10، 2005

7 اکتشاف فضایی ایالات متحده با وظایف جدید. علم, 03.02.06

8 ایالات متحده بزرگترین صورت فلکی ماهواره های شناسایی در تاریخ را در مدار خود ایجاد کرده است. اخبار علم. 03.02.2006

9 A. Andronov. ماهواره های در دسترس تروریست ها "بررسی مستقل نظامی"، 1999

10 V. Ivanchenko. نمادهای چشم تیز. مجله "COMPUTERRA"، 06.09.2000

11 م. رحمانوف. هوش ماهواره ای: روندهای توسعه جدید C.NEWS High Technology Edition 2006

12 الف کوپیک. یک جاسوس تجاری جدید راه اندازی شده است. «اخبار کیهان شناسی»، شماره 6، 1382.

13 م. رحمانوف. سنجش ماهواره: تغییر اجتناب ناپذیر است. C.NEWS High Technology Edition 2006

16 یو.بی. بارانوف. بازار داده های سنجش از راه دور در روسیه. مجله «داده های مکانی»، شماره 5، 1384

17 دستگاه اطلاعاتی فرانسه به فضا می‌رود. علم, 27.12.04.

18 تصویر رادار: آلمان پیشتاز است. علم، 20.03.06.

19 ماکسیم رحمانوف "آلمان یک سیستم جاسوسی فضایی را پرتاب کرد"، Science، CNews، 2003.

20 الف کوچیکو. سیستم شناسایی و نظارت فضایی در همه حال و هوا: نمایی از ایتالیا. «اخبار کیهان نوردی»، شماره 5، 1381.

21 الف کوچیکو. ژاپن بزرگترین سیستم شناسایی فضایی را ایجاد کرده است. «اخبار کیهان نوردی»، شماره 4، 1386

22 یک موشک ژاپنی ماهواره سنگین ALOS را به مدار زمین پرتاب کرد. علم 24.01.06.

28 ماهواره رادار: کانادا از کور شدن روسیه جلوگیری می کند. علم، 2005

موقعیت پیشرو ایالات متحده به عنوان یک رهبر جهانی در توسعه و استفاده از سیستم های سنجش از راه دور زمین (ERS). تلاش های اصلی مقررات دولتی صنعت سنجش از دور در ایالات متحده با هدف تشویق توسعه بازار است.

مکانیسم ها

سند اساسی در این زمینه دستورالعمل سیاست فضایی استفاده از سیستم های سنجش از دور تجاری است که توسط رئیس جمهور ایالات متحده تصویب شده است.

مارس 1994، که مبانی سیاست ایالات متحده را در زمینه دسترسی مشتریان خارجی به منابع سیستم های سنجش از راه دور American Earth تشریح کرد.

هدف سیاست جدید تقویت بیشتر موقعیت رهبری در

دنیای شرکت های آمریکایی است و حوزه های فعالیت زیر را پوشش می دهد:

− صدور مجوز فعالیت و عملکرد سیستم سنجش از راه دور؛

− استفاده از منابع سامانه سنجش از دور در جهت منافع دفاعی، اطلاعاتی و

سایر ادارات دولتی ایالات متحده؛

− دسترسی مشتریان خارجی (دولتی و تجاری) به منابع ERS، صادرات فناوری ها و مواد ERS؛

− همکاری بین دولتی در زمینه تصویربرداری فضای نظامی و تجاری

هدف اصلی این سیاست، تقویت و حفظ امنیت ملی آمریکا و منافع این کشور در عرصه بین‌المللی با تقویت جایگاه برتر در عرصه بین‌المللی است.

زمینه های CS ERS و توسعه صنعت ملی. اهداف این سیاست تحریک رشد اقتصادی، حفاظت از محیط زیست و تقویت است

برتری علمی و فناوری

دستورالعمل جدید همچنین بر تجاری سازی سیستم های حسگر تأثیر می گذارد.

به گفته کارشناسان، بر مبنای غیرتجاری، فناوری‌های سنجش از راه دور نه تنها توسعه نمی‌یابند، بلکه ایالات متحده را (مانند هر کشور دیگری) از موقعیت‌های پیشرو در جهان بسیار عقب می‌اندازند. به گفته دولت ایالات متحده، مواد تصویربرداری فضایی،

توسط ادارات دولتی برای نیازهای خود با محصولات سیستم های سنجش از راه دور که بر اساس تجاری به دست می آیند تقاضا می شوند. در این مورد، یکی از

هدف اصلی این است که جامعه اطلاعاتی ملی را از حجم زیادی از درخواست‌های بخش‌های مختلف ایالات متحده برای این محصولات رها کند. وظیفه دوم، اما نه کم اهمیت سیاست جدید دولت در حوزه فضا، تجاری سازی سیستم های سنجش از دور به منظور تقویت بیشتر پیشروهای جهان است.

مفاد شرکت های آمریکایی - اپراتورهای سیستم های سنجش فضایی. این دستورالعمل روند صدور مجوز فعالیت های سیستم سنجش از راه دور را تعیین می کند

منافع وزارت دفاع، اطلاعات و سایر ادارات، به عنوان مثال، وزارت امور خارجه و غیره. و همچنین محدودیت های خاصی را برای مشتریان خارجی محصولات تعیین می کند.

سیستم های سنجش از دور و صادرات فناوری ها و مواد برای آن و تعیین مبنای همکاری های بین دولتی در زمینه انواع نظامی و تجاری

اقدامات دولت آمریکا تقویت و حفاظت از امنیت ملی و ایجاد بستری مناسب برای این کشور در عرصه بین المللی با تقویت جایگاه برتر آمریکا در عرصه بین المللی است.

سنجش از دور و توسعه صنعت خودمان. برای این منظور دولت کشور

اختیارات بسیار زیادی به اداره ملی اطلاعات کارتوگرافی و تصویربرداری ایالات متحده - NIMA، که زیرمجموعه ساختاری جامعه اطلاعاتی ایالات متحده است، اعطا شده است. NIMA از نظر عملکردی مسئول جمع آوری، توزیع اطلاعات گونه های دریافتی از سیستم های فضایی سنجش از دور در میان است

ادارات دولتی و مصرف کنندگان خارجی، دریافت و توزیع می کنند

که تنها با تایید وزارت امور خارجه آمریکا تولید می شود. وزارت بازرگانی و ناسا مسئول هماهنگی درخواست ها برای محصولات سنجش از دور زمین در بخش تجاری در سراسر مناطق هستند. این امکان استفاده از اطلاعات مربوط به گونه های مشابه را توسط بخش های مختلف علاقه مند به مناطق بررسی یکسان فراهم می کند.

نیازهای غیرنظامی در زمینه سنجش از دور توسط وزارتخانه های بازرگانی تعیین می شود.

آژانس فضایی و داخلی ناسا. همچنین اعتبارات مناسبی را برای اجرای پروژه های این حوزه اختصاص می دهند. کمک در اجرا

برنامه های سنجش از راه دور دولت مدنی توسط نیما ارائه می شود. این

این سازمان همچنین در تهیه برنامه های عملیاتی برای اجرای سیاست جدید فضایی پیشتاز است که در توسعه آن علاوه بر نیما، وزرای دفاع، بازرگانی، وزارت امور خارجه و رئیس اطلاعات مرکزی (همزمان) و مدیر سیا) درگیر هستند.

