Особенности наземных сегментов современных космических систем дзз

      Комментарии к записи Особенности наземных сегментов современных космических систем дзз отключены

Особенности наземных сегментов современных космических систем дзз

Б.А. Дворкин

Изюминки наземных сегментов современных космических совокупностей ДЗЗ

Современные системы дистанционного зондирования Почвы (ДЗЗ) являются достаточно сложные структуры. В их составе  возможно выделить космический и наземный сегменты. Космические сегменты (т. е. спутники либо группировки спутников) и их характеристики, в большинстве случаев, детально описываются во многих дешёвых источниках.

В настоящей статье создатель делает попытку свести воедино разрозненные сведения о наземных сегментах самые известных современных систем ДЗЗ, не претендуя на полную полноту, а ограничившись отдельными примерами.

СОСТАВ НАЗЕМНЫХ СЕГМЕНТОВ СОВОКУПНОСТЕЙ ДЗЗ

Наземные сегменты операторов космических совокупностей ДЗЗ, в большинстве случаев, включают в себя:

  • наземный комплекс приема данных;
  • комплекс обработки данных;
  • комплекс хранения данных.

В зависимости от количества предлагаемых оператором продукции и услуг состав наземного сегмента может включать в себя системы и дополнительные комплексы. Кое-какие операторы (к примеру, Infoterra) применяют в качестве наземных сегментов элементы инфраструктуры национальных космических агентств.

Как пример приведем составы наземных сегментов некоторых космических совокупностей ДЗЗ.

Космический аппарат (КА) «Ресурс-ДК1» (оператор — НЦ ОМЗ, Российская Федерация)

  • Наземный комплекс приема.
  • Комплекс предварительной и стандартной обработки космической информации.
  • Комплекс тематической обработки.
  • Комплекс обработки информации детального разрешения.
  • Комплекс сотрудничества с потребителями данных ДЗЗ.

КА Landsat-5,7 (USGS, США)

  • Центр управления (SOCC — Spacecraft Operations Control Center).
  • Станции управления космическими аппаратами.
  • Центры приема заявок от обработки и потребителей поступающих данных ДЗЗ.
  • Станции сбора данных на территории США и зарубежные приемные станции.
  • Центр учёта и хранения данных ДЗЗ.

КА RapidEye (RapidEye AG, Германия)

  • Центр управления (SOCC — Spacecraft Operations Control Center).
  • Станция приема в S-диапазоне (для приема в X-диапазоне употребляется норвежская станция на Шпицбергене).
  • Комплекс предварительной и стандартной обработки космической информации.
  • Комплекс архивирования и хранения данных.
  • Комплекс тематической реализации и обработки геоинформационных проектов.

КА TerraSAR-X, TanDEM-X (Infoterra, Германия)

Наземный сегмент радиолокационной космической совокупности TerraSAR-X —  TanDEM—X обеспечивается Германским космическим центром (DLR). Компания Infoterra GmbH снабжает коммерческую тематическую обработку и эксплуатацию спутника данных.  В сегмент входят :

  • Сегмент управления космической совокупностью (MOS — Mission Operations Segment); работа обеспечивается German Space Operation Center (GSOC).
  • Сегмент калибровки аппаратуры данных (IOCS — Instrument Operation and Calibration Segment); работа обеспечивается Microwaves and Radar Institute (IHR).
  • Сегмент приема данных (PGS — Payload Ground Segment); работа обеспечивается German Remote Sensing Data Center (DFD) и DLR Remote Sensing Technology Institute (IMF).

КА RADARSAT-2 (MDA, Канада)

Состав наземного сегмента космической совокупности RADARSAT-2 представлен на схеме (рис. 1). Сегмент включает в себя 8 систем (на схеме — закрашенные голубым цветом прямоугольники).

