Сеть наземных станций для приема и хранения спутниковых данных

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к спутниковой сети, и может быть использовано для сбора данных наблюдений, имеющих отношение к Земле, в том числе данных, поступающих от Земли, таких как температуры, уровни излучения, топографические данные, изображения на различных длинах волн и т.д. Технический результат заключается в обеспечении высокого пространственного разрешения при высокой частоте покрытия поверхности Земли, а также обеспечении возможности сохранения чрезвычайно больших потоков данных, в частности, значительно превышающих уровень 100 Гб/с при отсутствии необходимости использования центрального сервера. Для этого спутниковая сеть содержит наземные станции (5) приема и сохранения данных, оборудованные средствами (13) памяти, причем каждая из станций (5) содержит средства приема данных наблюдений от, по меньшей мере, одного спутника, находящегося на околоземной орбите. Каждая из станций (5) соединена с, по меньшей мере, одной цифровой сетью (15) и оборудована, по меньшей мере, одним управляющим модулем так, чтобы различные станции (5) совместно обеспечивали постоянный и прозрачный распределенный доступ к указанным данным наблюдений, поступающим от, по меньшей мере, одного спутника и сохраненным в различных станциях (5), причем указанная спутниковая сеть выполнена с возможностью доступа к ней как к единому информационному ресурсу из любой точки доступа указанной сети (15). 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается устройства, называемого во всем тексте настоящей заявки «спутниковой сетью», которое содержит несколько сообщающихся между собой наземных станций приема и сохранения данных. Наземная станция приема и сохранения данных представляет собой станцию, оборудованную средствами приема данных наблюдений, поступающих от, по меньшей мере, одного спутника, находящегося на околоземной орбите, и средствами сохранения данных (массовой памятью, т.е. памятью большого объема).

Изобретение также охватывает устройство для наблюдений - в частности, для наблюдений Земли, содержащее:

- по меньшей мере, одну группировку спутников, размещенных на околоземной орбите, причем каждый из спутников содержит, по меньшей мере, один модуль сбора данных наблюдений и, по меньшей мере, один модуль передачи таких данных наблюдений на приемные антенны, расположенные на поверхности Земли,

- наземные станции приема и сохранения данных наблюдений, распределенные по поверхности Земли, причем каждая из станций приема и сохранения данных соединена с, по меньшей мере, одной приемной антенной, а именно, принадлежащей к ней антенной, причем такие станции осуществляют обмен данными между собой,

- причем передающее устройство каждого из спутников выполнено с возможностью передачи данных наблюдений на любую приемную антенну, расположенную в зоне видимости данного передающего устройства, а каждая из приемных антенн выполнена с возможностью приема данных наблюдений, передаваемых спутником, во время нахождения данной приемной антенны в зоне видимости передающего модуля указанного спутника.

В общем случае во всем тексте настоящего описания термин «наблюдения» обозначает любой сбор данных, в том числе результатов измерений физических параметров (температур, уровней излучения, топографических данных, изображений на различных длинах волн, как в пределах видимого спектра так и вне его, и т.д.), а термины «наблюдения Земли» обозначают любой сбор данных наблюдений, имеющих отношение к Земле, в том числе, данных, поступающих с Земли.

Изобретение в частности (но не исключительно) направлено на предложение такого устройства для наблюдения Земли, более конкретно, предназначенного для сбора и выдачи изображений земной поверхности с высоким пространственным разрешением (10 м и менее, в частности, порядка одного метра), с высокой частотой полного покрытия Земли (две недели и менее, в частности, порядка одного дня).

Во всем тексте настоящего описания термин «частота полного покрытия Земли» обозначает частоту, с которой устройство для наблюдения Земли обеспечивает полный обзор земной поверхности.

Уровень техники

Наблюдение Земли при помощи спутников было начато в 1950-е годы по мере развития приборов, предназначенных, в частности, для использования в метеорологии. Разработка таких приборов продолжается до сих пор, причем в зависимости от поставленных задач основные усилия могут быть направлены либо на повышение пространственного разрешения наблюдений поверхности Земли, либо на увеличение частоты обновления данных.

