Вероятностная спутниковая система для мониторинга лесных пожаров

Изобретение относится к вероятностным (т.е. без стабилизации структуры) спутниковым системам наблюдения Земли, c охватом её обширных регионов. Спутники системы, находящиеся на круговых орбитах, оснащены сканирующей широкоугольной оптико-электронной системой ИК-диапазона с линейным фотоприемным устройством для обнаружения очага лесного пожара. На спутниках также имеется следящая оптико-электронная ИК-система, перенацеливаемая по целеуказаниям от сканирующей системы. Данная следящая система выполнена широкоугольной (с ИК-объективом типа «рыбий глаз») и с несколькими матричными фотоприемными устройствами для обнаружения и определения параметров очага лесного пожара, а также формирования сигнала предупреждения о нём. Технический результат изобретения направлен на расширение функциональных возможностей системы, снижение массо-габаритных характеристик спутников системы и уменьшения затрат на её создание и эксплуатацию. 3 ил.

 

Изобретение относится к космической области, а именно к спутниковым системам наблюдения Земли, а более точно касается спутниковой системы обеспечения наблюдений обширных регионов Земли.

Известна информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров ИСДМ-Рослесхоз Федерального агентства лесного хозяйства РФ (см. Щетинский В.Е. и др. Применение информационной системы дистанционного мониторинга «ИСДМ Рослесхоз» для определения пожарной опасности в лесах Российской Федерации (Учебное пособие) // ФГУ «Авиалесоохрана» г. Пушкино (МО), 2007, с. 82).

Основными недостатками этой системы являются:

- отсутствие собственных космических средств;

- недостаточная оперативность обновления информации;

- недостаточная достоверность обнаружения пожаров;

- предоставление данных частично на коммерческой основе.

Наиболее близкой по технической сути (прототипом) к предлагаемому изобретению является спутниковая система автоматизированного управления и оперативного контроля (мониторинга) критически важных объектов и территорий Союзного государства «Россия - Беларусь» (см. заявку на изобретение РФ №2006143879 от 13 декабря 2006 г., МПК В64G 1/10), которая имеет жесткую структуру, когда каждый космический аппарат системы находится в своей «ячейке».

Данная система имеет существенные недостатки, связанные со значительными временными, материальными и энергетическими затратами на их создание, поддержание и восполнение.

Задачей предлагаемого изобретения является создание вероятностной спутниковой системы для мониторинга лесных пожаров, при которой техническим результатом будет являться снижение стоимости создания системы и массо-габаритных характеристик космических аппаратов, входящих в систему.

Этот технический результат в вероятностной спутниковой системе для мониторинга лесных пожаров, включающей в свой состав космические аппараты на круговых орбитах, оснащенные сканирующей широкоугольной оптико-электронной системой инфракрасного диапазона с линейным фотоприемным устройством для обнаружения очага лесного пожара и следящей оптико-электронной системой инфракрасного диапазона с матричным фотоприемным устройством, перенацеливаемой по целеуказаниям от сканирующей системы, для определения параметров очага лесного пожара и формирования сигнала предупреждения о лесном пожаре, достигается тем, что космические аппараты снабжены одной следящей широкоугольной оптико-электронной системой инфракрасного диапазона с несколькими матричными фотоприемными устройствами для обнаружения и определения параметров очага лесного пожара, а также формирования сигнала предупреждения о лесном пожаре.

В вероятностных спутниковых системах положение космических аппаратов изменяется в широких пределах, а расстановка и последующее поддержание их относительного положения не осуществляется. Необходимый уровень эффективности их функционирования достигается увеличением количественного состава космических аппаратов в системе.

Спутниковые системы космических аппаратов, построенные по вероятностной (некорректируемой) схеме, позволяют нивелировать недостатки детерминированных систем (см. прототип), но их построение накладывает некоторые ограничения, в том числе и на класс используемых орбит. В качестве основных ограничений в этом случае можно указать следующие:

- количество космических аппаратов в вероятностных спутниковых системах должно быть достаточно большим для того, чтобы обеспечить структурную устойчивость системы;

- необходимо использовать околокруговые орбиты с эксцентриситетом, близким к нулю, так как в этом случае вековой уход аргумента широты перигея не будет заметно влиять на функционирование космических аппаратов, в частности на размеры контролируемых зон земной поверхности;

- необходимо использовать низкие орбиты с высотами до 2000 км, что позволяет, во-первых, обеспечить гибкость структуры системы в целом, а во-вторых, упростить бортовую целевую аппаратуру и космических аппаратов в целом и тем самым существенно уменьшить их габаритные и массовые характеристики.