Рис. 1 Схема космической совокупности RADARSAT-2

КА COSMO—SkyMed (ASI — Итальянское космическое агентство)

  • Основной наземный сегмент, включающий комплекс управления космическими аппаратами и т. д.
  • Центр контроля и планирования.
  • Центр приема, архивирования и обработки.
  • Телекоммуникационный центр.
  • Станции приема данных.
  • Центр корректировки данных.
  • Центр обеспечения данными гражданских пользователей.

СТАНЦИИ ПРИЕМА ДАННЫХ

Наиболее значимым элементом инфраструктуры наземных сегментов космических совокупностей ДЗЗ являются станции приема данных. Разные операторы применяют различные возможности доставки данных с космических аппаратов:

  • применение интернациональных сетей наземных станций приема (International Ground Station);
  • применение национальных сетей наземных станций приема;
  • установка собственных станций приема.

Кое-какие агентства имеют собственные сети приемных станций, к примеру, USGS (США), Космическое агентство ЕС (ESA), Индийское космическое агентство (ISRO).

Эти передаются на Землю либо сходу в ходе съемки, в случае если спутник находится в зоне видимости приемной станции, либо записывается на бортовое записывающее устройство. При наличии сети приемных станций возможно вести наблюдение в настоящем режиме времени. Такая возможность употребляется, в большинстве случаев, лишь для метеоспутников.

Для передачи данных употребляются радиолинии в различных диапазонах частот (большей частью в X и L диапазонах). Громадное значение для своевременного получения данных имеет скорость передачи информации. В табл.

1 приведены эти по некоторым спутникам большого и очень высокого разрешения.

Таблица 1.

Скорость передачи информации с космических аппаратов ДЗЗ на наземные сегменты

Космический аппарат Скорость передачи информации, Мбит/с
ALOS/PRISM 960
WorldView-1 800
WorldView-2 800
GeoEye-1 740
Ресурс-ДК1 75, 150, 300
ALOS/PALSAR 120, 240
Ikonos 320
KOMPSAT-2 320
QuickBird 320
COSMO-SkyMed-1/2/3 300
TerraSAR-X 300
CARTOSAT-1 210
RESOURCESAT-1 210
ALOS/AVNIR 160
Landsat-7 150
FORMOSAT-2 120
CARTOSAT-2 105
Envisat 105
EO-1 105
ERS-1,2 105
RADARSAT-1 105
RADARSAT-2 105
EROS-A 88
IRS 1C/1D 85
Landsat-5 85
RapidEye 80
SPOT-4 50
SPOT-5 50
KOMPSAT-1 45

Приведем их станций географии и примеры приёма некоторых космических совокупностей.

КА Proba, Envisat, ERS-2 (оператор:  направляться — Космическое агентство ЕС)

ESA располагает интернациональной сетью наземных станций (ESTRACK) снабжающих сообщение спутников с  Центром управления. Любая станция имеет один либо пара терминалов, включающих в себя антенну и второе нужное оборудование. На карте (рис. 2) продемонстрирована схема размещения станций.

светло синий прямоугольниками обозначено 9 головных станций.

Рис. 2 Схема размещения наземных станций ESTRACK

КА Landsat-5,7 (USGS, США)

Интернациональная сеть станций (IGS) снабжает прием данных со спутников Landsat-5 и Landsat-7. На рис. 3 продемонстрирована сеть действующих станций совокупности Landsat.

Большая часть станций может кроме этого принимать данные дистанционного зондирования с вторых космических аппаратов, например, с французских спутников SPOT-4 и SPOT-5.

Рис. 3 Сеть действующих станций совокупности Landsat

КА RapidEye (RapidEye AG, Германия)

Для приема данных с группировки спутников RapidEye употребляется личная станция, расположенная в городе Бранденбурге (прием в S-диапазоне). Для приема данных в X-диапазоне употребляется норвежская станция на Шпицбергене.

КА GeoEye-1, IKONOS (GeoEye, США)

GeoEye имеют собственную сеть из 12 приемных станций, управляемых из штаб-квартиры компании в Dulles, штат Виргиния.