В настоящее время существует большое количество приборов для наблюдения Земли, в том числе LANDSAT, MODIS, IKONOS, QUICK BIRD, EROS, SPOT-5, SPOT-4 и другие. Данные приборы позволяют решать различные задачи получения изображений в самых различных областях - сельском хозяйстве, картографии, кадастровом учете земель, обороне, экологии, телекоммуникациях, управлении рисками, управлении возобновляемыми ресурсами и т.д. Во всех случаях данные наблюдений, получаемые наземными станциями от спутников, направляют на центральную станцию обработки и хранения данных, что позволяет обеспечить рационализацию различных данных, их обновление и их согласование с другими данными. Такая центральная станция также позволяет осуществлять передачу данных наблюдений пользователям, обеспечивая согласованность и однородность их датировки и содержания. Такая передача данных спутниковых наблюдений на центральную станцию, с учетом большого объема таких данных, чаще всего связана с проблемами обеспечения соединения и поддержки достаточной пропускной способности. Так, в патентной публикации GB 2432486 было предложено использовать спутники группировки для передачи данных на наземную пользовательскую станцию. Однако такое решение, крайне сложное и дорогостоящее, не обеспечивает вполне удовлетворительного разрешения данной проблемы.

Приборы IKONOS, QUICKBIRD, EROS и т.п. представляют собой спутники с весьма высоким разрешением, обеспечивающие возможность получения пространственного разрешения на земной поверхности порядка метра. Однако частота обновления ими полной информации по поверхности Земли превышает один месяц.

Приборы MODIS, MERIS и т.п. обладают невысоким разрешением, но частота обновления ими полной информации по поверхности Земли составляет от трех дней до одной недели.

Другими словами, с учетом современного уровня техники, разработка приборов для сбора и выдачи данных спутникового наблюдения - в частности, наблюдения Земли, - ограничена противоречивыми требованиями. Таким образом, речь идет о выборе между прибором с высоким пространственным разрешением (порядка метров), но небольшой частотой покрытия поверхности Земли (порядка недель или месяцев) и прибором с высокой частотой покрытия поверхности Земли (порядка суток), но низким пространственным разрешением (порядка сотен метров).

Были предложены альтернативные решения, направленные на обеспечение высокой частоты обзора заранее определенных областей при сохранении достаточно высокого пространственного разрешения. Такие решения используют один или несколько спутников, оборудованных оптическими приборами для получения изображений, выполненных с возможностью изменения линии визирования таких приборов. В частности, возможность получения изображений областей, лежащих за пределами естественной траектории спутника, позволяет осуществлять наблюдение за одной и той же географической зоной в течение нескольких последовательных оборотов спутника вокруг Земли.

Так, группировка спутников SPOT обеспечивает возможность сбора информации с частотой, позволяющей осуществлять ежедневное обновление изображений заранее определенной области земной поверхности. Данная группировка содержит несколько спутников, размещенных на полярной круговой солнечно-синхронной фазированной орбите вокруг Земли. Цикл вращения каждого из спутников составляет 26 суток. Каждый из спутников содержит оптические приборы, регистраторы данных и системы передачи изображений на наземные приемные станции. Оптические приборы выполнены с возможностью получения изображений с линией визирования, направленной под регулируемым углом, что позволяет осуществлять наблюдение одной и той же области несколько раз в течение 26-суточного цикла. Регистраторы данных позволяют сохранять изображения на борту спутника в то время, когда он находится за пределами зоны видимости наземной станции.

Таким образом, данная группировка спутников может обеспечить наблюдение за отдельными зонами поверхности Земли с высокой частотой. Однако частота глобального покрытия не может быть менее 26 суток. Более того, если группировка работает по программе, предполагающей многочисленные изменения линий визирования в течение 26-суточного цикла, частота глобального охвата Земли может быть значительно больше 26 суток.

