Космическая съемочная система ALOS
ALOS – японский спутник дистанционного зондирования Земли разработан JAXA (Японское космическое агентство, Токио, бывшее NASDA) и создан корпорациями NEC, Toshiba, Mitsubishi Electric Corp (см. рис. 1.1). Целью разработки было создание оптических и микроволновых сенсоров, данные высокого разрешения с которых могут использоваться в таких приложениях, как картографирование, мониторинг окружающей среды и чрезвычайных ситуаций. Кроме того, сообщество потребителей должно иметь данные с разрешением, достаточным для создания карт масштаба 1:25000. Для этого нужны данные с горизонтальным разрешением 2.5 м и вертикальным разрешением 3-5 м. Мультиспектральные данные с горизонтальным разрешением необходимы для классификации. Мониторинг реального времени требует иметь возможность оперативного перенацеливания КА.
Приблизительные размеры КА 6.4 м x 3.4 м x 4.3 м (x, y, z), размеры конфигурации на орбите 8.9 м x 27.4 м x 6.2 м (x, y, z, где x в направлении движения, z в надир).
Рис. 1.1. Схематическое изображение КА ALOS
Масса КА около 4000 кг (180 кг гидразина), крупнейший спутник в Японии. Солнечные батареи (размер 22 м x 3 м) вырабатывают 7 кВт. КА ALOS имеет 5 комплектов NiCd батарей. Время жизни КА 3 года с возможностью продления до 5 лет.
Кратковременная угловая стабильность ±0.00002º/0.37 мс (3σ), долговременная угловая стабильность ±0.0002º/5 с (3σ). Точность позиционирования ±0.0002º, точность определения координат КА ±1.0 м. The dual-frequency carrier-phase tracking GPS receiver of Toshiba Corp. is used for orbit determination.
На земле JAXA создало для КА ALOS систему PPDS (Precision Pointing and Geolocation Determination System) точного определения положения, которая обеспечивает определение положения с точностью 2.0º x 10-4, углов с точностью 1.4º x 10-4, и местоположения с точностью 3 ~ 7.5 м.
КА ALOS был запущен 24 января 2006 года японской ракетой-носителем H-IIA из космического центра Tanegashima, Япония
Солнечно-синхронная почти круговая, высота 691.65 км, наклонение = 98.16º, цикл 46 дней (с циклом 2 дня для мониторинга событий), местное время нисходящего узла 10:30 (±15 мин), период 98.51 мин.
Передача данных. Первичный канал передачи данных DRTS (Data Relay and Test Satellite of Japan) в Ka-диапазоне на скорости 240 Мьит/с и S-диапазоне для телеметрии. Дополнительно есть канал в X-диапазоне со скоростью 120 Мбит/с только для данных AVNIR-2. Канал Ka-диапазона передается на скорости 120 Мбит/с через релейный спутник Artemis Европейского космического агентства. Бортовое записывающее устройство имеет емкость 768 Гбит и использует 64 Мбит технологию. Скорость генерации данных около 1 Тбайт/день.
Сеть приема КА ALOS состоит из узлов, приведенных в таблице 1.
Таблица 1.
Партнеры ALOS по приему информации.
| Агентство | Зона покрытия |
| JAXA, RESTEC (Remote Sensing Technology Center) – первичный дистрибьютор | Азия |
| Терминал ESA ADEN (ALOS Data European Node) | Европа, Африка |
| NOAA/ASF (приемная станция на Аляске) | Северная и Южная Америки |
| Geoscience Австралия (GA) | Австралия, Океания |
| GISTA (Гео-информационное и космическое агентство) | Тайланд |
PRISM (Panchromatic Remote-sensing Instrument for Stereo Mapping) – камера для получения стереоданных высокого разрешения (размер пиксела 2.5 м) для картографических приложений (получения ЦМР и т.п.). Инструмент является трехлинейным сканером с тремя независимыми оптическими системами для надира, вида вперед, вида назад для получения стерео перекрытия вдоль полета. Каждый из трех телескопов имеет трех зеркальную оптику (30 см апертура и 2 м фокусное расстояние) и несколько CCD детекторов для сканирования. Шесть или восемь матриц CCD (5000 пикселей каждая) физически расположены в фокальной плоскости телескопов. Из 40,000 пикселей каждого телескопа, 14,000 пикселей выбираются и передаются на приемную станцию. Таким образом, триплет изображений содержит три раза по 14,000 пикселей/линию. Надирный телескоп обеспечивает полосу съемки 70 км (28,000 выходных пикселей), каждый из вперед и назад смотрящих телескопов обеспечивает полосу 35 км (14,000 пикселей на диапазон). Передний и задний телескопы наклонены на ±23.8º от надира и обеспечивают отношение B/H=1 на высоте 692 km (см. рис. 1.3). Параметры камеры PRISM приведены в таблице 2, схематическое изображение камеры на рис. 1.2. Оптика камеры PRISM смонтирована на оптической скамье с термостабилизацией ±3º C для минимизации дисторсии оптики.
