Комплекс приема и обработки информации дзз в вка им. а. ф. можайского

      Комментарии к записи Комплекс приема и обработки информации дзз в вка им. а. ф. можайского отключены

Комплекс приема и обработки информации дзз в вка им. а. ф. можайского

П. А. Лошкарев, Ю. В. Клепов

Практика получения изображений поверхности Почвы из космоса насчитывает чуть более полувека. Первый снимок земной поверхности был взят при помощи фотоаппарата, установленного на баллистической ракете Fau-2 германского производства, запущенной в 1945 г. с американского ракетного полигона White Sands. Ракета достигла высоты 120 км, по окончании чего фотоаппарат с отснятой пленкой был возвращен на Землю в особой капсуле.

До конца 1950-х гг. космическая съемка поверхности Почвы осуществлялась с высот до 200 км только с применением аппаратуры, устанавливаемой на зондах и баллистических ракетах. Началом систематического обзора поверхности Почвы из космоса можно считать запуск 1 апреля 1960 г. американского метеорологического спутника Tiros-1. Первый отечественный неестественный спутник Почвы (ИСЗ) подобного назначения, «Космос-122», был выведен на орбиту 25 июня 1966 г.

С того времени область применения данных дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) из космоса многократно расширилась. Ко мне входит ответ задач гидрометеорологии, экологии, мониторинга ЧС (ЧС), широкого спектра природохозяйственных задач (сельского и лесного хозяйства, промысла морепродуктов, поиска и геологии нужных ископаемых, землеустройства, строительства, прокладки транспортных магистралей, картографии, обновления и создания геоинформационных совокупностей (ГИС), мелиорации и гидротехники), океанографических и океанологических задач, и научных задач эволюции Земли и фундаментального изучения состояния как целостной и неизменно изменяющейся экологической совокупности.

развитие и Создание космических технологий и средств дистанционного зондирования Почвы есть на данный момент одним из наиболее значимых направлений применения космической техники для социально-экономических и научных целей. В мире уже удачно эксплуатируются десятки космических аппаратов (КА) ДЗЗ. В разных стадиях разработки находятся от 200 до 300 новых проектов по реализации перспективных съёмки Земли и возможностей наблюдения из космоса.

Эффективность применения КА ДЗЗ обеспечивается наземными комплексами, осуществляющими прием и регистрацию космической информации (КИ), ее хранение и обработку, и изготовление тематических продуктов для предоставления потребителям информации.

Как раз таковой типовой наземный комплекс приема, обработки и регистрации КИ от КА ДЗЗ установлен в Военно-космической академии  им. А.Ф. Можайского в Петербурге.

Разработчиком данного комплекса есть НИИ правильных устройств (ОАО «НИИ ТП», г. Москва). Антенная совокупность этого комплекса принимает КИ в X-диапазоне (8,025 – 8,400 ГГц). Диаметр зеркала антенны образовывает 2,4 м. Рефлектор установлен на крыше пятиэтажного строения (см. рис.1 и таблицу 1).

Таблица 1. Характеристики антенного комплекса

Параметры

Значение

Офсетный  рефлектор, D, м D= 2,4
Схема построения опорно-поворотного устройства азимутально-угломестная
Диапазон рабочих углов:

— по азимуту, град

— по углу места, град

± 270

от минус 5 до 95

Большие скорости наведения:

— по азимуту, градус/с (не меньше)

— по углу места, градус/с (не меньше)

15

10

Суммарная погрешность наведения, угл. мин. (не более) 5
Функционирование при большой скорости ветра, м/с 25
Габариты  (ШхВхГ), м 4*4,2*4
Масса, кг 1200
Материал рефлектора алюминиевый сплав c порошковым покрытием
Полоса принимаемых частот, ГГц 8,025-8,40
Поляризация правая круговая
Коэффициент усиления, дБ

(не меньше)

42
регистрации и Скорость приёма, Мбит/с до 153 по каждому из приемных каналов
Количество памяти накопителя, Тбайт

(не меньше)

2
Режим работы Программное наведение

Ручное наведение

Рис. 1. Рефлектор антенной совокупности на крыше строения ВКА им. А. Ф. Можайского

Этот комплекс рекомендован для обучения студентов-слушателей академии следующим навыкам:

  • подготовки и Планирования к сеансу связи с КА.
  • Управления трактом и антенной приема.
  • Регистрации КИ и ее структурного восстановления (визуализации).
  • Проведения первичной обработки КИ.
  • Проведения тематической обработки КИ.
  • архивного хранения и Систематизации КИ.

