DE29924577U1 - Hot temperature event detection has six satellites with forward and rearward pointing sensors for dual observation points - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine satellitengetragene Hochtemperatur-Ereignis(HTE)-Detektionsanordnung, die einen im Sichtbaren- und Infrarot-Wellenlängenbereich arbeitenden Multispektral-Bildsensor mit Doppelblickrichtung aufweist.The present invention relates to generally a satellite-borne high temperature event (HTE) detection arrangement, a multi-spectral image sensor working in the visible and infrared wavelength range with double vision.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine satellitengetragene multispektrale Bildsensoranordnung zur Datensammlung, die für die Quasi-Echtzeitdetektion von Hochtemperatur-Ereignissen auf der Erdoberfläche, wie z.B. Vegetationsfeuer, Vulkanausbrüche, Kohelebergwerkbrände und Industriekatastrophen, verwendet werden soll, bei denen eine frühe und zuverlässige Detektion der Hochtemperatur-Ereignisse (HTE) höchste Priorität hat. Hochtemperatur-Ereignisse auf der Erdoberfläche verursachen sehr häufig Umweltkatastrophen.In particular, the present invention relates on a satellite-borne multispectral image sensor arrangement for data collection for the Quasi real-time detection of high temperature events on the earth's surface, such as e.g. Vegetation fire, volcanic eruptions, coal mine fires and Industrial disasters, should be used where early and reliable detection high-temperature events (HTE) has the highest priority. High-temperature events on the surface of the earth cause very often Environmental disasters.
Eine ganz wesentliche Voraussetzung für die Ermittlung der HTE-Parameter, wie z.B. Temperatur, Umfang und Ort, ist die zuverlässige satellitengetragene Ferndetektion der Hochtemperatur-Ereignisse als Hitzestellenziele.A very important requirement for the determination the HTE parameter, e.g. Temperature, scope and location is the reliable satellite-based remote detection of high-temperature events as Heat Set goals.
Bezüglich ihres Gebiets betrifft diese Erfindung Techniken zur Ferndetektion von Hitzezielen auf der Erdoberfläche auf der Grundlage systemkorrigierter Multispektraldaten von satellitengetragenen optoelektronischen Bildsensorsystemen, die zur Erfassung koregistrierter radiometrischer Bildszenedaten im mittleren Infrarot (MIR, z.B. 3-5 μm-Bereich), im thermischen Infrarot (TIR, z.B. 8-13 μm) und im Sichtbaren/nahen Infrarot (VNIR, z.B. 0,4 1,0 μm) ausgelegt sind.Regarding their area concerns This invention employs techniques for remote detection of heat targets the earth's surface on the basis of system-corrected multispectral data from satellite-borne optoelectronic Image sensor systems used to capture co-registered radiometric Image scene data in the mid-infrared (MIR, e.g. 3-5 μm range), in thermal infrared (TIR, e.g. 8-13 μm) and in visible / near infrared (VNIR, e.g. 0.4 1.0 μm) are.
Bisher werden satellitengetragene multispektrale und koregistrierte Bildsensordaten für die Off-line-Detektion und Überwachung von verheerenden Bränden und anderen Hochtemperatur-Ereignissen (HTE) auf der Erdoberfläche benutzt. Die Daten des Advanced Very High Resolution Radiometer(AVHRR)-Sensors auf den meteorologischen NOAA-Satelliten oder die Daten des Along Track Scanning Radiometers(ATSR)-Sensors auf den ERS 1/2-Satelliten z.B. werden laufend für die Detektion von Waldbränden benutzt. Die erwähnten multispektralen Bildsensoren werden allerdings nicht für die HTE-Detektion eingesetzt, aber ihre Daten sind zur Zeit einsatzmäßig verfügbar.So far, have been satellite-borne multispectral and co-registered image sensor data for off-line detection and surveillance of devastating fires and other high temperature events (HTE) on the surface of the earth used. The data of the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) sensor on the NOAA meteorological satellites or along the data Track Scanning Radiometers (ATSR) sensors on the ERS 1/2 satellites e.g. will be ongoing for the detection of forest fires used. The mentioned However, multispectral image sensors are not used for HTE detection used, but their data is currently operational.
Die Hauptprobleme bei einer zuverlässigen Brand- oder Hitzeziel-Ferndetektion und -analyse auf der Grundlage von optoelektronischen Satellitensensordaten sind:The main problems with a reliable fire or remote heat target detection and analysis based on Optoelectronic satellite sensor data are:
- – die starke zeitliche und räumliche Schwankung innerhalb des Hitzeziels (Brand),- the strong temporal and spatial Fluctuation within the heat target (fire),
- – es ist ein großer Dynamikbereich der Sensorkanäle erforderlich, um eine Sättigung zu vermeiden,- it is a big Dynamic range of the sensor channels required about saturation to avoid,
- – Verdunkelung der Hitzestelle durch Rauch und Wolken,- blackout the hot spot through smoke and clouds,
- – veränderliche Strahlungsaussendung des Hintergrundes in der Nähe des Hitzeziels, und- changeable Radiation emission of the background near the heat target, and
- – verschiedene Arten von Fehlalarmkandidatenzielen.- various Types of false alarm candidate targets.
Fehlalarmkandidaten sind:False alarm candidates are:
- – industrielle Hitzestellen,- industrial Hot spots,
- – Wolken,- clouds,
- – Sonnenglitzern,- sun glitter,
- – Oberflächen mit höherem Albedo, und- Surfaces with higher Albedo, and
- – ausgedehnte warme Oberflächen (durch die Sonne aufgeheizt).- extensive warm surfaces (heated by the sun).
Eine starke Einschränkung der beiden vorher erwähnten betriebsbereiten Sensoren besteht darin, dass ihr 3-5 μm-Kanal, welcher der empfindlichste Kanal für die HTE-Detektion ist, eine Sättigung erleidet, sobald die Temperatur eines ein Bildelement (Pixel) belegenden Zieles höher als 50°C ist.A severe limitation of the both previously mentioned operational sensors is that their 3-5 μm channel, which is the most sensitive channel for HTE detection, one saturation suffers as soon as the temperature of a picture element (pixel) occupies Aim higher than 50 ° C is.
Die Abtastkegelachse des ATSR-Sensors ist abwärts und in der Along-Track-Richtung des Satelliten nach vorne gerichtet, wobei eine Abtastung quer zur Satellitenbahn in zwei Bereichen erreicht wird. Ein Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR) mit zusätzlichen Kanälen im Sichtbaren und nahen Infrarot (VIS/NIR) wird auf der Europäischen Polarplattform ENVISAT geflogen werden. Das Hauptziel des AATSR besteht darin, Kontinuität der ATSR-1- und ATSR-2-Datensätze der genauen Meerestemperatur (SST; Sea Surface Temperature) herzustellen, was bedeutet, dass es nicht auch für die HTE-Erkennung eingesetzt wird.The scan cone axis of the ATSR sensor is down and facing forward in the along-track direction of the satellite, whereby a scan across the satellite orbit reaches in two areas becomes. An Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR) with additional channels in the visible and near infrared (VIS / NIR) is on the European polar platform ENVISAT are flown. The main goal of the AATSR is to continuity of the ATSR-1 and ATSR-2 records establish the exact sea temperature (SST), which means that it is not also used for HTE detection.
Eine volle kreisförmige/konische Abtastung mit zwei Beobachtungszonen (bezüglich des Nadirs nach vorne und nach hinten gerichtet) wurde in der MSU-K-Abtasteinrichtung realisiert, die auf dem russischen Raumschiff (S/C) der "Okean O"-Serie in den Jahren 1983 bis 1986 angebracht wurde. Die MSU-K hatte ein Spektralband im 0,5-0,9 μm-Bereich und konnte nicht für eine HTE-Erkennung verwendet werden.A full circular / conical scan with two observation zones (regarding the nadir forward and backward) was in the MSU-K scanner realized on the Russian spacecraft (S / C) of the "Okean O" series in the years 1983 to 1986 was installed. The MSU-K had a spectral band in the 0.5-0.9 μm range and couldn't for HTE detection can be used.
Seit 1994 sind verschiedene Vorschläge zur Schaffung von geeigneten satellitengetragenen Hochtemperaturkatastrophen-Erkennungssystemen in Betracht gezogen worden., wie z.B.:Various proposals have been created since 1994 of suitable satellite-borne high-temperature disaster detection systems in Have been considered, such as:
- – das Branderkennungssystem FIRES (Fire Recognition Satellite System), das vom deutschen Luft- und Raumfahrtforschungsinstitut DLR vorgeschlagen worden ist,- the Fire detection system FIRES (Fire Recognition Satellite System), that was proposed by the German aerospace research institute DLR is
- – das System Fire Sat zur Ermittlung der räumlichen und zeitlichen Verteilung von brennender Biomasse, vorgeschlagen vom NASA Langley Research Center,- the Fire Sat system for determining the spatial and temporal distribution of burning biomass, proposed by NASA Langley Research Center,
- – das satellitengetragene Waldbrand-Detektionssystem FUEGO für die Mittelmeerregion, vorgeschlagen und verwertet durch ein Europäisches Konsortium, wobei eine Wiederbesuchszeit von 30 Minuten eines der kritischsten Planungserfordernisse ist,- the satellite-based forest fire detection system FUEGO for the Mediterranean region, proposed and exploited by a European consortium, one Re-visit time of 30 minutes is one of the most critical planning requirements is
- – ein Prototyp eines intelligenten Infrarotsensor-Systems FOCUS, der auf der internationalen Raumstation ISS (International Space Station) geflogen werden sollte, wurde von der DLR der European Space Agency (ESA) als Reaktion auf ein Gelegenheitsangebot ("Announcement of Opportunity") für eine extern anzubringende Nutzlast während der frühen Benutzungsphase der ISS vorgeschlagen.- A prototype of an intelligent infrared sensor system FOCUS, which was to be flown on the international space station ISS (International Space Station), was developed by the DLR of the European Space Agency (ESA) in response to an occasion Announcement of Opportunity proposed for an externally attached payload during the early use of the ISS.
Sowohl FIRES als auch FOCUS ziehen die Benutzung multispektraler Infrarot-Bilddaten, die aus einem vorwärts blickenden Fore Field Sensor (FFS) für die autonome Borddetektion von Hochtemperatur-Ereignissen (HTE) erhalten werden, in Betracht.Draw both FIRES and FOCUS the use of multispectral infrared image data, which from one forward looking Fore Field Sensor (FFS) for autonomous on-board detection of high temperature events (HTE) can be considered.
Der in Vorführtechnik bestehende Sensor für eine bispektrale IR-Detektion BIRD (Bi-spectral IR Detection), der hauptsächlich für die Hitzestellendetektion und -analyse eingesetzt werden soll, befindet sich nun in Entwicklung und sollte im Jahr 2000 bei einer kleinen Satellitenmission geflogen werden.The sensor in demonstration technology for one bispectral IR detection BIRD (Bi-spectral IR Detection), which is mainly used for heat point detection and analysis to be used is now under development and was supposed to fly on a small satellite mission in 2000 become.
Sowohl die erörterten betriebsfähigen ungeeigneten Brandsensoren (AVHRR, ATSR und AATSR) als auch die vorgeschlagenen und geplanten, geeigneten Branderkennungssensoren (FIRES, FireSat, FUEGO, FOCUS bzw. BIRD) ziehen nicht die Benutzung eines in zweifacher Blickrichtung simultan arbeitenden, multispektralen Infrarot-Bildsensors mit permanenter Vorwärts- und Rückwärtsbeobachtungsrichtung in Betracht.Both the operational unsuitable discussed Fire sensors (AVHRR, ATSR and AATSR) as well as the proposed ones and planned, suitable fire detection sensors (FIRES, FireSat, FUEGO, FOCUS or BIRD) do not prefer to use one in two Direction of view simultaneously working, multispectral infrared image sensor with permanent forward and backward observation direction into consideration.
Simultane vorwärts und rückwärts gerichtete Raumfahrt-Bildsensoren werden benutzt, um Erdbeobachtungsdaten für die Erstellung von digitalen Geländemodellen (DTM; Digital Terrain Model) zu erhalten. Diese zumeist panchromatischen optoelek tronischen Sensoren werden aus CCD(Charge Coupled Device)-Speicherzeilenanordnungen gebaut, die im VIS/NIR-Wellenlängenbereich unterhalb von 1,0 μm arbeiten. Sie können aber wegen des Nichtvorhandenseins von Kanälen im mittleren und thermischen Infrarot-Wellenlängenbereich nicht für die HTE-Erkennung verwendet werden.Simultaneous forward and backward space image sensors are used to create earth observation data for digital terrain models (DTM; Digital Terrain Model). These are mostly panchromatic optoelectronic sensors are made from CCD (Charge Coupled Device) memory array built in the VIS / NIR wavelength range work below 1.0 μm. You can but because of the absence of channels in the middle and thermal infrared wavelength range not for HTE detection can be used.
Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optoelektronische Satellitensensoranordnung zu definieren, die dazu fähig ist, multispektrale Infrarot-Bilddaten zu beschaffen, die simultan in einer vorwärts und einer rückwärts orientierten Beobachtungsrichtung aufgezeichnet werden, wobei in beiden Fällen nahezu gleiche Aufnahmestreifenbreiten (Schwadbreiten; swath widths) überdeckt werden, wodurch die Wiederbesuchsrate der Beobachtung gesteigert wird.It is accordingly an object of the present invention to define an optoelectronic satellite sensor arrangement, who are capable of it is to acquire multispectral infrared image data that is simultaneous in a forward and a backward-facing one Observation direction are recorded, being almost in both cases same pick-up strip widths (swath widths) covered which increases the rate of re-visits becomes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird für eine Zunahme der Beobachtungswiederbesuchsrate durch eine satellitengetragene Hochtemperatur-Ereignis(HTE)-Detektionsanordnung gesorgt, die einen im Sichtbaren- und Infrarot-Wellenlängenbereich arbeitenden Multispektral-Bildsensor mit Doppelblickrichtung aufweist und durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: According to the present invention will for a Increase in the rate of observation visits by a satellite-borne High temperature event (HTE) detection arrangement provided that one in the Visible and infrared wavelength range working multispectral image sensor with double vision and is characterized by the following features:
- a) zwei Sensorteile, die eine feste vorwärts und rückwärts orientierte Beobachtungsrichtung vorsehen und nahezu gleiche Flächen mit der gleichen Aufnahmestreifenbreite (Schwadbreiten; swath widths) zweimal entweder durch optisch-mechanische Abtastung entsprechend dem "Whisk Broom"-Scanner-Prinzip, durch opto-elektronische Abtastung entsprechend dem "Push Broom"-Scanner-Prinzip oder durch konische Abtastung überdecken;a) two sensor parts that a fixed forward and backward oriented Provide the direction of observation and have almost the same areas the same recording strip width (swath widths) twice either by optical-mechanical scanning accordingly the "whisk broom" scanner principle, through opto-electronic scanning according to the "push broom" scanner principle or cover by conical scanning;
- b) Mittel zur simultanen geometrischen Registrierung der multispektralen Bilddaten des vorwärts und des rückwärts blickenden Sensorteils, die beide gleichzeitig auf der Erdoberfläche in der Satellitenspurrichtung voneinander etwa tausend oder mehr Kilometer entfernt liegende Flächen beobachten und jeden überdeckten Aufnahmestreifen (Schwad; swath) zweimal während eines Zeitintervalls von einigen Minuten während eines Überfluges des Satelliten wahrnehmen;b) Means for simultaneous geometric registration of the multispectral Forward and image data of the looking back Sensor part, both on the surface of the earth at the same time Satellite track direction from each other about a thousand or more kilometers remote areas watch and covered everyone Recording strip (swath) twice during a time interval of a few minutes during an overflight perceive the satellite;
- c) die beiden Sensorteile weisen identische spektrale, radiometrische und geometrische Auflösungsparameter auf, was die Verwendung identischer Hitzestellen-Detektions- und Analysealgorithmen für die multispektralen Bilddaten erlaubt, die vom vorwärts und vom rückwärts orientierten Sensorteil erhalten werden.c) the two sensor parts have identical spectral, radiometric and geometric resolution parameters on what is the use of identical hot spot detection and analysis algorithms for the multispectral image data allowed by the forward and backward oriented sensor part be preserved.
Ein möglicher Hitzestellen-Detektions- und Analysealgorithmus ist in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-O 892 286 umrissen.A possible hot spot detection and analysis algorithm is in European patent application EP-A-O 892 286 outlined.
Eine gewünschte Steigerung der Hitzestellendetektionszuverlässigkeit der satellitengetragenen Hochtemperatur-Ereignis(HTE)-Detektionsanordnung, die einen gemäß der Erfindung ausgestalteten Multispektral-Bildsensor mit Doppelblickrichtung umfasst, wird durch zwei Sensorteile erreicht, die zwei nahezu gleiche Flächen mit ganz unterschiedlichen Winkeln zwischen der Bildsensor-Blickrichtung und dem Sonnenwinkel überdecken, was es ermöglicht, sonnenscheinbezogene Fehlalarme durch die kombinierte Verwendung der nicht durch Sonnenschein gestörten Aufnahmestreifen(Schwad; swath)-Teile des vorwärts und des rückwärts orientierten Bildes zu vermeiden.A desired increase in hot spot detection reliability the satellite-borne high-temperature event (HTE) detection arrangement, the one according to the invention designed multi-spectral image sensor with double vision is achieved by two sensor parts, the two almost the same surfaces with very different angles between the image sensor viewing direction and cover the angle of the sun, what makes it possible false alarms related to sunshine due to the combined use of the recording strips (swaths) that are not disturbed by sunshine the forward and the backward To avoid image.
Vorzugsweise ist diese Anordnung durch Sensorteile gekennzeichnet, die nahezu gleiche Flächen mit einem großen Winkel von etwa 50 – 90° zwischen den beiden Blickwinkelrichtungen überdecken, was das Erkennen von Hochtemperatur-Ereignissen (HTE) im Falle einer teilweisen Wolkenbedeckung mit einer höheren Wahrscheinlichkeit und Zuverlässigkeit als im Fall der HTE-Fernerkundung in nur einer Beobachtungsfläche quer zur Satellitenbahnspur ermöglicht.This arrangement is preferably characterized by sensor parts that have almost the same surfaces a big one Angles of about 50 - 90 ° between cover the two viewing angles, what is recognizing of high temperature events (HTE) in the case of partial cloud cover with a higher one Probability and reliability than in the case of HTE remote sensing across only one observation area to the satellite orbit track.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist für eine Reduzierung der Wiederbesuchsbeobachtungszeit um den Faktor zwei bei einem Mehrsatellitensystem gesorgt, das aus N Satelliten besteht, die in einem Erdorbit gleichmäßige Abstände zueinander aufweisen, wobei jeder dieser Satelliten mit einer vorher erwähnten, permanent vorwärts und rückwärts blickenden Multispektral-Bildsensoranordnung ausgestattet ist, im Vergleich zur erreichbaren Wiederbesuchszeit für N Satelliten, die auf dem gleichen Orbit gleichmäßige Abstände zueinander haben, aber mit Sensoren ausgerüstet sind, die lediglich eine Beobachtungsfläche nutzen.According to a further embodiment of the invention, a reduction in the re-visit observation time by a factor of two is ensured in a multi-satellite system consisting of N satellites which are equally spaced apart in an earth orbit, each of these satellites with a previously mentioned one that is permanently looking forwards and backwards Multispectral image sensor arrangement is equipped, compared to the achievable re-visit time for N satellites that are evenly spaced apart on the same orbit who have, but are equipped with sensors that only use an observation area.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The present invention is described below Reference to the attached Described drawings. Show it:
Es wird nun auf
Ein Orbitsegment des Sechs-Satelliten-Konstellationsbeispiels,
das mit Sensoranordnungen mit Doppelblickrichtung zur satellitengetragenen
Branddetektion ausgestattet ist, ist schematisch in
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29924577U DE29924577U1 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Hot temperature event detection has six satellites with forward and rearward pointing sensors for dual observation points |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP99108257A EP1048928A1 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Spaceborne hot temperature event (HTE) detection arrangement and multi-satellite HTE detection system |
DE29924577U DE29924577U1 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Hot temperature event detection has six satellites with forward and rearward pointing sensors for dual observation points |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29924577U1 true DE29924577U1 (en) | 2004-02-26 |
Family
ID=31979702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29924577U Expired - Lifetime DE29924577U1 (en) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | Hot temperature event detection has six satellites with forward and rearward pointing sensors for dual observation points |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29924577U1 (en) |
-
1999
- 1999-04-27 DE DE29924577U patent/DE29924577U1/en not_active Expired - Lifetime
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