В качестве отличительных характеристик спутниковых систем космических аппаратов, построенных по вероятностному принципу, необходимо отметить следующие:

- при построении вероятностных спутниковых систем нет жестких ограничений на место расположения отдельных космических аппаратов в плоскости орбиты, следовательно, требования по точности выведения космических аппаратов могут быть снижены;

- построение вероятностных спутниковых систем можно проводить с помощью пакетных запусков или с попутным грузом;

- построение вероятностных спутниковых систем можно проводить с использованием конверсионных баллистических ракет более легкого класса (в том числе с подводных лодок);

- системы космических аппаратов, построенные по вероятностной схеме, не требуют коррекции, а следовательно, космические аппараты не нуждаются в корректирующей двигательной установке (КДУ) и запасах топлива, что обеспечивает возможность существенно снизить стоимость системы;

- отсутствие необходимости поддержания элементов орбиты космических аппаратов в строгих пределах позволяет снизить нагрузку на наземный комплекс управления (НКУ), а также обеспечивает возможность эксплуатации вероятностных спутниковых систем при выходе отдельных элементов НКУ из строя;

- выход из стоя отдельных космических аппаратов из спутниковой системы космических аппаратов, построенной по вероятностной схеме, незначительно уменьшает эффективность ее функционирования, так как качество решения целевой задачи зависит от положения на орбите всей совокупности космических аппаратов системы.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 показана возможная схема построения вероятностной спутниковой системы для мониторинга лесных пожаров, которая могла бы использовать в качестве базового одноосно (гравитационно) стабилизированный космический аппарат (КА), в состав которого будут входить:

1 - гравитационная штанга, которая также будет использоваться как приемная антенна системы межспутниковой связи (CMC);

2 - многорупорная передающая антенна CMC;

3 - корпус КА с панелями солнечных батарей;

4 - бортовой оптико-электронный сканирующий датчик (ОЭСД);

5 - антенны для связи КА с НКУ.

Система межспутниковой связи должна будет обеспечивать постоянный обмен целевой информацией и данными о собственном положении каждого отдельного спутника между всеми КА системы, находящимися в зоне прямой видимости. Такая организация системы связи позволит использовать в составе НКУ единый центр приема и обработки информации, так как каждый КА системы, доступный для связи с НКУ, будет способен передать на Землю всю информацию о состоянии системы (включая данные навигационной аппаратуры потребителя (НАП) «ГЛОНАСС», телеметрическую и целевую информацию). Также возможно создание мобильного НКУ, который будет способен выполнять свои задачи в любом районе, обслуживаемом системой.

В основу построения и функционирования бортового ОЭСД обнаружения и определения направления визирования очага возгорания положен принцип кругового сканирования подстилающей поверхности. Он реализуется с помощью сверхширокоугольного инфракрасного (ИК) объектива 6 (фиг. 2) типа «рыбий глаз» (fish eye) с полем зрения порядка 140°, обеспечивающим наблюдение с орбиты КА всего диска Земли (с учетом ошибок гравитационной стабилизации КА), а также с использованием вращающейся призмы 7 (фиг. 2) Пехана (roof призмы). Вариант построения оптической схемы ОЭСД и вид на фокальную поверхность 8 (фиг. 2) с расположенными на ней фотоприемными устройствами (ФПУ) со стороны оптической оси объектива приведен на фиг. 2.

На фокальной поверхности 8 (фиг. 2) предлагается расположить линейные ФПУ 9 (фиг. 2) с диапазоном чувствительности 3-5 мкм для обнаружения источников 10 (фиг. 2) ИК излучения (очагов пожара) в пределах всей доступной для наблюдения части Земли, а также линейные ФПУ 11 (фиг. 2) с диапазоном чувствительности 8-12 мкм для построения местной вертикали, ограниченные диапазоном надирного угла (40°…70°), где поз. 12 (фиг. 2) - изображение диска Земли. Фотоприемные устройства располагаются симметрично относительно центра изображения, период вращения которого должен составлять несколько секунд.

