Способ определения местоположения метеорного тела

Авторы патента:

Закутаев Александр Александрович (RU)

Брыдченко Александр Владимирович (RU)

Пореченская Людмила Александровна (RU)

G01S17/00 - Системы с использованием отражения или вторичного излучения электромагнитных волн, иных чем радиоволны

Владельцы патента RU 2627961:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к метрологии, в частности к способу наблюдения и слежения за метеорами. Способ предполагает определение местоположения метеорного тела, основанное на измерении расстояния до метеорного тела. В период между измерениями расстояния до метеорного тела местоположение метеорного тела определяют путем интегрирования скорости движения тела, измеренной по доплеровскому сдвигу частоты сигнала, отраженного телом, с учетом релятивистской поправки. При сближении метеорного тела с наблюдателем релятивистскую поправку к значению скорости движения тела определяют в соответствии с выражением где ν_r - скорость, вычисленная по результатам измерения доплеровского сдвига частоты сигнала, отраженного телом, с - скорость света, при удалении метеорного тела от наблюдателя релятивистскую поправку к значению скорости движения тела определяют в соответствии с выражением Технический результат - уменьшение ошибок при сближении с метеорным телом и повышение вероятности его перехвата. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам наблюдения и слежения за полетом объектов, может быть использовано для определения местоположения быстроперемещающегося объекта, например метеорного тела.

Известен способ определения местоположения движущегося космического тела, основанный на измерении дальности и скорости объекта с помощью радиолокаторов [1]. Измерение угловых координат объекта также осуществляют посредством радиолокатора.

Известен также способ измерения скорости движения и расстояния, пройденного объектом, основанный на измерении ускорения движения объекта с последующим интегрированием показаний акселерометра [2]. С помощью описанного способа можно измерять действительную скорость движения объекта и расстояния в системе координат, связанной с объектом. Недостаток способа заключается в том, что он не предназначен для измерений параметров движения объекта, находящегося на удалении.

Наиболее близким к заявляемому способу, принятому в качестве прототипа, является способ определения местоположения объекта на основе локации [3]. В результате измерения дальности до объекта (метеорного тела) определяют положение объекта в системе координат, связанной с локаторами. Измерение угловых координат объекта осуществляют, как указывалось выше, также посредством радиолокатора. Измерять дальность до объекта непрерывно нецелесообразно и технически не всегда осуществимо. В период между измерениями дальности положение объекта определяют, вычисляя отрезок траектории движения объекта между измерениями дальности путем интегрирования скорости движения объекта. Скорость объекта, как правило, определяют по доплеровскому сдвигу частоты сигнала, отраженного от объекта при локации. В результате трансформации временного масштаба сигнала, которая приводит к сжатию колебаний, отраженных от приближающегося объекта, изменяется их частота (проявление эффекта Доплера), по изменению частоты, в данном случае увеличению, определяют скорость объекта. Для удаляющегося объекта происходит растяжение временного масштаба колебаний и соответствующее изменение частоты отраженного сигнала. С помощью доплеровского метода определения скорости объекта можно вычислять релятивистскую скорость движения объекта [4], которая отличается от действительной.

С этим связан недостаток описанного способа, заключающийся в отсутствии возможности точного измерения значения скорости объекта ввиду использования доплеровского метода, что приводит к ошибкам определения местоположения метеорного тела.

Задачей изобретения является увеличение точности определения местоположения метеорного тела.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения местоположения метеорного тела, основанном на измерении расстояния до метеорного тела, в период между измерениями расстояния до метеорного тела местоположение метеорного тела определяют путем интегрирования скорости движения тела, измеренной по доплеровскому сдвигу частоты сигнала, отраженного телом, с учетом релятивистской поправки. Релятивистская поправка представляет собой разницу между действительной скоростью объекта и скоростью объекта, определенной по доплеровскому сдвигу частоты сигнала, излучаемого объектом. Последнюю рассчитывают, используя формулы, известные из источника [1]. При сближении метеорного тела с наблюдателем релятивистскую поправку к значению скорости движения тела определяют в соответствии с выражением

где ν_r - скорость, вычисленная по результатам измерения доплеровского сдвига частоты сигнала, отраженного телом, с - скорость света. При удалении метеорного тела от наблюдателя релятивистскую поправку к значению скорости движения тела определяют в соответствии с выражением

Техническим результатом изобретения является уменьшение ошибок при сближении с метеорным телом и повышение вероятности его перехвата.

