Способ контроля положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата

Изобретение относится к области дистанционного мониторинга опасных природных процессов. Способ контроля положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата (КА) включает определение текущих параметров орбиты, съемку с КА ледника и неподвижных характерных наземных точек в моменты, взятые через задаваемый промежуток времени, и определение скорости движения фронтальной части ледника по получаемым изображениям. Дополнительно корректируют орбиту КА, изменяя ее высоту в выделенных пределах, выполняют съемку через задаваемый интервал времени, выбираемый из условия определения перемещения фронтальной части ледника по получаемым изображениям, выполняют съемку через промежутки времени, отсчитываемые от момента выполнения предшествующей съемки, менее или равные прогнозируемому по получаемым изображениям текущему минимальному времени до достижения фронтальной частью ледника наземного объекта, уменьшенному на задаваемое время для принятия решения по подготовке к катастрофическому событию на наземном объекте. По получаемым изображениям определяют расстояния от характерных наземных точек до фронтальной части ледника. Техническим результатом изобретения является повышение точности контроля движения ледника.

 

Изобретение относится к области дистанционного мониторинга опасных природных процессов и может быть использовано для контроля движения наблюдаемого с космического аппарата (КА) ледника.

Ледники играют важную роль в жизни нашей планеты. Движение - основной процесс, управляющий жизнедеятельностью ледника. Оно служит источником энергии для изменений структуры ледникового льда, влияет на его тепловое состояние, разгружает области аккумуляции ото льда (С.В. Калесник. Очерки гляциологии, Государственное издательство географической литературы, Москва, 1963).

Бесконтрольное движение ледника может привести к катастрофическим последствиям (Л.В. Десинов. Снежный покров и ледники. М., «Знание», 1988; Л.В. Десинов. Агрессия горного ледника. «Земля и Вселенная», №1, 2003). Поэтому необходимо контролировать движение и моменты времени катастрофического схода ледников.

Контроль состояния наземного объекта с КА может осуществляться путем выполнения геофизических наблюдений с КА, включающих определение положения и параметров обриты КА, расчет трассы КА на земной поверхности, проверку условий доступности объекта наблюдению, проверку выполнения ограничений на наблюдение объекта, расчет параметров функционирования аппаратуры наблюдения, расчет требуемого расхода ресурсов КА, построение требуемой для проведения наблюдений ориентации КА (М.Ю. Беляев. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях, М., «Машиностроение», 1984).

Отметим, что в общем случае разовое наблюдение наземного объекта не обеспечивает возможности прогнозирования состояния объекта во времени.

Для контроля изменения состояния наземного объекта во времени используется повторное наблюдение исследуемого объекта.

Известен способ определения скорости движения фронтальной части ледника с КА (патент РФ №2568152 по заявке №2014120766/28, МПК G01C 11/00 (2006.01), приоритет от 22.05.2014 - прототип), согласно которому определяют неподвижные характерные точки на склонах ледника, осуществляют с КА съемку ледника и неподвижных характерных точек и получают изображение, фиксируют контрольный створ в виде линии, проходящей через неподвижные характерные точки, в случае пересечения изображения ледника и контрольного створа измеряют по полученному изображению расстояние от контрольного створа до максимально удаленной крайней точки языка ледника, а в случае если изображение ледника и контрольный створ не пересекаются - расстояние до минимально удаленной крайней точки языка ледника, через промежуток времени ΔT, больший или равный n=3⋅d/0.2, где n - количество суток, d - геометрическое разрешение съемочной системы КА по поверхности Земли, повторяют съемку с КА при возникновении условий съемки, определяют изменение δL измеряемого расстояния от контрольного створа до крайней точки языка ледника и определяют скорость движения фронтальной части ледника по формуле δT/ΔT.

К недостаткам способа-прототипа относится то, что он не обеспечивает контроля возможности наступления катастрофического события на объекте, достижение которого фронтальной части ледника приведет к катастрофическим последствиям, с учетом времени, необходимого для принятия решения по подготовке к наступлению катастрофического события.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение точности контроля движения ледника относительно наземного объекта, достижение которого фронтальной частью ледника приведет к катастрофическим последствиям.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в формировании требуемой околокруговой орбиты КА для дистанционного контроля с КА достижения фронтальной частью ледника (языком ледника) задаваемого наземного объекта с учетом времени, необходимого для принятия решения по подготовке к наступлению катастрофического события на наземном объекте.

Технический результат достигается тем, что в способе контроля положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата, включающем определение текущих параметров орбиты, съемку с космического аппарата ледника и неподвижных характерных наземных точек в моменты, взятые через задаваемый промежуток времени, и определение скорости движения фронтальной части ледника по получаемым изображениям, дополнительно корректируют орбиту космического аппарата, изменяя ее высоту в выделенных пределах до значения, при котором аргумент широты us подсолнечной точки орбиты на момент окончания сезона абляции ледника, уменьшенный на время , определяется соотношением ,

где В - широта ледника;

hS - требуемая минимальная высота Солнца над ледником при его наблюдении;

ι>0 - наклонение орбиты;

β - угол между направлением на Солнце и плоскостью орбиты;

SHA3 - расстояние от наземного объекта, достижение которого ледником приведет к катастрофическим последствиям, вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту, доступное для наземных измерений движения ледника;

VMAX - максимальная скорость движения языка ледника при его катастрофическом сходе,

начиная с момента равенства высоты Солнца над ледником значению hS при ее увеличении выполняют съемку ледника и неподвижных характерных точек вокруг ледника в моменты, взятые через задаваемый интервал времени, выбираемый из условия определения перемещения фронтальной части ледника по получаемым изображениям, после чего выполняют съемку ледника и неподвижных характерных точек вокруг ледника через промежутки времени, отсчитываемые от момента выполнения предшествующей съемки ледника, менее или равные прогнозируемому по получаемым изображениям текущему минимальному времени до достижения фронтальной частью ледника наземного объекта, уменьшенному на задаваемое время для принятия решения по подготовке к катастрофическому событию на наземном объекте, при этом по получаемым изображениям определяют расстояния от характерных наземных точек до фронтальной части ледника, по которым определяют параметры, по которым контролируют движение фронтальной части ледника относительно наземного объекта.

Поясним предложенные в способе действия.

При описании действий предложенного способа используем последовательную нумерацию съемок ледника. Обозначаем ΔTi, i≥2 - время (промежуток времени) от момента ti-1 выполнения (i-1)-й съемки ледника до момента ti выполнения i-й съемки ледника.

В предлагаемом способе прогнозируют максимальное время (сутки) окончания сезона абляции ледника. Такой прогноз делается исходя из анализа результатов предшествующих наблюдений данного ледника или ледников аналогичного типа, аналогичного расположения и в аналогичных условиях.

Рассчитывают время

где - время (сутки) окончания наблюдений ледника с КА;

- максимальное время (сутки) окончания сезона абляции ледника;

SНАЗ - расстояние от наземного объекта, достижение которого ледником приведет к катастрофическим последствиям, вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту, доступное для наземных измерений движения ледника;

VMAX - максимальная скорость движения языка ледника при его катастрофическом сходе.

Значение VMAX задается исходя из анализа результатов предшествующих наблюдений данного ледника или ледников аналогичного типа, аналогичного расположения и в аналогичных условиях.

Время окончания наблюдений ледника с КА является значением времени, до которого необходимо иметь возможность выполнять дистанционные наблюдения движения ледника из космоса (с КА), поскольку после данного момента движение фронтальной части ледника будет доступно для наземных измерений.

Определяют текущие значения параметров орбиты КА, включая измерение высоты орбиты КА, и корректируют орбиту, изменяя ее высоту в выделенных пределах до значения, при котором аргумент широты uS подсолнечной точки орбиты на момент , рассчитанный по соотношению (1), определяется соотношением

где В - широта ледника;

hS - требуемая минимальная высота Солнца над ледником при его наблюдении;

ι>0 - наклонение орбиты КА;

β - угол между направлением на Солнце и плоскостью орбиты.

Соотношение (2) определяет такую орбиту КА, при которой в сутки значение высоты Солнца над ледником в моменты его наблюдения с КА равно требуемому минимальному значению hS, а до этого времени текущее значение высоты Солнца над ледником в моменты его наблюдения с КА превышает требуемое минимальное значение hS.

Функция X=arcsinF имеет два значения, равные в интервале (0, 2π) при F≥0

, X2=π-X1;

и при F≤0

, X2=3π-X1.

Выражение соответствует большим из значений функции X=arcsinF, а именно значениям Х2.

Соотношение (2) получено следующим образом.

Для решения поставленной задачи контроля положения фронтальной части ледника необходимо сформировать такую орбиту КА, на которой обеспечивается максимально длительное наблюдение ледника с КА, при этом ледник должен быть гарантированно доступен для наблюдения в период наибольшей опасности реализации его катастрофического схода, а именно в конце периода абляции ледника.

Такая орбита описывается выполнением условия

где uMAX - максимальное значение аргумента широты точки местоположения КА на орбите при прохождении КА над ледником;

γ - длина дуги отрезка витка, на которой текущее значение высоты Солнца над плоскостью местного горизонта в подспутниковой точке не менее задаваемого значения hS.

С учетом того, что

из (3) следует соотношение (2).

В качестве исходных данных для определения необходимых маневров для построения требуемой орбиты КА используются результаты определения текущих значений параметров орбиты КА (например, осуществляется методами радиоконтроля орбиты КА с наземных измерительных пунктов или с помощью систем спутниковой навигации). После реализации рассчитанных корректирующих импульсов текущая орбита КА совмещается с требуемой.

Определяют момент равенства высоты Солнца над ледником значению hS при ее увеличении (начиная с этого момента и до момента текущее значение высоты Солнца над ледником будет превышать требуемое минимальное значение высоты Солнца над ледником при его наблюдении hS).

Начиная с этого момента выполняют первую и вторую съемки с КА ледника и неподвижных характерных наземных точек вокруг ледника в моменты, взятые через задаваемый промежуток времени, выбираемый из условия определения перемещения фронтальной части ледника по получаемым изображениям.

Указанный промежуток времени, например, может выбираться из следующих соображений.

Например, минимальная скорость движения ледника в период абляции может быть оценена величиной ≈0.2 м/сут. Для надежного определения перемещения ледника можно использовать соотношение n=K⋅d/0.2, где d - геометрическое разрешение съемочной системы КА по поверхности Земли в метрах, n - количество суток до повторной съемки, K - коэффициент, выбираемый из условия надежности определения перемещения ледника (например, можно принять K=3). Таким образом, повторная съемка ледника может осуществляться при возникновении необходимых условий съемки через промежуток времени ΔT2≥n сут.

Условия съемки определяются характеристиками аппаратуры наблюдения и характеризуются взаимным положением объекта съемки и трасс КА на земной поверхности, освещенностью объекта (углом возвышения Солнца над плоскость местного горизонта), метеоусловиями (М.Ю. Беляев. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях, М., «Машиностроение», 1984).

При этом выполнение условий по необходимой освещенности ледника в моменты съемки автоматически обеспечивается на всем интервале полета до расчетного времени окончания наблюдений ледника с КА. Выполнение условий по необходимому взаимному положению объекта съемки (ледника) и трасс КА на земной поверхности обеспечивается не реже чем через 1-2 дня в зависимости от межвиткового расстояния орбиты КА.

По получаемым изображениям определяют (измеряют) расстояния от характерных наземных точек до фронтальной части ледника.

Необходимые неподвижные характерные точки всегда могут быть найдены на склонах вокруг ледника. Ими могут являться кучи камней, отдельные крупные валуны и т.д. Фиксация на изображениях неподвижных характерных наземных точек вокруг ледника с помощью современных оптических систем не представляет затруднений.

По расстояниям от характерных наземных точек до фронтальной части ледника, полученным по результатам последовательных съемок ледника, определяют длину перемещения фронтальной части ледника за время между съемками.

Например, по расстояниям от характерных наземных точек до фронтальной части ледника определяют местоположение фронтальной части ледника относительно данных характерных точек на момент выполнения каждой съемки (например, определяют координаты фронтальной части ледника в некоторой системе координат, связанной с характерными точками вокруг ледника). По определенным на моменты выполнения съемок координатам местоположений фронтальной части ледника определяют расстояние между данными местоположениями (данное расстояние отсчитывается вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту), которое является длиной перемещения фронтальной части ледника за время между съемками.

По определенной длине перемещения фронтальной части ледника за время между съемками ледника определяют скорость движения фронтальной части ледника на данном интервале времени.

По получаемым изображениям определяют текущее расстояние от фронтальной части ледника до задаваемого наземного объекта, достижение которого ледником приведет к катастрофическим последствиям, отсчитываемое вдоль задаваемой (прогнозируемой) линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту.

Также данное расстояние может быть определено по измеренным расстояниям от характерных наземных точек вокруг ледника до фронтальной части ледника. Например, относительно упомянутых характерных точек вокруг ледника задают местоположение задаваемого наземного объекта и с учетом рельефа местности задают точки вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту (определяют координаты наземного объекта и точек линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту в системе координат, связанной с характерными точками вокруг ледника). По определенным координатам местоположений фронтальной части ледника, наземного объекта и точек линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту определяют искомое расстояние от фронтальной части ледника до задаваемого наземного объекта.

После этого выполняют съемку ледника и неподвижных характерных точек вокруг ледника через промежутки времени, отсчитываемые от момента выполнения предшествующей съемки ледника и равные текущему минимальному интервалу времени до достижения фронтальной частью ледника наземного объекта, прогнозируемому исходя из задаваемого текущего максимального ускорения движения фронтальной части ледника вдоль линии его движения к наземному объекту и определенной по полученным в предшествующих съемках изображениям текущей скорости движения фронтальной части ледника, уменьшенному на задаваемое время для принятия решения по подготовке к катастрофическому событию на наземном объекте,

Например, выполняют одну или более съемку ледника и неподвижных характерных точек вокруг ледника через промежутки времени ΔTi, отсчитываемые от момента выполнения предшествующей съемки ледника, определяемые соотношением

,

где i≥3 - порядковый номер выполняемой съемки ледника;

Si-1 - расстояние от фронтальной части ледника до наземного объекта, достижение которого ледником приведет к катастрофическим последствиям, отсчитываемое вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту, определяемое по расстояниям от характерных наземных точек до фронтальной части ледника, определяемым по изображению, полученному в предшествующей (i-1)-й съемке ледника;

Vi-1 - скорость движения фронтальной части ледника, отсчитываемая вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту, определяемая на момент предшествующей (i-1)-й съемки ледника по фиксируемым моментам времени предшествующих съемок ледника и расстояниям от характерных наземных точек до фронтальной части ледника, определяемым по изображениям, полученным в предшествующих съемках ледника;

a max - задаваемое максимальное ускорение движения фронтальной части ледника вдоль линии его движения к наземному объекту;

Δtкр - задаваемое время для принятия решения по подготовке к катастрофическому событию на наземном объекте.

Соотношение (6) соответствует условию, что при движении фронтальной части ледника с начальной скоростью Vi-1, заданной на момент времени предшествующей (i-1)-й съемки ледника, и с ускорением amax фронтальная часть ледника достигнет заданного наземного объекта (объекта, достижение которого ледником приведет к катастрофическим последствиям) в момент времени через отрезок времени после момента времени предшествующей (i-1)-й съемки ледника. Поэтому новая съемка (получение нового снимка) позволяет выявить опасное движение ледника не позднее, чем за время Δtкр до данного катастрофического события.

Величина amax задается, например, исходя из анализа ускорений движения фронтальной части ледника, полученных по результатам предшествующих наблюдений данного ледника или ледников аналогичного типа, аналогичного расположения и в аналогичных условиях.

Также величина amax может задаваться с учетом текущего фактического ускорения движения фронтальной части ледника в направлении на наземный объект, определяемого по полученным в предшествующих съемках ледника изображениям: например, величина amax может задаваться с задаваемым превышением над фактическим ускорением движения фронтальной части ледника, определенным на момент выполнения последней съемки ледника.

Текущие значения параметров, характеризующих движение фронтальной части ледника относительно наземного объекта, - текущие значения скорости и ускорения движения фронтальной части ледника, отсчитываемых вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту, - определяются следующим образом.

Используя изображения, полученные в трех последних съемках ледника (в (i-2)-й, (i-1)-й и i-й съемках), скорость и ускорение движения фронтальной части ледника, отсчитываемые вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту, определяются по соотношениям

где δLi - длина перемещения фронтальной части ледника за время от момента выполнения (i-1)-й съемки ледника до момента выполнения i-й съемки ледника;

Vi, ai - скорость и ускорение движения фронтальной части ледника, отсчитываемые вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту, на момент выполнения i-й съемки ледника.

В общем случае после выполнения i-й, i≥2 съемки ледника искомые параметры движения фронтальной части ледника определяются по изображениям, полученным в последних съемках ледника, как решение системы уравнений

где xj, - искомые неизвестные параметры движения фронтальной части ледника: соответственно, скорость, ускорение и производная ускорения движения фронтальной части ледника, отсчитываемые вдоль линии движения фронтальной части ледника к задаваемому наземному объекту, на момент выполнения (i-)-й съемки ледника.

Индекс принимает следующие возможные значения:

при i=2;

при i=3;

при i≥4.