На фиг. 3 изображена принципиальная схема работы системы (линия АiВi - направление оси симметрии i-го КА (совпадает с направлением оптической оси ИК датчика, являющейся осью сканирования подстилающей поверхности), АiOi - местная ИК вертикаль, ϕi - угол между местной вертикалью и линией визирования пожара).

Результатом обработки полученных с ФПУ сигналов являются значения углов ϕi между направлением на источники ИК излучения и местной вертикалью, которые совместно с данными о местоположении КА передаются в режиме реального времени по каналам CMC на Землю. На основе результатов этих измерений, а также с использованием данных НАП в наземном центре обработки информации методом триангуляции рассчитываются географические координаты пожаров, а также оцениваются площади возгораний на основе анализа мощности приходящего от них ИК излучения.

Для нормального функционирования системы необходимо, чтобы каждая точка контролируемой подстилающей поверхности (или выбранных пожароопасных районов) находилась в зоне видимости как минимум двух КА системы. Данное условие будет обеспеченно выбором конкретных параметров построения вероятностной спутниковой системы для мониторинга лесных пожаров. Однако при наличии над территорией пожара только двух КА системы, в ходе решения триангуляционной задачи кроме истинных решений 13 (фиг. 3) будут возникать ложные решения 14 (фиг. 3), для исключения которых достаточно установить на КА магнитометр или астродатчик, позволяющий определить ориентацию КА относительно вертикальной оси. В случае обработки данных от трех и более КА системы ложные решения 14 (фиг. 3) будут отбрасываться в процессе обработки полученных данных на НКУ.

Таким образом, предлагаемая вероятностная спутниковая система для мониторинга лесных пожаров может решить множество существующих проблем в сфере мониторинга лесных пожаров и окружающей среды. С учетом сравнительно небольшой стоимости, данная система может обеспечить непрерывное наблюдение за всей территорией нашей страны (или выбранного района) с возможностью оперативного получения и обработки данных об экологическом состоянии лесных угодий.

Вероятностная спутниковая система для мониторинга лесных пожаров, включающая в свой состав космические аппараты на круговых орбитах, оснащенные сканирующей широкоугольной оптико-электронной системой инфракрасного диапазона с линейным фотоприемным устройством для обнаружения очага лесного пожара и следящей оптико-электронной системой инфракрасного диапазона на основе матричного фотоприемного устройства, перенацеливаемой по целеуказаниям от сканирующей системы, для определения параметров очага лесного пожара и формирования сигнала предупреждения о лесном пожаре, отличающаяся тем, что космические аппараты снабжены одной следящей широкоугольной оптико-электронной системой инфракрасного диапазона с несколькими матричными фотоприемными устройствами для обнаружения и определения параметров очага лесного пожара, а также формирования сигнала предупреждения о лесном пожаре.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к построению и управлению космическими аппаратами на орбитах ИСЗ. Система включает в себя орбитальную станцию, целевые (ЦМ) и обеспечивающие модули на компланарных орбитах.

Группа изобретений относится преимущественно к внешнему оборудованию спутников (солнечным батареям, антеннам и т.п.). Устройство содержит упруго трансформируемые ленты («рулетки») (31а, 31b, 31c), согнутые U–образно и закрепленные на гибкой плёнке или полотне (30).

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Ракетный разгонный блок содержит криогенный бак окислителя с основными продольными перегородками, дополнительными придонными перегородками и заборным устройством, маршевый двигатель и дополнительную автономную двигательную установку системы ориентации и обеспечения запуска.

Изобретение относится к методам наблюдения планеты из космоса и обработки результатов этого наблюдения. Способ включает регистрацию на снимке кольцевых волн, одновременно с которыми регистрируют часть суши, выбирая и идентифицируя на ней не менее четырех характерных объектов, не лежащих на одной прямой.

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Ракетный разгонный блок содержит криогенный бак окислителя с дополнительными придонными перегородками, заборным устройством, штангой датчика уровня криогенного топлива, маршевый двигатель.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для освобождения отделяемых в процессе эксплуатации и многоразовой отработки силовых крупногабаритных агрегатов, например головных обтекателей, отсеков и ступеней ракет-носителей, подвесных баков летательных аппаратов, космических аппаратов и других полезных нагрузок (ПН).