آژانس Geoinnovation "Innoter"

مشخصه این است که این مسائل با قانون و در قالب بحث و تصویب قوانین حل می شود. در نظر گرفته شده است که چنین ابزار دولتی سنجش از دور، مانند لندست،

زمانی که کسب اطلاعات با استفاده از سیستم‌های سنجش از راه دور تجاری برای اپراتور غیرمنفعت باشد، از Terra، Aqua و دیگران برای حل وظایف دفاعی و شناسایی استفاده می‌شود. نیما تمام شرایط لازم را برای کسب مزیت رقابتی صنعت ایالات متحده نسبت به سایرین ایجاد می کند

کشورها. دولت ایالات متحده حمایت از توسعه بازار سیستم‌های سنجش از راه دور را تضمین می‌کند، همچنین این حق را برای خود محفوظ می‌دارد که فروش محصولات ژنریک را محدود کند.

کشورهایی که به نفع مشاهده نقش رهبری ایالات متحده در ERS فضایی هستند. این دستورالعمل تصریح می کند که سیا و وزارت دفاع باید بر ذاتی خود نظارت کنند

روش ها و روش های وضعیت توسعه سنجش از دور در سایر کشورها به طوری که صنعت ایالات متحده جایگاه پیشرو خود را در جهان در بازارهای ابزار سنجش از دور از دست ندهد.

دولت ایالات متحده وزارت دفاع خود را از خرید مواد گونه ای منع نمی کند

از شرکت های تجاری مزیت مستقیم آن واضح است: نیازی به پرتاب ماهواره جدید یا هدف قرار دادن مجدد ماهواره سنجش از راه دور موجود به منطقه نظامی مورد علاقه نیست. و بهره وری در حال تبدیل شدن به بالاترین است. این همان کاری است که وزارت دفاع ایالات متحده از انجام آن خوشحال است.

در نتیجه ساختارهای تجاری درگیر در توسعه و

با استفاده از سیستم های سنجش از راه دور

ایده های اصلی سیاست فضایی جدید:

− قانوناً مقرر شده است که منابع داده های سنجش از دور ماهواره ای آمریکا در آن باشد

تا حداکثر برای حل دفاعی، شناسایی استفاده شود

وظایف، تضمین امنیت داخلی و بین المللی و در راستای منافع

کاربران مدنی;

− سیستم های سنجش از راه دور دولتی (به عنوان مثال، Landsat، Terra، Aqua) خواهد بود

تمرکز بر وظایفی که به طور موثر توسط اپراتورهای CS قابل حل نیستند

سنجش از دور به دلیل عوامل اقتصادی، منافع تضمین ملی

امنیت یا دلایل دیگر؛

− ایجاد و توسعه همکاری های بلند مدت بین

سازمان‌های دولتی و صنعت هوافضای ایالات متحده، مکانیزم عملیاتی برای صدور مجوز فعالیت‌ها در زمینه بهره‌برداری از اپراتورهای سیستم‌های سنجش از راه دور و صادرات فناوری‌ها و مواد برای سنجش از دور.

− ایجاد شرایطی که صنعت ایالات متحده را با مزیت رقابتی در ارائه خدمات سنجش از راه دور به خارجی ها فراهم کند

مشتریان دولتی و تجاری

آژانس Geoinnovation "Innoter"

سیاست جدید سنجش از دور زمین اولین گام دولت بوش برای تجدید نظر در سیاست فضایی ایالات متحده است. بدیهی است که تصویب سند با فعال صورت گرفته است

لابی شرکت های هوافضا که قوانین جدید بازی را با رضایت پذیرفته اند. سیاست قبلی که توسط دستورالعمل PDD-23 تعریف شده بود، به ظهور و توسعه رسانه های تجاری با کیفیت بالا کمک کرد. سند جدید حمایت دولت را برای توسعه بازار سنجش از راه دور تضمین می کند

همچنین تعیین می کند که پروژه های تجاری جدید توسط صنعت با در نظر گرفتن نیازهای محصولات خاص شناسایی شده توسط عمران توسعه می یابد

و ادارات دفاعی

یکی دیگر از جنبه های مهم این است که دولت به یک "فشار بین المللی" تبدیل می شود.

اطلاعات تجاری ERS در ساختار فروش اطلاعات نوع اپراتورهای تجاری، مشتریان دفاعی و دیگر دولتی پیش از این غالب بودند.

با این حال، مقیاس خرید نسبتا کم بود و بازار برای فضا

مواد ERS به آرامی توسعه یافتند. در سال های اخیر، پس از ظهور یک فضاپیمای سنجش از دور با وضوح بالا (0.5-1 متر)، وضعیت شروع به تغییر کرد. سیستم های تجاری با وضوح بالا و متوسط ​​در حال حاضر به عنوان یک افزوده مهم در نظر گرفته می شوند

سیستم های فضایی نظامی، که امکان افزایش کارایی انجام سفارش را فراهم می کند

و عملکرد سیستم یکپارچه به عنوان یک کل، برای محدود کردن عملکردها و گسترش دایره کاربران اطلاعات خاص.

طی 5 تا 7 سال گذشته، تصویربرداری از گونه ها با استفاده از فضاپیماهای تجاری به منبع مهمی از اطلاعات به روز و باکیفیت گونه ها تبدیل شده است.

به دلایلی:

− منابع سیستم های نظارت نظامی محدود استبا توجه به گسترش دامنه وظایف و تعداد مصرف کنندگان که در نتیجه کارایی حل وظایف عکسبرداری پیمایشی کاهش یافته است.

− تولید گونه های تجاری با وضوح متوسط ​​و کم در دسترس تر شده است،

با توجه به معرفی اصول پخش مستقیم و رشد عرضه خدمات در بازار بین المللی؛

− بازار تصاویر با وضوح بالا (تا 1 متر و بهتر) به طور قابل توجهی رشد کرده است و تعداد اپراتورهای سیستم های دوربین تجاری افزایش یافته است که منجر به افزایش رقابت و کاهش هزینه های خدمات شده است.

− محصولات تجاری خاص دارای مهر محرمانه نیستند، بنابراین، آنها در معرض توزیع گسترده بین سطوح پایین نیروهای مسلح، فرماندهی نیروهای متحد، سایر بخش ها (وزارت امور خارجه، وزارت شرایط اضطراری، خدمات مرزی) و

حتی رسانه ها

آژانس Geoinnovation "Innoter"

در 31 آگوست 2006، جورج دبلیو بوش، رئیس جمهور ایالات متحده، مفهوم سیاست فضایی ملی ایالات متحده را تصویب کرد که ارائه می کند.

اصول اساسی، اهداف، اهداف و جهت‌گیری‌های فعالیت رهبری نظامی-سیاسی آمریکا، وزارتخانه‌ها و ادارات فدرال و همچنین ساختارهای تجاری برای استفاده از فضا در جهت منافع ملی. این سند جایگزین بخشنامه سال 96 ریاست جمهوری به همین نام شد.

انتشار "سیاست ملی فضایی" به دلیل افزایش اهمیت سیستم های فضایی در تضمین امنیت ملی ایالات متحده بود و

همچنین لزوم مطابقت دادن سیاست فضایی اجرا شده با شرایط جدید شرایط.

اجرای برنامه های فضایی اولویت فعالیت اعلام شده است. در عین حال، رهبری نظامی-سیاسی آمریکا چنین خواهد کرد

به تعدادی از اصول اساسی زیر پایبند باشید:

− همه کشورها حق استفاده آزادانه از فضا برای مقاصد صلح آمیز را دارند که به ایالات متحده اجازه می دهد تا در راستای منافع ملی فعالیت های نظامی و اطلاعاتی انجام دهد.

