Спосіб отримання даних про прозорість атмосфери

Спосіб отримання даних про прозорість атмосфери, який полягає в тому, що перед ввімкненням бортових сканувальних пристроїв лазерна локаційна система разом із апаратурою супутни 3 покращує ефективність функціонування КА ДЗЗ шляхом оперативної зміни програм функціонування КА за допомогою супутникових ретрансляційних систем, оперативно аналізуючи дана космічних систем NOAA, Terra тощо. Цілком зрозуміло, що, по - перше це економічно не вигідно, а по ~ друге при однопунктній технології управління взагалі неможливо. Тому пропонується в склад бортової апаратури КА включити лазерну локаційну систему. Функціонування КА в такому випадку буде наступним(Фіг. 1): - в результаті рішення навігаційної задачі апаратура супутникової навігації формує вектор  K g KXg,KYg,KZg,KVxg,KVyg, KVzg T координат та швидкостей космічного апарату (КА) у Гринвічській рухомій системі координат (ГРСК)), яка вводиться наступним чином: початок системи відліку у центрі Землі, вісь ОХ лежить у площині екватора та направлена на Гринвічський меридіан, вісь 02 по осі обертання Землі, вісь OY доповнює систему до правої, та передає їх до БЦОМ; - одночасно до ЛЛС видаються щосекундні синхроімпульси; - для роботи ЛЛС БЦОМ визначаються координати району зйомки у системі відліку, що зв'язана з центром КА; - БЦОМ видаються сигнали управління ЛЛС та обробка отриманих даних з метою оцінювання прозорості атмосфери; - за результатом оцінювання прозорості атмосфери коригується чи проводиться встановлення значень коефіцієнтів підсилення(компенсації). Лазерна локаційна система використовує концепцію прийоме -передавача, характерну для багатьох активних оптико - електронних систем. Вона складається з(фіг. 2.): - передавача; - приймача; - оптико - механічної системи; - контролеру. В якості передавача використовується лазер, характеристики якого залежать від типу космічної платформи на базі якої створений КА та параметрів орбіти. Вибір довжини хвилі залежить від діапазону роботи бортової апаратури КА. Лазерний промінь від випромінювача через призму та два допоміжних дзеркала попадає на сканувальне дзеркало. Сканувальне дзеркало здійснює коливальний рух та здійснює розгортку в напрямку, перпендикулярному руху КА. Поздовжня розгортка здійснюється за рахунок руху КА, час роботи визначається контролером за командами БЦОМ. Призма забезпечує напрямлення відображеного потоку на збиральну лінзу, яка виконує функції об'єктиву. Перед тим, як попасти на приймач потік проходить через інтерференційний фільтр, який пропускає на приймач тільки випромінювання в вузькому діапазоні хвиль, з центром в робочій довжині хвилі випромінювача. Основне рівняння потоку на вході фотоприймача буде мати вигляд: 51694 4 d2 F cos( ) e ( H)2 2 rnpSnp 3 e H 2 H Фnp W0 Ф W S де np , 0 , np , - це величини - константи і є характеристиками ЛЛС; r , np - параметри опромінюваного об'єкту; H, d, - умови зйомки, висота, параметри руху КА, кут наведення на район зйомки; - характеристика прозорості атмосфери. Тому отримуємо: Фnp 2 H3 F W0 ln 2 d cos( ) rnpSnpe ( H) 2 e 2 H 2H Для визначення параметрів наведення ЛЛС на район зйомки, визначаються координати району у системі відліку, що зв'язана з центром КА. Для цього послідовно виконуються наступні переходи. 1. Переведення координат КА із ГРСК до абсолютної екваторіальної системи координат (АГЕСК), яка вводиться наступним чином: початок системи відліку у центрі Землі, вісь ОХ лежить у площині екватора та направлена на точку весняного рівнодення, вісь OZ колінеарна осі обертання Землі, вісь OZ доповнює систему до правої. Для того, щоб сумістити осі ГРСК та АГЕСК, достатньо зробити один поворот на кут S, що числено дорівнює зоряному часу на Гринвічському меридіані в заданий момент часу в UTC. Вектор  Ka KXa, KYa, KZa, KVxa,KVya, KVza T координат та швидкостей в АГЕСК, із урахуванням переносної швидкості центру мас КА та обертання Землі із швидкістю т, розраховуються по наступним формулам: KXa = KXg cosS - KYg sinS KYa = КХg. sinS + KYg cosS KZa = KZg KVxa = KVxg cosS - KVyg sinS KYa, KVya = KVx g sinS + KVyg cosS + KXa KVza = KVzg 2. Переведення координат наземної  P PXg,PYg, PZg прийомної станції g із ГРСК до  P АГЕСК a : РХa = РХg cosS - PYg sinS РYa = РХg sinS - PYg cosS PZa = PZg 3. Проводиться розрахунок координат району в орбітальній системі координат (ОСК), яка вводиться наступним чином: початок системи відліку співпадає з центром мас КА, вісь ОХ направлена по радіусу-вектору супутника (проведеному із центру Землі), вісь OY паралельна трансверсальній складовій швидкості, вісь OZ доповнює систему до правої. Для визначення складових в ОСК необхідно послідовно виконати повороти на кути 5 51694 (пряме сходження висхідного вузла орбіти), I (нахилення орбіти), U (аргумент широти супутника). Кути , I, U обчислюються із елементів векто K ру a відповідно до методики, що викладена в [3]. Для подальших розрахунків складові швидкості в ОСК не використовуються. Координатні складові  Po PXo, PYo, PZo, PVxo, PVyo, PVzo T вектора в ОСК визначаються наступним чином: PXo PXa KXa PYo M PYa KYa PZo PZa KZa , де: М - матриця переходу, яка розраховується по формулам: М cos u cos sin u cos cos i sin u sin cos i cos u sin sin i sin cos u sin sin u sin cos i sin u cos cos i cos u cos sin i cos sin u sin i sin i cos u cos i Азимут відраховується в площині YOZ орбітальної системи координат від позитивного напрямку осі OY та змінюється від 0 до 360 градусів: arcstg A PZo PYo arcstg PZo PYo 180 при PYo 0 arcstg PZo PYo 360 при PYo 0, PZo при PYo 0, PZo 0 0 , 6 Кут місця відраховується від площини YOZ та змінюється від - 90 до + 90 градусів (позитивним вважається відлік кута в бік позитивного напрямку осі ОХ): arctg PXo 2 2 pYo PZo Контролер обробляє дані і видає їх до БЦОМ для подальшої обробки. БЦОМ видає команди на встановлення значень коефіцієнтів підсилення(компенсації). Важливим є те, що ЛЛС мають порівняно малу вагу та невелике енергоспоживання, можливе встановлення на наземних засобах відбивачів та використання її для підвищення точності визначення параметрів руху КА. Також існує можливість використання ЛЛС для створення тривимірних карт Земної поверхні. Перелік посилань 1. Загорулько А.Н. Особенности программных способов управления космическими аппаратами при однопунктной технологии. // Моделювання та інформаційні технології: Збірник, наукових, праць. X.; НАНУ, Інститут проблем моделювання в енергетиці імені Ґ.Є. Пухова. - 2005.- Вип. 32. С.80-87 2. И.М. Данилин, Е.М. Медведев, С.Р. Мельников „Лазерная локация земли и леса „ - ЦИТ СГГА, 2007. http://www.ssaa.ru/eossib/les/obloika.html. 3. Охоцимский Д.Є., Сіхарулідзе Ю.Г. „Основи механіки космічного польоту" - М.:Наука, 1990. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 51694 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601