Выражение для вычисления действительной скорости при приближении объекта как функции релятивистской скорости можно найти, используя формулу (14), приведенную в [4], и отношение, представленное в [1], на с. 51 (6 стр. сверху),

Для удаляющегося объекта

Выражения для поправок, вычисленные на основе (3), (4), могут быть представлены в виде (1), (2) соответственно при сближении объекта с наблюдателем и при удалении объекта от наблюдателя.

Ниже приводится пример реализации предлагаемого способа.

Для простоты изложения рассматривается случай, когда проекция полного вектора скорости объекта и луч зрения наблюдателя приблизительно совпадают. В процессе локации метеорного тела периодически измеряют с помощью локатора расстояние до объекта. Параллельно, используя доплеровский принцип измерения скорости, измеряют скорость движения объекта. В соответствии с выражениями (1) или (2) вычисляют релятивистскую поправку скорости, а затем и действительную скорость движения объекта. Интегрируют полученное значение скорости на интервале, соответствующем периоду измерения дальности до объекта, учитывая начальное значение расстояния до объекта на момент интегрирования, и таким образом определяют текущее значение дальности до объекта.

Для оценки эффективности предлагаемого способа целесообразно найти максимальную ошибку в определении расстояния до объекта, рассчитанного по результатам измерения доплеровского сдвига частоты сигнала, отраженного телом,

Δr=Δν_pT_r,

где T_r - период между измерениями расстояния до объекта.

При значении релятивистской скорости ν_r=50 км/с ошибка в определении расстояния до объекта увеличивается на 16,7 м ежесекундно. Соответственно при T_r=10 с названная ошибка будет равна 167 м.

На практике встреча с метеорным телом будет происходить под различными углами, чаще всего отличными от нулевого. Ошибка в определении положения метеорного тела на траектории перейдет в относительную угловую ошибку. Это может вызвать серьезные затруднения при сближении с метеорным телом при его перехвате. Введение поправки описанным выше способом позволяет уменьшить или совсем исключить ошибку в определении положения метеорного тела.

Приведенный пример показывает возможность точного определения места положения метеорного тела при слежении за ним с помощью предлагаемого способа и обеспечения перехвата названного объекта.

Источники информации

1. Теоретические основы радиотехники / Я.Д. Ширман и др.; Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Сов. радио, 1970. С. 6-52.

2. Боднер В.А. Приборы первичной информации. - М.: Машиностроение. 1981. С. 332-341.

3. Радиосистемы межпланетных космических аппаратов / Р.В. Бакитько и др.; Под ред. А.С. Виницкого. - М.: Радио и связь, 1993. С. 119-133, (прототип).

4. Атнашев А.Б. Принцип относительности. Спектры… - СПб.: Изд-во «Менделеев», 2014. 30 с.

1. Способ определения местоположения метеорного тела, основанный на измерении расстояния до метеорного тела, отличающийся тем, что в период между измерениями расстояния до метеорного тела местоположение метеорного тела определяют путем интегрирования скорости движения тела, измеренной по доплеровскому сдвигу частоты сигнала, отраженного телом, с учетом релятивистской поправки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сближении метеорного тела с наблюдателем релятивистскую поправку к значению скорости движения тела определяют в соответствии с выражением

где ν_r - скорость, вычисленная по результатам измерения доплеровского сдвига частоты сигнала, отраженного телом, с - скорость света, при удалении метеорного тела от наблюдателя релятивистскую поправку к значению скорости движения тела определяют в соответствии с выражением

Изобретение относится к области вооружения, в частности к способам защиты объектов. Способ защиты объекта от средств поражения с оптико-электронными и радиолокационными системами наведения и подрыва заключается в определении траектории средства поражения, доставке средства защиты объекта в расчетную точку траектории атакующего средства поражения и приведении средства защиты объекта в рабочее состояние.

Система импульсной лазерной локации // 2612874

Изобретение относится к области оптической локации. Система содержит импульсный лазер, выходную оптическую систему, фотоприемное устройство, однокоординатное сканирующее устройство, оптический объектив фотоприемного устройства, вычислительное устройство, массив фотоприемных устройств, включающий К фотоприемников, а также волоконно-оптический жгут, содержащий К волокон, которые с одной стороны обращены торцами к соответствующим фотоприемникам массива фотоприемных устройств, а с другой стороны волокна жгута смонтированы в однорядную линейку из К волокон, торцы которой обращены к выходу оптического объектива фотоприемного устройства и расположены в его фокальной плоскости, причем выход фотоприемного устройства регистрации момента излучения лазерного импульса подключен на вход синхронизации вычислительного устройства.

Триангуляционный способ измерения отклонения объекта и определения его ориентации в пространстве // 2610009

Триангуляционный способ измерения отклонения объекта и определения его ориентации в пространстве содержит этап, на котором источник излучения формирует на поверхности исследуемого объекта световое пятно в виде двух пересекающихся световых линий за счет освещения исследуемого объекта засветкой в виде двух ортогональных световых ножей.

Система раннего обнаружения течи подводного нефтепровода // 2605779

Изобретение относится к устройствам для мониторинга подводных частей нефтепроводов и нефтепродуктопроводов в местах пересечения ими водных преград: рек, водохранилищ, озер и других водных объектов суши, с целью раннего обнаружения и установления местоположения утечек из подводной части нефтепровода; также может применяться для мониторинга морских нефтепроводов вблизи их выхода на сушу с той же целью.

Система и способ обнаружения винтокрылых беспилотных летательных аппаратов // 2593439

Изобретение относится к области систем безопасности, предназначенных для предотвращения несанкционированного доступа винтокрылых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в контролируемую зону и отслеживания перемещения винтокрылых БПЛА 1 в контролируемой зоне 3 с одновременной их аутентификацией.

Прецизионный датчик расстояний // 2567185

Изобретение касается прецизионного датчика расстояния. Особенностью указанного датчика является то, что приемная схема выполнена двухканальной и состоит из оптической системы, включающей две ромб-призмы и два отклоняющих клина, и приемной проекционной системы, включающей цилиндрическую линзу и сферический объектив, а в качестве фотодетектора использована двухкоординатная ПЗС-матрица, выход которой подключен к персональному компьютеру или контроллеру.

Метод обнаружения малогабаритных беспилотных летательных аппаратов // 2559332

Изобретение относится к области обнаружения и распознавания малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (МБЛА). В заявленном способе примененяются три и более изображений и сигналов в трех и более пространственно разнесенных точках на гиростабилизирующих платформах, связанных между собой рабочими базами.

Узел крепления фотоприемного устройства на снаряжении бойца // 2555658

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в оптико-электронных системах, в которых фотоприемные устройства размещены на снаряжении бойца.

Способы определения местоположения астероида относительно точки земли и устройства для их реализации. цифровая карта околоземного пространства // 2548385

Изобретения относятся к системам для активной защиты Земли и могут быть использованы при реализации комплексов для борьбы с летающими объектами естественного и искусственного происхождения, приближающимися к Земле.

Способ дистанционного определения характеристик морской поверхности // 2548129

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля состояния поверхности океана. Технический результат - повышение точности определения характеристик морской поверхности за счет разделения воздействия на отражённый от морской поверхности радиосигнал двух факторов, доминантных ветровых волн и мелкомасштабной ряби. Сущность: формируют короткие радиоимпульсы постоянной длительности и вертикально зондируют ими морскую поверхность, регистрируют отражённые радиоимпульсы и по их форме определяют характеристики морской поверхности, при этом дополнительно формируют более длинные радиоимпульсы и вертикально зондируют ими морскую поверхность, причем длительность дополнительно сформированных радиоимпульсов обеспечивает одновременное отражение от всей площади морской поверхности, освещаемой в пределах диаграммы направленности антенны, определяют амплитуду отраженных импульсов большей длительности, по ней определяют скорость ветра, и определяют характеристики морской поверхности с учетом скорости ветра.

