Метод обнаружения и определения пространственного местоположения перемещающихся воздушных объектов искусственного происхождения посредством измерения интенсивности изотропного космического реликтового излучения

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах обнаружения воздушных объектов искусственного происхождения, перемещающихся в атмосфере Земли. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого осуществляют последовательное измерение интенсивности изотропного космического реликтового излучения путем сканирования измерительным приемником небесной сферы, настроенным на частоту изотропного космического реликтового излучения. При этом для регистрации интенсивности электромагнитных волн изотропного космического реликтового излучения используется регистратор, который состоит из узкополосной, узконаправленной антенны, узкополосного селективного приемника, прецизионного позиционера и вычислителя координат перемещающихся воздушных объектов с устройством вывода информации. 1 ил.

 

Данное изобретение относится к области измерительной техники и приборостроению.

Аналог данного изобретения не существует.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Данный метод используется для решения задачи обнаружения воздушных объектов искусственного происхождения, перемещающихся в атмосфере Земли. Для достижения данной цели используется процесс последовательного измерения интенсивности изотропного космического реликтового излучения путем сканирования измерительным приемником небесной сферы, настроенным на частоту изотропного космического реликтового излучения.

Изотропное космическое реликтовое излучение, генерируемое Вселенной, имеет среднюю температуру 2,725 К; Для удобства измерения ведутся на длине волны максимума излучения.

Для регистрации интенсивности электромагнитных волн изотропного космического реликтового излучения используется регистратор, блок-схема которого показана на фиг.1. Регистратор состоит из следующих основных узлов:

узкополосная, узконаправленная антенна АНТ;

узкополосный селективный приемник ПР.

Прецизионный позиционер ПОЗ.

Вычислитель координат перемещающихся воздушных объектов с устройством вывода информации ВЫЧ.

Приемная узкополосная, узконаправленная антенна АНТ настроена в резонанс с длиной электромагнитной волны максимума изотропного космического реликтового излучения и имеет максимально узкую диаграмму направленности (ДН), от которой будет зависеть разрешающая способность регистратора. Сигнал электромагнитного излучения преобразуется в электрический сигнал, подаваемый на ПР.

Узкополосный, селективный приемник ПР имеет частоту приема, которая максимально совпадает с частотой, соответствующей длине принимаемой волны изотропного космического реликтового излучения. Приемник оценивает интенсивность приходящего с антенны электрического сигнала, соответствующего интенсивности изотропного космического: реликтового излучения, преобразуя ее в пропорциональный сигнал, уровень (амплитуда) которого характеризует интенсивность изотропного космического реликтового излучения, принимаемого приемной узкополосной, узконаправленной антенной АНТ. Сигнал, соответствующий оценке ПР интенсивности, подается на ВЫЧ.

Прецизионный позиционер ПОЗ обеспечивает сканирование узконолосной, узконаправленной антенной АНТ выбранного участка небесной сферы. ПОЗ сканирует поверхность небесной сферы в двух ортогональных направлениях, задаваемых ВЫЧ по выбранному закону сканирования. Законом сканирования является последовательность сканирования всех точек сканируемой поверхности небесной сферы. ПОЗ при сканировании передает на ВЫЧ координаты сканируемой точки в выбранной системе геометрического отсчета.

Вычислитель координат перемещающихся воздушных объектов с устройством вывода информации ВЫЧ обеспечивает предварительную установку режима работы регистратора, его предварительную настройку перед работой. Основной задачей ВЫЧ является анализ сигналов, приходящих от ПР и ПОЗ, построение трехмерной карты зависимости интенсивности изотропного космического реликтового излучения от координат точек выбранного участка сканирования небесной сферы.

Алгоритм работы регистратора следующий.

Теоретически изотропное космическое реликтовое излучение регистрируется в любой точке земной поверхности с одинаковым уровнем. Однако существующие в космическом пространстве материальные объекты космогенного происхождения (как то: галактики, звезды, планеты, газовые скопления) являются источниками излучения радиоволн в широком диапазоне длин волн и будут создавать засветку различной интенсивности сигнала на регистрируемой частоте. В результате этого регистрируемый сигнал при достаточно высокой разрешающей способности регистратора будет неодинаков. Перемещающиеся в атмосфере Земли объекты искусственного происхождения (как то: самолеты, ракеты) будут оказывать экранирующее действие на приходящее изотропное космическое реликтовое излучение, ослабляя его и вызывая уменьшение его интенсивности.