− هر ادعایی رد می شودهر کشوری برای استفاده انحصاری از فضای ماورای جو، اجرام آسمانی یا اجزای آنها و همچنین محدودیت حقوق ایالات متحده برای چنین فعالیت هایی؛

− کاخ سفید به دنبال همکاری با VPR سایر ایالات در چارچوب

استفاده صلح آمیز از فضای بیرونی به منظور گسترش فرصت ها و دستیابی به نتایج بیشتر در اکتشاف فضایی.

− فضاپیماهای ایالات متحده باید آزادانه در فضای ماورای جو عمل کنند.

بنابراین، ایالات متحده هرگونه مداخله در عملکرد دادگاه قانون اساسی خود را به عنوان نقض حقوق آنها تلقی خواهد کرد.

− CS، از جمله اجزای زمینی و فضایی، و همچنین خطوط ارتباطی پشتیبانی کننده عملیات آنها، برای منافع ملی کشور حیاتی تلقی می شود.

V در این راستا، ایالات متحده:

− دفاع از حقوق خود در استفاده آزادانه از فضای بیرونی؛

− منصرف کردن یا منصرف کردن سایر کشورها از اقدام یا توسعه ابزاری برای نقض این حقوق؛

روش سنجش از دور زمین
سنجش از دور دریافتی است از طریق هر غیر تماسی
روش های اطلاعات در مورد سطح زمین، اشیاء روی آن یا در اعماق آن.
به طور سنتی، تنها آن روش ها به داده های سنجش از راه دور ارجاع داده می شوند.
که به شما امکان می دهد از فضا یا از هوا تصویری از زمین دریافت کنید
سطوح در هر بخش از طیف الکترومغناطیسی (یعنی توسط
امواج الکترومغناطیسی (EMW).
مزایای روش سنجش از دور زمین عبارتند از
به شرح زیر:
ارتباط داده ها در زمان بررسی (بیشتر نقشه کشی
مواد به طرز ناامیدکننده ای منسوخ شده اند)؛
راندمان بالای جمع آوری داده ها؛
دقت بالای پردازش داده ها به دلیل استفاده از فناوری های GPS؛
محتوای اطلاعاتی بالا (استفاده از چند طیفی، مادون قرمز و
تصویربرداری رادار به شما امکان می دهد جزئیاتی را ببینید که در حالت معمولی قابل مشاهده نیستند
تصاویر)؛
امکان سنجی اقتصادی (هزینه های کسب اطلاعات
با استفاده از داده های سنجش از دور به طور قابل توجهی کمتر از کار میدانی زمینی).
توانایی به دست آوردن یک مدل زمین سه بعدی (ماتریس زمین) برای
با استفاده از حالت استریو یا روش های صدای لیدار و
در نتیجه توانایی انجام مدلسازی سه بعدی سایت
سطح زمین (سیستم های واقعیت مجازی).

انواع نظرسنجی برای به دست آوردن داده های سنجش از دور
انواع صدا بر اساس منبع سیگنال:
انواع صداگذاری در محل تجهیزات:
عکاسی فضا (عکاسی یا نوری):
پانکروماتیک (اغلب در یک قسمت گسترده قابل مشاهده از طیف) - ساده ترین
به عنوان مثال عکاسی سیاه و سفید;
رنگ (تصویربرداری در چندین رنگ، اغلب واقعی در یک رسانه)؛
چند منطقه ای (تثبیت همزمان، اما جداگانه تصویر در موارد مختلف
مناطق طیف)؛
رادار (رادار)؛
عکاسی هوایی (عکاسی یا نوری):
همان نوع داده های سنجش از دور که در تصاویر فضا وجود دارد.
لیدار (لیزر).

توانایی تشخیص و اندازه گیری یک پدیده، شی یا فرآیند خاص
با وضوح سنسور تعیین می شود.
انواع مجوزها:

ویژگی های سنسورهای دستگاه های سنجش از راه دور
مشخصات مختصر فضاپیما برای جمع آوری داده ها
سنجش از دور زمین برای استفاده تجاری

مجموعه عکس هوایی یکپارچه با گیرنده GPS

نمونه هایی از عکس های هوایی با وضوح های مختلف نوری
0.6 متر
2 متر
6 متر

عکس هوایی در طیف نوری و حرارتی (مادون قرمز).
سمت چپ - عکس هوایی رنگی
مزارع تانک، در سمت راست - شب
تصویر حرارتی از همان
قلمرو علاوه بر روشن
متمایز کننده خالی (نور
لیوان)
و
پر شده با
ظروف، تصویر حرارتی
نشتی را تشخیص می دهد
از جانب
مخزن
(3)
و
خط لوله (1،2). سنسور
CAD،
تیراندازی کردن
مرکز
زیست محیطی
و
نظارت فنی، g.
ترخگورنی.

تصویر ماهواره ای رادار
تصاویر رادار امکان تشخیص نفت و فرآورده های نفتی روی سطح آب را از
با ضخامت فیلم 50 میکرون. یکی دیگر از کاربردهای تصویربرداری راداری ارزیابی است
میزان رطوبت خاک

10.

تصویر ماهواره ای رادار
تداخل سنجی رادار تغییر شکل های مدار نزدیک زمین را تشخیص می دهد
سطح زمین در کسری از سانتی متر. این تصویر تغییر شکل ها را نشان می دهد
حاصل چند ماه توسعه میدان نفتی بلیج در
کالیفرنیا. مقیاس رنگ، افست های عمودی را از 0 (سیاه-آبی) تا - نشان می دهد.
58 میلی متر (قرمز قهوه ای). پردازش توسط Atlantis Scientific بر اساس تصاویر ERS1 انجام شد

11.

مجتمع زمینی برای دریافت و پردازش داده های سنجش از راه دور
(NKPOD) برای دریافت داده های سنجش از راه دور طراحی شده است
فضاپیماها، پردازش و ذخیره سازی آنها.
پیکربندی NKPOD شامل:
مجتمع آنتن؛
مجتمع پذیرایی؛
مجموعه هماهنگ سازی، ثبت و ساختاری
بهبود؛
بسته نرم افزاری.
برای اطمینان از حداکثر شعاع
مرور
آنتن
مجتمع
باید
طوری نصب شود که افق باشد
از گوشه های ارتفاع 2 درجه باز می شود. و بالاتر در
هر جهت آزیموت
برای پذیرش با کیفیت بالا، ضروری است
هست یک
غیبت
تداخل رادیویی
v
محدوده 8.0 تا 8.4 گیگاهرتز (فرستنده
رله رادیویی، تروپوسفر و
سایر خطوط ارتباطی).

12.