Другой недостаток такого решения связан со стоимостью изготовления, установки, эксплуатации и обслуживания группировки спутников с возможностью изменения линий визирования. В частности, использование такой группировки требует установки и эксплуатации нескольких наземных станций, работающих независимо друг от друга и выполненных с возможностью передачи полученных визуальных данных на центральный сервер для их сохранения и дальнейшего распространения. Кроме того, управление каждым из приборов каждого из спутников осуществляет наземная группа специалистов, в обязанности которых входит определение и оптимизация линий визирования оптических приборов в соответствии с текущими задачами. Более того, для обеспечения возможности работы вне зон видимости наземных станций каждый из спутников должен содержать собственную записывающую аппаратуру. Кроме того, каждый из спутников содержит собственную систему передачи данных на Землю.

Помимо вышеизложенного, данное решение обладает еще одним существенным недостатком. А именно, покрытие всей поверхности Земли такой группировкой спутников с целью получения изображений с пространственным разрешением порядка метра и частотой глобального охвата порядка суток предполагает обработку центральным сервером порядка 1500 терабайтов данных в сутки, т.е. 170 гигабайтов в секунду, что значительно превосходит возможности передачи данных со спутников и их обработки наземными средствами, обеспечиваемые существующими в настоящее время технологиями и вариантами архитектуры серверов. Кроме того, та же проблема возникает для данных, поступающих от аппаратуры космического наблюдения, установленной на спутниках.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в устранении указанных недостатков и в предложении новой концепции устройства для записи данных спутниковых наблюдений, которая обеспечивала бы возможность сохранения чрезвычайно больших потоков данных, в частности, значительно превышающих уровень 100 гигабайтов в секунду. Более конкретная задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в предложении такого устройства, которое не требовало бы использования центрального сервера для распространения и/или сохранения данных.

Дальнейшая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в предложении такого устройства, а именно, устройства для спутникового наблюдения, выполненного с возможностью подачи информации в средства массовой информации в сети Интернет.

Для решения поставленной задачи в соответствии с изобретением предлагается устройство, содержащее наземные станции приема и сохранения данных, снабженные средствами запоминания таких данных, причем каждая из наземных станций связана со средствами приема данных наблюдений, поступающих от, по меньшей мере, одного спутника, находящегося на околоземной орбите, отличающееся тем, что:

- данные наблюдений, поступающие от, по меньшей мере, одного спутника, в частности, от каждого из спутников - распределяют для их сохранения по средствам запоминания данных различных наземных станций приема и сохранения данных,

- каждая из наземных станций приема и сохранения данных функционально соединена с другими наземными станциями приема и сохранения данных посредством, по меньшей мере, одной цифровой сети и оборудована, по меньшей мере, одним модулем, называемым управляющим модулем, так, что различные наземные станции приема и сохранения данных связаны между собой различными управляющими модулями через цифровую сеть или цифровые сети в соответствии с конфигурацией, называемой спутниковой сетью, выполненной с возможностью обеспечения постоянного распределенного равноправного и полного доступа к указанным данным наблюдений, поступающих от, по меньшей мере, одного спутника и сохраненных в средствах (13) памяти различных наземных станций (5) приема и сохранения данных, причем указанная спутниковая сеть выполнена так, чтобы все данные наблюдений, сохраненные в различных наземных станциях приема и сохранения данных, были доступны и видны как единый набор данных наблюдений из любой точки доступа к цифровой сети или цифровым сетям (15).

Такая спутниковая сеть по изобретению, в которой наземные станции приема и сохранения данных спутниковых наблюдений функционально соединены между собой для обеспечения постоянного автоматического и полностью прозрачного совместного использования данных наблюдений, сохраненных в каждой из станций и, таким образом, распределенных по различным наземным станциям приема и сохранения данных без их концентрации на центральной площадке, образует новый объект, полностью преобразующий концепцию и образ действия систем спутникового наблюдения. Действительно, такая спутниковая сеть по изобретению представляет собой основной элемент одной или нескольких систем спутниковых наблюдений в том смысле, что в отсутствии спутниковой сети по изобретению такая система наблюдений становится полностью неработоспособной.

Кроме того, устройство по изобретению обладает ранее недостижимыми функциональными возможностями: возможности такого устройства по сохранению данных практически неограниченны, т.к. для увеличения объема, доступного для сохранения данных, и пропускной способности (вплоть до предельной пропускной способности передачи данных с соответствующих спутников) достаточно увеличить число наземных станций приема и сохранения данных; использование какого-либо центрального сервера для каталогизации данных или для распространения данных не требуется; все данные наблюдений доступны из любой точки доступа спутниковой сети немедленно и в режиме реального времени; работа устройства происходит в автоматическом режиме без потребности в каком-либо особом обслуживании (в частности, возникновение неисправности в какой-либо одной из наземных станций приема и сохранения данных никак не влияет на работу других наземных станций приема и сохранения данных и устройства в целом); устройство может быть связано в динамическом режиме с одним или несколькими спутниками и/или с одной или несколькими группировками спутников; устройство может быть предоставлено в распоряжение пользователей чрезвычайно простым, безопасным и надежным образом с использованием всех возможных и целесообразных вариантов управления доступом к данным, сохраненным в различных станциях, для их чтения и/или записи и/или управления ими.

В оптимальном варианте осуществления устройство по изобретению также отличается тем, что каждая из наземных станций приема и сохранения данных дополнительно связана со средствами передачи данных на, по меньшей мере, один спутник и содержит, по меньшей мере, один модуль дистанционного управления, выполненный с возможностью формирования, по меньшей мере, одной команды, предназначенной для, по меньшей мере, одного спутника, и передачи такой команды в спутниковую сеть. Таким образом, устройство по изобретению может быть использовано не только для приема данных спутниковых наблюдений и их распределенного хранения, но и для управления каждым из спутников, связанных с устройством по изобретению.

В оптимальном варианте осуществления изобретения указанная цифровая сеть указанной спутниковой сети представляет собой наземную цифровую сеть, в частности, общедоступную наземную цифровую сеть, такую как сеть Интернет.

Кроме того, в оптимальном варианте устройство по изобретению также отличается тем, что содержит, по меньшей мере, один наземный сервер, называемый сервером геопортала, соединенный указанной цифровой сетью с указанной спутниковой сетью, причем данный сервер геопортала доступен для пользователей через данную цифровую сеть и выполнен с возможностью управления доступом пользователей к спутниковой сети. Однако такой сервер геопортала не является сервером хранения или каталогизации данных. Таким образом, устройство по изобретению не использует никакого центрального сервера или центральной площадки хранения и/или каталогизации и/или распространения данных наблюдений.

Изобретение охватывает вышеупомянутое устройство для наблюдений, отличающееся тем, что содержит наземное устройство по изобретению, образованное указанными наземными станциями приема и сохранения данных. Другими словами, в устройстве для наблюдений по изобретению все наземные станции приема и сохранения данных, связанные между собой, образуют наземное устройство (спутниковую сеть) по изобретению.

Таким образом, в устройстве для наблюдений по изобретению каждая из наземных станций приема и сохранения данных связана с, по меньшей мере, одной цифровой сетью и оборудована, по меньшей мере, одним управляющим модулем так, что различные наземные станции приема и сохранения данных связаны между собой различными управляющими модулями через указанную цифровую сеть в соответствии с конфигурацией, называемой спутниковой сетью, выполненной с возможностью обеспечения постоянного распределенного равноправного и полного доступа к указанным данным наблюдений, поступающих от, по меньшей мере, одного спутника и сохраненных в средствах памяти различных наземных станций приема и сохранения данных, причем указанная спутниковая сеть выполнена так, чтобы все данные наблюдений, сохраненные в различных наземных станциях приема и сохранения данных, были доступны и видны как единый набор данных наблюдений из любой точки доступа к указанной цифровой сети.

Управляющие модули каждой из наземных станций приема и сохранения данных могут быть образованы известными сетевыми управляющими модулями, позволяющими формировать информационные сети, т.е. информационные структуры, основанные на сетевой конфигурации и обеспечивающие возможность прозрачного распределения разнородными системами и приложениями данных и/или информационных ресурсов (см. в частности http://ru.wikipedia.ora/wiki/Грид, Globus ToolK.it, а также программные пакеты gLite (EGEE), UNICORE или Synfmiway (Fujitsu) или программное обеспечение e-mule). Однако могут быть использованы и специально разработанные сетевые модули.

Технологии информационных сетей («грид») обеспечивают, в частности, возможности распределения и совместного использования значительных вычислительных мощностей благодаря включению в сеть мощных вычислительных средств и их соединению между собой. Поэтому такие технологии в основном используют в исследовательских центрах и на предприятиях, имеющих потребность в значительных мощностях обработки данных.

Хотя вычислительная мощность не является определяющим фактором в концепции устройства для наблюдений - в частности, прибора для наблюдений Земли, - авторы изобретения установили, что использование сетевой технологии для постоянного соединения между наземными станциями приема и сохранения данных наблюдений позволяет получить ранее недостижимые функциональные возможности и сформировать на практике распределенное устройство для наблюдения, обладающее несоизмеримо более высокими характеристиками, ценой чрезвычайно малых затрат. В частности, данные наблюдений могут быть распределены по различным наземным станциям приема и сохранения данных, в то же время обеспечивая возможность немедленного доступа к ним в режиме реального времени из любой точки доступа сети. Равным образом возможны передача и/или обмен данными наблюдений, производимые полностью прозрачным образом между наземными станциями приема и сохранения данных в соответствии с существующими потребностями и ограничениями. Кроме того, взаимное соединение наземных станций приема и сохранения данных в сеть позволяет облегчить осуществление дистанционного управления группировкой спутников с Земли.

Особенно выгодно осуществление изобретения в приложении к хранению данных наблюдений Земли. В частности, в оптимальном варианте осуществления изобретения устройство по изобретению также отличается тем, что средства сбора данных наблюдений каждого из спутников выполнены с возможностью сбора данных наблюдений Земли и имеют заранее определенное поле обзора, соответствующее области поверхности Земли, видимой для данных средств сбора данных, причем каждая из наземных станций приема и сохранения данных содержит средства для запоминания данных наблюдений, соответствующих, по меньшей мере, одной области земной поверхности, называемой областью сохраненных наблюдений, которая содержит, по меньшей мере, совокупность полей обзора средств сбора данных всех спутников, в которых расположена приемная антенна данной наземной станции приема и сохранения данных, причем число и распределение наземных станций приема и сохранения данных подобрано так, чтобы соответствующие указанные области сохраненных наблюдений были взаимно дополняющими и обеспечивали покрытие наблюдаемой земной поверхности, а различные данные наблюдений, соответствующие данной наблюдаемой поверхности, были распределены по средствам памяти различных наземных станций приема и сохранения данных, причем указанная спутниковая сеть представляет собой сеть хранения данных, в которой все данные наблюдений, сохраненные в различных наземных станциях приема и сохранения данных постоянно доступны в виде единого информационного ресурса из любой точки доступа цифровой сети указанной спутниковой сети.