Изобретение относится к космической технике. В стартовой системе для космических летательных аппаратов старт летательного аппарата, закрепленного на стартовой платформе с электродвигателем, осуществляется из горизонтального положения.
Изобретение относится к области медицины, а именно к урологии, андрологии и сексопатологии. Для лечения эректильной дисфункции ежедневно однократно в течение 10-12 минут проводят гравитационное воздействие на пациента в направлении голова-нижние конечности.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и предназначено для создания современных, экономически эффективных средств выведения малых космических аппаратов (МКА) массой от 100 кг до 1000 кг на орбиты с высотой Нкр, от 200 км до 1500 км без ограничений по азимутам трасс запуска.

Изобретение относится к космическим аппаратам (КА) для научных исследований физических явлений и отработки различных систем и элементов КА на орбите ИСЗ и при спуске в атмосфере.

Изобретение относится к приводам для разворота оборудования относительно корпуса космического аппарата (КА). Привод для разворота оборудования на космическом носителе, не создающий реактивного момента, включает в свой состав двигатель привода, статор которого укреплен на корпусе космического носителя, а ротор связан с разворачиваемым оборудованием, систему управления двигателем и маховик-компенсатор реактивного момента. Крепление статора двигателя привода к корпусу носителя осуществляется посредством подшипников таким образом, чтобы статор под действием реактивного момента мог свободно вращаться вокруг оси вращения ротора. Управляющий электрический ток подается на обмотки двигателя через скользящие токоподводы. Статор двигателя может быть либо непосредственно, либо через редуктор связан с маховиком-компенсатором реактивного момента. Техническим результатом изобретения является обеспечение отсутствия приводного реактивного момента, возмущающего космический носитель. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к управлению ориентацией космических аппаратов (КА), осуществляемой в солнечно-земной системе координат. Способ включает ориентацию первой оси КА на Землю путем разворотов вокруг второй и третьей осей КА с помощью электромеханических исполнительных органов. При отсутствии тени Земли управляющие воздействия вокруг второй оси КА формируют по информации с прибора ориентации на Землю, а относительно третьей оси КА - по информации с прибора ориентации на Солнце. Техническим результатом изобретения является уменьшение погрешности ориентации КА на Землю. 3 ил.
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при изготовлении космических аппаратов, предназначенных для фиксации на поверхности космических объектов. Космический аппарат снабжен системой фиксации на космическом объекте и посадочной ступенью. Система фиксации снабжена постоянным магнитом, притягивающимся к поверхности космического объекта, обладающей магнитными свойствами. При этом посадочная ступень снабжена электромагнитом, отталкивающимся от постоянного магнита системы фиксации, и магнитным веществом, притягивающимся к постоянному магниту системы фиксации. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности системы фиксации космического аппарата.
Изобретение относится к способу территориального размещения мобильных командно-измерительных приёмо-передающих станций (мобильных станций). Для реализации способа определяют текущее положение мобильных станций и космических аппаратов, проводящих дистанционное зондирование заданного района Земли с помощью измерительных средств, прогнозируют траектории и рассчитывают трассы полета космических аппаратов с помощью вычислительных средств, определяют геометрический центр зондируемого района и антиподную точку на поверхности Земли с учетом ее угловой скорости вращения, периодов обращения космических аппаратов и ограничений по размещению мобильных станций, определяют место размещения мобильных станций и в соответствии с ними осуществляют их перемещение. Обеспечивается повышение эффективности сбора информации мобильными станциями одновременно от нескольких космических аппаратов и ее обработка.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических аппаратов (КА) различного назначения. В способе сборки КА на оснастку в форме трубы устанавливают опорные панели в плоскостях XOY, на опорные панели устанавливают с закреплением приборные панели, монтируют опорные панели жесткости в плоскости XOZ к приборным панелям, монтируют панель астроплаты в плоскости ZOY к оснастке, приборным панелям и опорным панелям жесткости. Производят монтаж панелей доступа с закреплением их к панели астроплаты и приборным панелям. В ходе монтажных операций закрепление между собой панелей и технологической оснастки производят с применением уголков и кронштейнов. Задачей является создание новой сборочной единицы, обладающей меньшим весом, высокой точностью, наряду с повышенной надежностью и максимальным упрощением процесса сборки.Техническим результатом изобретения является упрощение монтажа и сборки конструкции, сокращение времени сборки КА. 7 ил.

Изобретение относится к наземным электрическим проверкам космических аппаратов (КА) при их изготовлении. В процессе проверок КА (1) используют: имитаторы ИБС (2) солнечных и имитаторы ИАБ (3) аккумуляторных батарей. В ИБС (2) и ИАБ (3) встроены ЭВМ, соответственно: (2-1) и (3-1). Количество каналов ИБС (2) равно числу фаз шунтового преобразователя (ШП), равного числу секций солнечных батарей. Встроенные ЭВМ связаны с ЭВМ (5) автоматизированного испытательного комплекса (4). Проверяют работу каждой фазы ШП в трех функциональных точках транзисторного ключа: в открытом, закрытом и регулирующем состояниях. Каждую фазу ШП настраивают на индивидуальную величину выходного напряжения питания модулей служебных систем и полезной нагрузки КА от стабилизированного преобразователя напряжения (при изготовлении этого преобразователя). Техническим результатом изобретения является повышение надежности электрических проверок КА. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу электрических проверок космического аппарата (КА). Для электрической проверки производят включение и выключение КА, подключение и отключение наземных имитаторов бортовых источников электропитания, автоматизированную выдачу команд управления, допусковое телеизмерение и контроль параметров бортовой вычислительной системы, контроль сопротивления изоляции бортовых шин относительно корпуса, формирование директив автоматической программы и директив оператора в ручном режиме, формирование протокола испытаний, отображение текущего состояния процесса испытаний. В случае недостатка мощности солнечных батарей для питания нагрузки отключают функцию распределения токов разряда, контролируют разницу токов разряда для проверки исправности разрядных преобразователей. Обеспечивается надежность проведения электрических проверок КА. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системе захолаживания и продувки контуров криогенного ракетного топлива летательного аппарата. Объектом изобретения является устройство захолаживания оборудования (6, 7, 8) криогенных контуров летательного аппарата во время полета, содержащее средства забора воздуха снаружи летательного аппарата, средства извлечения азота из этого воздуха при помощи сепаратора азота типа OBIGGS (3) и средства (4, 5) распределения этого азота вокруг указанных компонентов. Устройство содержит, в частности, средства распределения азота вокруг различного оборудования криогенных контуров через систему трубопроводов (4), оснащенную калиброванными отверстиями (5). Рассмотрен летательный аппарат, использующий устройство захолаживания и способ захолаживания оборудования криогенных контуров летательного аппарата. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к стыковочным устройствам космических аппаратов. Механизм герметизации стыка стыковочного агрегата космического корабля содержит стыковочный шпангоут с равномерно распределенными по периметру стыка системами замков, электроприводы, торцевое уплотнение на стыковочной поверхности шпангоута. Замки имеют корпуса с открытыми технологическими окнами в одной из боковых и в торцевых стенках и в стенках, прилегающих к стыковочному шпангоуту, в которых установлены пассивные и активные крюки. Пассивные крюки подпружинены тарельчатыми пружинами, а активные крюки установлены на коромыслах, расположенных на эксцентриковых валах со шкивами. На технологических окнах установлены пластины с отверстиями под активные и пассивные крюки и пазами под ответные активные и пассивные крюки соответственно. На коромыслах под активными крюками установлены заслонки с пазами под активные крюки. На технологических окнах установлены крышки. Пластины, заслонки и крышки выполнены из материалов с низкой теплопроводностью. Техническим результатом изобретения является обеспечение многократного использования элементов механизма герметизации стыка стыковочного агрегата. 11 ил.

Изобретение относится к вероятностным спутниковым системам наблюдения Земли, c охватом её обширных регионов. Спутники системы, находящиеся на круговых орбитах, оснащены сканирующей широкоугольной оптико-электронной системой ИК-диапазона с линейным фотоприемным устройством для обнаружения очага лесного пожара. На спутниках также имеется следящая оптико-электронная ИК-система, перенацеливаемая по целеуказаниям от сканирующей системы. Данная следящая система выполнена широкоугольной и с несколькими матричными фотоприемными устройствами для обнаружения и определения параметров очага лесного пожара, а также формирования сигнала предупреждения о нём. Технический результат изобретения направлен на расширение функциональных возможностей системы, снижение массо-габаритных характеристик спутников системы и уменьшения затрат на её создание и эксплуатацию. 3 ил.

Наверх