ВЫЧ создает последовательность трехмерных карт зависимости интенсивности изотропного космического реликтового излучения от координат точек выбранного участка сканирования небесной сферы с определенной частотой следования и за выбранный промежуток времени. Первая карта, относительно которой будут проверяться изменения в последующих картах, считается опорной картой. Карты сравниваются. При этом выделяются участки, в которых произошло изменение интенсивности регистрируемого излучения. Оценивается размер участка, в котором произошли изменения, его местоположение на карте по отношению к местоположению на предыдущих картах. Вычисляется вектор движения объектов на сканируемом участке небесной сферы, а также его скорость перемещения. Результаты выдаются на устройство вывода информации. Дифференцирование перемещающихся космогенных объектов в космическом пространстве и объектов искусственного происхождения в атмосфере Земли основано на анализе их вектора движения и скорости перемещения по небесной сфере. Вектор движения космогенных объектов, ввиду вращения Земли, будет неизменным и однонаправленным, а скорость перемещения будет стабильной и на порядок меньшей. Вектор перемещения искусственных объектов, перемещающихся в атмосфере Земли, в подавляющем большинстве случаев не будет подобным вектору движения космогенных объектов, и их перемещение будет происходить с более высокой скоростью.

Метод обнаружения и определения пространственного местоположения перемещающихся воздушных объектов искусственного происхождения, включающий процесс последовательного измерения интенсивности изотропного космического реликтового излучения, приходящего в точку произведения метода, путем последовательного сканирования измерительным приемником небесной сферы, настроенным на частоту изотропного космического реликтового излучения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при создании систем автоматического управления (САУ) изделиями и объектами ракетно-космической техники (РКТ) и робототехнических комплексов (РТК), работающих в экстремальных внешних условиях.

Изобретение относится к системам автономной навигации и ориентации космического аппарата (КА). Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах астроориентации и астронавигации космических аппаратов и авиационной техники.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических средств и систем обзора космического пространства для наблюдения и обнаружения небесных объектов - звезд, галактик, квазаров и тел Солнечной системы, прежде всего астероидов и комет, опасных для Земли.

Изобретение относится к области навигационных систем. .

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в бортовых системах управления космическими аппаратами (КА) для определения автономных оценок орбиты и ориентации КА.

Изобретение относится к мореходной астрономии и может быть использовано для определения координат места по наблюдению светил. .

Изобретение относится к глобальным информационным космическим системам мониторинга Земли и околоземного пространства. .

Изобретение относится к космонавтике и, в частности, к системам астрокоррекции азимута пуска ракет-носителей. .

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании спутниковых систем позиционирования объектов на земной поверхности. .

Изобретение относится к астроинерциальным навигационным системам. Отличительной особенностью заявленной системы астровизирования является то, что в блок обработки выходного сигнала телеблока дополнительно введены второй коммутатор, первым входом соединенный со вторым выходом циклического счетчика, вторым входом соединенный со вторым выходом накопителя, а выходом соединенный с четвертым входом сумматора-накопителя, а в блоке обнаружения звезды и определения ее координат второй выход первого блока сравнения соединен со вторым входом пятого блока сравнения, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом блока запоминания координат звезды при прохождении выходного сигнала сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока через ноль, а второй и третий входы соответственно со вторыми выходами второго и третьего блоков сравнения, а третий выход четвертого блока сравнения соединен с первым входом вновь введенного шестого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого блока сравнения, а выход соединен со входом вновь введенного блока определения координат визируемой звезды, выход которого соединен со входом блока формирования признака обнаружения визируемой звезды. Техническим результатом является повышение точности визирования звезды. 7 ил.