Способ управления объектом, система управления (варианты) и способ обработки сигналов (варианты) // 2627964

Изобретение относится к области оптико-электронных систем управления, предназначенных преимущественно для автоматического сопровождения подвижных объектов с перемещающегося основания, и может быть использовано в образцах техники, работающих в условиях воздействия помех и пропадании информационных сигналов, а также в установках для научных исследований. Способ управления объектом, включающий выделение сигнала ошибки управления, формирование команды управления объектом, формирование признака недостоверности сигнала ошибки управления, при отсутствии этого признака производится фильтрация сигнала ошибки управления, формирование сигнала компенсации фазового запаздывания фильтрации сигнала ошибки управления, а при наличии признака недостоверности сигнала ошибки управления проводится прогнозирование сигнала ошибки управления и формирование по ней команд управления. При этом передаточная функция образовавшегося с помощью цепи внутренней обратной связи замкнутого контура выбирается в соответствии с передаточной функцией системы управления объектом. Причем в процессе управления формируется обратная связь по выходным координатам или по командам управления. При отсутствии признака недостоверности сигнала ошибки управления фильтрация сигнала ошибки управления осуществляется с учетом инерционных свойств входного сигнала и объекта управления, а управление производится по неотфильтрованному или отфильтрованному сигналу ошибки управления. При наличии признака недостоверности сигнала ошибки прогнозирование сигнала ошибки управления производится с учетом сигнала по цепи внутренней обратной связи и инерционных свойств входного сигнала и объекта управления. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости и повышении устойчивости и точности отработки высоко динамических управляющих воздействий в условиях помех измерения, прерывании оптической связи и в условиях возмущений, вызванных работой комплекса, увеличении допустимого времени нахождения в инерционном режиме, снижении вероятности срыва сопровождения объекта, снижении вероятности ложного захвата объекта. 7 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ и устройство для оповещения о состоянии дороги // 2634795

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах позиционирования и навигации подвижных объектов, использующих мобильные терминалы. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого способ и устройство для оповещения о состоянии дороги включают: определение состояния дороги в пределах заданной зоны при получении команды, запускающей в мобильном терминале заданную функцию, и, при обнаружении на дороге дорожного препятствия в пределах заданной зоны, выведение оповещающей информации. Согласно изобретению производится определение состояния дороги в пределах заданной зоны и, при обнаружении на дороге дорожного препятствия в пределах заданной зоны, выдается оповещающая информация. В результате обеспечивается автоматическое определение состояния дороги в пределах зоны, заданной в мобильном терминале. При этом благодаря оповещающей информации пользователю становится легче избежать повреждений, вызываемых дорожными препятствиями. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способы и системы для контроля заготовки // 2643619

Изобретение относится к неразрушающему контролю заготовок. Способ контроля заготовки включает сохранение данных модели, связанных с заготовкой, в систему контроля и определение относительного положения измерителя удаленности по отношению к заготовке. Также способ включает калибровку точки обзора для системы контроля по отношению к модели на основании положения измерителя удаленности по отношению к заготовке и измерение данных о фактическом расстоянии удаленности одного элемента отображения измерителя удаленности по отношению к заготовке. На основании данных о фактическом расстоянии удаленности определяют, удовлетворяет ли заготовка предварительно установленным критериям контроля. Повышается точность и надежность контроля. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Активно-импульсный телевизионный прибор ночного видения // 2645122

Активно-импульсный телевизионный прибор ночного видения содержит блок наблюдения, телевизионный канал, блок управления и синхронизации, импульсный инфракрасный осветитель и блок деления частоты. Также в прибор дополнительно введены последовательно соединенные лазерный дальномер и блок регулировки амплитуды тока накачки, блок предварительной установки задержки и блок регулировки длительности импульса строба. Технический результат заключается в сокращении времени поиска объекта наблюдения и повышении качества получаемого изображения за счет автоматического определения дальности до объекта при помощи лазерного дальномера. 1 ил.

Однозрачковая мультиспектральная оптическая система со встроенным лазерным дальномером // 2646436

Однозрачковая мультиспектральная оптическая система со встроенным лазерным дальномером содержит общий входной канал, спектроделительную пластинку, отражающую спектральный диапазон оптического канала и пропускающую спектральный диапазон тепловизионного канала. При этом отраженный канал выполнен телевизионным из двух компонентов, между которыми установлена вторая спектроделительная пластинка, отражающая спектральный диапазон телевизионного канала и пропускающая спектральный диапазон дальномерного канала, который содержит плоское зеркало с осевым отверстием, расположенное под углом к оптической оси, осуществляющее апертурное разделение для ветвей фотоприемника и полупроводникового лазерного излучателя. Технический результат заключается в упрощении конструкции, а также обеспечении возможности измерения дальности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.