Система (9) является системой уравнений -й степени относительно неизвестных xj, :

- при система включает одно линейных уравнения относительно неизвестных xj, j=1;

- при система включает два квадратных уравнения относительно неизвестных xj, j=1, 2;

- при система включает три кубических уравнения относительно неизвестных xj, j=1, 2, 3.

Таким образом, величина amax может задаваться с задаваемым превышением над определенным с использованием уравнений (7)÷(9) текущим фактическим ускорением движения фронтальной части ледника.

Момент времени tкат наиболее ранней возможной реализации катастрофической ситуации на наземном объекте (ситуации достижения фронтальной частью ледника задаваемого наземного объекта) прогнозируется по скорости и ускорению движения фронтальной части ледника, определенным по трем последним съемкам ледника, и задаваемому максимальному ускорению движения фронтальной части ледника amax по соотношению

где Si - расстояние от фронтальной части ледника до наземного объекта, отсчитываемое вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту, на момент выполнения i-й съемки ледника;

ΔTS - минимальное время, отсчитываемое от момента выполнения i-й съемки ледника, через которое фронтальная часть ледника достигнет задаваемого наземного объекта (минимальное время перемещения фронтальной части ледника на расстояние Si, отсчитываемое от момента выполнения i-й съемки ледника).

В случае когда по системе уравнений (9) при определены скорость, ускорение и производная ускорения движения фронтальной части ледника, можно задать текущие величины amax (максимальное ускорение движения фронтальной части ледника вдоль линии его движения к наземному объекту) и (максимальная производная ускорения движения фронтальной части ледника вдоль линии его движения к наземному объекту) с задаваемым превышением над значениями ускорения и производной ускорения движения фронтальной части ледника, определенными как решения системы уравнений (9).

В этом случае минимальное время ΔTS перемещения фронтальной части ледника на расстояние Si, отсчитываемое от момента выполнения i-й съемки ледника, определяется по значениям скорости x1, определенной как решение системы уравнений (9), ускорения х2=amax и производной ускорения движения фронтальной части ледника как решение уравнения

Уравнение (12) является уравнением -й степени относительно неизвестного ΔTS.

Соотношение (6) (применительно для следующей (i+1)-й съемки) получается вычитанием из прогнозируемого по (10) значения tкат значений времени последней съемки ледника и интервала времени для принятия решения по подготовке к катастрофическому событию на наземном объекте

tкат-ti-Δtкр=ΔTS-Δtкр.

Решение уравнений (9) и (12) выполняется общеизвестными математическими методами.

В общем случае движение фронтальной части ледника к наземному объекту рассматривается как криволинейное движение, связанное с рельефом местности. В случае когда движение фронтальной части ледника к наземному объекту может рассматриваться как прямолинейное, удобно использовать понятие контрольного створа, которое можно сформулировать как линию, задаваемую относительно неподвижных характерных наземных точек вокруг ледника перпендикулярно направлению от фронтальной части (языка) ледника на задаваемый наземный объект, достижение которого ледником приведет к катастрофическим последствиям.

В этом случае по получаемым изображениям определяют расстояния от фронтальной части ледника до контрольного створа. Если контрольный створ пересекает изображение ледника, то определяется расстояние от контрольного створа до максимально удаленной крайней точки фронтальной части ледника. В случае отсутствия такого пересечения определяется расстояние от контрольного створа до минимально удаленной точки фронтальной части ледника. Длину перемещения фронтальной части ледника за время между съемками определяют как разность полученных расстояний от контрольного створа до фронтальной части ледника. Текущее расстояние от фронтальной части ледника до задаваемого наземного объекта может быть получено как непосредственным определением данного расстояния по изображению, так и как разность текущего расстояния от контрольного створа до фронтальной части ледника и неизменного расстояния от контрольного створа до задаваемого наземного объекта.

Время, необходимое для принятия решения по подготовке к наступлению катастрофического события на наземном объекте, может быть задано несколькими упорядоченными по времени значениями {Δtкр, j} - например, заданными с учетом разных этапов/уровней подготовки к катастрофическому событию (т.е. с учетом всего возможного перечня необходимых подготовительных операций).

В предлагаемом способе к использованию принимается текущее наибольшее значение из задаваемых значений времени для принятия решения по подготовке к катастрофическому событию на наземном объекте {Δtкр, j}. После истечения данного наибольшего значения - в момент, когда определяемое по соотношению (6) время ΔTi становится отрицательным - к использованию в качестве Δtкр принимается следующее значение и т.д.

Истечение последнего значения из {Δtкр, j} соответствует условию, что при движении фронтальной части ледника с начальной скоростью, определенной на момент времени последней съемки ледника, и с задаваемым ускорением акр фронтальная часть ледника достигнет заданного наземного объекта через отрезок времени <Δtкр (отсчитывая от момента времени последней съемки ледника).

Таким образом, после истечения последнего значения из {Δtкр, j} необходимо принять весь набор решений по подготовке к наступлению катастрофического события на наземном объекте, при этом дальнейший контроль за фактическим движением ледника может осуществляться как с помощью наземных средств, так и дистанционно с КА.

При использовании предлагаемого способа возможно задание нескольких наземных объектов, достижение каждого из которых ледником приведет к катастрофическим последствиям. В этом случае действия предлагаемого способа применяются к каждому из задаваемых наземных объектов.

Частным случаем является возможность изменения координат наземного объекта, достижение которого ледником приведет к катастрофическим последствиям, - например, когда в качестве наземного объекта выступает подвижный или перемещаемый объект (научная станция, производственная установка и т.д.). При этом новое местоположение такого наземного объекта может выбираться с учетом текущего положения фронтальной части ледника и текущих значений параметров движения ледника.

Опишем технический эффект предлагаемого изобретения.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает формирование требуемой околокруговой орбиты КА для дистанционного контроля с КА достижения фронтальной частью ледника (языком ледника) задаваемого наземного объекта с учетом времени, необходимого для принятия решения по подготовке к наступлению катастрофического события на наземном объекте.

Действительно, формирование околокруговой орбиты КА, определяемой соотношениями (1)÷(2), обеспечивает максимально длительное наблюдение ледника с КА, при этом обеспечивается гарантированная доступность ледника для наблюдения с КА в период наибольшей опасности реализации его катастрофического схода, а именно в конце периода абляции ледника.

Выполнение съемки ледника через получаемый по соотношению (6) промежуток времени после предшествующей съемки ледника, позволяет получить очередное изображение ледника не позже, чем за время Δtкр до возможного наступления катастрофического события, связанного со сходом ледника на рассматриваемый наземный объект. При этом обеспечивается учет криволинейности движения фронтальной части ледника к наземному объекту.

Таким образом обеспечивается формирование необходимой околокруговой орбиты КА для реализации гарантированного контроля с КА опасного движения фронтальной части ледника относительно задаваемого наземного объекта, в том числе реализуется определение опасного для заданного наземного объекта движения фронтальной части ледника и обеспечивается возможность своевременной подготовки к наступлению потенциального катастрофического события с возможностью учета различных этапов/уровней подготовки к катастрофическому событию.

Получаемый технический результат достигается за счет дополнительного определения предложенных параметров; предложенного формирования околокруговой орбиты КА с предложенными параметрами, выполнения предложенных съемок ледника и характерных точек вокруг ледника с КА в предложенные моменты времени, определяемые с использованием предложенных параметров по предложенному соотношению; осуществления предложенного контроля движения фронтальной части ледника относительно наземного объекта по предложенным параметрам, определяемым предложенным образом с использованием получаемых в съемках изображений.

В настоящее время технически все готово для реализации предложенного способа с использованием КА типа МКС. Промышленное исполнение существенных признаков, характеризующих изобретение, не является сложным и может быть выполнено с использованием существующих технических средств. В том числе, система управления КА позволяет осуществлять построение необходимой ориентации, двигательная установка КА обеспечивает выдачу корректирующих и тормозных импульсов. Определение параметров орбиты и другие необходимые измерения, в том числе параметров освещенности КА и задаваемых наземных объектов может быть выполнено с использованием известных навигационных средств. Для съемок и фиксации неподвижных характерных точек вокруг ледника и упомянутого контрольного створа могут использоваться применяемые на КА оптические приборы и системы. Необходимые вычисления могут быть выполнены с использованием бортовых вычислительных средств КА.

Способ контроля положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата, включающий определение текущих параметров орбиты, съемку с космического аппарата ледника и неподвижных характерных наземных точек в моменты, взятые через задаваемый промежуток времени, и определение скорости движения фронтальной части ледника по получаемым изображениям, отличающийся тем, что дополнительно корректируют орбиту космического аппарата, изменяя ее высоту в выделенных пределах до значения, при котором аргумент широты uS подсолнечной точки орбиты на момент окончания сезона абляции ледника, уменьшенный на время , определяется соотношением ,

где В - широта ледника;

hS - требуемая минимальная высота Солнца над ледником при его наблюдении,

ι>0 - наклонение орбиты,

β - угол между направлением на Солнце и плоскостью орбиты,

SHA3 - расстояние от наземного объекта, достижение которого ледником приведет к катастрофическим последствиям, вдоль линии движения фронтальной части ледника к наземному объекту, доступное для наземных измерений движения ледника;

VMAX - максимальная скорость движения языка ледника при его катастрофическом сходе,

начиная с момента равенства высоты Солнца над ледником значению hS при ее увеличении выполняют съемку ледника и неподвижных характерных точек вокруг ледника в моменты, взятые через задаваемый интервал времени, выбираемый из условия определения перемещения фронтальной части ледника по получаемым изображениям, после чего выполняют съемку ледника и неподвижных характерных точек вокруг ледника через промежутки времени, отсчитываемые от момента выполнения предшествующей съемки ледника, менее или равные прогнозируемому по получаемым изображениям текущему минимальному времени до достижения фронтальной частью ледника наземного объекта, уменьшенному на задаваемое время для принятия решения по подготовке к катастрофическому событию на наземном объекте, при этом по получаемым изображениям определяют расстояния от характерных наземных точек до фронтальной части ледника, по которым определяют параметры, по которым контролируют движение фронтальной части ледника относительно наземного объекта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиолокаторе с синтезируемой апертурой антенны (РСА). Достигаемый технический результат – измерение рельефа поверхности Земли и формирование цифровой модели рельефа с помощью РСА, установленного на борту носителя РСА.

Предложенный способ относится к области дистанционного мониторинга природных процессов, в частности роста и движения ледников. Способ определения положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите КА включает определение текущих параметров орбиты, съемку с КА ледника и неподвижных характерных наземных точек в моменты, взятые через задаваемый промежуток времени, и определение скорости движения фронтальной части ледника по получаемым изображениям.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к техническим средствам для обработки растений. Беспилотный робот с модулем для картирования урожайности содержит раму, колеса, систему управления и навигации с контрольно измерительными приборами, систему питания, технологический адаптер с модулем для картирования урожайности и бортовой компьютер.

Способ наблюдения наземных объектов с движущегося по околокруговой орбите космического аппарата (КА) относится к области дистанционного мониторинга природных и техногенных процессов.

Изобретение относится к способам радиометрической съемки земной поверхности и может быть использовано при проведении мониторинга рисовых оросительных систем. Сущность: выполняют панорамную космическую ИК-радиометрическую съемку поверхности земли со средним разрешением 100-200 м и периодичностью 12-24 ч.

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для контроля участков нарушения вечной мерзлоты в Арктической зоне. Сущность: система включает средства дистанционного зондирования подстилающей поверхности, размещенные на высокоширотном космическом носителе (1), Центр (10) тематической обработки, автономные измерители (14) приземной концентрации метана, центральный диспетчерский пункт (17).

Способ определения расстояния при помощи камеры основан на том, что получают один видеокадр, получают калибровочные характеристики камеры, выделяют на кадре объект, до которого измеряют расстояние.

Изобретение относится к акустике, в частности к средствам распознавания птиц. Устройство содержит распределенные системы камер и микрофонов, размещенные на периферийных постах, и связанный с ними центральный процессор для определения координат объекта по изображениям с них.

Изобретение относится к способам дистанционных исследований морских акваторий и может быть использовано для определения загрязнения морской поверхности. Сущность: по трассам, содержащим тестовые участки, проводят дистанционное зондирование морской поверхности автодинным радиоволновым измерителем, установленным на авиационном носителе.

Изобретение относится к области получения топографической информации о рельефе земной поверхности по данным аэрофотосъемки и лазерного сканирования местности с борта воздушного судна, в частности к мониторингу участков трассы магистрального нефтепровода (МН) для выявления признаков экзогенных геологических процессов (ЭГП) и фиксации их границ.

