В последнее время изображения Земли в разных спектральных диапазонах, полученные с борта космических аппаратов (КА) на высотах более 10 тыс. км, широко используются в различных областях: гидрометеорологии, экологии, оперативной картографии, космической навигации, а также для получения информации, необходимой для служб чрезвычайных ситуаций и др.

В большинстве случаев требуется с высокой точностью привязать положение целевых объектов на изображениях Земли к географическим координатам. Такая привязка требует знания точного положения КА относительно Земли, направление оси визирования в пространстве и угол поворота кадра вокруг этой оси. Направление оси визирования и угол поворота кадра можно определить с помощью звездных (или иных) датчиков. Точное положение КА чаще всего определяют с Земли. Наличие высокоточного метода обработки кадра позволило бы получать привязку автономно, используя только информацию с КА. Для автономного определения положения КА можно использовать датчики геовертикали, определяющие направление на центр Земли. Например, в качестве такого датчика могут служить изображения Земли в видимом диапазоне. Обработав кадр должным образом, мы сможем определить координаты центра Земли в кадре относительно звезд и расстояние до центра Земли. Вместе с данными о направлении оси визирования и угла поворота кадра это позволит получить положение КА относительно Земли.

Погрешность большинства существующих датчиков геовертикали более 1 угл. мин. Существует потребность в методе, позволяющем, используя изображения, полученные с целевой аппаратуры, уменьшить погрешность до 1-5 угл. сек. Это соответствует погрешности определения координат на поверхности Земли порядка 200 м – 1 км с геостационарной орбиты.

Настоящая работа была посвящена выяснению применимости метода определения координат центра Земли с помощью градиента яркости лимба Земли по расстоянию от ее центра. Исследование применимости проводилось в виде численного моделирования рассеяния света атмосферой Земли. В ходе работы удалось выяснить, что на графике зависимости градиента яркости от расстояния до центра Земли можно найти особые точки, довольно стабильные по высоте и зависящие в основном от строения атмосферы. Также был выяснен спектральный диапазон, в котором выгоднее всего производить измерения – фиолетовый и ближний УФ участки спектра в интервале длин волн 0,34–0,48 мкм.

Скачать в формате PDF

Назад