RU2611559C1 - Method of determining kinematic parameters of aircraft movement - Google Patents

Method of determining kinematic parameters of aircraft movement Download PDF

Info

Publication number
RU2611559C1
RU2611559C1 RU2015157112A RU2015157112A RU2611559C1 RU 2611559 C1 RU2611559 C1 RU 2611559C1 RU 2015157112 A RU2015157112 A RU 2015157112A RU 2015157112 A RU2015157112 A RU 2015157112A RU 2611559 C1 RU2611559 C1 RU 2611559C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
temperature
determining
cmb
radiation
Prior art date
Application number
RU2015157112A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Олегович Гладышев
Дмитрий Игоревич Портнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority to RU2015157112A priority Critical patent/RU2611559C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2611559C1 publication Critical patent/RU2611559C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/24Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for cosmonautical navigation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

FIELD: physics, navigation.
SUBSTANCE: invention relates to navigation and can be used to determine angular and spatial coordinates, as well as velocities and accelerations of aircraft. When implementing the method of determining kinematic parameters of aircraft movement, scanning devices mounted on the aircraft are directed towards regions, characterised by maximum values of angle and temperature derivatives. Further, said scanning devices measure spectral density of radiation power in at least three directions and in at least three spectral wavelength ranges. Radiation temperature in said direction is calculated based on the obtained values of spectral density of radiation power. Motion parameters of the aircraft are determined by comparing the obtained temperature values with temperature values on a cosmic background map entered into a database in advance.
EFFECT: invention widens the field of use of the method, and increases measurement accuracy.
4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области навигации и может быть использовано для определения угловых и пространственных координат, а также скоростей и ускорений летательного аппарата, например спутника.The invention relates to the field of navigation and can be used to determine angular and spatial coordinates, as well as speeds and accelerations of an aircraft, such as a satellite.

Уровень техникиState of the art

Известен способ определения высоты спутника по звездам, состоящий из каталога, содержащего последовательно соединенные звездный датчик, сигнальный процессор, который служит для обработки входного сигнала, полученного от звездного датчика, блок ранжирования звезд по яркости, блок идентификации звезд, к другому входу которого подключен блок памяти, в котором хранится каталог координат навигационных звезд (патент США №4680718 Method and apparatus of determining an attitude of a satellite (МПК B64G 1/36; G01C 21/24; G01S 3/78; G01S 3/782; G01S 3/785; G01S 5/16; G01V 8/10; G01S 3/786; (IPC1-7): G06F 7/56, опубл. 14.07.1987)).A known method for determining satellite altitude from stars, consisting of a catalog containing a stellar sensor connected in series, a signal processor that serves to process an input signal received from a star sensor, a star ranking unit by brightness, a star identification unit, a memory unit is connected to another input , which stores the coordinate directory of navigation stars (US patent No. 4680718 Method and apparatus of determining an attitude of a satellite (IPC B64G 1/36; G01C 21/24; G01S 3/78; G01S 3/782; G01S 3/785; G01S 5/16; G01V 8/10; G01S 3/786; (IPC1-7): G06F 7/56, publ. 07.14.1987)).

Недостаток его состоит в том, что устройство по способу неспособно вычислять линейную скорость и ускорение спутника.Its disadvantage is that the device by the method is unable to calculate the linear velocity and acceleration of the satellite.

Известно устройство для определения ориентации аппарата по звездам, состоящее из блока памяти каталога навигационных звезд, звездного датчика, сигнального процессора, блока ранжирования сигнала по яркости, блока идентификации звезд, блока определения координат ориентации, блока памяти каталога перекрывающихся секторов, блока сравнения предварительных координат и блока выборки звезд и формирования рабочего каталога (полезная модель РФ №23979 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ПО ЗВЕЗДАМ (МПК G01J 1/20, G01C 21/24, опубл. 20.07.2002).A device for determining the orientation of the apparatus by stars, consisting of a memory block of a catalog of navigation stars, a star sensor, a signal processor, a block for ranking a signal by brightness, a block for identifying stars, a block for determining orientation coordinates, a memory block for a catalog of overlapping sectors, a block for comparing preliminary coordinates and a block selection of stars and the formation of a working catalog (utility model of the Russian Federation No. 23979 DEVICE FOR DETERMINING THE ORIENTATION OF A SPACE VEHICLE BY STARS (IPC G01J 1/20, G01C 21/24, publ. . 07.20.2002).

