A rendszer a GPS-jeleket felhasználná a környezet tanulmányozására

A rendszer a GPS-jeleket felhasználná a környezet tanulmányozására
A rendszer a GPS-jeleket felhasználná a környezet tanulmányozására
Anonim

WEST LAFAYETTE, Ind. – A Purdue Egyetem és a NASA mérnökei új technikát fejlesztettek ki a környezet megfigyelésére olyan rutinjelek használatával, amelyeket a globális helymeghatározó rendszerek már sugároznak a Földre. A globális éghajlatváltozással és más környezeti adatokkal kapcsolatos információk gyűjtésének hagyományos technikáihoz olyan rendszerekre van szükség, amelyek saját adókkal és vevőkkel rendelkeznek műholdakon vagy repülőgépeken. A berendezés azonban viszonylag nehéz, és nagy mennyiségű energiát fogyaszt.

Az új technika alkalmazható alternatív vagy kiegészítő rendszerekhez repülőgépeken és műholdakon.A módszerhez nincs szükség adóra, mert a GPS műholdak által már továbbított jeleket használja. Ez lehetővé teszi egy olyan rendszer megtervezését, amely csak egy vevőt, egyéb hardvert és speciális szoftvert igényel, és amely a tömegének egytizede, és energiájának körülbelül egytizedét használja fel, mint a hagyományos rendszerek – mondta James Garrison, a repülés- és asztronautika adjunktusa. Purdue University.

Garrison előadást tart erről a technikáról július 13-án a Nemzetközi Geotudományi és Távérzékelési Szimpózium különleges ülésén, Sydney-ben, Ausztráliában. A konferenciát az Institute of Electrical and Electronics Engineers, a NASA és a National Oceanic and Atmospheric Administration támogatja.

A műholdas GPS-rendszerek folyamatosan mikrohullámú jeleket sugároznak a Földre. A jeleket a katonai manőverektől az elveszett autósok útbaigazításáig, a hajónavigációtól a mezőgazdasági mérésekig mindenre használják. A rendszerek úgy működnek, hogy időzítik, mennyi idő alatt jutnak el a jelek a műholdról a földi vevőhöz.Mivel a jel sebessége ismert, a jel küldésének és vételének időpontja közötti különbség megmutatja a vevő távolságát. Több műhold jeleire van szükség a háromdimenziós rögzítéshez – a vevő pontos helyének meghatározásához a Föld felszínén.

Ugyanezek a mikrohullámú jelek azonban a Föld felszínéről és az óceánokról is visszaverődnek, és a repülőgépek vagy műholdak vevői felvehetik őket, rögzíthetik és felhasználhatják a bolygó körülményeinek tanulmányozására.

"A nap huszonnégy órájában, szerte a világon sugározzák ezt a jelet" - mondta Garrison. "Az adónkat a GPS műhold biztosítja. Így az adót a nap 24 órájában ingyen kapjuk."

A Garrison és a NASA mérnöke, Stephen Katzberg által feltalált új rendszer GPS-jelek segítségével gyűjtene környezeti adatokat a globális klímaváltozás megértését célzó tanulmányokhoz.

"A műszerezettség kis mérete és alacsony költsége rendkívül megfizethetővé tenné a léggömbökön vagy kis repülőgépeken történő operatív telepítést" - mondta Garrison.

Mivel a víz különösen jól tükrözi a GPS-jeleket, az új technika ígéretes annak tanulmányozására, hogy az óceánokkal kapcsolatos körülmények hogyan befolyásolják a globális keringést és a világ klímáját. Például a tudósok figyelemmel kísérik a szélmintázatot az óceánok felszíne közelében, hogy nyomon kövessék a globális cirkulációt, ami befolyásolja az éghajlatot.

Amint minden GPS-jel visszaverődik a vízről, a durva, hullámos felület számos oldaláról visszaverődik. A jelet ezután egy repülőgépen vagy műholdon elhelyezett vevő veszi fel, majd egy szoftver értelmezi az adatokat, részletes méréseket adva a változó óceánfelszínről.

"A felszín egyenetlensége közvetlenül összefügg a felszínhez közeli meteorológiai viszonyokkal" - mondta Garrison, a NASA egykori mérnöke, aki az űrügynökségnél dolgozott a kutatásba.

A közelgő Sydney-i konferencián megvitatásra kerülő számos kutatási cikk konkrétan foglalkozik egy műholdműszer megvalósíthatóságával, amely az óceánfelszíni meteorológiai adatokat visszavert GPS-jelek segítségével méri.

Garrison és Katzberg eredetileg egy olyan rendszert próbált kitalálni, amely GPS-jeleket használva képeket készítene a Föld felszínén lévő objektumokról, egy olyan alkalmazást, amelynek különféle felhasználási lehetőségei lehetnek, beleértve a katonai műveleteket is. 1999-ben szabadalmat kaptak erre a kérelemre, és továbbra is folytathatják a kutatást a finanszírozás rendelkezésre állásától függően, mondta Garrison.

Mivel a rendszer könnyebb és kevesebb energiát használ, mint a hagyományos rendszerek, ideális lenne kisméretű, távirányítású drónokra, úgynevezett pilóta nélküli légijárművekre történő telepítéshez. Ez a műholdas rendszerek számára is előnyös lenne, mondta.

"A műholdak tervezésénél az energia nagy gondot okoz, mivel a sok energiát használó rendszerek nagyobb napelem-tömböket igényelnek" - mondta Garrison. "A nagyobb napelem-tömbök nagyobb műholdszerkezetet igényelnek, és a nagy szoláris tömbök is nagyobb igényt támasztanak a helyzetszabályozásra."

Az új technikának más előnyei is vannak.Jól működik, ha vihar idején erős nedvesség van a légkörben, ellentétben néhány hagyományos távérzékelő rendszerrel. Használata egyszerűbb is, mert nem igényel bonyolult kalibrálást, amelyre a hagyományos rendszerekre van szükség.

A rendszerrel felszerelt repülőgépekkel végzett tesztek „jelentős adatokat” hoztak, amelyeket a technológia fejlesztésére használnak fel, hogy műholdakba is beépíthessék – mondta Garrison.

A mérnökök egy új verzión dolgoznak, amelyhez nem lesz szükség hagyományos GPS-navigációs hardverre. Ehelyett a szoftver végrehajtja a GPS-hardverhez jelenleg szükséges összes funkciót, sokoldalúbbá téve a rendszert és növelve a lehetséges alkalmazási lehetőségeket.

Garrison és Katzberg nemrégiben elnyerte a NASA Exceptional Space Act Award díját a szabadalmaztatott rendszerért. A NASA leírása szerint a díjat olyan tudományos és műszaki hozzájárulásokért ítélik oda, amelyekről megállapították, hogy jelentős értékkel bírnak a repülési és űrkutatási tevékenységek végzésében.

Garrison azt mondta, hogy eredményeit oktatási eszközként kívánja felhasználni végzős hallgatók számára, akik a GPS-jelekről tanulnak.

Kapcsolódó webhelyek:

Nemzetközi Földtudományi és Távérzékelési Szimpózium:

James Garrison:

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei