1.2 Космические аппараты. 1.3 Системы координат, применяемые при съемке

1. 2 Космические аппараты

Развитие космической техники во многом связано с совершенствованием систем управления космических аппаратов (КА). В связи с высокими и постоянно возрастающими требованиями к точности таких систем, с необходимостью обеспечения автономности их функционирования в качестве датчиков первичной информации используются оптико-электронные приборы (астроприборы), определяющие угловое положение аппарата относительно астрономических источников излучения (астроориентиров) — звезд, Солнца, планет (в том числе Земли). Эти приборы на современных КА могут обеспечивать в составе системы управления решение четырех основных задач — астроориентации, астрокоррекции, астронавигации и определения положения (индикации) осей КА.

Задача астроориентации состоит в том, чтобы по показаниям астроприборов ориентировать КА (или какое-либо устройство на КА, например телескоп, солнечные батареи) в инерциальном пространстве для выполнения того или иного эксперимента, измерения, маневра; при этом астроприборы непосредственно входят в контур управления КА и должны функционировать в течение всего времени поддержания режима ориентации.

В задаче астрокоррекции показания астроприборов используются для коррекции положения осей КА или осей его гироплатформы (реальной или виртуальной, реализованной программными средствами в бортовом компьютере), которые предварительно были соорентированы, но с течением времени их положение изменилось. В отличие от предыдущего случая астроприборы здесь не входят непосредственно в контур управления системы ориентации КА, а лишь периодически выдают корректирующую информацию. Поэтому время работы этих астроприборов при решении задачи астрокоррекции значительно меньше, чем при решении задачи астроориентации.

В задаче астронавигации показания астроприборов используются для определения параметров орбиты и местоположения на орбите. Как известно, наиболее распространенный метод навигации в околоземном пространстве — измерение с КА в известный момент времени для двух астроориентиров углов между направлением на астроориентир и центр Земли и последующее вычисление параметров орбиты. В качестве астроориентиров могут выступать звезды и Солнце.

Задача индикации положения осей КА предполагает точное определение направления осей аппарата для «привязки» к инерциальной системе координат результатов измерения аппаратуры грубо ориентированного КА.

Для решения задачи астроориентации существуют типовые схемы — солнечно-звездная, солнечно-земная и звездно-земная. В солнечно-звездной схеме построение ориентации начинается с вращения КА вокруг некоторой оси, поиска Солнца соответствующим датчиком и последующей стабилизации одной из осей КА относительно направления на Солнце. Затем КА закручивается вокруг этой оси и осуществляет поиск заранее выбранной звезды, расположенной относительно Солнца под углом, близким к 90°. После обнаружения звезды система управления обеспечивает стабилизацию второй оси КА относительно направления на звезду. В результате одна ось КА оказывается «привязанной» к направлению на Солнце, вторая — к направлению на звезду. Аналогично этому обстоит дело в схеме солнечно-земной ориентации (с заменой звезды в предыдущей схеме на Землю) и в схе ме звездно-земной ориентации (Земля используется в качестве первого ориентира). Для последнего случая следует отметить вариант звездно-земной ориентации, в котором звездой-ориентиром служит Полярная звезда. Такой вариант довольно часто используется для КА, находящихся на геостационарной орбите, поскольку направление на Полярную звезду близко к нормали к плоскости геостационарной орбиты.

Наиболее часто задача астроориентации решается применением звездного датчика. [1]

1. 3 Системы координат, применяемые при съемке

Известно, что фотограмметрия изучает количественные и качественные характеристики объектов по их изображениям. Очевидно, что для этого нужно найти зависимость между точками объекта и снимка. Для этого нужно иметь координаты точек на снимке и местности. Практически могут использоваться любые системы координат, однако, предпочитают для объекта использовать те системы координат, которые используются при натурном изучении, а для снимка использую систему, связанную со снимком.

Различают несколько видов систем координат, применяемых при съемке:

- Плоская система координат снимка.

- Пространственная система координат точек снимка.

- Геодезическая система координат.

- Фотограмметрическая система координат.

Геодезическая система координат — система координат, используемая для определения местоположения объектов на Земле.

Геодезические координаты используются в геодезии и навигации, в топографической съемке и картографии, а также спутниковыми навигационными системами (в том числе и звездными датчиками) для определения местоположения объектов на Земле в реальном времени