Изобретение относится к области оптических бесконтактных измерений геометрических параметров формы, положения, движения и деформации объектов в пространстве, в частности к ближней цифровой фотограмметрии и видеограмметрии, и может применяться для прецизионной калибровки видеограмметрических систем в научных исследованиях, машиностроении, строительстве, медицине, экспериментальной аэродинамике и в других областях. Заявленная группа изобретений включает способ калибровки видеограмметрических систем и контрольное приспособление для калибровки видеограмметрических систем. Причем способ калибровки видеограмметрических систем, при котором в пространство измерений устанавливают тест-объект с множеством маркеров, хорошо различимых на изображениях, регистрируемых камерой видеограмметрической системы, и координаты которых предварительно измеряют в собственной системе координат с повышенной точностью, превышающей прогнозируемую точность видеограмметрической системы, при этом в пространстве измерений создают комплекс базовых ориентиров, функционально согласуют его с измерительной системой координат, тест-объект оснащают комплексом ответных реперов, функционально согласуют его с собственной системой координат, а при установке тест-объекта регулируют его положение, сводя базовые ориентиры с ответными реперами, по шести степеням свободы. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности калибровки видеограмметрических систем за счет увеличения точности позиционирования тест-объекта путем привязки его системы координат к измерительной системе координат по шести степеням свободы, а следовательно, точности и достоверности последующих бесконтактных измерений геометрических параметров положения, движения и деформации моделей или элементов конструкции летательных аппаратов в аэродинамических трубах и на экспериментальных стендах. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способу измерения объемов сыпучих материалов на открытых складах с применением воздушного оптического сканирования с беспилотных авиационных систем (БАС). Способ измерения объемов сыпучих материалов на открытых складах с применением воздушного оптического сканирования с беспилотных авиационных систем содержит этапы, на которых получают высокоточные геодезические измерения характерных точек границ сыпучих материалов и опознавательных знаков (контрольных точек). Затем получают данные оптического сканирования с БАС в виде аэрофотоснимков сыпучего материала, получают результаты геодезических измерений от базовой станции (БС) за период проведения аэрофотосъемки. Далее получают результаты геодезических измерений от бортового GNSS приемника за период проведения аэрофотосъемки, получают результаты совместной обработки измерений от базовой станции и от бортового GNSS приемника, как результат получение центров фотографирования. Проводят фотограмметрическую обработку данных оптического сканирования и проверку их точности посредством сравнения координат опознавательных знаков, определенных на аэрофотоснимках с координатами опознавательных знаков, определенными указанными выше высокоточными геодезическими измерениями, при этом если разница в расположении опознавательных знаков в пределах допустимых значений, то на основе данных оптического сканирования и результатов геодезических измерений, полученных от БС, осуществляют построение в автоматизированном режиме плотного облака точек с известными координатами X, Y, Z, высокоточного ортофотоплана сыпучих материалов, карты высот и 3D модели. На основе высокоточного ортофотоплана и 3d модели определяют объем сыпучих материалов - методом переходных (неполных) квадратов от отсчетной триангуляционной поверхности или заданного горизонтального сечения. Техническим результатом изобретения является повышение точности и скорости определения объемов сыпучих материалов на открытых складах. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к аэросъемочным системам, а именно к модернизированной бортовой системе управления аэрофотосъемкой для пилотируемых воздушных судов (МБСУ АФС). Заявленная модернизированная бортовая система управления аэрофотосъемкой для пилотируемых воздушных судов (МБСУ АФС) содержит управляющий контроллер, соединенный с двумя цифровыми аэрофотоаппаратами и запоминающим устройством, причем оптические оси упомянутых аэрофотоаппаратов расположены таким образом, чтобы обеспечить одновременное получение изображений двух маршрутов с поперечным перекрытием между собой в 30% для сохранения их в памяти запоминающего устройства. Технический результат заключается в снижении массогабаритных показателей бортовой системы управления аэрофотосъемкой для пилотируемых воздушных судов (МБСУ АФС) с одновременным повышением оперативности получения изображений местности, необходимых для построения высокоточного ортофотоплана. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области дистанционного мониторинга опасных природных процессов. Способ контроля положения фронтальной части ледника с находящегося на околокруговой орбите космического аппарата включает определение текущих параметров орбиты, съемку с КА ледника и неподвижных характерных наземных точек в моменты, взятые через задаваемый промежуток времени, и определение скорости движения фронтальной части ледника по получаемым изображениям. Дополнительно корректируют орбиту КА, изменяя ее высоту в выделенных пределах, выполняют съемку через задаваемый интервал времени, выбираемый из условия определения перемещения фронтальной части ледника по получаемым изображениям, выполняют съемку через промежутки времени, отсчитываемые от момента выполнения предшествующей съемки, менее или равные прогнозируемому по получаемым изображениям текущему минимальному времени до достижения фронтальной частью ледника наземного объекта, уменьшенному на задаваемое время для принятия решения по подготовке к катастрофическому событию на наземном объекте. По получаемым изображениям определяют расстояния от характерных наземных точек до фронтальной части ледника. Техническим результатом изобретения является повышение точности контроля движения ледника.

Наверх