Adatgyűjt jtés GPS technikák 1. A műholdas m helymeghatároz s rövid r története Geometriai adatok gyűjt jtése Attribútum tum adatok gyűjt jtés Adatnyerés elsődleges dleges: : méréskor m a tárgyal t vagy képével fizikai kapcsolatba kerülünk másodlagos: : az informáci ciót t egy meglévő állományból l vesszük át Összeállította: Szűcs LászlL szló 1 2 A GPS GPS: Global Positioning System (=Globális lis Helymeghatároz rozó Rendszer) - Globális: lis: helyzet meghatároz ára ra alkalmas rendszer, amely az egész FöldF ldön n mindenhol azonos koordinátarendszerben működikm - Helymeghatároz : egy objektum pillanatnyi koordinátáinak inak meghatároz a - Helymeghatároz rozó rendszer: a helymeghatároz s gyakorlati megvalósítása. sa. Több van. A tényleges t rendszert a neve azonosítja. Helymeghatároz i eljárások Földi geodéziai módszerekm Csillagászati szati geometriai módszerekm Csillagászati szati fizikai módszerekm Mesterséges holdakon alapuló módszerek 3 4 1. Földi F geodéziai módszerekm Poláris helymeghatároz t V = t cos h x = t cosδ B V y = t sinδ B V = t sin h z B 5 6 1
Mérőállomá llomás Földi geodé geodézia Hátrá tránya: Elő Előnye: nem globá globális koordiná koordinátarendszerben mű működik egyszerű egyszerű relatí relatív helymeghatá helymeghatározá ra alkalmas geodé geodéziai há hálózat alkalmazá alkalmazásával a sok helyi rendszer egy loká lokális rendszerré rendszerré összekapcsolható sszekapcsolható (pl. egy orszá ország vagy kontinens alaphá alaphálózata) 7 Ezé Ezért nem nevezhető nevezhető GPS rendszernek Globá Globális rendszer CSAK kozmikus geodé geodéziai módszerekkel hozható hozható létre 2. Csillagá Csillagászati geometriai módszerek Földrajzi helymeghatá helymeghatározá 8 A csillagokra tett geometriai méréseken alapul Földrajzi helymeghatá helymeghatározá Csillagá Csillagászati navigá navigáció ció Csillagá Csillagászati fotogrammetria Már az ősember is haszná használta a csillagokat a tá tájékozó kozódásra. Sumerek: Sumerek: egyes csillagok a tö többihez képest mozognak: bolygó bolygók. Egyiptomiak: a csillagok koordiná koordinátáinak és éves mozgá mozgásuknak meghatá meghatározá a A Nap Föld kö körüli li látszó tszólagos pályá lyája jelö jelöli ki az ekliptika sí síkjá kját 9 A Fö Föld keringé keringése a Nap kö körül 10 Az ekliptika és az állatö llatövi jelek Állatöv: A Nap a Földről nézve melyik csillagképben tartózkodik 11 12 2
Csillagképek a Dendarai templomból Égi koordináta ta-rendszer 13 14 Földi koordináta ta-rendszer Eratosztenész 15 2Rπ 2π = t Z t R = Z 16 Eratosztenész A Föld F sugara Z=7,2º ez a 360º-nak 50-ed része, r így a Föld F kerülete az Alexandria-Syene távolság g 50- szeresének kell legyen t=5000 stadion (926,5 km) Így a Föld F kerülete 250 000 stadion Mivel 250 000 nem osztható 360-nal, Eratosztenész felkerekítette a Föld F kerület letét 252 000 stadionra Így 1º 1 földrajzi széless lességnek 700 stadion távolság g felel meg 17 252 000 stadion kerületnek 40 107,05 stadion sugár r felel meg Ez 7 432 km, a mai 6 378 km-rel szemben Ez a mai érték k 1,17-szerese 18 3
Földrajzi széless lesség g meghatároz a Földrajzi hosszúság meghatároz a Katalógusból: a csillagok delelésekor a Greenwichi idő λ = LT GT 19 20 Földrajzi helymeghatároz Csillagok koordinátái i csillagkatalógusban gusban találhat lhatók Földrajzi széless lesség g szögm gméréssel, hosszúság g időméréssel határozhat rozható meg Használt lták k pontos helymeghatároz ra és tengeri navigáci cióra is Globális lis helymeghatároz nak tekinthető, mindig ugyanabban a koordináta ta- rendszerben dolgozik Égi fotogrammetria A csillagos égről függőlegesbe állított műszerrel fénykf nyképet készítünk. 21 22 Égi fotogrammetria A = arctan 2 t = x + Z y x y 2 t = arctan c 3. Csillagászati szati fizikai módszerekm Az elektromágneses jelek vizsgálat latán alapul VLBI 23 24 4
Földi VLBI Földi VLBI Quasar: Quasar: Quasi Stellar Radio Source (csillagszerű (csillagszerű rádió dióforrá forrás) Olyan igen nagy tá távolsá volságban lé lévő galaxisok aktí aktív magjai, amelyek erő erős rá rádió diósugá sugárzá rzást bocsá bocsátanak ki Mérjü rjük a rá rádió diójelet ké két tá távoli pontban és megné megnézzü zzük, mennyi kö köztü ztük az eltoló eltolódás: Very Long Base Interferometry (Nagyon hosszú hosszú bázisú zisú interferometria) interferometria) 25 26 Földi VLBI A két pontot összekötő térbeli távolság nagy pontossággal meghatározható Űr VLBI 27 4. Mű Műholdas helymeghatá helymeghatározá Nagy tö tömegű megű, kis mé méretű retű mestersé mesterséges holdak Nagy keringé keringési magassá magasság Forgá Forgástest alak Helyzete pontosan meghatá meghatározható rozható Lehet aktí aktív vagy passzí passzív Égi Égi geodé geodéziai pont pont szerepé szerepét tö tölti be 29 28 A mű műholdas helymeghatá helymeghatározá 1957. okt. 4.: Szputnyik 1. 30 5
A műholdak m céljac Aktív/passz v/passzív v műholdakm Katonai felderítő műholdak Távérzékelő műholdak Meteorológiai műholdakm Naprendszerkutató műholdak Holdkutató műholdak Kommunikáci ciós s műholdakm Navigáci ciós s műholdakm Űrhajók: embert is száll llít 31 32 Aktív/passz v/passzív v műholdakm Egyutas/kétutas tutas rendszerek Aktív: a műhold m tud jelet sugározni saját t energiájából Passzív: a műhold m csak visszaveri a beérkez rkező elektromágneses hullámokat 33 34 Egyutas/kétutas tutas rendszerek Egyutas: : jeleket a műhold m küldi, k a földi vevő veszi. Nincs kétirk tirányú kapcsolat. Elsődlegesen katonai alkalmazások. Kétutas: : a földi f műszer m jelet sugároz a műholdra. m Az visszaveri vagy válaszjelet küld. k KétirK tirányú kapcsolat. Elsődlegesen civil rendszerek. Az űrgeodézia 1. korszaka 1958-1970 1970 Fotografikus megfigyelés Világító műholdak 1960-66: 66: ECHO I., II., PAGEOS 1962: ANNA-1A, B 35 36 6
ECHO I. ECHO I. fellövés: 1960.08.12 30,48 m átmérőjű fényes ballon 0,00025 mm Al réteggel Nagy méret, m kis tömeg, t nem ideális 8 év élettartam 1600 km magasság Első kommunikáci ciós s adatátviteli tviteli kisérletek USA-Eur Európa közöttk 37 38 ECHO II. ECHO II.: 1961.06.28 fellövés: 1961.06.28 Átmérő 40 m 1600 km magasságban gban 2 óra alatt kerüli meg a FöldetF fényesebb volt a csillagoknál 39 40 PAGEOS PAGEOS fellövés: 1966.06.24 magasság: g: 5207 km 30,48 m átmérő 0,0127 mm Al bevonat 55 kg 177,4 perces keringési periódus Első műhold, amit eleve geodéziai célra c hoztak létrel 1975-ben darabokra szakadt ben darabokra szakadt 41 42 7
ANNA-1A és s B ANNA-1A és s B fellövés: 1962.10.31 magasság: g: 1181 km keringési periódus: 107,9 perc átmérő: : 0,91 m súly: 160kg Xenonlámp mpával villog 43 44 Az űrgeodézia 2. korszaka 1970-85 közöttk A műholdak m lézeres l távolst volságmérése (SLR) A műholdakon m lézertl zertükrök GEOS sorozat LAGEOS STARLETTE Rádiósugárzó műholdak: Transit Doppler Geos-3 45 SLR (Satellite Laser Ranging) c t T = 2 46 SLR berendezés SLR működés m s közbenk 47 48 8
Prizmákkal felszerelt műholdm SLR elv 49 50 SLR hálózath SLR helymeghatároz 51 52 SLR helymeghatároz GEOS műholdakm Ismerjük k a műholdak m méréskori m helyzetét Megmérj rjük k a távolst volságot 3 műholdtm holdtól 3 gömb g metszések seként számíthat tható a földi pont 3 térbeli t deréksz kszögű koordinátája A térbeli t deréksz kszögű koordináták ellipszoidi földrajzi f koordinátákk kká átszámíthatók 53 1977.01.20-tól l indultak direkt geodéziai célrac átlagos magassága 860-2270 km súly: 172,5 346 kg átmérő: : 0,9 1,5 m keringési idő: : 102-120 perc kb. 270 lézertl zertükör 54 9
STARLETTE 47,3 kg átmérő: : 24 cm 60 db 32mm átmérőjű lézertükör LAGEOS I. Súly: 410 kg átmérő: : 60 cm 426 db 38 mm lézertükör 55 56 TRANSIT-DOPPLER rendszer TRANSIT-NOVA NOVA műholdm NNSS (Navy( Navigation Satellite System) 4 db poláris pályap 5-77 műhold m (50-60 kg) pályamagasság: g: 1100 km frekvenciák: k: 150 MHz, 400 MHz egy műhold m 15-20 percig látszottl kb. 1,5 óránkét t volt 1 műhold m láthatl tható ebből l a pontosség kb. 50 m Hosszúidej idejű mérésekből: kb 3 m 57 58 TRANSIT-DOPPLER rendszer A DOPPLER rendszer hibái 59 helyzetmeghatároz óránkéntnt gyors objektumok navigáci ciójára alkalmatlan lassú járművek navigáci ciójára is nehézkes egy meghatároz s 15-20 perc ebből l a pontosság g kb. 50 m gyakori meghibásod sodásoksok 60 10
Az űrgeodézia 3. korszaka kb. 1980-tól Cél: a műholdas m technikát t a mindennapokban használhat lhatóvá tenni NAVSTAR-rendszer GLONASS-rendszer GALILEO-rendszer stb. polgári rendszerek Vége 61 62 11