В комплекс входят :

  • регистрации информации и Комплекс приёма (КПРИ).
  • Комплекс цифровой обработки и восстановления информации (КВЦОИ) (для КА типа «Ресурс»).
  • Рабочее место первичной обработки данных с зарубежных КА (РМ ОДЗКА) (для КА Terra, Aqua).
  • Рабочее место вторичной (в т.ч. тематической) обработки (РМО).
  • База геоинформационных данных (БГД).
  • Локальная вычислительная сеть (ЛВС).

Работа комплекса складывается из следующих главных этапов (рис. 2):

Рис. 2 Функциональная схема комплекса приема, обработки и регистрации КИ от КА ДЗЗ

  

обработки информации и Планирование приёма

Формирование замыслов работы  КА типа «Ресурс» осуществляется оператором, назначаемым Правительством РФ, которым на данный момент есть НЦ ОМЗ (Научный центр своевременного мониторинга Почвы) – дочернее предприятие ОАО «Российские космические совокупности».

В соответствии с поступившими оператору КА «Ресурс» заявками потребителей осуществляется распределение задач по съемке земной поверхности, и  определение порядка сброса информации с КА на пункты приема информации, одним из которых есть комплекс в Военно-космической академии  им. А.Ф. Можайского.

В следствии планирования оператор формирует:

  • Замысел работы бортовой аппаратуры (рабочую программу).
  • Данные для обработки и приёма информации.

Замысел работы бортовой аппаратуры в соответствии с разработкой работы КА «Ресурс» передается в составе рабочей программы  на борт КА и, начиная с определенного времени, заложенного в программе, руководит его работой.

Данные для обработки и приёма информации в виде файлов передаются (в большинстве случаев, по каналам связи) на пункт приема информации в Военно-космической академии  им. А.Ф. Можайского. Главными исходными данными, нужными для обеспечения  приема информации от КА «Ресурс», являются:

  • Начальные условия перемещения КА.
  • Данные по сеансу связи (ИДСС).
  • Данные обработки информации (ИД ОИ).

Данные ИДСС и ИДОИ содержат сведения о времени проведения сеансов связи (сеансов выдачи особой информации), параметрах и количестве маршрутов съемки, режимах работы бортовой аппаратуры и другие служебные эти. В большинстве случаев, ИДСС и ИДОИ формируются исходя из дневного цикла управления КА, т. е. содержат информацию о съемке территории и сеансах сброса информации на грядущие дни. Указанные данные  поступают на пункт приема информации заблаговременно (не меньше чем за 2 часа до сеанса связи).

По окончании приема данных  они записываются в комплекс контроля и управления  (КУК) (из состава КПРИ). КУК осуществляет их преобразование и выдачу нужных данных во взаимодействующие совокупности, прежде всего –  в комплекс синхронизации, структурного восстановления и регистрации КСРСВ (из состава КПРИ) и КВЦОИ.

Так как  для космических аппаратов ДЗЗ  Terra и Aqua сброс информации и целевая съёмка на пункты приема намерено не планируются, планирование приема информации для данных КА ведется по следующей разработке: операторы, осуществляющие управление КА ДЗЗ  Terra и Aqua,  на собственных сайтах в Интернете публикуют эти  о времени и параметрах целевой съемки, времени и месте включения передающей аппаратуры для сброса информации; КПРИ разбирает опубликованные эти и исходя из собственных возможностей и задач, определяет:

  • Время вероятного приема информации.
  • Наличие в составе передаваемой информации интересующих маршрутов.

первичная обработка и Приём информации

Прием особой информации (СИ) от космических аппаратов ДЗЗ «Ресурс», Terra и Aqua  осуществляется с применением антенной аппаратуры  и системы КПРИ.  В ходе приема осуществляется декодирование особой и служебной информации и ее запись на  рабочую станцию КПРИ.