Изобретение относится к астроинерциальным навигационным системам, в которых основная навигационная информация корректируется по сигналам, поступающим с выхода астровизирующего устройства. Характеризуется тем, что для обнаружения визируемой звезды при наличии фоновой помехи высокого уровня формируется накопитель, состоящий из N регистров для хранения N последних выходных сигналов телеблока, и циклический счетчик, меняющийся от единицы до N на каждом цикле поступления выходного сигнала телеблока. Текущий выходной сигнал телеблока запоминается в регистре накопителя, номер которого определяется значением циклического счетчика. Для повышения точности определения координат визируемой звезды, при наличии градиента фоновой помехи высокого уровня, номер регистра накопителя определяется как текущее значение циклического счетчика и 3/4 числа N регистров накопителя, взятое по модулю N. Техническим результатом является повышение точности визирования звезды за счет компенсации градиента фоновой помехи. 6 ил.

Изобретение относится к высокоточным астроинерциальным навигационным системам для применения в составе пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов. Астронавигационная система, установленная на летательном аппарате, содержит бесплатформенную инерциальную навигационную систему, включающую акселерометры, гироскопы, приемник спутниковой радионавигационной системы, навигационный вычислитель, автономный источник питания, астровизирующее устройство с вычислителем, определяющим угловые параметры визирования звезд, навигационный вычислитель, блок градиентометров, жестко связанный с бесплатформенной инерциальной навигационной системой, для возможности синхронного перемещения с летательным аппаратом и параллельно плоскости горизонта. Вычислитель бесплатформенной инерциальной навигационной системы выполнен в виде последовательно соединенных программного модуля вычисления матрицы градиентов, программного модуля счисления скорости, программного модуля счисления координат и программного модуля коррекции. Технический результат - повышение точности параметров астроинерциальной системы путем использования косвенных значений градиента вектора напряженности гравитационного поля Земли. 1 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических средств и систем обзора космического пространства для обнаружения астероидов и комет, опасных для Земли. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Изобретение включает способ обзора космического пространства между Солнцем и Землей, из-за засветки Солнцем недоступного для наблюдения с Земли или околоземных орбит. Обзор этой части космического пространства производится с одного или двух космических аппаратов, расположенных на орбите Земли на постоянном расстоянии от нее. Обзор космического пространства производится в пределах наблюдаемого с космического аппарата контура конуса с вершиной в центре Земли и осью, направленной на Солнце, ограниченного со стороны Солнца углом засветки Солнцем аппаратуры наблюдения космического аппарата. Полный или частичный обзор данной области космического пространства может осуществляться либо в режиме покадровой съемки с заданной экспозицией, либо в режиме сканирования по полосам с заданной угловой скоростью с использованием матричных фотоприемных приборов с зарядовой связью со считыванием сигналов в режиме с временной задержкой и накоплением. Получаемая информация передается на наземные средства приема информации для ее последующей обработки. 12 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в высокоточных астроинерциальным навигационных системах летательных аппаратов (ЛА). Технической результат - повышение точности выходных параметров за счет учета в процессе измерений в реальном времени изменения гравитационных составляющих ускорения силы тяжести. Для этого в астронавигационную систему ЛА дополнительно вводят гравиметры, блок высотомеров для измерения вертикального ускорения летательного аппарата, вычислитель ускорения силы тяжести и сумматоры, при этом гравиметры устанавливают на отдельной платформе, выполненной с возможностью синхронного перемещения с перемещением летательного аппарата и параллельно плоскости горизонта, причем выходы гравиметров и блока высотомеров для измерения вертикального ускорения летательного аппарата соединяют с входами вычислителя ускорения силы тяжести, выходы которого подключены через сумматоры к навигационному вычислителю бесплатформенной инерциальной навигационной системы, а выходы акселерометров соединяют с вторыми входами сумматоров. 1 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических средств и систем обзора космического пространства для наблюдения и обнаружения небесных объектов, прежде всего астероидов и комет, опасных для Земли, летящих к Земле со всех направлений, в том числе и со стороны Солнца, определения времени и района падения небесного тела на Землю и выдачи заблаговременного сообщения органам государственного управления и заинтересованным абонентам для предотвращения угрожающего события или принятия мер по снижению катастрофических последствий от возможного столкновения. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого космическая система обзора небесной сферы для наблюдения небесных объектов и обнаружения опасных для Земли небесных тел - астероидов и комет - включает в себя наземный информационно-управляющий центр и два космических комплекса. Наземный информационно-управляющий центр системы управляет всеми средствами космической системы, организует обзор космического пространства одновременно двумя космическими комплексами и осуществляет обработку поступающей от них информации. Первый космический комплекс с космическим аппаратом (аппаратами), установленным на геостационарной или близкой к ней геосинхронной орбите, регулярно осматривает всю небесную сферу, кроме околосолнечной области, которую невозможно наблюдать из-за засветки Солнцем аппаратуры наблюдения. Второй космический комплекс с космическим аппаратом (аппаратами), установленным на орбите Земли на расстоянии от 40 млн км до 80 млн км, регулярно осматривает сбоку пространство между Солнцем и Землей, недоступное для наблюдения с Земли. Это пространство представляет собой конус, вершина которого расположена в центре Земли, с осью, направленной на центр Солнца, и углом при вершине, равным углу засветки Солнцем аппаратуры наблюдения космического аппарата первого космического комплекса. Обзор этого конуса ограничивается углом засветки Солнцем аппаратуры наблюдения космического аппарата второго комплекса. Космическая система может быть использована также для исследований космического пространства по различным научным программам. 8 ил.