Космический аппарат IKONOS осуществляет сброс данных по большей части на станции в Fairbanks и Tromso в Норвегии, расположенных в полярных широтах. Бортовой накопитель в 64 Гб разрешает хранить данные между сеансами нахождения в зоне радиовидимости. При необходимости доступ к разрешённым может осуществляться с вторых станций сети  GeoEye.

Для получения данных со спутника GeoEye-1 кроме собственной сети оператор применяет станции на Аляске (Barrow), в Норвегии (Tromso), Антарктике (Troll), штате Колорадо (Thornton).

Воображает интерес станция приема, установленная на норвежской антарктической станции Troll. Эту станцию, оптимально расположенную в южных полярных широтах (72° ю.ш., 2° в.д.), кроме GeoEye применяет компания DigitalGlobe для сброса данных со спутников WorldView-1 и WorldView-2. Станция снабжена антенной с диаметром 7,3 м и всем нужным оборудованием для первичной обработки и приёма данных в  S и X диапазонах.

КА ALOS (JAXA — Японское космическое агентство)

Космический аппарат ALOS сбрасывает эти на наземную приемную станцию JAXA конкретно, либо для ускорения передачи через промежуточную станцию, установленную на спутнике KODAMA. Применяя эту совокупность, ALOS может передавать на Землю от 500 до 1000 Гб информации в день.

УСЛУГИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ПРИЕМА ДАННЫХ ДЛЯ ОБРАБОТКИ  и ЦЕНТРОВ ПРИЁМА ДАННЫХ ДЗЗ

На данный момент компания «Совзонд» предлагает услуги по организации приема данных с зарубежных аппаратов. В табл. 2 приводится краткий список главных совокупностей ДЗЗ, с которых вероятно получение данных на станции приема в Российской Федерации (direct downlink), или организация «дистанционной точки приема». В этом случае речь заходит о спутниках большого пространственного разрешения нового поколения.

Услуги предоставляются  станциям, находящимся в собственности национальных либо коммерческих структур и прошедшим процесс авторизации.

 Таблица 2

Главных совокупности ДЗЗ, с которых вероятно получение данных на станции приема в Российской Федерации

Наименование КА Кол-во спутников в совокупности Пространственное разрешение, м
Панхроматический режим Мультиспектральный режим
CARTOSAT-1 (IRS-P5) 1 2,5 —
CARTOSAT-2 1 1 —
RapidEye 5 — 5
WorldView-2 1 0,5 1,8
COSMO-SkyMed

(радарные КА)

 3 1
RADARSAT (радарные КА) 2 8,5; 3
SPOT-5 1 5 10

Цена одолжений по прямому сбросу высока, в особенности со спутников нового поколения (дата запуска с 2008 г.), потому, что фактически все операторы на данный момент в качестве необходимого условия требуют закупать их собственное оборудование (терминалы, демодуляторы и т. д.)  и ПО, а клиент, в большинстве случаев, предоставляет антенный комплекс с соответствующими чертями и компьютеры. Для спутников ветхого поколения допускалась разработка приемных трактов силами компаний, занимающихся эксплуатацией наземных сегментов.

С коммерческой точки зрения значительно более удачным есть закупка данных через сеть дистрибьюторов, исходя из этого большая часть приемных станций в мире — это национальные станции, исходя из этого мы не говорим об экономической целесообразности наличия станции. Но во многих случаях наличие точки прямого сброса либо дистанционной точки приема делается все более актуальным ввиду появления совокупностей ДЗЗ нового поколения, каковые за счет функционирования на орбите группировки спутников разрешают достигнуть вправду высокой периодичности прохода над одной и той же точкой Почвы (до нескольких ежедневно), благодаря чему достигается высокая оперативность съемки.

Организация дистанционной точки приема

Организация дистанционной точки приема данных разрешает клиенту самостоятельно осуществлять планирование съемки интересующего района в режиме online за конкретные даты с нужными техническими параметрами, отслеживать движение исполнения собственной заявки и приобретать эти при помощи FTP.

Главным преимуществом этого сервиса есть оперативность заказа съемки, и отсутствие необходимости в приобретении дорогостоящего оборудования. Сервис удобен для клиентов, которым требуются громадные количества данных на территориально распределенные полигоны.

Подписчику сервиса предоставляется возможность зарезервировать определенную часть спутниковых съемочных мощностей, в некоторых случаях гарантируется приоритетность исполнения заказа. Как при прямого сброса, так и при  организации дистанционной точки приема, программирование спутника осуществляется централизованно оператором на основании всех поступивших заявок.

Удобство данной совокупности содержится в первую очередь в большом сокращении времени, нужного на размещение заказа, а также в том, что оператор видит все возможности спутника по съемке и может выполнить планирование в оптимальном для конкретной задачи режиме.

В экстренных обстановках эта совокупность разрешает разместить заказ за 6 часов до момента съемки и взять изображение (по FTP) фактически в реальном времени по окончании сброса информации на станцию приема компании — оператора.

Вход в совокупность вероятен с любого компьютера (кроме того с ноутбука) подключенного к интернету. Никакого дополнительного оборудования (за исключением интернета и компьютера) не нужно.

Снимки становятся дешёвыми для загрузки по окончании прохождения первичной обработки (телеметрия не передается), в цифровом виде, в сертифицированных уровнях обработки, готовые для применения в геоинформационной совокупности.

Огромным преимуществом данного сервиса для многих организаций есть возможность своевременного получения данных ДЗЗ сотрудником, находящимся в любой точке земного шара, и возможность своевременного заказа съемки по любой мира и территории России, не ограничиваясь территориями приема наземных станций.

Приведем примеры сервисов прямого доступа.

Direct Access Program (DigitalGlobe, США)

Сервис (рис. 4) рекомендован для армии, разведки, больших коммерческих клиентов и снабжает прямой доступ к группировке спутников DigitalGlobe (WorldView-1 и WorldView-2, QuickBird).

Программа разрешает клиентам решать тактические и стратегические задачи применения космических снимков, наряду с этим сохраняется конфиденциальность и обеспечивается безопасность. Для поставки в Россию предлагается модифицированная версия виртуального приема.

Рис. 4 Сервис Direct Access Program (DigitalGlobe)

Infoterra’s Direct Access Services (Infoterra GmbH, Германия)

Сервис (рис. 5) разрешает отобранным заказчикам и партнёрам в мире приобретать эти с радиолокационного спутника TerraSAR-X конкретно на их приемные наземные станции. Сервис носит эксклюзивный темперамент.

Рис. 4 Сервис Infoterra’s Direct Access Services

Для пользователей сервиса существует два статуса:

  • партнер прямого доступа (Direct Access Partner (DAP));
  • клиент прямого доступа (Direct Access Customer (DAC)).

Пользователь сервиса обязан установить станцию прямого доступа (Direct Access Station — DAS) и/либо терминал прямого доступа (Direct Access Terminal — DAT). Подписав соглашение, пользователь может:

  • при помощи особой WEB-инструментов планировать проведения съемки и получение данных;
  • приобретать эти на собственную станцию приема по окончании исполнения заданной съемки;
  • распоряжаться данными в соответствии с соглашением.

Перечень использованных источников.

  1. http://adsabs.harvard.edu/abs/1995JBIS…48..139H
  2. http://calval.cr.usgs.gov/JACIE_files/JACIE06/Files/18Jones.pdf
  3. http://cobweb.ecn.purdue.edu/~bethel/eros_orbit.pdf
  4. http://landsat.usgs.gov/about_ground_stations.php
  5. http://myformosat2.spotimage.com/html/concept/
  6. http://rulekcia.ru/kurs/50/2740
  7. http://scanex.ru
  8. http://www.antrix.gov.in/#
  9. http://www.cosmo—skymed.it/en/index.htm

ДЗЗ — химическое зрение


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: