×
04.04.2018
218.016.31a3

ВЕРОЯТНОСТНАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: 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.
Реферат Свернуть Развернуть

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.
ВЕРОЯТНОСТНАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ
ВЕРОЯТНОСТНАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ
ВЕРОЯТНОСТНАЯ СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 627.
10.02.2013
№216.012.2338

Приборная панель космического аппарата

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для космических конструкций, например, каркасов приборных панелей. Приборная панель космического аппарата содержит несущие верхнее и нижнее основания, между которыми установлен заполнитель в виде сот, и закладные элементы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474518
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.27bf

Кассетный боеприпас

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к кассетным боеприпасам. Кассетный боеприпас содержит корпус, в кормовой части которого расположен отсек с парашютной системой и срезаемым элементом. Парашютная система помещена в чехол. Парашютный отсек выполнен в виде тонкостенного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475695
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.03.2013
№216.012.3008

Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к осколочно-фугасным снарядам, которые применяются при стрельбе из артиллерийских орудий. Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд содержит корпус с ведущим пояском, взрыватель и взрывчатое вещество. Корпус состоит из соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477831
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.33da

Сопло летательного аппарата

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкциям сопел летательных аппаратов, и может быть использовано для сопловых блоков летательных аппаратов, в которых устанавливаются заглушки, служащие для защиты внутренней полости летательного аппарата. Сопло содержит раструб,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478817
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3af9

Кран шаровой

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено, в частности, для использования в трубопроводной запорной арматуре пневмогидросистем ракет-носителей космического назначения, а также в любой отрасли промышленности, использующей гидравлическую технику, где необходимо периодически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480658
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e54

Тренога

Изобретение относится к треногам для установки приборов. Тренога содержит основание (1) с центральным отверстием (2) и тремя кронштейнами (3) у основания с выполненными в них проушинами (4). Между проушинами (4) на конической поверхности основания (1) содержатся проточки (5), обеспечивающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481523
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.06.2013
№216.012.4bf4

Солнечная батарея

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при проектировании выносных конструкций космических аппаратов, преимущественно солнечных батарей (СБ). Солнечная батарея содержит раму, верхние и нижние створки, попарно связанные между собой шарнирами, на оси которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485026
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4d30

Силовой блок двигательной установки ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано преимущественно в силовых блоках ракет-носителей (РН) для управления вектором тяги. Силовой блок РН с управляемым вектором тяги содержит хвостовой отсек для установки маршевого жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и силовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485342
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e5d

Логопериодическая антенна

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной сверхширокополосной антенны, либо в качестве базового элемента антенной решетки. Технической результат - повышение идентичности ширины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485643
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5dc5

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела. Клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, элемент с втулкой на ребрах и седлом, установленный в корпус, подпружиненный затвор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489626
Дата охранного документа: 10.08.2013
Показаны записи 1-10 из 357.
10.02.2013
№216.012.2338

Приборная панель космического аппарата

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для космических конструкций, например, каркасов приборных панелей. Приборная панель космического аппарата содержит несущие верхнее и нижнее основания, между которыми установлен заполнитель в виде сот, и закладные элементы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474518
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.27bf

Кассетный боеприпас

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к кассетным боеприпасам. Кассетный боеприпас содержит корпус, в кормовой части которого расположен отсек с парашютной системой и срезаемым элементом. Парашютная система помещена в чехол. Парашютный отсек выполнен в виде тонкостенного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475695
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.03.2013
№216.012.3008

Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к осколочно-фугасным снарядам, которые применяются при стрельбе из артиллерийских орудий. Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд содержит корпус с ведущим пояском, взрыватель и взрывчатое вещество. Корпус состоит из соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477831
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.33da

Сопло летательного аппарата

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкциям сопел летательных аппаратов, и может быть использовано для сопловых блоков летательных аппаратов, в которых устанавливаются заглушки, служащие для защиты внутренней полости летательного аппарата. Сопло содержит раструб,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478817
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3af9

Кран шаровой

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено, в частности, для использования в трубопроводной запорной арматуре пневмогидросистем ракет-носителей космического назначения, а также в любой отрасли промышленности, использующей гидравлическую технику, где необходимо периодически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480658
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e54

Тренога

Изобретение относится к треногам для установки приборов. Тренога содержит основание (1) с центральным отверстием (2) и тремя кронштейнами (3) у основания с выполненными в них проушинами (4). Между проушинами (4) на конической поверхности основания (1) содержатся проточки (5), обеспечивающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481523
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.06.2013
№216.012.4bf4

Солнечная батарея

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при проектировании выносных конструкций космических аппаратов, преимущественно солнечных батарей (СБ). Солнечная батарея содержит раму, верхние и нижние створки, попарно связанные между собой шарнирами, на оси которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485026
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4d30

Силовой блок двигательной установки ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано преимущественно в силовых блоках ракет-носителей (РН) для управления вектором тяги. Силовой блок РН с управляемым вектором тяги содержит хвостовой отсек для установки маршевого жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и силовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485342
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e5d

Логопериодическая антенна

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной сверхширокополосной антенны, либо в качестве базового элемента антенной решетки. Технической результат - повышение идентичности ширины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485643
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5dc5

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела. Клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, элемент с втулкой на ребрах и седлом, установленный в корпус, подпружиненный затвор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489626
Дата охранного документа: 10.08.2013
+ добавить свой РИД