По окончании приема с КА «Ресурс» записанная информация поступает на рабочие станции КВЦОИ, где осуществляется ее первичная обработка, включающая, в большинстве случаев, следующие типовые операции, характерные для космических оптико-электронных совокупностей:

  • Распаковка информации сеанса приема.
  • Декодирование изображений, закодированных бортовой аппаратурой КА «Ресурс».
  • Восстановление строчно-линейной структуры видеоинформации с постоянными параметрами «зон» компенсации и сшивки матриц.
  • Коррекция яркости.
  • Линейная фильтрация.
  • Расширение динамического диапазона.
  • Сшивка изображения маршрута в единое целое (при необходимости).
  • Преобразование изображений маршрутов в типовые и (либо) специальные форматы.
  • Выдача обработанных маршрутов на РМО.

По окончании приема с КА Terra, Aqua записанная информация поступает на рабочее место обработки данных с зарубежных КА (РМ ОДЗКА), где осуществляется ее первичная обработка.

Вторичная, а также тематическая, обработка информации

В большинстве случаев, она включает:

  • Тематическую обработку информации.
  • Увеличение дешифровочных особенностей изображений.
  • Оценка качества информации.
  • Привязка маршрута (маршрутов) к карте.
  • Определение координат одиночных объектов (целей).
  • Геокодирование и ортофототрансформирование.
  • Формирование отчетных информационных документов (а также геоинформационных).
  • Создание специальных растровых и векторных слоев для геопространственных совокупностей.
  • Создание 3D-моделей, построение рельефа местности.
  • Запись данных и документов в БГД.

Содержание тематической обработки информации зависит от целевых задач. направляться различать виды тематической обработки, к примеру:

  • Поиск нужных ископаемых.
  • определение и Поиск автострад для постройки автомобильных и железных дорог.
  • Уточнение водных ресурсов.
  • Планирование муниципального строительства.
  • Лесопользование.
  • Контроль сельхозугодий.
  • Ликвидация ЧС.
  • Составление (обновление) топографических карт и мн. др.

Одним из видов тематической обработки  видовой информации есть дешифрирование — технологический процесс, главное содержание которого содержится в обнаружении, определении и распознавании черт объектов, отображенных на фотоснимке местности  (определение по ГОСТ Р52369-2005).

Каждая тематическая обработка осуществляется, в большинстве случаев, с применением  накопленных данных и знаний, т. е. требует  информационной помощи в виде баз данных и/либо знаний.

Главными программными комплексами, снабжающими ответ задач вторичной обработки информации, являются:

  • Программный комплекс ПК ДАКО (ПК комплексной обработки и детального анализа информации).
  • Программный продукт ERDAS IMAGINE.

Программный комплекс ПК ДАКО снабжает совместный анализ материалов космической и аэросъемки в видимом, ИК и СВЧ диапазонах спектра,   картографических материалов,  формализованных данных по изучаемой территории, и разработку по итогам анализа отчетно-информационных документов.

Совокупность ERDAS IMAGINE есть стандартом де-факто в области обработки ДЗЗ. Данный программный продукт, имеющий широкий комплект инструментов, создан специально для обработки данных ДЗЗ и интеграции взятых результатов в ГИС.

Что касается вторых задач вторичной обработки (увеличение дешифровочных особенностей изображений, оценивание качества информации, привязка маршрутов к карте и многих вторых), их ответ осуществляется выборочно, исходя из решаемых в учебном ходе задач.

Применение наземных комплексов приема, обработки и регистрации КИ от КА ДЗЗ, аналогичных установленному в Военно-космической академии им. А. Ф. Можайского, позволяет студентам – слушателям академии наглядно изучить принципы работы космических и наземных средств ДЗЗ, принимать участие в ходе планирования сеанса связи, осуществлять прием и обработку информации с КА, проводить личные научные изучения, и купить практический опыт применения информации, взятой с КА ДЗЗ.

Своевременный спутниковый контроль природных ресурсов, динамики природных явлений и процессов, ЧС есть замечательным инструментом сбора информации о состоянии интересующей территории (страны, края, города), нужной для принятия верных и своевременных управленческих ответов.

Terra Aqua Gabions Instructional video


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: