CC BY
64Решетневскуе чтения. 2014
Библиографические ссылки
1. Memarzadeh Y. Ionospheric modeling for precise GNSS applications. PhD thesis, Delft University of Technology, 2009. 208 p.
2. Leitinger R., Zhang M.L., Radicella S. M. An improved bottom side for the ionospheric electron density model NeQuick // Annals of Geophysics. 2005. Vol. 48, № 3. P. 525-534.
3. Васенина А. А. Методика коррекции индексов солнечной активности // Техника радиосвязи / Омский НИИ приборостроения. Омск, 2013. № 2(20). С. 27-34.
References
1. Memarzadeh Y. Ionospheric modeling for precise GNSS applications. PhD thesis, Delft University of Technology, 2009. 208 p.
2. Leitinger R., Zhang M. L., Radicella S. M. An improved bottomside for the ionospheric electron density model NeQuick Annals of Geophysics, 2005, vol. 48, № 3, p. 525-534.
3. Vasenina A. A. Tekhnika radiosvyazi. Omskiy NII priborostroeniya, 2013, vol. 2(20), p. 27-34.
© Васенина А. А., Сидоренко К. А., 2014
УДК 629.78
РАДИОЗАТМЕННЫЙ МОНИТОРИНГ ИОНОСФЕРЫ И АТМОСФЕРЫ С ПОМОЩЬЮ НАНОСПУТНИКОВ
П. А. Инчин, М. Ю. Шпади, Г. М. Аязбаев
ДТОО «Институт космической техники и технологий» АО «Национальный центр космических исследований и технологий» Республика Казахстан, 050061, г. Алматы, ул. Кисловодская, 34 E-mail: [email protected]
Рассмотрен метод выборочных радиозатменных измерений для применения на наноспутниках с целью мониторинга состояния атмосферы и ионосферы.
Ключевые слова: радиозатменный метод, наноспутник, программа планирования эксперимента.
RADIO OCCULTATION MEASUREMENTS OF ATMOSPHERE AND IONOSPHERE USING NANOSATELLITES
P. Inchin, M. Shpadi, G. Ayazbayev
AALR «Institute of space technique and technologies» CA «National Center of Space Research and Technologies» 34, Kislovodskaya str., Almaty, 050061, Republic of Kazakhstan E-mail: [email protected]
Selective method of radio occultation measurements of atmosphere and ionosphere for nanosatellites is considered.
Keywords: radio occultation, nanosatellite, experiment's planning program.
Использование сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) позволяет решать задачи не только геоинформационного характера, но и многие задачи геодезии, метеорологии, геодинамики, климатологии, геофизики. Широкое распространение получил метод радиозатменного зондирования атмосферы и ионосферы, позволяющий по характеристикам сигналов ГНСС определять такие параметры, как температура, влажность, давление и плотность атмосферы, а также полное электронное содержание в ионосфере.
За последние 15 лет интерес к методу вырос многократно, сегодня исследователи имеют свободный доступ к обширной базе данных радиозатменных измерений [1]. Разрабатываются и новые группировки спутников для этих целей [2-4]. Бурное развитие космической техники позволяет проводить подобные
измерения на наноспутниках, что существенно сокращает затраты на изготовление и развертывание таких группировок спутников. Успешность миссий CANX-2 [5], PSSCT-2 [6], Sense SV 1,2 [7] подтверждает такую возможность.
Радиозатменный мониторинг ионосферы планируется и на разрабатываемом Казахстанском наноспут-нике научного назначения. Однако ограниченные возможности наноспутников по энергетике и объемам передаваемой информации на Землю не позволяют полноценно проводить подобные эксперименты. Возникает необходимость планирования программы измерений, например, только над определенными регионами Земли и в определенных диапазонах высот. Современные навигационные приемники (НП) позволяют настраивать каналы на прием только необходи-
Использование космических средств и технологий для мониторинга окружающей природной среды
мых спутников, удовлетворяющих условиям радиоза-тменного мониторинга. Это позволяет существенно сократить энергопотребление аппаратуры и объемы передаваемой информации.
Для реализации метода избирательных радиоза-тменных наблюдений разработано программно-математическое обеспечение, включающее программу планирования экспериментов и программу расчета полного электронного содержания с пространственно-временной привязкой.
Программа планирования радиозатменных экспериментов позволяет на основе данных о положении низкоорбитального искусственного спутника земли (ИСЗ) и спутников ГНСС рассчитать временные интервалы для проведения радиозатменных экспериментов с учетом признака нахождения точки перигея луча между спутниками ИСЗ и ГНСС относительно центра Земли, в заданном высотном и пространственном интервале, а также положения антенны приема сигналов ГНСС на ИСЗ и ее характеристик. Интерфейс программы представлен на рис. 1. Исследователь получает возможность рассчитать временную диаграмму проведения радиозатменных измерений для каждого спутника ГНСС, отобразить трассы пролетов спутников на географической карте и в полярной системе координат (рис. 1, а). После выбора интересующих временных интервалов программа позволяет сформировать командный файл управления НП.
ния в лучевой трубке между низкоорбитальным спутником и спутником ГНСС, отобразить полученные данные в графическом виде, а также сохранить результаты расчетов в формате NetCDF для последующего анализа и распространения (рис. 1, б).
Для отработки методики использовались НП NovAtel FlexPak6 и антенна GPS-702-GG. В качестве блока управления экспериментом использовалась отладочная плата на базе ПЛИС Altera Cyclone IV, для которой было разработано программное обеспечение управления НП и антенной на основе командных файлов, сформированных в программе планирования.
В настоящее время проводится отработка программного обеспечения с использованием НП OEM NovAtel семейства 615 и антенны Antcom G5ANT-1AS1, проработка вопроса их установки на платформу наноспутника (рис. 2).
б
Рис. 1. Интерфейс программы: а - планирования радиозатменных экспериментов; б - расчета полного электронного содержания
Другая программа позволяет по данным о фазах и псевдодальностях на частотах L1/L2 спутников GPS рассчитать значения полного электронного содержа-
Рис. 2. Аппаратура проведения радиозатменных измерений в составе блока полезной нагрузки наноспутника
References
1. COSMIC Data Analysis and Archive Center. URL: http://cdaac-www.cosmic.ucar.edu/cdaac/ (accessed: 7.08.2014).
2. FORMOSAT-7/COSMIC-2 Science Mission. URL: http://www.cosmic.ucar.edu/cosmic2/ (accessed: 1.08.2014).
3. PlanetiQ Hires Timothy Puckorius as Senior Vice President of Business Development (2013). URL: http:// www.planetiq.com/planetiq-hires-timothy-puckorius-as-senior-vice-president-of-business-development/ (accessed: 31.07.2014).
4. The Constellation (2013). URL: http://geo-optics.com/?page_id=58 (accessed: 31.07.2014).
5. Kahr E. In-Orbit Performance of the CanX-2 Nanosatellite's GPS Receiver. UCGE Reports, Num. 20329, 2011, p. 164.
6. Bishop R., Hinkley D., Stoffel D., Ping D., Straus P., Burbaker T. First Results From the GPS Compact Total Electron Content Sensor (CTECS) on the PSSCT-2 Nano-sat. PLS/SSAL, 2012, p. 14.
7. Kalamaroff K., Thompson D., Cooke D., Gentile, L., Bonito N., La Tour, P., Sondecker G., Bishop R., Nicholas A., Doe, R. Space Environment NanoSat Experiment (SENSE). A New Frontier in Operational Space Environmental Monitoring (2013). American Geophysical Union, Fall Meeting 2013, abstract #SA31B-02.
© Инчин П. А., Шпади М. Ю., Аязбаев Г. М., 2014
а