Недостаток его состоит в том, в нем также отсутствует возможность вычисления линейной скорости и ускорения летательного аппарата.Its disadvantage is that it also lacks the ability to calculate the linear velocity and acceleration of the aircraft.

Наиболее близким техническим решением является метод обнаружения и определения пространственного местоположения перемещающихся воздушных объектов искусственного происхождения посредством измерения интенсивности изотропного реликтового излучения, включающий процесс последовательного измерения интенсивности изотропного реликтового излучения, приходящего в точку произведения метода, путем последовательного сканирования измерительными приборами небесной сферы, настроенным на частоту изотропного реликтового излучения (изобретение РФ №2563320 МЕТОД ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ ВОЗДУШНЫХ ОБЪЕКТОВ ИСКУССТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗОТРОПНОГО КОСМИЧЕСКОГО РЕЛИКТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, МПК: G01C 21/02, опубл. 20.09.2015).The closest technical solution is the method for detecting and determining the spatial location of moving airborne objects of artificial origin by measuring the intensity of isotropic relic radiation, including the process of sequentially measuring the intensity of isotropic relic radiation arriving at the point of the method by sequential scanning by measuring instruments of the celestial sphere tuned to the frequency of the isotropic background radiation (invented of the Russian Federation №2563320 METHOD FOR DETECTION AND DETERMINATION OF SPATIAL LOCATION of transported air artificial objects by measuring the intensity of isotropic cosmic background radiation, the IPC: G01C 21/02, published on 09.20.2015)..

Недостатки его заключаются в том, что метод применим только в воздушном пространстве, для определения координат и вектора скорости воздушных объектов необходимо использовать несколько измерительных приборов, которые разнесены пространственно, метод может быть реализуем только в условиях прямой видимости воздушного объекта со стороны измерительных приборов, метод в значительной степени зависит от состояния атмосферы и не работает в условиях ливневого дождя, обильного снегопада, в области грозовых туч и при искусственной засветке атмосферы.Its disadvantages are that the method is applicable only in airspace, to determine the coordinates and velocity vector of airborne objects, it is necessary to use several measuring instruments that are spatially separated, the method can be implemented only in conditions of direct visibility of the airborne object from the side of the measuring instruments, the method in to a large extent depends on the state of the atmosphere and does not work in conditions of heavy rain, heavy snowfall, in the region of thunderclouds and with artificial light atm sphere.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача предлагаемого изобретения заключается в расширении области применимости способа (метода) с использованием реликтового излучения и уменьшении факторов, оказывающих возможное влияние на точность способа.The objective of the invention is to expand the field of applicability of the method (method) using relict radiation and reduce factors that have a possible impact on the accuracy of the method.

Задача решается и технический результат достигается тем, что способ определения кинематических параметров движения летательного аппарата включает в себя процедуру позиционирования реализующего способ устройства регистрации, процедуру измерения интенсивности реликтового излучения, вычисление координат движущегося объекта. При этом для определения кинематических параметров движения летательного аппарата, а именно: ориентации, положения, скорости и ускорения летательного аппарата в пространстве, вводят базу данных, хранящую в себе карту реликтового излучения и модель движения Земли, измерительные приборы устанавливают на летательном аппарате, устройства сканирования для определения температуры в заданном угловом диапазоне направляют в области пространства, где на карте реликтового излучения максимальны производные по углу и по температуре, измеряют спектральные плотности мощности излучения не менее чем в трех направлениях и не менее чем в трех спектральных диапазонах длин волн, вычисляют температуры реликтового излучения и при сопоставлении данных, получаемых с устройств вычисления температуры реликтового излучения с данными, содержащимися в базе данных, определяют кинематические параметры движения летательного аппарата: угловые координаты, скорости и ускорения, а также линейные скорости и ускорения.The problem is solved and the technical result is achieved by the fact that the method for determining the kinematic parameters of the aircraft motion includes a positioning procedure that implements a registration device, a procedure for measuring the intensity of CMB radiation, and calculating the coordinates of a moving object. At the same time, to determine the kinematic parameters of the aircraft’s movement, namely, the orientation, position, speed and acceleration of the aircraft in space, a database is introduced that stores a map of CMB and a model of the Earth’s motion, measuring devices are installed on the aircraft, scanning devices for determining the temperature in a given angular range is directed to a region of space where the derivatives of the angle and temperature are maximum on the relict radiation map, measure the central densities of the radiation power in at least three directions and at least in the three spectral wavelength ranges, calculate the temperature of the CMB and when comparing the data received from the devices for calculating the temperature of the CMB with the data contained in the database, determine the kinematic parameters of the motion of the aircraft apparatus: angular coordinates, speeds and accelerations, as well as linear speeds and accelerations.

При реализации способа определения кинематических параметров движения летательного аппарата используют установленные на борту ЛА измерители спектральной плотности мощности, установленные в устройстве сканирования в заданном угловом диапазоне, управляемые блоками управления, блоки вычисления температуры реликтового излучения, вычислитель и базу данных. База данных хранит в себе измеренную карту реликтового излучения. Сопоставление данных, получаемых с устройств вычисления температуры реликтового излучения с данными, содержащимися в базе, позволяют вычислять кинематические параметры движения летательного аппарата: угловые координаты, скорости и ускорения, а также линейные скорости и ускорения.When implementing the method for determining the kinematic parameters of the aircraft’s motion, power spectral density meters installed on board the aircraft installed in the scanning device in the specified angular range, controlled by control units, blocks for calculating the CMB temperature, a computer, and a database are used. The database stores the measured CMB map. A comparison of the data obtained from the relict radiation temperature calculation devices with the data contained in the database allows us to calculate the kinematic parameters of the aircraft motion: angular coordinates, speeds and accelerations, as well as linear speeds and accelerations.

Перечень фигурList of figures

На фиг. 1 представлена структурная блок-схема устройства, реализующего способ определения кинематических параметров движения летательного аппарата.In FIG. 1 shows a structural block diagram of a device that implements a method for determining the kinematic parameters of the movement of an aircraft.

На фиг. 2 представлен график точности в определении угловой координаты летательного аппарата, в зависимости от направления измерителя спектральной плотности мощности.In FIG. Figure 2 shows a graph of accuracy in determining the angular coordinates of an aircraft, depending on the direction of the power spectral density meter.

На фиг. 3 представлен график точности определения линейной скорости летательного аппарата в зависимости от направления измерителя спектральной плотности мощности.In FIG. Figure 3 shows a graph of the accuracy of determining the linear speed of an aircraft, depending on the direction of the power spectral density meter.

На фиг. 4 представлена модель дипольной составляющей реликтового излучения, представленная в виде линий уровня. Отмечены три направления датчиков спектральной плотности мощности, для которых ведется расчет точности способа (b1=41°, l1=131°; b2=49°, l2=179°; b3=-11°, l1=119°).In FIG. 4 presents a model of the dipole component of the CMB, presented in the form of level lines. Three directions of power spectral density sensors were noted, for which the accuracy of the method is calculated (b 1 = 41 °, l 1 = 131 °; b 2 = 49 °, l 2 = 179 °; b 3 = -11 °, l 1 = 119 °).

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Способ определения кинематических параметров движения летательного аппарата осуществляется в устройстве, состоящим из n каналов, в состав которых входят: n измерителей спектральной плотности мощности на различных длинах волн 1.1, 1.2…1.n, но не меньше трех, устройства сканирования в заданном угловом диапазоне 2.1, 2.2…2.n, блоки вычисления температуры реликтового излучения 3.1, 3.2…3.n, блоки управления сканирующими устройствами 6.1, 6.2…6.n, базы данных 4, вычислитель 5.The method for determining the kinematic parameters of the aircraft’s movement is carried out in a device consisting of n channels, which include: n power spectral density meters at various wavelengths 1.1, 1.2 ... 1.n, but not less than three, scanning devices in a given angular range 2.1 , 2.2 ... 2.n, blocks for calculating the CMB temperature 3.1, 3.2 ... 3.n, control units for scanning devices 6.1, 6.2 ... 6.n, databases 4, calculator 5.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Устройство, реализующее способ определения кинематических параметров летательного аппарата на Земной поверхности, настраивают следующим образом: устройства сканирования направляют в области пространства, где на карте реликтового излучения максимальны производные по углу и по температуре. Таким образом обеспечивается минимальная ошибка в определении углового положения летательного аппарата, угловой скорости и линейной скорости. Конкретная настройка зависит от текущего положения Земли и погодных условий. Спектральная плотность мощности реликтового излучения, измеренная на разных длинах волн, с помощью 1.1, 1.2…1.n, оси которых располагаются не в одной плоскости, поступает на вход вычислителей 3.1, 3.2…3.n. Вычислители 3.1, 3.2…3.n преобразуют полученные на разных длинах волн значения к кривой изменения спектральной плотности мощности от длины волны, соответствующей излучению абсолютно черного тела с известной температурой. На основе полученной кривой на выходе 3.1, 3.2…3.n формируются значения температур реликтового излучения в заданном направлении. Вычисленные значения температур реликтового излучения поступают на вычислитель 5. На основе сравнения данных, пришедших с 3.1, 3.2…3.n, и данных, хранящихся в базе данных 4, формируются угловые координаты летательного аппарата и радиус-вектор в земной системе координат. Скорость летательного аппарата вычисляется на основе сравнения температуры реликтового излучения на карте и измеренной температурой на выходе вычислителей 3.1, 3.2…3.n. В случае покоя летательного аппарата измеренные температуры и температуры на карте будут равны. В случае движения летательного аппарата в каком-либо направлении изменение температуры в этом направлении будет пропорционально скорости движения. Ускорения определяют как изменение скоростей во времени. Вычислитель 5 имеет два выхода: на одном выходе формируется вектор кинематических параметров летательного аппарата, на другом выходе - управляющее воздействие, поступающее на вход блоков управления сканирующими устройствами 6.1, 6.2…6.n. Блоки управления сканирующими устройствами 6.1, 6.2…6.n осуществляют поворот устройств сканирования в заданном угловом диапазоне 2.1, 2.2…2.n согласно требуемой программе по минимизации сигнала рассогласования между текущей ориентацией измерителей спектральной плотности мощности и их ориентацией, при котором ошибка измерения углового положения летательного аппарата минимальна. Устройства сканирования в заданном угловом диапазоне 2.1, 2.2…2.n содержат в себе измерители спектральной плотности мощности 1.1, 1.2…1.n.A device that implements a method for determining the kinematic parameters of an aircraft on the Earth’s surface is set up as follows: scanning devices are sent to areas of space where the derivatives in angle and temperature are maximum on the relict radiation map. This ensures a minimal error in determining the angular position of the aircraft, angular velocity and linear velocity. The specific setting depends on the current position of the Earth and weather conditions. The spectral power density of the CMB measured at different wavelengths, using 1.1, 1.2 ... 1.n, whose axes are not in the same plane, is fed to the input of calculators 3.1, 3.2 ... 3.n. Calculators 3.1, 3.2 ... 3.n convert the values obtained at different wavelengths to the curve of the change in the power spectral density from the wavelength corresponding to the radiation of a black body with a known temperature. Based on the curve obtained at the output 3.1, 3.2 ... 3.n, the temperature values of the CMB in a given direction are formed. The calculated CMB temperatures are sent to calculator 5. Based on a comparison of the data received from 3.1, 3.2 ... 3.n and the data stored in database 4, the angular coordinates of the aircraft and the radius vector in the earth coordinate system are formed. The speed of the aircraft is calculated by comparing the temperature of the CMB on the map and the measured temperature at the output of the calculators 3.1, 3.2 ... 3.n. If the aircraft is at rest, the measured temperatures and temperatures on the map will be equal. If the aircraft moves in any direction, the temperature change in this direction will be proportional to the speed of movement. Acceleration is defined as the change in speed over time. The calculator 5 has two outputs: at one output, a vector of kinematic parameters of the aircraft is formed, at the other output, a control action is supplied to the input of the control units of the scanning devices 6.1, 6.2 ... 6.n. The control units for scanning devices 6.1, 6.2 ... 6.n rotate the scanning devices in a given angular range 2.1, 2.2 ... 2.n according to the required program to minimize the error signal between the current orientation of the power spectral density meters and their orientation, in which the error in measuring the angular position the aircraft is minimal. Scanning devices in a given angular range 2.1, 2.2 ... 2.n contain meters of power spectral density 1.1, 1.2 ... 1.n.

В основе способа определения кинематических параметров движения летательного аппарата лежит свойство реликтового излучения - дипольная анизотропия. Это свойство интерпретируется как следствие эффекта Доплера, возникающего при движении Солнечной системы относительно реликтового фона со скоростью примерно 370 км/с в сторону созвездия Льва [1]. Способ позволяет однозначно определить угловое положение, скорость, ускорение и радиус-вектор аппарата в пространстве на основе измерений спектральной плотности мощности по нескольким направлениям. Спектр реликтового излучения схож со спектром излучения абсолютно черного тела. В настоящее время определение температуры T+dT реликтового излучения в выбранном направлении возможно с точностью dT~10-6, а величина, при которой заметна дипольная анизотропия излучения, вносит свой вклад T'~10-3 [2], то есть существенное отличие на 3 порядка.The method for determining the kinematic parameters of aircraft motion is based on the property of relict radiation — dipole anisotropy. This property is interpreted as a consequence of the Doppler effect that occurs when the solar system moves relative to the relict background at a speed of about 370 km / s towards the constellation Leo [1]. The method allows you to uniquely determine the angular position, speed, acceleration and radius vector of the device in space based on measurements of the spectral power density in several directions. The spectrum of CMB radiation is similar to that of a blackbody. At present, determination of the temperature T + dT of CMB radiation in the chosen direction is possible with an accuracy of dT ~ 10 -6 , and the value at which the dipole anisotropy of radiation is noticeable contributes T '~ 10 -3 [2], that is, a significant difference in 3 orders.

Температура излучения в выбранном направлении для тела, движущегося со скоростью υ, равняется:The radiation temperature in the selected direction for a body moving with a speed υ is equal to:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где T - температура в выбранном направлении, T0 - температура реликтового излучения в ИСО, которая покоится относительно излучения, θ - угол между вектором υ и направлением наблюдения,

Figure 00000002
where T is the temperature in the chosen direction, T 0 is the temperature of the CMB radiation in the IRF, which is at rest relative to the radiation, θ is the angle between the vector υ and the direction of observation,
Figure 00000002

Возможную точность определения угла dθ можно рассчитать с учетом того, что точность измерения температуры реликтового излучения на данный момент составляет dT=0.000001 K.The possible accuracy of determining the angle dθ can be calculated taking into account the fact that the accuracy of measuring the temperature of the CMB radiation at the moment is dT = 0.000001 K.

Для определения dθ найдем производную Tabs по θ:To determine dθ, we find the derivative of Tabs with respect to θ:

Figure 00000003
Figure 00000003

Выразим dθ:Express dθ:

Figure 00000004
Figure 00000004

Скорость движения Солнца в направлении созвездия Льва составляет υ=370 км/с, T0=2.72548 К, а угол θ=(0; 360)°The speed of the Sun in the direction of the constellation Leo is υ = 370 km / s, T 0 = 2.72548 K, and the angle θ = (0; 360) °

Полученная зависимость точности определения угла dθ от θ имеет вид, представленный на фиг. 2.The obtained dependence of the accuracy of determining the angle dθ on θ has the form shown in FIG. 2.

Минимальная ошибка определения углового положения вдоль одного направления dθmin=58,2ʺ достигается, если θ=90°, 270°. В интервале θ=(5,8…174,2)°∧(185,8…354,2)° ошибка не превышает 10dθmin The minimum error in determining the angular position along one direction dθ min = 58.2 ʺ is achieved if θ = 90 °, 270 °. In the interval θ = (5.8 ... 174.2) ° ∧ (185.8 ... 354.2) ° the error does not exceed 10dθ min

Для нахождения ошибки определения скорости летательного аппарата dυ найдем

Figure 00000005
To find the error in determining the speed of the aircraft dυ we find
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Отсюда dv:Hence dv:

Figure 00000007
Figure 00000007

Полученная зависимость dv от θ имеет вид, представленный на фиг. 3.The obtained dependence of dv on θ has the form shown in FIG. 3.

Минимальная ошибка определения скорости dvmin=0.11 км/с достигается, если θ=0°, 180°, 360°. В интервале θ=(0…84,38)°∧(95,62…264,38)°∧(274,38°…360)° ошибка не превышает 10dvmin.The minimum error in determining the speed dv min = 0.11 km / s is achieved if θ = 0 °, 180 °, 360 °. In the interval θ = (0 ... 84.38) ° ∧ (95.62 ... 264.38) ° ∧ (274.38 ° ... 360) ° the error does not exceed 10dv min .

Для оценки точности предлагаемого способа было произведено моделирование работы реализующего способ устройства с тремя датчиками спектральной плотности мощности. В качестве модели дипольной составляющей реликтового излучения была взята модель, предложенная в [3].To assess the accuracy of the proposed method, a simulation was performed of the device implementing the method with three sensors of power spectral density. The model proposed in [3] was taken as a model of the dipole component of the CMB.

В галактических координатах распределение дипольной анизотропии характеризуется тремя амплитудами ΔTx, ΔTy и ΔTz:In galactic coordinates, the distribution of dipole anisotropy is characterized by three amplitudes ΔT x , ΔT y and ΔT z :

ΔT(l,b)=ΔTxcoslcosb+ΔTysinlcosb+ΔTzsinb,ΔT (l, b) = ΔT x coslcosb + ΔT y sinlcosb + ΔT z sinb,

l - галактическая широта, b - галактическая долгота (галактическая система координат)l - galactic latitude, b - galactic longitude (galactic coordinate system)

Результирующие температуры реликтового излучения, воссозданные по этой модели, представлены в виде линий уровня на Фиг. 4. По осям отложена галактическая широта, долгота, для каждой линии уровня характерна температура в мкК, обозначенная на графике.The resulting CMB temperatures reconstructed using this model are represented as level lines in FIG. 4. The axes show galactic latitude and longitude; each level line is characterized by a temperature in µK, indicated on the graph.

Для расчета точности устройства, реализующего предлагаемый способ, выберем три направления на карте реликтового излучения (b1=41°, l1=131°; b2=49°, l2=179°; b3=-11°, l1=119°).To calculate the accuracy of the device that implements the proposed method, we choose three directions on the relict radiation map (b 1 = 41 °, l 1 = 131 °; b 2 = 49 °, l 2 = 179 °; b 3 = -11 °, l 1 = 119 °).

Суммарная погрешность в позиционировании ЛА будет равна сумме погрешностей по каждому из направлений. Погрешности в определении позиционирования ЛА для каждого из этих направлений:The total error in the positioning of the aircraft will be equal to the sum of the errors in each of the directions. Errors in determining the positioning of the aircraft for each of these areas:

Δ1=0,02°,Δ 1 = 0.02 °

Δ2=0,026°,Δ 2 = 0.026 °,

Δ3=0,022°Δ 3 = 0.022 °

Figure 00000008
Figure 00000008

Полученная точность Δ=2'22ʺ не является предельной для предлагаемого способа, ввиду выбора трех направлений неоптимальным образом. Также точность предлагаемого способа может быть увеличена использованием большего количества - n троек датчиков спектральной плотности мощности реликтового излучения.The obtained accuracy Δ = 2'22ʺ is not limiting for the proposed method, due to the choice of three directions in a non-optimal way. Also, the accuracy of the proposed method can be increased by using a larger number of n triples of the CMR power spectral density sensors.

Список использованной литературыList of references

[1] Чернин А.Д. Звезды и физика, М.: Наука, 1984, с. 152-153.[1] Chernin A.D. Stars and Physics, Moscow: Nauka, 1984, p. 152-153.

[2] Насельский П.Д., Новиков Д.И., Новиков И.Д. Реликтовое излучение Вселенной. - М.: Наука, 2003. - 390 с.[2] Naselsky P. D., Novikov D. I., Novikov I. D. Relic radiation of the Universe. - M .: Nauka, 2003 .-- 390 p.

[3] Kogut A., Banday A.J., Bennett C.L. et al, 1996а. ApJ. V. 470. P. 653.[3] Kogut A., Banday A.J., Bennett C.L. et al, 1996a. ApJ. V. 470.P. 653.

[4] Kogut A., Banday A.J., Bennett C.L. et al. II 1996b. ApJ. V. 464. L29.[4] Kogut A., Banday A.J., Bennett C.L. et al. II 1996b. ApJ. V. 464. L29.

Claims (1)

Способ определения кинематических параметров движения летательного аппарата, включающий в себя процедуру позиционирования реализующего способ устройства регистрации, процедуру измерения интенсивности реликтового излучения, вычисление координат движущегося объекта, отличающийся тем, что для определения кинематических параметров движения летательного аппарата, а именно: ориентации, положения, скорости и ускорения летательного аппарата в пространстве, вводят базу данных, хранящую в себе карту реликтового излучения и модель движения Земли, измерительные приборы устанавливают на летательном аппарате, устройства сканирования для определения температуры в заданном угловом диапазоне направляют в области пространства, где на карте реликтового излучения максимальны производные по углу и по температуре, измеряют спектральные плотности мощности излучения не менее чем в трех направлениях и не менее чем в трех спектральных диапазонах длин волн, вычисляют температуры реликтового излучения и при сопоставлении данных, получаемых с устройств вычисления температуры реликтового излучения с данными, содержащимися в базе данных, определяют кинематические параметры движения летательного аппарата: угловые координаты, скорости и ускорения, а также линейные скорости и ускорения.A method for determining the kinematic parameters of an aircraft’s motion, including a positioning procedure that implements a registration device, a procedure for measuring the CMB intensity, calculating the coordinates of a moving object, characterized in that for determining the kinematic parameters of the aircraft’s motion, namely, orientation, position, speed and acceleration of the aircraft in space, enter a database that stores a map of CMB and a motion model Earth, measuring instruments are installed on the aircraft, scanning devices for determining the temperature in a given angular range are sent to the space region where the derivatives in angle and temperature are maximum on the relict radiation map, and the spectral density of radiation power is measured in at least three directions and at least than in the three spectral ranges of wavelengths, the temperature of the CMB is calculated and when comparing the data received from the devices for calculating the temperature of the CMB th emission data contained in the database, determine the kinematic parameters of the aircraft: the angular coordinates, velocity and acceleration, as well as linear speed and acceleration.
RU2015157112A 2015-12-30 2015-12-30 Method of determining kinematic parameters of aircraft movement RU2611559C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015157112A RU2611559C1 (en) 2015-12-30 2015-12-30 Method of determining kinematic parameters of aircraft movement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015157112A RU2611559C1 (en) 2015-12-30 2015-12-30 Method of determining kinematic parameters of aircraft movement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2611559C1 true RU2611559C1 (en) 2017-02-28

