Copernicus: sentinel. Глобальная европейская система дистанционного зондирования Земли

1. Міністерство освіти і науки україни Дніпропетровський національний університет ім. О. Гончара

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. О. ГОНЧАРА
Факультет: фізико-технічний
Кафедра: систем автоматичного керуання
Спеціальність: авіоніка
Презентація
на тему : «Copernicus: Sentinel»
Виконав:
ст. гр. ТА-12-1
Джусоп П.О.
Перевірив:
доц. Мозговий Д.К.

2. Copernicus: Sentinel

COPERNICUS: SENTINEL

3. Назначение системы copernicus

НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ COPERNICUS
«Copernicus» - глобальная европейская система дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), которая будет
базироваться на базе спутников “Sentinel”.
“Copernicus” (предыдущее название GMES(Global Monitoring for Environment and Security)) - глобальная
система мониторинга окружающей среды, которая направлена на поставку гео-информационных продуктов
и услуг на основе использования космических снимков со спутников ДЗЗ в европейские институты и
государственные органы для лучшего выполнения своей миссии по защите гражданского населения,
управления рисками и защите окружающей среды.
Космический сегмент “Copernicus/ GMES ” в ближайшем будущем должен пополнится спутниками ДЗЗ
космического созвездия “Sentinel”.
Созвездие “Sentinel” (что с англ. означает “Страж”) будет разворачиваться поэтапно и состоят с пяти
миссий.Каждая миссия предусматривает выведение двух спутников одинакового типа для обеспечения
глобального и оперативного покрытия данными. На космических аппаратах будет установлена разная
полезная нагрузка.

4. Состав служб системы copernicus

СОСТАВ СЛУЖБ СИСТЕМЫ COPERNICUS
В рамках программы “Copernicus/ GMES ” с использованием данных со спутников ДЗЗ “Sentinel” на
территории Европейского Союза создаются специальные службы:
1) Служба мониторинга земель предоставляет географическую информацию о почвенно-растительном
покрове, которая может быть использована для пространственного планирования, ведения лесного
хозяйства, управления водными ресурсами, сельского хозяйства и продовольственной безопасности, и
т.д.
2) Служба морского мониторинга обеспечивает регулярное и систематическое обновление
информации о состоянии океанов и морей. Будут предоставляется данные о течениях, ветрах и
передвижении льда на морях.
Эта информация улучшит услуги маршрутизации кораблей, морских операций или поисковоспасательных операций, тем самым способствуя безопасности на море.
Служба также будет способствовать защите и устойчивому управлению живых морских ресурсов, в
частности, для аквакультуры, рыболовства исследований или региональных рыбохозяйственных
организаций.
3) Служба мониторинга Атмосферы обеспечивает непрерывные данные и информацию о составе
атмосферы. Ежедневно предоставляется глобальная информация о составе атмосферы, создаются карты
распространения парниковых газов (углекислого газа и метана), химически активных газов (например
окиси углерода, окисленного соединений азота, диоксида серы), озона и аэрозолей.

5. Состав служб системы copernicus

СОСТАВ СЛУЖБ СИСТЕМЫ COPERNICUS
4) Служба управления в чрезвычайных ситуациях предоставляет необходимые данные для ликвидации
последствий стихийных бедствий, техногенных чрезвычайных ситуаций, а также гуманитарных кризисов
с своевременной и точной геопространственной информацей, полученной со спутника дистанционного
зондирования, а завершающими доступны на месте или открытых источников данных.
5) Служба изменения климата отвечает за решение экологических и социальных проблем, связанных с
изменениями климата, вызванных деятельностью человека. Служба предоставляет доступ к
информации для мониторинга и прогнозирования изменения климата и, следовательно, способствует
поддержке адаптации и смягчению последствий.
6) Служба безопасности занимается мониторингом пограничных территорий, морским наблюдением.
В частности в области пограничного контроля, основными задачами являются сокращения количества
нелегальных иммигрантов. В области морского наблюдения, общая цель Европейского союза
заключается в обеспечении безопасного использования моря и морских границ Европы.

6. Наземный сегмент COpernicus

НАЗЕМНЫЙ СЕГМЕНТ COPERNICUS
Чтобы управлять спутником с Земли, и
убедиться, что собранные данные хорошего
качества, и сделаны доступными для
пользователей, центр управления полетом
с антенной для передачи команд на
спутники необходим., с по меньшей мере
одной наземной станцией для передачи
данных с Борта, когда спутник проходит над
станцией. Необходимо оборудование для
обработки, хранения и распределения
данных. Качество данных и
производительность спутниковых датчиков
должны постоянно контролироваться. Эти
функции обеспечивает наземный сегмент.

7. Наземный сегмент copernicus

НАЗЕМНЫЙ СЕГМЕНТ COPERNICUS
Каждый сегмент миссии COPERNICUS,
имеет наземный сегмент, который
работает независимо от других.
Copernicus Ground Segment включает в
себя все эти сегменты. Все это
протсанство емкости блока памяти
координируется через Space
Component Data Access System. Здесь
потоки данных как можно лучше
оптимизируются, для удобства
пользования. The Sentinel Core Ground
Segment и The Data Access Coordinated
System, управляется непосредственно
ESA, остальные части, управляются
космическими агенставми.

8. The Sentinel Core Ground Segment

THE SENTINEL CORE GROUND SEGMENT
Основными элементами являются:
Сегмент обеспечения полётов - отвечает за все аспекты лётной эксплуатации Sentinel, включая
мониторинг и контроль, выполнение всех функций платформы.
Основные наземные станции- где данные с дозорных передаются с Борта (сеть наземных станций Хдиапазон). Сеть дополнена Европейской Data Relay Satellite (EDRS) для дополнительной передачи
данных дозорного на наземные станции EDRS.
Центры обработки и активации - где проводится систематическая обработка данных. Все продукты
данных архивируются для интернет-доступа пользователей.
Центр выполнения миссии- ответственный за калибровки, проверки, контроль качества и оценки
эффективности работы системы от начала до конца.
Определение точной орбиты объекта- использует данные приемника GNSS, чтобы доставить
орбитальную информацию, необходимую для генерирования данных.
Космический компонент Коперника глобальная сеть - позволяет охватывать данные через различные
объекты наземного сегмента и обеспечивает распространяемые информационные продукты для
конечных пользователей.

9. The Sentinel Core Ground Segment

THE SENTINEL CORE GROUND SEGMENT

10. Космический сегмент системы copernicus

КОСМИЧЕСКИЙ СЕГМЕНТ СИСТЕМЫ COPERNICUS
Данные с этих космических аппаратов будут применятся в сфере охраны окружающей среды,
рационального использования городских районов , регионального и местного планирования,
сельского хозяйства, лесного хозяйства , рыболовства , здравоохранения, транспорта ,
изменения климата, устойчивого развития, гражданской защиты и туризма.

11. Технические характеристики sentinel-1

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ SENTINEL-1
#
Характеристика
Значение
1
Длина, метра
2.8
2
Длина (антены), метра
12
3
Масса, кг
2280
4
Масса (сухая), кг
2170
5
Платформа
6
Площадь поверхности батареи, квадратных
метров
7
Высота, метра
8
Скорость (передачи данных по X стволу), мБит в
секунду
9
Скорость (передачи команд на аппарат), кбит в
секунду
10 Скорость (передачи данных о телеметрии), кбит в
секунду
11 Ширина, метра
12 Полезная нагрузка
1xPRIMA платформа
20
4
520
4
16, 128, 512
2.5
C-диапазонный радар с синтетической
апертурой на 5.506 гГц

12. Технические характеристики sentinel-1

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ SENTINEL-1
#
Характеристика
Значение
14 Объем (запоминающего устройства), гБайт
500
15 Разрешающая способность (Strip Map Mode), метра
5х5
16 Разрешающая способность (Interferometric Wide Swath), метра
17 Разрешающая способность (Extra-Wide Mode), метра
18 Разрешающая способность (Wave Mode), метра
23 Ширина полосы обзора (Strip Map Mode), км
5х20
20x40
5x5
80
24 Ширина полосы обзора (Interferometric Wide Swath), км
250
25 Ширина полосы обзора (Extra-Wide Mode), км
400

13. Характеристики орбиты sentinel-1

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОРБИТЫ SENTINEL-1
#
Характеристика
Значение
1
Наклонение, град
98.2
2
Апогей, км
696.3
3
Перигей, км
694.0
4
Период, минут
5
САС, год
6
Длинный диаметр эллипса, км
98.5
7
7066