Изобретение относится к области комплексных навигационных систем, систем управления и наведения летательных аппаратов (ЛА). Технический результат изобретения - повышение точности и быстродействия оптимального оценивания и коррекции всех измеряемых инерциальной навигационной системой (ИНС) навигационных и пилотажных параметров в обеспечение эффективного решения навигационных, боевых и специальных задач. Способ оценивания ошибок инерциальной информации и ее коррекции по измерениям спутниковой навигационной системы заключается в том, что используют традиционную процедуру оптимальной фильтрации и идентификации Калмана, для чего сигналы измерения оптимального фильтра-идентификатора формируют посредством сравнения одноименных географических координат местоположения и горизонтальных составляющих абсолютной линейной скорости в проекциях на оси опорного трехгранника гироплатформы (ГП) ИНС, сформированных по измерениям спутниковой навигационной системы (СНС), а его структуру синтезируют в соответствии с традиционной для ИНС моделью ошибок, при этом характер полета методически организуют таким образом, что после 270 секунд прямолинейного горизонтального полета, на котором реализуют точное «горизонтирование» гироплатформы и оценивают хорошо наблюдаемые параметры горизонтальных каналов ИНС, осуществляют маневр, типа «змейки», координированного или боевого разворотов, после чего активную фазу процедуры оптимальной фильтрации и идентификации приостанавливают и фильтр-идентификатор переводят в режим долгосрочного - до следующего сеанса коррекции, прогноза, для реализации которого сигналы измерения обнуляют, а значения оценок на момент завершения активной фазы процедуры оценивания используют в качестве начальных условий в процедуре прогноза, при этом сам прогноз осуществляют в соответствии с дискретными уравнениями расчета априорных оценок ошибок ИНС, а коррекцию выходных параметров ИНС - географических координат местоположения и составляющих абсолютной линейной скорости, реализуют в разомкнутой схеме ИНС, для чего используют текущие прогнозируемые значения оценок параметров состояния ИНС. При этом модель ошибок ИНС расширяют за счет включения в нее математического описания координат ее местоположения относительно антенного блока (АБ) СНС и представляют их в виде системы трех взаимосвязанных дифференциальных уравнений первого порядка в проекциях на оси опорного трехгранника ГП ИНС, которые одновременно описывают аддитивно входящие в скоростные сигналы измерения кинематические составляющие относительной скорости движения ИНС, а при формировании сигналов измерения и матрицы наблюдения используют кинематические соотношения, связывающие ошибки Δϕ, Δλ, Δχ счисления географических координат местоположения и угла азимутальной ориентации опорного трехгранника ГП ИНС с погрешностями выдерживания вертикали αx, αy и углом αz азимутального ухода ГП ИНС с точностью до величин второго порядка малости относительно таких параметров, как Δϕ, Δλ, αх, αy, αz, обеспечивают определение текущих значений элементов матриц сообщения и наблюдения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических систем обзора космического пространства для наблюдения и обнаружения опасных астероидов и комет, летящих к Земле со стороны Солнца. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого система включает один или более космических аппаратов, расположенных на орбите Земли на постоянном расстоянии от нее, и наземные средства управления, приема информации с космических аппаратов и обработки получаемой информации. Космические аппараты осуществляют постоянный обзор той части космического пространства между Солнцем и Землей, которая из-за засветки Солнцем недоступна для наблюдения с Земли и околоземных орбит. Эта область представляет собой конус с вершиной на Земле, с осью, направленной на Солнце, и углом при вершине, равным углу засветки Солнцем оптической аппаратуры наблюдения, размещенной на Земле и на околоземных орбитах. Наземный информационно-управляющий центр (НИУЦ) формирует и передает на космический аппарат (аппараты) команды управления, программы сканирования космического пространства и времена радиовидимости с наземными средствами приема информации. Космический аппарат (аппараты) ежесуточно на интервалах времени радиовидимости с наземных средств передает на них информацию, получаемую как в реальном времени, так и запомненную при наблюдениях вне интервалов радиовидимости. Наземный Центр обработки информации, входящий в состав НИУЦ, осуществляет обработку полученной информации и вырабатывает окончательную информацию об обнаруженных небесных телах. В случае обнаружения потенциально опасных небесных тел НИУЦ выдает через блок связи с абонентами системы в согласованном формате эту информацию органам государственного управления, МЧС и другим организациям, входящим в состав внешних абонентов предлагаемой космической системы. Данная космическая система может быть использована также для проведения астрономических научных исследований. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Автогидирующая оптико-механическая система со встречной засветкой оптоволокна содержит оптическое волокно, соединяющее входную и оптическую системы спектрографа и детектор смещения изображения центра звезды с входного торца оптического волокна. При этом вход оптического волокна вклеен по центру одной из граней оптической призмы. Причем перед оптической призмой по ходу луча расположены два компенсирующих оптических элемента, выполненных в виде плоскопараллельных пластин, каждый из которых имеет возможность вращения вокруг своей оси. Оси оптических элементов расположены в ортогональных плоскостях, а их приводы выполнены в виде электродвигателей, управляемых с помощью персонального компьютера посредством специального алгоритма. Технический результат заключается в упрощении конструкции и технологии изготовления автогидирующей оптико-механической системы оптоволоконного спектрографа, основанной на встречной засветке оптоволокна. 1 ил.