Family

ID=58459115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015157112A RU2611559C1 (en) 2015-12-30 2015-12-30 Method of determining kinematic parameters of aircraft movement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2611559C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7952511B1 (en) * 1999-04-07 2011-05-31 Geer James L Method and apparatus for the detection of objects using electromagnetic wave attenuation patterns
RU2563320C2 (en) * 2013-01-22 2015-09-20 Василий Константинович Фёдоров Method of detection and determination of spatial location of moving air objects of man-made origin by measurement of intensity of isotropic space relict radiation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7952511B1 (en) * 1999-04-07 2011-05-31 Geer James L Method and apparatus for the detection of objects using electromagnetic wave attenuation patterns
US8179299B1 (en) * 1999-04-07 2012-05-15 Geer James L Method and apparatus for the detection of objects using electromagnetic wave attenuation patterns
US8890744B1 (en) * 1999-04-07 2014-11-18 James L. Geer Method and apparatus for the detection of objects using electromagnetic wave attenuation patterns
RU2563320C2 (en) * 2013-01-22 2015-09-20 Василий Константинович Фёдоров Method of detection and determination of spatial location of moving air objects of man-made origin by measurement of intensity of isotropic space relict radiation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jaakkola et al. A low-cost multi-sensoral mobile mapping system and its feasibility for tree measurements
CN103926589B (en) Spaceborne laser altimeter system system solid earth's surface objective plane and height accuracy detection method
Trapp Mesoscale-convective processes in the atmosphere
CN103968834B (en) Autonomous celestial navigation method for deep space probe on near-earth parking orbit
Yorks et al. The Airborne Cloud–Aerosol Transport System: Overview and description of the instrument and retrieval algorithms
CN110646782A (en) Satellite-borne laser on-orbit pointing calibration method based on waveform matching
Gou et al. INS/CNS navigation system based on multi-star pseudo measurements
Pierrottet et al. Flight test performance of a high precision navigation Doppler lidar
Gasch et al. An LES-based airborne Doppler lidar simulator and its application to wind profiling in inhomogeneous flow conditions
Xie et al. Profiling the atmosphere using the airborne GPS radio occultation technique: A sensitivity study
CN102607563B (en) System for performing relative navigation on spacecraft based on background astronomical information
RU2568937C2 (en) Space navigation system and method
CN104567868A (en) Method for realizing airborne long-endurance celestial navigation system based on INS (inertial navigation system) correction
RU2611559C1 (en) Method of determining kinematic parameters of aircraft movement
Campbell et al. Light detection and ranging-based terrain navigation-a concept exploration
Singh et al. Airborne active remote sensor for atmospheric carbon dioxide
Campbell et al. Terrain‐Referenced Positioning Using Airborne Laser Scanner
Zhu et al. Horizontal wind velocity retrieval using a Levenberg–Marquardt algorithm for an airborne wind lidar
CN113074715A (en) High-precision target positioning method for unmanned aerial vehicle
Kirchner et al. Gravity probe-B: New methods to determine spin parameters from kHz SLR data
Gardi et al. Stand-off measurement of industrial air pollutant emissions from unmanned aircraft
Grishin et al. Horizon line stability observations over the sea
Liu et al. Evaluation of Mars probe positioning using X-ray pulsars, celestial, gravity-aided and ground-based measurements
Gasch et al. An LES-based airborne Doppler lidar simulator for investigation of wind profiling in inhomogeneous flow conditions
RU2264598C1 (en) Method for deterination of coordinates of flight vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181231