14. Назначение Sentinel-1

НАЗНАЧЕНИЕ SENTINEL-1
Sentinel-1 - европейские спутники дистанционного зондирования Земли, которые входят в
космическую группировку спутников по глобальному мониторингу окружающей среды и
безопасности “Copernicus” (предыдущее название GMES).
Sentinel-1 состоит из двух спутников (1A, 1B), разделяющих одну и туже орбитальную плоскость с
разностью орбитального фазирования в 180°. Миссия обеспечивает независимую
эксплуатационную возможность для непрерывного радиолокационного отображения Земли с
повышенной частотой повторной съемки.
Космические аппараты “Sentinel 1” специально разрабатываются для широкого круга экологических
задач, включая наблюдение за морской окружающей средой, мониторингом морского льда и
разливов нефти, оползнями и наводнениями. Он будет помогать в разведке и оперативной
деятельности по борьбе со стихийными бедствиями, для которых оперативные и точные данные
необходимые как можно быстрее.
Также с помощью данных “Sentinel 1” возможно будет определить долгосрочные экологические
изменения, такие как изменение размера ледяных покровов Гренландии и Антарктиды.

15. Платформа Sentinel-1

ПЛАТФОРМА SENTINEL-1
Космический аппарат основан на плтатформе PRIMA. Это 3-х плоскостная платформа которая
стабилизируется посредством данных от солнечных и звездных датчиков, а также с помощью
маховиков и гироскопов. Достигаемая точности стабилизации меньше 0.01 градуса и точность
определения позиции в режиме реального времени менее 0.003 градуса при точности определения
координат менее 10 метров.
Модули платформы PRIMA:
SVM (обслуживающий модуль) - несет все обслуживающие системы кроме двигательных установок.
PPM (двигательный модуль), несет все системы коррекции орбиты.
PLM (модуль полезной нагрузки), несет все оборудование полезного груза включая антенну
радиолокационного наблюдения Земли.

16. Основные системы аппарата

ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ АППАРАТА
• TCS (подсистема терморегулирования). TCS обеспечивает управление за
температурными режимами работы аппарата. В целом TCS пассивен,
перераспределение тепла осуществляется путем покачивания теплоносителя по
трубопроводам через радиаторы и систему многослойной изоляции. Также на борту
расположены нагревательные элементы.
• EPS (подсистема энергопитания). EPS использует две солнечные батареи для
производства электроэнергии. Каждая батарея состоит из 5 элементов на основе GaAs
элементов. На конец срока активного существования система позволит генерировать 4.8
кВт энергии. Литиево-ионный аккумулятор имеет вместимость 324 ампер часов. PCDU
(система распределения энергопитания) разработана, чтобы обеспечивать защиту
электрической системы и эффективное распределение электроэнергии.
• AVS (авиационная подсистема). AVS выполняет функции обработки и управления
положением аппарата на орбите. Конструктивно представляет собой интегрированное
решение, которое выполняет контроль за платформой и полезной нагрузкой.

17. Основные системы аппарата

ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ АППАРАТА
• PDHT (система обработки и передачи научных данных). Состоит из систем передачи телеметрии,
системы антенн и системы хранения информации. Система передачи двуканальная. Работает в X
-диапазоне.
• PRP (двигательная установка). Состоит из 14 ускорителей расположенных на 4-х сторонах
аппарата. Одна из групп ускорителей предназначен исключительно для работы в защищенном
режиме.
• RF. Обеспечивает передачу команд и телеметрии в S-диапазоне. Система поддерживает
шифрование команд.
• Лазерный коммуникационный комплекс. Должен передавать данные на систему ретрансляции
ERDS. Работает по направлению НОО-ГСО. Использует LCT (Лазерный Коммуникационный
Терминал) производства Tesat-Spacecom (Backnang, Германия). LCT основан на основе
разработок подобного устройства для системы (TerraSAR-X). Мощность передатчика 2.2 Вт.
Апертура телескопа 135-миллиметров. Планируется, что данное решение будет типовым.
Скорость передачи данных системой составит около 2.8 Гбит/с (1.8 Гбит/с скорость передачи
полезной информации).

18.

19. Расположение внешних модулей

РАСПОЛОЖЕНИЕ ВНЕШНИХ МОДУЛЕЙ
• S-band Antenna – антенна частотного диапазона С
• SAW – крыло солнечной батареи
• PDHT Antenna - антенна управления полезной нагрузкой и трансмиссия
• SVM – сервисный модуль
• RCT – реактивный управляющий двигатель
• PLM – модуль полезной нагрузки
• STT – система астоориентации

20. Режимы работы

РЕЖИМЫ РАБОТЫ
Режимы
Ширина полосы обзора,
км
Разрешение без
обработки, м
Поляризация
Strip Map Mode
80
5х5
VV+VH или HH+HV
Interferometric Wide
Swath
250
5х20
VV+VH или HH+HV
Extra-Wide Swath Mode
400
20х40
VV+VH или HH+HV
Wave-Mode
20х20
5х5
VV или HH
Учитывая объем жесткого диска “Sentinel 1”, который равен 500 Гбайт, каждые сутки на
наземные станции приема будет передаваться около 1 терабайта данных.

21. Режимы работы

РЕЖИМЫ РАБОТЫ
е обработки данных в некоторых режимах пространственное разрешение достигнет 1

22. Технические характеристики sentinel-2

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ SENTINEL-2
#
Характеристика
Значение
1
Масса КА, кг
2
Расчетный срок функционирования, год
3
Ширина полосы съемки, км
4
Периодичность съемки, сутки
5
Пространственное разрешение в надире (канал 1-4), метра
10
6
Пространственное разрешение в надире (канал 5-10), метра
20
7
Пространственное разрешение в надире (канал 11-13), метра
60
8
Энергопотребление при съемке, Вт
9
Режим съемки
10 Оптическое совмещение спектральных диапазонов МК
11 Коэфициент сжатия видеоинформации, раз
1100
7
290
от 5 на экваторе до 2-3 в
средних широтах
266
гиперспектральный
не совмещены
2.6

23. характеристики орбиты sentinel-2

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОРБИТЫ SENTINEL-2
#
Характеристика
Значение
1 Высота орбиты, км
800
2 Тип орбиты
ССО
3 САС (по конструкции), год
7.25
4 САС (по топливу), год
12

24. Назначение sentinel-2

НАЗНАЧЕНИЕ SENTINEL-2
«Sentinel-2A» (Страж) – второй спутник дистанционного
зондирования Земли ЕКА, созданного в рамках
развертывания системы ДЗЗ «Copernicus» (Коперник).
Спутники Sentinel системы «Copernicus» (Коперник) будут
предоставлять данные дистанционного зондирования
Земли для обеспечения ключевых оперативных услуг,
связанных с окружающей средой и безопасностью.
Данные Sentinel-2 будут обеспечивать сервисы GMES,
связанные, например, с управлением земельными
ресурсами, сельскохозяйственным производством и
лесным хозяйством, а также мониторингом стихийных
бедствий и гуманитарных операций. Уникальность миссии
Sentinel-2 связана с сочетанием большого
территориального охвата, частых повторных съемок и, как
следствие, систематическим получением полного покрытия
всей Земли мультиспектральной съем- кой высокого
разрешения.

25. Аппаратура sentinel-2

АППАРАТУРА SENTINEL-2
Sentinel-2 будет оснащен оптико-электронным мультиспектральным сенсором для съемок с
разрешением от 10 до 60 м в видимой, ближней инфракрасной (VNIR) и коротковолновой
инфракрасной (SWIR) зонах спектра, включающих в себя 13 спектральных каналов, что
гарантирует отображение различий в состоянии растительности, в том числе и временные
изменения, а также сводит к минимуму влияние на качество съемки атмосферы. Орбита высотой
в среднем 785 км, наличие в миссии двух спутников позволит проводить повторные съемки
каждые 5 дней на экваторе и каждые 2–3 дня в средних широтах. Первый спутник планируется
запустить в 2013 г. Увеличение ширины полосы обзора наряду с высокой повторяемостью съемок
позволит отслеживать быстро изменяющиеся процессы, например изменение характера
растительности в течение вегетационного периода.

