ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. №3. С. 268-277

Расчетная оценка суточных вариаций местной вертикали, построенной по результатам наблюдения видимой линии горизонта

В.А. Гришин1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия
Видимая в различных участках оптического диапазона линия горизонта используется для решения навигационных задач. В частности, по линии горизонта определяется местная вертикаль, которая в сочетании со звездными датчиками используется для расчета широты и долготы. При этом необходимо различать два случая. В первом случае линия горизонта формируется вследствие контраста между Землей и атмосферой. Это возможно, если затухание и рассеивание излучения в атмосфере не слишком велики. Во втором случае затухание и рассеивание излучения в атмосфере настолько велики, что делают невозможным наблюдение линии, разделяющей изображение Земли и неба. И в этом случае то, что мы воспринимаем как линию горизонта, формируется вследствие контраста между различными слоями атмосферы. Указанный контраст является результатом достаточно сложных процессов распространения излучения Солнца в атмосфере Земли, поглощения и рассеивания этого излучения, а также отражения излучения от поверхности Земли. В ИК-диапазонах добавляется также собственное излучение Земли. Перемещение Солнца, как мощного источника излучения, по небосводу в течение суток оказывает влияние на все эти процессы. Для их анализа рассчитывались потоки излучения для различных азимутов и углов места. По результатам расчетов определялось положение линии горизонта как точки, в которой вертикальный контраст достигает экстремальных значений. По 36 направлениям по азимуту определялась ориентация местной вертикали для различных моментов времени в течение суток, на разных высотах и разных участках оптического диапазона.
Ключевые слова: изображение линии горизонта, затухание и рассеивание света в атмосфере, влияние движения Солнца на оценку местной вертикали.
Полный текст

Список литературы:

  1. Гришин В. А. Анализ видимости линии горизонта при различных условиях наблюдения для решения задач оптической навигации летательных аппаратов // Третья Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов”. М.: ИКИ РАН, 2013. С. 345-352.
  2. Маслов И. А., Гришин В. А. Выбор оптимального спектрального диапазона для наблюдения горизонта Земли // Техническое зрение. 2013. № 1. С. 2-4. http://magazine.technicalvision.ru/public_ftp/%D0%A2%D0%B5%D1%85.%D0%B7%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_1.pdf
  3. Тучин M. С., Захаров A. И., Прохоров М. Е. Определение геовертикали по наблюдению лимба Земли // Вторая Всероссийская научно-техническая конференция “Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов”. М.: ИКИ РАН, 2011. С. 100-110.
  4. Cornall T., Egan G. Measuring Horizon Angle from Video Onboard a UAV // Proceedings of the IEEE International Conference on Autonomous Robots and Agents. Palmerston North, New Zealand. 2004. P. 339-344.
  5. Cozman F., Krotkov E., Guestrin C. Outdoor Visual Position Estimation for Planetary Rovers // Autonomous Robots. 2000. Vol. 9. No. 2. P. 135–150.
  6. Demonceaux C., Vasseur P., Pegard C. Omnidirectional vision on UAV for attitude computation // Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2006). Orlando, FL. 2006. P. 2842-2847.
  7. Gupta V., Brennan S. Vehicle State Estimation Using Vision and Inertial Measurements // Fifth IFAC Symposium on Advances in Automotive Control. Monterey Coast. CA. 2007. Vol. 5. Part 1. P. 65-70.
  8. Gupta V., Brennan S. Terrain-Based Vehicle Orientation Estimation Combining Vision and Inertial Measurements // Journal of Field Robotics. 2008. Vol. 25. Issue 3. P. 181–202.
  9. Horiuchi T. A Low-Power Visual Horizon Estimation Chip // IEEE Transactions on Circuits and Systems. 2009. Vol. 56. Issue 8. P. 1566-1575.
  10. Meller D., Sripruetkiat P., Makovec K. Digital CMOS Cameras for Attitude Determination // Proceedings of the 14th AIAA/USU Conference on Small Satellites, Logan, Utah. 2000. P. 1–12.
  11. Oiri A., Nagatani K., Yoshida K. Global Positioning for Planetary Rovers based on Panoramic Skyline Image // Proceedings of the 2010 JSME Conference on Robotics and Mechatronics. Japan. 2010.
  12. Phenneger M., Singhal S., Lee T., Stengle T. Infrared Horizon Sensor Modeling for Attitude Determination and Control: Analysis and Mission Experience. Washington, D.C.: Books LLC, 1985. 470 p.
  13. Sabatini R., Bartel C., Shaid T., Kaharkar A. Low-cost Vision Sensors and Integrated Systems for Unmanned Aerial Vehicle Navigation // ARPN Journal of Systems and Software. 2012. Vol. 2. Issue 11. P. 323-349.
  14. Shabayek Abd El R., Demonceaux C., Morel O., Fofi D. Vision Based UAV Attitude Estimation: Progress and Insights // Journal of Intelligent and Robotic Systems. 2012. Vol. 65. Issue 1-4. P. 295-308.