Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Одиннадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"

XI.C.73

Расчетная оценка суточных вариаций местной вертикали, построенной по результатам наблюдения видимой линии горизонта

Гришин В. А.
ИКИ РАН
Датчики местной вертикали находят достаточно широкое применение. Во-первых, это системы ориентации космических аппаратов. Обычно такие датчики работают в ИК диапазоне. Во-вторых, это беспилотные летательные аппараты, где местная вертикаль определяется по линии горизонта и используется, в основном, для решения задач угловой стабилизации аппаратов. Проводились эксперименты по использованию датчика горизонта для коррекции ухода осей инерциальной навигационной системы мобильных объектов, перемещающихся по поверхности Земли, а также для решения задач навигации по форме линии горизонта на Марсе и Луне.
Фирма Optical Physics Company, Калифорния, США (http://opci.com/ocns.htm) ведет разработку системы навигации, использующей звездный датчик в сочетании с датчиком местной вертикали. Для построения местной вертикали используется датчик горизонта. Такая система навигации может быть установлена на широкий круг летательных аппаратов, для которых критически важным требованием является высокая устойчивость к искусственным помехам, которые весьма эффективно блокируют работу спутниковых навигационных приемников GPS, ГЛОНАСС и др. Фирма получила грант Министерства обороны США по программе SBIR/STTR на создание такой системы навигации, предназначенной для перспективного высокоскоростного гиперзвукового летательного аппарата (http://www.sbir.gov/sbirsearch/detail/257225).
Необходимо различать две ситуации. Если с борта летательного аппарата возможно наблюдение формы линии горизонта, определяемой формой поверхности Земли, то возможна корреляционно-экстремальная навигация по форме линии горизонта. Предыдущие исследования показали, что возможно наблюдение линии горизонта с контрастностью между землей и небом более 2% и достаточным уровнем излучения в трех диапазонах (2.0-2.4 мкм, 3.05-4.17 мкм, 4.44-5.05 мкм) днем и в двух диапазонах (3.05-4.17 мкм, 4.44-5.05 мкм) круглосуточно. Если полет осуществляется над морем (океаном) то корреляционн-экстремальная навигация оказывается невозможной. В этой ситуации возможно только определение местной вертикали.
С увеличением высоты полета условия наблюдения существенно ухудшаются. При этом даже при контрасте не менее 2% становится все сложнее определить линию горизонта на фоне градиента яркости по направлению от надира к зениту, обусловленного процессами распространения и поглощения излучения в атмосфере. В этом случае также представляется возможным только определение местной вертикали.
В данном случае линия горизонта определяется как линия, соединяющая точки максимального градиента яркости в направлении от надира к зениту. Поскольку положение этой линии определяется процессами распространения и поглощения излучения в атмосфере, то она зависит и от положения Солнца, которое является мощным источником излучения. Целью работы является оценка степени этого влияния. Оценка производилась для разных высот полета летательного аппарата в четырех спектральных диапазонах: 0.852-0.882 мкм, 2.0-2.4 мкм, 3.05-4.17 мкм и 4.44-5.05 мкм. Расчеты показали, что максимальные отклонения местной вертикали зависят от времени суток, высоты полета и спектрального диапазона наблюдения и имели порядок единиц угловых минут.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-08-00863-а).

Вопросы создания и использования приборов и систем для спутникового мониторинга состояния окружающей среды

133