26. Назначение sentinel-3

НАЗНАЧЕНИЕ SENTINEL-3
Основной целью миссии Sentinel-3 является наблюдение за топографией поверхности океана, температурой
поверхности моря и суши, цветом океана и суши с высокой степенью точности и надежности для
поддержки систем прогнозирования состояния океана, а также для мониторинга окружающей среды и
климата.
Пара спутников Sentinel-3 будет иметь высокую повторяемость съемок: менее двух дней для OLCI и менее
одного дня для SLSTR на экваторе. Орбиты спутников (815 км) обеспечат получение полного пакета
топографических данных каждые 27 дней. Запуск первого спутника миссии Sentinel-3 запланирован на 2013
г., сразу же после Sentinel-2, что обеспечит выполнение предусмотренных программой GMES
соответствующих сервисов. Спутник Sentinel-3B планируется запустить в 2018 г. Данные, получаемые
практически в реальном режиме времени, будут использоваться для прогнозирования океанических
процессов, картографирования морских льдов. Спутники обеспечат информацией службы, наблюдающие за
экологическим состоянием морей и нуждающиеся в точных и оперативных данных о состоянии
поверхности океанов, в том числе о температуре воды, океанических экосистемах, качестве воды и
мониторинге загрязнения окружающей среды. Сервисы GMES, связанные с наблюдением за земной
поверхностью, также будут получать полезную информацию со спутников Sentinel-3, связанную с
мониторингом изменений земной поверхности, лесного покрова, качества почвы, выявлением природных
пожаров.

27. Аппаратура sentinel-3

АППАРАТУРА SENTINEL-3
• Sentinel-3 — наследник хорошо себя зарекомендовавших спутников ERS-2 и Envisat. Его инновационное
оборудование включает в себя:
• SLSTR (Sea and Land Surface Temperature Radiometer) — аналог радиометра AATSR (Advanced Along Track
Scanning Radiometer), которым оснащен спутник Envisat. Он измеряет температуры с точностью не хуже 0,3
К и имеет улучшенные характеристики по сравнению с AATSR, в том числе и по учету атмосферной
коррекции. SLSTR будет проводить измерения в 9 спектральных каналах и 2 дополнительных каналах,
оптимизированных для мониторинга пожаров. Пространственное разрешение в видимой и инфракрасной
коротковолновой зоне спектра – 500 м, а в тепловых инфракрасных каналах — 1 км.
• OLCI (Ocean and Land Colour Instrument) — аналог спектрометра MERIS (Medium Resolution Imaging
Spectrometer), которым оснащен спутник Envisat. Число спектральных каналов в OLCI увеличено с 15 до 21,
конструкция прибора оптимизирована для минимизации влияния солнечных лучей, пространственное
разрешение — 300 м. OLCI — новое поколение инструментов для измерения параметров океанов и суши.
Полосы охвата OCLI и SLSTR (в надире) полностью перекрываются.
• Двухчастотный (Ku- и С-диапазон) радар SRAL (Synthetic Aperture Radar Altimeter) базируется на
разработках для спутниковой системы CryoSat и обеспечит измерения с разрешением ~ 300 м в режиме
SAR вдоль маршрута. Он будет поставлять точные данные о топографии поверхности океана, которые
имеют существенное значение для океанографических задач и мониторинга климата. SRAL также будет
осуществлять точные измерения топографии морского льда, ледовых щитов и т. д.

28. Расположение внешних модулей

РАСПОЛОЖЕНИЕ ВНЕШНИХ МОДУЛЕЙ

29. Расположение внешних модулей

РАСПОЛОЖЕНИЕ ВНЕШНИХ МОДУЛЕЙ
• Microwave Radiometer – СВЧ-радиометр
• X-band Antenna-антенна частотного диапазона Х
• Sea and Land Surface Temperature Radiometer – радиометр температуры поверхности
• Laser Retroreflector – лазерный ретрофлектор
• S-band Antenna – антенна частотного диапазона С
• Solar Panel – солнечная панель
• DORIS Antenna - электрон-позитронное накопительное кольцо
• Sea and Land Colour Instrument – инструмент для изучение спектрального излучения

30. список источников

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. https://eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/c-missions/copernicus-
sentinel-1
2. http://mapgroup.com.ua/kosmicheskie-apparaty/34-evropa-evropejskoekosmicheskoe-agenstvo/740-sentinel-1a-1v
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Sentinel-1
4. http://ecoruspace.me/%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%8F+Copernicus