مجتمع زمینی برای دریافت و پردازش داده های سنجش از راه دور (NKPOD)
NKPOD ارائه می دهد:
تشکیل برنامه های کاربردی برای برنامه ریزی نقشه برداری از سطح زمین و پذیرش
داده ها؛
باز کردن اطلاعات با مرتب سازی بر اساس مسیرها و تخصیص آرایه ها
اطلاعات ویدئویی و اطلاعات خدمات؛
بازیابی ساختار خط خط اطلاعات ویدئویی، رمزگشایی،
تصحیح رادیومتریک، فیلترینگ، تبدیل دینامیکی
محدوده، تشکیل یک تصویر کلی و انجام سایر عملیات
پردازش اولیه دیجیتال؛
تجزیه و تحلیل کیفیت تصاویر به دست آمده با استفاده از متخصص و
روش های نرم افزاری؛
فهرست نویسی و آرشیو اطلاعات؛
تصحیح هندسی و ارجاع جغرافیایی تصاویر با استفاده از داده ها
بر روی پارامترهای حرکت زاویه ای و خطی فضاپیما (SC) و / یا
نقاط کنترل زمینی؛
دسترسی مجاز به داده های دریافتی از بسیاری از ماهواره های خارجی ERS.
نرم افزار پیچیده کنترل آنتن و دریافت
توابع اصلی زیر را انجام می دهد:
بررسی خودکار عملکرد بخش سخت افزاری NKPOD؛
محاسبه برنامه جلسات ارتباطی، یعنی عبور ماهواره از منطقه دید
NKPOD؛
فعال سازی خودکار NKPOD و دریافت داده مطابق با
برنامه؛
محاسبه مسیر ماهواره و کنترل مجموعه آنتن برای
ردیابی ماهواره ای؛
قالب بندی جریان اطلاعات دریافتی و ضبط آن بر روی هارد
دیسک؛
نشان دادن وضعیت فعلی سیستم و جریان اطلاعات؛
نگهداری خودکار سیاهههای کاری

13.

زمینه های اصلی کاربرد سیستم های ماهواره ای در سطح جهانی
موقعیت یابی برای پشتیبانی اطلاعات جغرافیایی از شرکت ها
بخش نفت و گاز:
توسعه شبکه های مرجع ژئودزی در تمام سطوح از جهانی تا
نقشه برداری و همچنین کار تسطیح به منظور ژئودتیک
اطمینان از فعالیت های شرکت ها؛
حصول اطمینان از استخراج مواد معدنی (معدن روباز، حفاری
کار و غیره)؛
پشتیبانی ژئودتیک ساخت و ساز، تخمگذار خطوط لوله،
کابل ها، روگذرها، خطوط انتقال نیرو و سایر کارهای مهندسی و کاربردی؛
کار نقشه برداری زمین؛
امداد و نجات و کارهای پیشگیرانه (پشتیبانی ژئودتیک برای
بلایا و فجایع)؛
مطالعات زیست محیطی: شبکه بندی نشت نفت، ارزیابی
مناطق نشت نفت و تعیین جهت حرکت آنها.
تصویربرداری و نقشه برداری از انواع - توپوگرافی، ویژه،
موضوعی؛
ادغام با GIS؛
کاربرد در خدمات اعزام؛
ناوبری از همه نوع - هوا، دریا، زمین.

14.

دستگاه و کاربرد سیستم های ماهواره ای جهانی
موقعیت در صنعت نفت و گاز
SGSP های موجود: GPS، GLONASS، Beidou، Galileo، IRNSS
عناصر اصلی یک سیستم ناوبری ماهواره ای:

15.

گلوناس
این سیستم بر اساس 24 ماهواره (و 2 ماهواره آماده به کار) در حال حرکت است
سطح زمین در سه صفحه مداری با شیب مداری
هواپیما 64.8 درجه و ارتفاع 19100 کیلومتر
وزن - 1415 کیلوگرم،
تضمین
مدت، اصطلاح
فعال
وجود - 7 سال،
ویژگی ها - 2 سیگنال برای غیرنظامیان
مصرف کنندگان،
بر
مقایسه
با
همراهان
نسل قبلی ("Glonass")
دقت موقعیت یابی
اشیاء 2.5 برابر افزایش یافته است،
واحد منبع تغذیه - 1400 وات،
شروع آزمایشات پرواز - 10 دسامبر
سال 2003.
کامپیوتر دیجیتال داخلی داخلی بر اساس
ریزپردازنده با سیستم فرمان VAX
11/750
وزن - 935 کیلوگرم،
تضمین
مدت، اصطلاح
فعال
وجود - 10 سال،
سیگنال های ناوبری جدید در قالب
سیستم های سازگار با فرمت CDMA
GPS / Galileo / قطب نما
با افزودن یک سیگنال CDMA در محدوده
L3، دقت تعاریف ناوبری در
فرمت GLONASS دو برابر خواهد شد
در مقایسه با ماهواره های "Glonass-M".
دستگاه کاملاً روسی، غایب
لوازم وارداتی

16.

دقت گلوناس
با توجه به داده های SDKM از 22 ژوئیه 2011، خطاهای ناوبری
تعاریف GLONASS در طول و عرض جغرافیایی 4.46-7.38 متر در
با استفاده از میانگین 7-8 فضاپیما (بسته به نقطه دریافت). در همین حال
زمان خطای GPS زمانی که به طور متوسط ​​6-11 استفاده می شد 2.00-8.76 متر بود
KA (بسته به نقطه دریافت).
هنگامی که هر دو سیستم ناوبری با هم استفاده می شود، خطاها
هنگام استفاده از فضاپیمای 14-19 به طور متوسط ​​2.37-4.65 متر (در
بسته به نقطه دریافت).
ترکیب گروه KNS GLONASS از 10/13/2011:
مجموع OG GLONASS
28 سفینه فضایی
برای هدف مورد نظر خود استفاده می شود
21 فضاپیما
در مرحله ورود به سیستم
2 فضاپیما
به طور موقت به
نگهداری
4 CA
ذخیره مداری
1 فضاپیما
در مرحله خروج
-

17.

تجهیزات دریافت سیگنال های GLONASS
Glospace Navigator Screen با
نمایش پلان خیابان های مسکو در
طرح ریزی چشم انداز و نشانه
محل ناظر
NAP "GROT-M" (NIIKP، 2003)
یکی از اولین نمونه ها

18.

جی پی اس
این سیستم بر اساس 24 ماهواره (و 6 ماهواره آماده به کار) در حال حرکت است
سطح زمین با فرکانس 2 دور در روز در 6 مدار دایره ای
خط سیر (4 ماهواره در هر کدام)، تقریباً 20180 کیلومتر ارتفاع با شیب
صفحات مداری 55 درجه
ماهواره جی پی اس در مدار

19.

تجهیزات دریافت سیگنال GPS

20.

انواع تجهیزات برای دریافت سیگنال SGPS
ناوبر (زمان دقیق، جهت گیری به نقاط اصلی، ارتفاع بالاتر از سطح
دریاها; جهت به یک نقطه با مختصات مشخص شده توسط کاربر. جاری
سرعت، مسافت طی شده، سرعت متوسط؛ موقعیت فعلی در
نقشه الکترونیکی منطقه؛ موقعیت فعلی نسبت به مسیر)؛
ردیاب (GPS / GLONASS + GSM، داده های مکان و حرکت را منتقل می کند،
نقشه را روی تجهیزات مشتری نمایش نمی دهد - فقط روی سرور).
لاگر (ردیاب بدون ماژول GSM، داده های حرکت را ثبت می کند).
ناوبر
ردیاب
متمرکز ساز

ماهواره ERS "Resurs-P"

سنجش از دور زمین (ERS) - مشاهده سطح توسط هواپیماها و وسایل نقلیه فضایی مجهز به انواع تجهیزات تصویربرداری. محدوده کاری طول موج های دریافتی توسط تجهیزات نقشه برداری از کسری از میکرومتر (تابش نوری مرئی) تا متر (امواج رادیویی) است. روش‌های سنجش می‌توانند غیرفعال باشند، یعنی از تابش طبیعی بازتابیده یا حرارتی ثانویه اجسام بر روی سطح زمین، ناشی از فعالیت خورشیدی، و فعال، با استفاده از تشعشعات تحریک‌شده اجسام که توسط منبع مصنوعی کنش جهت‌دار آغاز می‌شوند، استفاده کنند. داده های سنجش از دور به دست آمده از (SC) با درجه زیادی از وابستگی به شفافیت جو مشخص می شود. بنابراین، فضاپیما از تجهیزات چند کاناله از انواع غیرفعال و فعال استفاده می کند که تابش الکترومغناطیسی را در محدوده های مختلف ثبت می کند.

تجهیزات ERS اولین فضاپیما که در دهه 1960 و 1970 پرتاب شد. از نوع ردیابی بود - طرح ریزی ناحیه اندازه گیری بر روی سطح زمین یک خط بود. بعداً تجهیزات ERS از نوع پانوراما ظاهر شد و گسترده شد - اسکنرها ، طرح ناحیه اندازه گیری بر روی سطح زمین یک نوار است.

فضاپیمای سنجش از دور زمین برای مطالعه منابع طبیعی زمین و حل مشکلات هواشناسی استفاده می شود. فضاپیماها برای مطالعه منابع طبیعی عمدتاً به تجهیزات نوری یا راداری مجهز هستند. مزایای دومی این است که امکان مشاهده سطح زمین را در هر زمانی از روز بدون توجه به وضعیت جوی فراهم می کند.

بررسی کلی

سنجش از دور روشی برای به دست آوردن اطلاعات در مورد یک شی یا پدیده بدون تماس فیزیکی مستقیم با این جسم است. سنجش از دور زیربخشی از جغرافیا است. در مفهوم امروزی، این اصطلاح عمدتاً به فناوری‌های سنجش هوا یا فضا از زمین به منظور شناسایی، طبقه‌بندی و تجزیه و تحلیل اشیاء روی سطح زمین و همچنین جو و اقیانوس با استفاده از سیگنال‌های منتشر شده (مثلاً الکترومغناطیسی) اشاره دارد. تابش - تشعشع). آنها به فعال (سیگنال برای اولین بار توسط یک هواپیما یا یک ماهواره فضایی منتشر می شود) و سنجش از راه دور غیرفعال (فقط سیگنالی از منابع دیگر ضبط می شود، به عنوان مثال، نور خورشید) تقسیم می شوند.

سنسورهای سنجش از راه دور غیرفعال سیگنالی را ثبت می کنند که توسط یک شی یا قلمرو مجاور ساطع یا منعکس شده است. نور خورشید منعکس شده رایج ترین منبع تشعشعی است که توسط حسگرهای غیرفعال شناسایی می شود. نمونه‌هایی از سنجش از دور غیرفعال عبارتند از: عکاسی دیجیتال و فیلم، دستگاه‌های مادون قرمز، دستگاه‌های متصل به شارژ و رادیومترها.

دستگاه‌های فعال به نوبه خود سیگنالی را برای اسکن شی و فضا منتشر می‌کنند و پس از آن حسگر می‌تواند تشعشع بازتاب‌شده یا تولید شده توسط پراکندگی عقب توسط هدف سنجش را شناسایی و اندازه‌گیری کند. نمونه‌هایی از حسگرهای سنجش از راه دور فعال رادار و لیدار هستند که تاخیر زمانی بین انتشار و ثبت سیگنال برگشتی را اندازه‌گیری می‌کنند، بنابراین مکان، سرعت و جهت یک جسم را تعیین می‌کنند.

سنجش از دور توانایی به دست آوردن داده ها را در مورد اجسام خطرناک، صعب العبور و با حرکت سریع فراهم می کند و همچنین امکان مشاهده در مناطق وسیعی از زمین را فراهم می کند. نمونه‌هایی از کاربردهای سنجش از راه دور شامل نظارت بر جنگل‌زدایی (به عنوان مثال، در حوضه آمازون)، وضعیت یخچال‌های طبیعی در قطب شمال و قطب جنوب، و اندازه‌گیری عمق اقیانوس با استفاده زیاد است. سنجش از دور همچنین جایگزین روش‌های گران‌قیمت و نسبتا کند جمع‌آوری اطلاعات از سطح زمین می‌شود و در عین حال عدم مداخله انسان در فرآیندهای طبیعی در مناطق یا اشیاء مشاهده‌شده را تضمین می‌کند.

دانشمندان با کمک فضاپیماهای در حال گردش، توانایی جمع‌آوری و انتقال داده‌ها در محدوده‌های مختلف طیف الکترومغناطیسی را دارند که همراه با اندازه‌گیری‌ها و تحلیل‌های هوایی و زمینی بزرگ‌تر، طیف داده‌های لازم را برای نظارت بر پدیده‌ها و روندهای جاری فراهم می‌کند. مانند ال نینو و دیگران، پدیده های طبیعی، چه در کوتاه مدت و چه در بلند مدت. سنجش از دور در زمینه علوم زمین (مثلاً مدیریت طبیعت)، کشاورزی (استفاده و حفاظت از منابع طبیعی)، امنیت ملی (نظارت بر مناطق مرزی) نیز دارای ارزش کاربردی است.

تکنیک های جمع آوری داده ها

هدف اصلی مطالعات چندطیفی و تجزیه و تحلیل داده‌های به‌دست‌آمده، اشیاء و سرزمین‌هایی است که انرژی ساطع می‌کنند که به آنها اجازه می‌دهد در پس زمینه محیط متمایز شوند. یک نمای کلی از سیستم های سنجش از دور ماهواره ای در جدول نمای کلی آمده است.

زمان تابستان معمولاً بهترین زمان برای به دست آوردن داده های سنجش از راه دور است (به ویژه، در این ماه ها خورشید در بالاترین حد افق و روز طولانی ترین است). یک استثنا از این قانون، کسب داده ها با استفاده از حسگرهای فعال (به عنوان مثال، رادار، لیدار)، و همچنین داده های حرارتی در محدوده طول موج بلند است. در تصویربرداری حرارتی که در آن حسگرها انرژی حرارتی را اندازه گیری می کنند، بهتر است از فاصله زمانی استفاده شود که اختلاف دمای زمین و دمای هوا بیشتر است. بنابراین، بهترین زمان برای این روش ها در ماه های سردتر و همچنین چند ساعت قبل از طلوع فجر در هر زمانی از سال است.

علاوه بر این، ملاحظات دیگری نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شود. برای مثال، با کمک رادار، نمی توان تصویری از سطح برهنه زمین با پوشش ضخیم برفی به دست آورد. همین را می توان در مورد لیدار نیز گفت. با این حال، این حسگرهای فعال نسبت به نور (یا کمبود آن) حساس نیستند، که آنها را به انتخابی عالی برای کاربردهای عرض جغرافیایی بالا تبدیل می کند (به عنوان مثال). علاوه بر این، رادار و لیدار هر دو قادرند (بسته به طول موج های مورد استفاده) از سطح زیر سایه بان جنگل تصویربرداری کنند و در مناطقی که بیش از حد رشد کرده اند مفید باشند. از سوی دیگر، روش‌های جمع‌آوری داده‌های طیفی (هر دو روش تصویربرداری استریو و روش‌های چند طیفی) عمدتاً در روزهای آفتابی قابل اجرا هستند. داده‌های جمع‌آوری‌شده در شرایط نور کم نسبت سیگنال به نویز پایینی دارند که پردازش و تفسیر آن را دشوار می‌کند. علاوه بر این، در حالی که تصاویر استریو قادر به نمایش و شناسایی پوشش گیاهی و اکوسیستم هستند، این روش (مانند سنجش چند طیفی) نمی تواند به تاج درختان نفوذ کند و تصاویری از سطح زمین به دست آورد.

برنامه های سنجش از دور

سنجش از دور بیشتر در کشاورزی، ژئودزی، نقشه برداری، نظارت بر سطح زمین و اقیانوس و همچنین لایه های جو مورد استفاده قرار می گیرد.

کشاورزی

با کمک ماهواره ها می توان تصاویری از تک تک میدان ها، مناطق و نواحی را به صورت دوره ای با قطعیت به دست آورد. کاربران می توانند اطلاعات ارزشمندی در مورد وضعیت زمین، از جمله شناسایی محصول، تعریف سطح محصول و وضعیت محصول دریافت کنند. داده های ماهواره ای برای کنترل دقیق و نظارت بر عملکرد کشاورزی در سطوح مختلف استفاده می شود. از این داده ها می توان برای بهینه سازی کشاورزی و مدیریت فضایی عملیات فنی استفاده کرد. این تصاویر می توانند به تعیین مکان محصولات و میزان کاهش زمین کمک کنند و سپس می توانند برای توسعه و اجرای طرح تصفیه برای بهینه سازی استفاده محلی از مواد شیمیایی کشاورزی مورد استفاده قرار گیرند. کاربردهای اصلی سنجش از دور کشاورزی به شرح زیر است:

• زندگی گیاهی:
  • طبقه بندی نوع محصول
  • ارزیابی وضعیت محصول (پایش محصول، ارزیابی خسارت)
  • ارزیابی عملکرد

• خاک
  • نمایش مشخصات خاک
  • نمایش نوع خاک
  • فرسایش خاک
  • رطوبت خاک
  • نمایش تمرین خاکورزی

پایش پوشش جنگلی

سنجش از دور نیز برای نظارت بر پوشش جنگلی و شناسایی گونه ها استفاده می شود. نقشه های به دست آمده از این طریق می توانند یک منطقه بزرگ را پوشش دهند، در حالی که به طور همزمان اندازه گیری ها و مشخصات منطقه (نوع درختان، ارتفاع، تراکم) را نشان می دهند. با استفاده از داده‌های سنجش از دور، می‌توان انواع مختلفی از جنگل‌ها را تعریف و ترسیم کرد که دستیابی به آنها با استفاده از روش‌های سنتی در سطح زمین دشوار است. داده‌ها در مقیاس‌ها و وضوح‌های مختلف متناسب با نیازهای محلی یا منطقه‌ای در دسترس هستند. الزامات برای جزئیات نمایش زمین به مقیاس مطالعه بستگی دارد. برای نمایش تغییرات در پوشش جنگلی (بافت، تراکم برگها)، اعمال:

• تصاویر چند طیفی: برای شناسایی دقیق گونه ها به داده های با وضوح بسیار بالا نیاز است

• تصاویر متعدد از یک قلمرو برای به دست آوردن اطلاعات در مورد تغییرات فصلی انواع مختلف استفاده می شود

• stereophotos - برای تمایز گونه ها، ارزیابی تراکم و ارتفاع درختان. عکس‌های استریو نمای منحصربه‌فردی از پوشش جنگلی را ارائه می‌دهند که تنها از طریق فناوری سنجش از دور قابل دسترسی است

• رادارها به طور گسترده در مناطق گرمسیری مرطوب به دلیل توانایی آنها در گرفتن تصاویر در هر شرایط آب و هوایی استفاده می شود.

• Lidars به ​​شما امکان می دهد ساختار 3 بعدی جنگل را بدست آورید تا تغییرات ارتفاع سطح زمین و اجسام روی آن را تشخیص دهید. داده های لیدار به تخمین ارتفاع درخت، سطح تاج و تعداد درختان در واحد سطح کمک می کند.

نظارت بر سطح

مانیتورینگ سطحی یکی از مهمترین و معمولی ترین کاربردهای سنجش از راه دور است. داده های به دست آمده برای تعیین وضعیت فیزیکی سطح زمین، به عنوان مثال، جنگل ها، مراتع، سطوح جاده ها و غیره، از جمله نتایج فعالیت های انسانی، مانند چشم انداز در مناطق صنعتی و مسکونی، وضعیت مناطق کشاورزی استفاده می شود. ، و غیره. در ابتدا باید یک سیستم طبقه بندی پوشش زمین ایجاد شود که معمولاً سطوح و طبقات زمین را شامل می شود. سطوح و درجه ها باید با در نظر گرفتن هدف استفاده (ملی، منطقه ای یا محلی)، وضوح فضایی و طیفی داده های سنجش از راه دور، درخواست کاربر و غیره ایجاد شوند.

تشخیص تغییرات در وضعیت سطح زمین برای به روز رسانی نقشه های پوشش زمین و منطقی کردن استفاده از منابع طبیعی ضروری است. تغییرات معمولاً هنگام مقایسه چندین تصویر حاوی چندین لایه داده و در برخی موارد، مقایسه نقشه های قدیمی و تصاویر سنجش از راه دور به روز شده، مشاهده می شود.

• تغییر فصلی: زمین های کشاورزی و جنگل های برگریز به صورت فصلی تغییر می کنند

• تغییرات سالانه: تغییرات در سطح زمین یا کاربری زمین، مانند جنگل زدایی یا گسترش شهری

اطلاعات مربوط به سطح زمین و تغییرات پوشش گیاهی به طور مستقیم برای تعیین و اجرای سیاست های حفاظت از محیط زیست ضروری است و می تواند همراه با سایر داده ها برای انجام محاسبات پیچیده (مثلاً برای تعیین خطرات فرسایش) مورد استفاده قرار گیرد.

ژئودزی

جمع آوری داده های پیمایش هوابرد ابتدا برای شناسایی زیردریایی ها و به دست آوردن داده های گرانشی مورد استفاده برای ساختن نقشه های نظامی استفاده شد. این داده ها سطوح اختلالات لحظه ای میدان گرانشی زمین را نشان می دهد که می تواند برای تعیین تغییرات در توزیع توده های زمین مورد استفاده قرار گیرد که به نوبه خود می تواند برای مطالعات مختلف زمین شناسی مورد نیاز باشد.

کاربردهای آکوستیک و نزدیک به آکوستیک

• سونار: سونار غیرفعال، امواج صوتی ساطع شده از اجسام دیگر (کشتی، نهنگ و غیره) را ضبط می کند. سونار فعال، پالس های امواج صوتی را ساطع می کند و سیگنال منعکس شده را ثبت می کند. برای شناسایی، مکان یابی و اندازه گیری پارامترهای اشیاء زیر آب و زمین استفاده می شود.

• لرزه نگار یک دستگاه اندازه گیری ویژه است که برای شناسایی و ثبت انواع امواج لرزه ای استفاده می شود. با کمک لرزه نگاری های گرفته شده در نقاط مختلف یک منطقه خاص، می توان کانون زلزله را تعیین کرد و دامنه آن (بعد از وقوع) را با مقایسه شدت نسبی و زمان دقیق نوسانات اندازه گیری کرد.

• اولتراسوند: حسگرهای اولتراسوند که پالس های با فرکانس بالا ساطع می کنند و سیگنال منعکس شده را ضبط می کنند. برای تشخیص امواج آب و تعیین سطح آب استفاده می شود.

هنگام هماهنگی یک سری از مشاهدات در مقیاس بزرگ، اکثر سیستم های سنجش به عوامل زیر بستگی دارند: مکان سکو و جهت گیری حسگرها. امروزه ابزارهای با کیفیت بالا اغلب به اطلاعات موقعیتی سیستم های ناوبری ماهواره ای متکی هستند. چرخش و جهت گیری اغلب توسط قطب نماهای الکترونیکی با دقت حدود یک تا دو درجه تعیین می شود. قطب نماها می توانند نه تنها آزیموت (یعنی درجه انحراف از شمال مغناطیسی)، بلکه ارتفاع (مقدار انحراف از سطح دریا) را نیز اندازه گیری کنند، زیرا جهت میدان مغناطیسی نسبت به زمین به عرض جغرافیایی بستگی دارد که در آن مشاهده می شود. در حال وقوع است. برای جهت‌یابی دقیق‌تر، استفاده از ناوبری اینرسی، با اصلاحات دوره‌ای با روش‌های مختلف، از جمله ناوبری توسط ستارگان یا نشانه‌های مشخص ضروری است.

بررسی اجمالی ابزارهای سنجش از دور اصلی

• رادارها عمدتاً در سیستم‌های کنترل ترافیک هوایی، سیستم‌های هشدار اولیه، نظارت بر پوشش جنگلی، کشاورزی و برای به دست آوردن داده‌های هواشناسی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند. رادار داپلر توسط سازمان های مجری قانون برای کنترل سرعت وسایل نقلیه و همچنین برای به دست آوردن اطلاعات هواشناسی در مورد سرعت و جهت باد، مکان و شدت بارش استفاده می شود. انواع دیگر اطلاعات به دست آمده شامل داده های گاز یونیزه شده در یونوسفر است. از رادار تداخل سنجی دیافراگم مصنوعی برای به دست آوردن مدل های دقیق ارتفاعی رقومی مناطق وسیعی از زمین استفاده می شود.

• لیزرهای ماهواره ای و ارتفاع سنج های راداری طیف وسیعی از داده ها را ارائه می دهند. این ابزارها با اندازه گیری نوسانات سطح آب اقیانوس ها ناشی از گرانش، توپوگرافی بستر دریا را با وضوحی در حدود یک مایل نمایش می دهند. با اندازه گیری ارتفاع و طول موج امواج اقیانوس ها با ارتفاع سنج می توانید به سرعت و جهت باد و همچنین سرعت و جهت جریان های سطحی اقیانوس پی ببرید.

• سنسورهای اولتراسونیک (آکوستیک) و رادار برای اندازه گیری سطح دریا، جزر و مد و تعیین جهت امواج در مناطق ساحلی دریا مورد استفاده قرار می گیرند.

• فناوری تشخیص نور و برد (LIDAR) به دلیل کاربردهایش در زمینه نظامی، به ویژه در ناوبری لیزری پرتابه ها، به خوبی شناخته شده است. LIDAR همچنین برای شناسایی و اندازه گیری غلظت مواد شیمیایی مختلف در جو استفاده می شود، در حالی که LIDAR در هواپیما می تواند برای اندازه گیری ارتفاع اشیاء و پدیده های روی زمین با دقت بیشتری نسبت به فناوری رادار استفاده شود. سنجش از دور پوشش گیاهی نیز یکی از کاربردهای اصلی LIDAR است.

• پرتو سنج ها و نورسنج ها رایج ترین ابزار مورد استفاده هستند. آنها تشعشعات منعکس شده و ساطع شده را در یک محدوده فرکانس وسیع می گیرند. متداول ترین آنها حسگرهای مرئی و مادون قرمز و پس از آن مایکروویو، حسگرهای اشعه گاما و کمتر متداول سنسورهای فرابنفش هستند. این ابزار همچنین می تواند برای تشخیص طیف انتشار مواد شیمیایی مختلف استفاده شود و داده هایی در مورد غلظت آنها در جو ارائه می دهد.

• تصاویر استریو از عکاسی هوایی اغلب برای بررسی پوشش گیاهی در سطح زمین، و همچنین برای تولید نقشه های توپوگرافی در توسعه مسیرهای بالقوه با تجزیه و تحلیل تصاویر زمین، همراه با مدل سازی ویژگی های محیطی به دست آمده با روش های زمینی استفاده می شود.

• پلتفرم های چند طیفی مانند Landsat از دهه 1970 مورد استفاده فعال قرار گرفته اند. این ابزار برای تولید نقشه های موضوعی با تصویربرداری از طول موج های چندگانه طیف الکترومغناطیسی (چند طیفی) استفاده شده است و معمولاً در ماهواره های رصد زمین استفاده می شود. نمونه هایی از این ماموریت ها شامل برنامه Landsat یا ماهواره IKONOS است. نقشه های پوشش زمین و کاربری اراضی به دست آمده توسط نقشه برداری موضوعی می تواند برای اکتشاف مواد معدنی، شناسایی و نظارت بر کاربری اراضی، جنگل زدایی، و مطالعه سلامت گیاهان و محصولات، از جمله بخش های وسیعی از زمین های کشاورزی یا جنگلی استفاده شود. تصاویر ماهواره ای Landsat توسط تنظیم کننده ها برای نظارت بر پارامترهای کیفیت آب از جمله عمق Secchi، چگالی کلروفیل و فسفر کل استفاده می شود. از ماهواره های هواشناسی در هواشناسی و اقلیم شناسی استفاده می شود.

• تصویربرداری طیفی تصاویری را تولید می کند که در آن هر پیکسل حاوی اطلاعات طیفی کامل است و محدوده های طیفی باریکی را در یک طیف پیوسته نمایش می دهد. دستگاه های تصویربرداری طیفی برای حل مشکلات مختلف، از جمله مواردی که در کانی شناسی، زیست شناسی، امور نظامی و اندازه گیری های محیطی استفاده می شوند، استفاده می شود.

• به عنوان بخشی از مبارزه با بیابان زایی، سنجش از دور امکان رصد مناطقی را که در درازمدت در معرض خطر هستند، تعیین عوامل بیابان زایی، ارزیابی عمق تأثیر آنها و ارائه اطلاعات لازم به تصمیم گیرندگان برای اتخاذ اقدامات حفاظتی مناسب از محیط زیست را فراهم می کند.

پردازش داده ها

با سنجش از دور، به عنوان یک قاعده، از پردازش داده های دیجیتال استفاده می شود، زیرا در این قالب است که داده های سنجش از راه دور در حال حاضر دریافت می شود. در قالب دیجیتال، پردازش و ذخیره اطلاعات آسان تر است. یک تصویر دو بعدی در یک محدوده طیفی را می توان به عنوان یک ماتریس (آرایه دو بعدی) از اعداد نشان داد. من (i، j)که هر کدام نشان دهنده شدت تابش دریافتی حسگر از عنصری از سطح زمین است که مربوط به یک پیکسل در تصویر است.

تصویر شامل n x mپیکسل، هر پیکسل مختصاتی دارد (من، ج)- شماره خط و شماره ستون. عدد من (i، j)- عدد صحیح و سطح خاکستری (یا روشنایی طیفی) پیکسل نامیده می شود (من، ج)... اگر تصویر در چندین محدوده از طیف الکترومغناطیسی به دست آید، آنگاه با یک شبکه سه بعدی متشکل از اعداد نشان داده می شود. من (i، j، k)، جایی که کعدد کانال طیفی است. از نقطه نظر ریاضی، پردازش داده های دیجیتالی به دست آمده در این فرم دشوار نیست.

برای بازتولید صحیح تصویر روی رکوردهای دیجیتالی ارائه شده توسط نقاط دریافت اطلاعات، لازم است فرمت رکورد (ساختار داده) و همچنین تعداد سطرها و ستون ها را بدانید. از چهار فرمت استفاده می شود که داده ها را به صورت زیر مرتب می کنند:

• دنباله ای از مناطق ( Band Sequental، BSQ);

• مناطق متناوب در امتداد خطوط ( گروه Interleaved توسط Line، BIL);
• مناطق متناوب در پیکسل ( گروهی که توسط Pixel، BIP به هم پیوسته است);
• دنباله ای از مناطق با فشرده سازی اطلاعات به یک فایل با روش کدگذاری گروهی (به عنوان مثال، در قالب jpg).

V BSQ-فرمتهر تصویر منطقه در یک فایل جداگانه موجود است. این زمانی راحت است که نیازی به کار با همه مناطق به طور همزمان نباشد. خواندن و تجسم یک منطقه آسان است، تصاویر منطقه را می توان به هر ترتیبی که می خواهید بارگذاری کرد.

V BIL-فرمتداده های ناحیه ای در یک فایل خط به خط نوشته می شود، در حالی که مناطق در امتداد خطوط متناوب می شوند: خط 1 منطقه 1، خط 1 منطقه 2، ...، خط 2 منطقه 1، خط 2 منطقه 2 و غیره. چنین ضبط زمانی راحت است که همه مناطق به طور همزمان تجزیه و تحلیل شوند.

V BIP-فرمتمقادیر ناحیه ای روشنایی طیفی هر پیکسل به ترتیب ذخیره می شود: ابتدا مقادیر پیکسل اول در هر ناحیه، سپس مقادیر پیکسل دوم در هر ناحیه و غیره. این فرمت ترکیبی نامیده می شود. . هنگام انجام پردازش پیکسل به پیکسل یک تصویر چند منطقه ای، به عنوان مثال، در الگوریتم های طبقه بندی، راحت است.

کد نویسی گروهیبرای کاهش میزان اطلاعات شطرنجی استفاده می شود. چنین فرمت هایی برای ذخیره تصاویر بزرگ مناسب هستند؛ برای کار با آنها، باید ابزاری برای باز کردن داده ها داشته باشید.

فایل‌های تصویری معمولاً با اطلاعات اضافی زیر مرتبط با عکس‌های فوری همراه هستند:

• شرح فایل داده (قالب، تعداد سطرها و ستون ها، وضوح و غیره)؛

• داده های آماری (ویژگی های توزیع روشنایی - مقدار حداقل، حداکثر و متوسط، واریانس).
• داده های طرح ریزی نقشه

اطلاعات اضافی یا در هدر فایل تصویر یا در یک فایل متنی جداگانه با همان نام فایل تصویری موجود است.

با توجه به میزان پیچیدگی، سطوح زیر از پردازش CW ارائه شده به کاربران متفاوت است:

• 1A - تصحیح رادیومتری اعوجاج ناشی از تفاوت در حساسیت سنسورهای فردی.

• 1B - تصحیح رادیومتریک در سطح پردازش 1A و اصلاح هندسی اعوجاج سیستماتیک حسگر، از جمله اعوجاج پانوراما، اعوجاج ناشی از چرخش و انحنای زمین، نوسانات در ارتفاع مدار ماهواره.

• 2A تصحیح تصویر را در سطح 1B و تصحیح را مطابق با یک طرح هندسی معین بدون استفاده از نقاط کنترل زمین نشان می دهد. برای تصحیح هندسی، یک مدل ارتفاع دیجیتال جهانی ( DEM، DEM) با یک پله 1 کیلومتری روی زمین. تصحیح هندسی استفاده شده، اعوجاج سیستماتیک سنسور را حذف می کند و تصویر را در یک طرح استاندارد نمایش می دهد. UTM WGS-84)، با استفاده از پارامترهای شناخته شده (داده های ناپایدار ماهواره، موقعیت مکانی و غیره).

• 2B - تصحیح تصویر در سطح 1B و تصحیح مطابق با پیش بینی هندسی داده شده با استفاده از نقاط کنترل زمین.

• 3 - تصحیح تصویر در سطح 2B بعلاوه تصحیح با استفاده از DEM زمین (orthorectification).

• S - تصحیح تصویر با استفاده از تصویر مرجع.

کیفیت داده های به دست آمده از سنجش از دور به تفکیک مکانی، طیفی، رادیومتری و زمانی آنها بستگی دارد.

رزولوشن فضایی

مشخصه آن اندازه یک پیکسل (روی سطح زمین) است که در یک تصویر شطرنجی ثبت شده است - معمولاً بین 1 تا 4000 متر است.

وضوح طیفی

داده های Landsat شامل هفت باند، از جمله طیف مادون قرمز، از 0.07 تا 2.1 میکرومتر است. سنسور Hyperion دستگاه Earth Observing-1 قادر است 220 باند طیفی از 0.4 تا 2.5 میکرومتر را با وضوح طیفی 0.1 تا 0.11 میکرومتر ثبت کند.

وضوح رادیومتری

تعداد سطوح سیگنالی که سنسور می تواند ثبت کند. به طور معمول از 8 تا 14 بیت متغیر است که منجر به 256 تا 16 384 سطح می شود. این مشخصه به میزان نویز در دستگاه نیز بستگی دارد.

مجوز موقت

فرکانس پرواز ماهواره بر روی سطح مورد نظر. هنگام بررسی یک سری تصاویر، به عنوان مثال، هنگام مطالعه پویایی جنگل ها مفید است. در ابتدا، تجزیه و تحلیل سریال برای نیازهای اطلاعات نظامی، به ویژه برای ردیابی تغییرات در زیرساخت ها، حرکات دشمن انجام شد.

برای ایجاد نقشه‌های دقیق بر اساس داده‌های سنجش از دور، تغییر شکلی که اعوجاج هندسی را حذف می‌کند، مورد نیاز است. تصویری از سطح زمین با دستگاهی که مستقیماً به سمت پایین است، فقط در مرکز تصویر دارای یک تصویر تحریف نشده است. هنگام جابجایی به لبه ها، فواصل بین نقاط روی تصویر و فواصل مربوطه روی زمین بیشتر و بیشتر متفاوت می شود. تصحیح چنین اعوجاج هایی در طی فرآیند فتوگرامتری انجام می شود. از اوایل دهه 1990، اکثر تصاویر ماهواره ای تجاری قبلاً تصحیح شده فروخته شده است.

علاوه بر این، اصلاح رادیومتریک یا اتمسفر ممکن است مورد نیاز باشد. تصحیح رادیومتری سطوح سیگنال گسسته، به عنوان مثال از 0 تا 255، را به مقادیر فیزیکی واقعی خود تبدیل می کند. تصحیح اتمسفر اعوجاج طیفی ایجاد شده در اثر حضور جو را حذف می کند.