
М. Е. Венедиктов
Современный процеÑÑ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð·Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð´Ñ€Ð°Ð·ÑƒÐ¼ÐµÐ²Ð°ÐµÑ‚ иÑпользование принципиально иных подходов в ÑиÑтеме обучениÑ. СегоднÑшний выпуÑкник должен обладать практикой работы Ñ Ñ€ÐµÐ°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ð¼Ð¸ данными на отвечающих времени техничеÑких ÑредÑтвах.
К Ñтому принципу организации учебного процеÑÑа приходÑÑ‚ МГУ им. М.Ð’. ЛомоноÑова, МГТУ им. Ð.Ð. Баумана, СПбГУ, ВКРим. Ð.Ф. МожайÑкого и Ñ€Ñд других вузов, Ñоздавшие на Ñвоей базе образовательные лаборатории приема и обработки данных диÑтанционного Ð·Ð¾Ð½Ð´Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð—ÐµÐ¼Ð»Ð¸ (ДЗЗ). У учащихÑÑ Ð² вузах поÑвлÑетÑÑ ÑƒÐ½Ð¸ÐºÐ°Ð»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð²Ð¾Ð·Ð¼Ð¾Ð¶Ð½Ð¾Ñть учаÑтвовать в полном цикле работы Ñ ÐºÐ¾ÑмичеÑкими аппаратами (КÐ) ДЗЗ, Ð½Ð°Ñ‡Ð¸Ð½Ð°Ñ Ð¾Ñ‚ Ð¿Ð»Ð°Ð½Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑеанÑа ÑвÑзи Ñо Ñпутником и Ð·Ð°ÐºÐ°Ð½Ñ‡Ð¸Ð²Ð°Ñ ÑƒÐ³Ð»ÑƒÐ±Ð»ÐµÐ½Ð½Ð¾Ð¹ обработкой коÑмичеÑкой Ñъемки.
Ð”Ð»Ñ Ð²Ð½ÐµÐ´Ñ€ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ‚Ð°ÐºÐ¾Ð¹ технологии в образовательный процеÑÑ Ð½ÐµÐ¾Ð±Ñ…Ð¾Ð´Ð¸Ð¼Ð¾ развернуть на площадке вуза ÑобÑтвенный центр диÑтанционного Ð·Ð¾Ð½Ð´Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð—ÐµÐ¼Ð»Ð¸ (ЦДЗЗ) Ñ ÑоответÑтвующей антенной ÑиÑтемой (ÐС).
Следует отметить, что обладатели такого комплекÑа имеют возможноÑть приема данных Ñ Ð±ÐµÑплатных научно-иÑÑледовательÑких коÑмичеÑких аппаратов, таких, как Aqua и Terra, входÑщих в проект NASA EOS (Earth Observing System), в режиме реального времени (риÑ. 1).

ЗÐО ÐПК «БÐРЛ» разработал комплекÑный центр приема и обработки данных, который ÑоÑтоит из Ñовременных аппаратно-программных решений и позволÑет работать практичеÑки Ñо вÑеми коммерчеÑкими КРДЗЗ, ÑущеÑтвующими на ÑегоднÑшний день.
Структурно ÐºÐ¾Ð¼Ð¿Ð»ÐµÐºÑ ÑоÑтоит из Ñледующих ÑиÑтем:
- Ð¿Ð»Ð°Ð½Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¸ ÑƒÐ¿Ñ€Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð°Ð½Ñ‚ÐµÐ½Ð½Ñ‹Ð¼ комплекÑом;
- приема информации;
- обработки информации;
- Ñ…Ñ€Ð°Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ð¸;
- ÑвÑзи и передачи данных.
СИСТЕМРПЛÐÐИРОВÐÐИЯ И УПРÐВЛЕÐИЯ ÐÐТЕÐÐЫМ КОМПЛЕКСОМ
СиÑтема предназначена Ð´Ð»Ñ Ð¿Ð»Ð°Ð½Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑеанÑов приема информации Ñ ÐšÐ Ð”Ð—Ð— (риÑ. 2), ÑƒÐ¿Ñ€Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ непрерывного ÐºÐ¾Ð½Ñ‚Ñ€Ð¾Ð»Ñ ÑоÑтоÑÐ½Ð¸Ñ Ð°Ð½Ñ‚ÐµÐ½Ð½Ð¾Ð¹ ÑиÑтемы в течение вÑего ÑеанÑа ÑвÑзи.
Ð’ ÑоÑтав ÑиÑтемы входит:
- ÐРМ Ð¿Ð»Ð°Ð½Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¸ ÑƒÐ¿Ñ€Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ ÐС;
- плата ÑƒÐ¿Ñ€Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ ÐС;
- СПО Ð¿Ð»Ð°Ð½Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑеанÑов ÑвÑзи и ÑƒÐ¿Ñ€Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð°Ð½Ñ‚ÐµÐ½Ð½Ð¾Ð¹.

СИСТЕМРПРИЕМРИÐФОРМÐЦИИ
СиÑтема предназначена Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±ÐµÑÐ¿ÐµÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½ÐµÐ¿Ð¾ÑредÑтвенного приема Ñ ÐšÐ Ð”Ð—Ð— и региÑтрации данных потока целевой информации в течение ÑеанÑа ÑвÑзи.
СиÑтема приема информации решает Ñледующие задачи:
- обеÑпечение приема информации Ñ ÐšÐ Ð² зоне ÑвÑзи;
- прием изображений и Ñопроводительной информации Ñ ÐšÐ;
- региÑÑ‚Ñ€Ð°Ñ†Ð¸Ñ Ñ†ÐµÐ»ÐµÐ²Ð¾Ð¹ информации на накопителÑÑ… информации.
СоÑтав ÑиÑтемы приема информации:
- Ð°Ð½Ñ‚ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ ÑиÑтема;
- ÑиÑтема ÑƒÐ¿Ñ€Ð°Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð°Ð½Ñ‚ÐµÐ½Ð½Ð¾Ð¹;
- ÐРМ приема информации;
- приемник-демодулÑтор выÑокочаÑтотного Ñигнала.
ÐÐ½Ñ‚ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ ÑиÑтема предназначена Ð´Ð»Ñ ÑÐ¾Ð¿Ñ€Ð¾Ð²Ð¾Ð¶Ð´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸ непоÑредÑтвенного приема данных Ñ ÐºÐ¾ÑмичеÑких аппаратов. Ðа ÑегоднÑшний день у ЗÐО ÐПК «БÐРЛ» имеетÑÑ Ð½ÐµÑколько вариантов антенных ÑиÑтем, отвечающих поÑледним требованиÑм коÑмичеÑкой отраÑли (табл. 1).
Таблица 1. Параметры антенных ÑиÑтем
Инновационным решением ÑвлÑетÑÑ Ð¸Ñпользование шеÑтиопорной конÑтрукции Hexapod. По Ñравнению Ñ ÐºÐ»Ð°ÑÑичеÑким трехоÑным опорно-поворотным уÑтройÑтвом (риÑ. 3а) Ñ‚ÐµÑ…Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ñ Ð½Ð° оÑнове Hexapod (риÑ. 3б) имеет Ñ€Ñд неоÑпоримых преимущеÑтв.


СущеÑтвенно увеличиваетÑÑ Ñ‚Ð¾Ñ‡Ð½Ð¾Ñть наведениÑ, значительно улучшаютÑÑ ÐºÐ¸Ð½ÐµÐ¼Ð°Ñ‚Ð¸Ñ‡ÐµÑкие характериÑтики, что позволÑет антенной ÑиÑтеме Ñледить не только за низкоорбитальными коÑмичеÑкими аппаратами, но и за авиационными ÑредÑтвами. ПолноÑтью отÑутÑтвуют какие-либо Ð¾Ð³Ñ€Ð°Ð½Ð¸Ñ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð° работу вблизи точки зенита.
СИСТЕМРОБРÐБОТКИ ИÐФОРМÐЦИИ
СиÑтема предназначена Ð´Ð»Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ð²ÐµÐ´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¾Ñ†ÐµÐ½ÐºÐ¸, предварительной и вторичной обработки информации Ñ Ñ†ÐµÐ»ÑŒÑŽ Ð´Ð¾Ð²ÐµÐ´ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ… ДЗЗ до конечного Ð¿Ð¾Ñ‚Ñ€ÐµÐ±Ð¸Ñ‚ÐµÐ»Ñ Ð² необходимом виде.
Ð’ ходе обработки на автоматизированных рабочих меÑтах оператор, иÑÐ¿Ð¾Ð»ÑŒÐ·ÑƒÑ Ñпециальное программное обеÑпечение, решает Ñледующие задачи:
- Оперативный контроль качеÑтва принимаемой информации:
- раÑпаковка данных Ñ ÐšÐ Ð”Ð—Ð—;
- оценка качеÑтва принимаемой информации.
- ÐŸÑ€ÐµÐ´Ð²Ð°Ñ€Ð¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ð°Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ°:
- радиометричеÑÐºÐ°Ñ ÐºÐ¾Ñ€Ñ€ÐµÐºÑ†Ð¸Ñ;
- воÑÑтановление Ñбойной информации;
- преобразование координат Ð¸Ð·Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð² выбранную картографичеÑкую проекцию Ñ Ð¾Ð±ÐµÑпечением требуемой точноÑти.
- Ð’Ñ‚Ð¾Ñ€Ð¸Ñ‡Ð½Ð°Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ°:
- Ñоздание ортофотопланов Ñ Ð²Ñ‹Ñокой точноÑтью геопозиционированиÑ;
- обработка Ñтереоизображений;
- получение векторизованных данных;
- тематичеÑÐºÐ°Ñ Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð¾Ñ‚ÐºÐ° данных.
СИСТЕМРХРÐÐЕÐИЯ ИÐФОРМÐЦИИ
СиÑтема предоÑтавлÑет пользователю возможноÑть ÑохранÑть данные, полученные Ñ ÐšÐ Ð”Ð—Ð—, в единую базу данных. СПО ÑиÑтемы Ñ…Ñ€Ð°Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ð¸ обеÑпечивает:
- хранение, Ñбор и раÑпределение информации;
- поддержку Ñправочного раздела Ð´Ð»Ñ Ð¾ÑущеÑÑ‚Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿Ð¾Ð¸Ñка из базы данных;
- ведение базы данных Ñ Ð²Ð¾Ð·Ð¼Ð¾Ð¶Ð½Ð¾Ñтью ежеÑуточной загрузки в нее обработанных изображений;
- формирование отчетных документов о реальном информационном ÑоÑтоÑнии базы данных.
СИСТЕМРСВЯЗИ И ПЕРЕДÐЧИ ДÐÐÐЫХ
СиÑтема предназначена Ð´Ð»Ñ Ð¾Ð±Ð¼ÐµÐ½Ð° данными Ñ Ð²Ð½ÐµÑˆÐ½Ð¸Ð¼ пользователем.
ОÑновные решаемые задачи:
- внутренний обмен данными между рабочими меÑтами через ЛВС;
- обмен данными и обеÑпечение голоÑовой ÑвÑзи между комплекÑом и внешним пользователем;
- обеÑпечение информационной безопаÑноÑти передаваемых данных.
ÐаглÑдным примером работы ÑиÑтемы ÑвлÑетÑÑ Ð¿Ñ€Ð¾Ñ†ÐµÑÑ Ð¿Ñ€Ð¸ÐµÐ¼Ð° и обработки данных Ñ ÑенÑора MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) коÑмичеÑкого аппарата Aqua. СенÑор оÑущеÑтвлÑет поÑтоÑнную Ñъемку поверхноÑти Земли, Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð±Ð°Ñ‚Ñ‹Ð²Ð°Ñ Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ðµ в 36 Ñпектральных каналах. Два канала имеют проÑтранÑтвенное разрешение 250 м, 5 каналов (3–7) — 500 м, оÑтальные каналы (8–36) — 1000 м. ПолоÑа обзора ÑенÑора MODIS ÑоÑтавлÑет 2330 км.
Ð”Ð»Ñ Ð¾ÑущеÑÑ‚Ð²Ð»ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑеанÑа ÑвÑзи Ñо Ñпутником необходимо раÑÑчитать в СПО Ð¿Ð»Ð°Ð½Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑеанÑов ÑвÑзи точное Ð²Ñ€ÐµÐ¼Ñ Ð¿Ð¾Ð·Ð¸Ñ†Ð¸Ð¾Ð½Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÐšÐ Ð² зоне видимоÑти приемной антенной ÑиÑтемы. Ð”Ð»Ñ Ñтого иÑпользуетÑÑ Ð½Ð°Ð±Ð¾Ñ€ Ñлементов орбиты в формате TLE (Two-Line Element), актуальные данные которых ежедневно обновлÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð½Ð° Ñайте http://celestrak.com/NORAD/elements/
ПоÑкольку поÑле обработки демодулÑтором данные Ñ ÐšÐ Ð¿Ñ€Ð¸Ñ…Ð¾Ð´ÑÑ‚ в необработанном формате RAW, необходимо конвертировать Ñтот поток информации в формат, воÑпринимаемый ПО обработки данных ДЗЗ, такой, как HDF-EOS (Hierarchical Data Format).
С помощью СПО RT-STPS «Ñырые» данные Ñпектрорадиометра раÑпаковываютÑÑ Ð² формат PDS (Production Data Set). Ð”Ð»Ñ ÐºÐ¾Ð½Ð²ÐµÑ€Ñ‚Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¸ калибровки под операционной ÑиÑтемой Windows иÑпользуют пакет IMAPP, разработанный ÑовмеÑтно американÑкими и роÑÑийÑкими ÑпециалиÑтами. Следует учитывать, что Ð¸Ð½Ñ„Ð¾Ñ€Ð¼Ð°Ñ†Ð¸Ñ ÑенÑора MODIS КРAqua в формате PDS не Ñодержит данные о Ñфемеридах (в отличие от данных аналогичного ÑенÑора КРTerra) и при обработке требуетÑÑ Ð´Ð¾Ð¿Ð¾Ð»Ð½Ð¸Ñ‚ÐµÐ»ÑŒÐ½Ñ‹Ð¹ файл параметров формата TLE. Полученные данные ÑƒÑ€Ð¾Ð²Ð½Ñ 1A/1Bможно визуализировать в программном комплекÑе ENVI.
Ð”Ð»Ñ Ð¾Ñ‚Ð¾Ð±Ñ€Ð°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð² еÑтеÑтвенных цветах каналам RGB должна ÑоответÑтвовать поÑледовательноÑть 1–3–4 каналов данных ÑенÑора. Ð’ Ñилу архитектуры Ñканера MODIS и кривизны поверхноÑти Земли при обработке радиометричеÑких данных иногда проÑвлÑетÑÑ Ñффект Ð½Ð°Ð»Ð¾Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ‡Ð°Ñтей Ñмежных Ñканов (на краÑÑ… Ñнимков), так называемый Ñффект «бабочки» (риÑ. 4а). Ðти геометричеÑкие иÑÐºÐ°Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑƒÐ±Ð¸Ñ€Ð°ÑŽÑ‚ÑÑ Ð² процеÑÑе автоматичеÑкой привÑзки Ñпециальными алгоритмами ENVI (риÑ. 4б).


ЗÐКЛЮЧЕÐИЕ
Ð’ заключение Ñледует отметить, что иÑпользование подобных центров по обработке данных ДЗЗ позволÑет:
- наглÑдно демонÑтрировать учащимÑÑ Ð¿Ñ€Ð¸Ð½Ñ†Ð¸Ð¿ работы коÑмичеÑких и наземных ÑиÑтем;
- учаÑтвовать в процеÑÑе планированиÑ, обработки и интерпретации данных;
- Ñоздавать и накапливать банки геоданных;
- программировать ÑобÑтвенное программное обеÑпечение;
- проводить научные иÑÑледованиÑ, что значительно повыÑит квалификацию выпуÑкаемых ÑпециалиÑтов.