Изобретение относится к способам определения ориентации по координатам наблюдаемых звезд, преимущественно для навигационных целей. В частности, для космической навигации путем определения положения космического аппарата относительно изображений звезд, наблюдаемых на небесной сфере. Способ определения ориентации по изображениям участков звездного неба заключается в том, что предварительно составляют и запоминают бортовой каталог координат звезд, ограничивая выбор звезд звездной величиной, отображаемой используемой системой наблюдения. Затем в процессе определения ориентации формируют изображение участка звездного неба, выбирают наиболее яркую звезду в центральной части поля зрения, выбирают соседние с ней звезды. Далее определяют попарные расстояния на изображении от выбранной центральной звезды до выбранных соседних звезд, а затем сравнивают измеренные на полученном изображении расстояния между звездами с расстояниями, полученными из бортового каталога. При совпадении всех этих расстояний отождествляют выбранную центральную звезду на изображении с соответствующей звездой из каталога и определяют ориентацию, учитывая положение этой звезды на изображении в приборной системе координат. При этом каждую звезду при составлении бортового каталога дополнительно характеризуют значениями расстояний до двух ближайших к ней звезд и расстоянием между самими этими звездами или до трех ближайших к ней звезд и по результатам этих определений формируют трехкоординатное признаковое пространство. В процессе определения ориентации, для выбранной на изображении звезды, по указанным измеренным расстояниям определяют положение этой звезды в признаковом пространстве, а затем по ее каталожным координатам на звездном небе определяют ее положение и находят ориентацию аппарата. Техническим результатом заявленного способа является повышение эффективности работы используемых датчиков звездной ориентации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах обнаружения воздушных объектов искусственного происхождения, перемещающихся в атмосфере Земли. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого осуществляют последовательное измерение интенсивности изотропного космического реликтового излучения путем сканирования измерительным приемником небесной сферы, настроенным на частоту изотропного космического реликтового излучения. При этом для регистрации интенсивности электромагнитных волн изотропного космического реликтового излучения используется регистратор, который состоит из узкополосной, узконаправленной антенны, узкополосного селективного приемника, прецизионного позиционера и вычислителя координат перемещающихся воздушных объектов с устройством вывода информации. 1 ил.

Наверх