Таблица 2.
Параметры камеры PRISM
| Параметр | Панхроматический сенсор |
| Спектральный диапазон (панхроматический) | 0.52-0.77 мкм |
| Количество камер | 3 (надир, вперед, назад) |
| Угол наклона вперед и назад | ± 23.8º |
| Сигнал/Шум, MTF | > 70, > 0.2 |
| Пространственное разрешение на Земле | 2.5 м (3.61 мкрад) |
| Полоса съемки | 35 км (стерео триплет) 70 км для надира, или надир+назад |
| Угол съемки | ≥ 7.6º |
| Стерео съемка | B/H = 1.0 |
| Количество пикселей | 28,000 (полоса 70 км), 14,000 (полоса 35 км) |
| Угол отклонения | ±1.5º (поперек траектории, режим триплет) |
| Динамический диапазон | 8 бит/пиксел |
| Скорость передачи данных | 960 Мбит/с сырых данных, компрессия JPEG с потерями. Реальная скорость камеры PRISM уменьшена до 240 Мбит/с (уменьшение 1/4.5) или до 120 Мбит/с (уменьшение 1/9) |
Рис. 1.2. Схема камеры PRISM и сканирование триплета
Рис. 1.3. Сканирование камерой PRISM
AVNIR-2 (Advanced Visible and Near-Infrared Radiometer) - камера, созданная фирмой Mitsubishi Electric Corporation (см. табл. 3). Предназначена для получения мультиспектральных данных высокого разрешения (10 м). Оптическая система выполнена по схеме "folding Schmidt". Телескоп имеет апертуру 24 см в диаметре и фокусное расстояние около 800 мм. Камера AVNIR-2 может быть отклонена на ±44º поперек полета для целей мониторинга чрезвычайных ситуаций (см. рис. 1.4). Матрица CCD детектора имеет 7000 пикселей в линейке. Камера может применяться для мониторинга региональной окружающей среды. Компрессия почти без потерь DPCM (дифференциальная импульсно-кодовая модуляция) с кодированием Хаффмана применяется для уменьшения потока данных со 160 Мбит/с до 120 Мбит/с.
Таблица 3.
Основные параметры камеры ANVIR-2
| Параметр | Мультиспектральный сенсор |
| Спектральные диапазоны Диапазон 1 Диапазон 2 Диапазон 3 Диапазон 4 | 0.42-0.50 мкм 0.52-0.60 мкм 0.61-0.69 мкм 0.76-0.89 мкм |
| Сигнал/шум, MTF | >200, > 0.25 |
| Пространственное разрешение | 10 м (в надире, 14.28 мкрад) |
| Полоса захвата | 70 км, 5.8º |
| Угол отклонения | ±44º |
| MTF | Диапазон 1-3 ≥ 0.25; диапазон 4 ≥ 0.20 |
| Динамический диапазон | 8 бит |
| Скорость передачи | около 160 Мбит/с сырых данных, 120 Мбит/с (уменьшение 3/4) |
Рис. 1.4. Иллюстрация возможностей съемки камерой AVNIR-2
PALSAR (Phased Array L-band Synthetic Aperture Radar) – радар с синтезированной апертурой разработан JAXA, JAROS (Japan Resources Observation SystemOrganization) и METI (министерство экономики, торговли и индустрии).
Контрольные вопросы