Следует отметить, что в устройстве по изобретению существует возможность создания областей сохраненных наблюдений, виртуально связанных с какой-либо наземной станцией приема и сохранения данных, но не обязательно соответствующих зоне видимости приемной антенны данной наземной станции приема и сохранения данных или полям обзора спутников, пролетающих над такой антенной. Так, в оптимальном варианте осуществления изобретения область сохраненных наблюдений, по меньшей мере, одной из наземных станций приема и сохранения данных содержит, по меньшей мере, одну зону, расположенную вне совокупности полей обзора спутников, в которых расположена приемная антенна данной наземной станции приема и сохранения данных. С одной стороны, это обеспечивает возможность оптимального распределения данных наблюдений между наземными станциями приема и сохранения данных, как с точки зрения ресурсов, доступных для хранения данных, так и с точки зрения эффективности использования данных наблюдений (в частности, путем минимизации расстояния между каждым потенциальным пользователем и наземной станцией приема и сохранения данных, в которой сохранены соответствующие данные наблюдений, с целью снижения загруженности сети). Однако с другой стороны, это также позволяет предусмотреть передачу данных наблюдений со спутника нескольким наземным станциям приема и сохранения данных с последующим сохранением таких данных наблюдений в средствах памяти какой-либо одной наземной станции приема и сохранения данных, совпадающей или не совпадающей со станцией, исходно получившей эти данные от спутника. Архитектура сети различных наземных станций приема и сохранения данных позволяет осуществлять автоматическую, простую и прозрачную маршрутизацию данных наблюдений к соответствующей наземной станции приема и сохранения данных в соответствии с любым заранее установленным протоколом.

В соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения каждая из наземных станций приема и сохранения данных выполнена с возможностью поиска и сохранения в ее средствах памяти данных наблюдений каждой из наземных станций приема и сохранения данных, области сохраненных наблюдений которых граничит с ее областью сохраненных наблюдений, так что каждая из наземных станций приема и сохранения данных содержит локальную мозаику различных областей сохраненных наблюдений, смежных с ее областью сохраненных наблюдений.

Кроме того, в оптимальном варианте осуществления изобретения каждое из средств передачи спутника передает данные наблюдений в формате, включающем метаданные и/или данные, называемые данными геолокализации, идентифицирующие наблюдаемую область и дату наблюдений. Так, в случае наблюдений Земли данные таких наблюдений, передаваемые каждым из спутников «геолокализированы», т.е. содержат информацию, позволяющую определить положение на поверхности Земли, которому они соответствуют, что обеспечивает возможность их автоматической маршрутизации по сети к наземной станции приема и сохранения данных, в которой они должны быть сохранены, а также, впоследствии, их автоматического выбора через сеть в ответ на запрос пользователя. В связи с этим следует отметить, что данные наблюдений, переданные спутником, проходят, по меньшей мере, один этап обработки наземной станцией приема и сохранения данных (станцией, связанной с приемной антенной, осуществляющей прием таких данных, и/или станцией, в которой такие данные должны быть сохранены) до их сохранения в средствах памяти наземной станции приема и сохранения данных. Однако в любом случае, такая обработка сохраняет данные геолокализации неизменными.

Кроме того, в соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения, устройство по изобретению дополнительно отличается тем, что каждая из наземных станций приема и сохранения данных дополнительно связана с антенной для передачи данных на спутник, причем приемные и передающие антенны, средства передачи спутников и наземные станции выполнены с возможностью установления двустороннего обмена информацией между спутниками и наземными станциями приема и сохранения данных. В частности, это обеспечивает возможность простого и децентрализованного управления группировкой спутников, в результате чего отпадает необходимость использования единого центра управления, а команды управления могут быть направлены на каждый из спутников в любой момент из любой точки доступа сети.

Так, в соответствии с оптимальным вариантом осуществления изобретения устройство по изобретению содержит, по меньшей мере, один модуль дистанционного управления, выполненный с возможностью передачи команд на каждый из спутников, причем каждый из модулей дистанционного управления соединен с указанной цифровой сетью и со спутниковой сетью наземных станций приема и сохранения данных, на которые он направляет каждую из команд, предназначенных для передачи на спутники.

В соответствии с первым вариантом осуществления модуль дистанционного управления определяет, по меньшей мере, одну наземную станцию приема и сохранения данных, на которую он направляет команду для передачи такой команды на спутник-адресат.

В соответствии с другим вариантом осуществления указанную команду передают одновременно все наземные станции приема и сохранения данных, связанные с передающими антеннами. Тогда каждый из спутников принимает такую команду, переданную наиболее близкой к данному спутнику наземной станцией приема и сохранения данных, связанной с передающей антеннами. Поскольку команда содержит код идентификации спутника-адресата, каждый из спутников может определить, предназначена ли ему данная команда.

Группировка космических спутников может быть связана со спутниковой сетью наземных станций приема и сохранения данных посредством особых средств связи и обмена информацией, не являющихся составной частью сети, образующей спутниковую сеть. Однако в соответствии с оптимальным и предпочтительным вариантом осуществления изобретения каждый из спутников также содержит сетевой модуль, включенный в спутниковую сеть, образованную различными наземными станциями приема и сохранения данных и связывающей их цифровой сетью. Таким образом, в устройстве по изобретению каждый из спутников, так же как и каждая из наземных станций приема и сохранения данных, представляет собой узел спутниковой сети, что значительно облегчает обмен информацией и позволяет использовать все преимущества и все расширенные функциональные возможности такой спутниковой сети (упрощенное и прозрачное управление распределением данных, упрощенное управление доступом различных спутников к различным наземным станциям приема и сохранения данных и наоборот, устойчивость работы, например, в случае неисправности одного из спутников или одной из наземных станций приема и сохранения данных и т.д.).

В оптимальном варианте осуществления изобретения цифровая сеть указанной спутниковой сети представляет собой общедоступную наземную цифровую сеть, в частности, сеть Интернет, поддерживающую, в частности, соединения между различными наземными станциями приема и сохранения данных. В связи с этим следует отметить, что природа физических соединений между разными узлами сети не важна и может быть осуществлена на основе каналов связи любого типа или разных типов (проводные соединения, оптоволоконные соединения, соединения через спутники связи, сотовые соединения типа GSM или другого типа и т.д.) в рамках одной и той же сети. На практике каждый из модулей сети представляет собой информационный уровень, функционально присутствующий в одной или нескольких сетях и совместимый со всеми форматами сетей и платформ.

Кроме того, в оптимальном варианте устройство по изобретению содержит наземный сервер, называемый сервером геопортала, соединенный через общедоступную цифровую сеть с указанной спутниковой сетью, доступный для пользователей через такую общедоступную цифровую сеть и выполненный с возможностью управления авторизацией доступа пользователей к спутниковой сети. В связи с этим следует отметить, что такой сервер геопортала не образует центральной площадки или центрального сервера, в котором сохранялись бы данные наблюдений, предназначенные для предоставления пользователям, или который был бы необходим для определения места хранения данных наблюдений, запрашиваемых пользователем и/или для направления указанных данных наблюдений каждому из пользователей. Действительно, в устройстве по изобретению спутниковая сеть обеспечивает возможность автоматического прозрачного предоставления данных наблюдений каждому из пользователей, подключенных к данной сети, без необходимости использования какого-либо центрального сервера для отбора или передачи информации. Таким образом, в устройстве для наблюдений по изобретению сервер геопортала выполняет только функцию управления доступом пользователей к спутниковой сети, образующей данное устройство.

В предпочтительном варианте осуществления устройства для наблюдений по изобретению, поскольку указанные данные наблюдений должны быть представлены для просмотра в виде изображений, каждая из наземных станций приема и сохранения данных выполнена с возможностью обработки данных наблюдений, получаемых ею от каждого из спутников, с формированием и сохранением в ее средствах памяти соответствующих изображений, пригодных для непосредственного использования пользователем, причем образованная таким образом сеть обеспечивает пользователю непосредственный доступ ко всем изображениям наблюдений, полученных от разных спутников и соответствующих разным областям наблюдений, сохраненным в разных наземных станциях приема и сохранения данных. В частности, каждая из наземных станций приема и сохранения данных поддерживает в соответствии с текущей информацией сохраненную в ее средствах памяти локальную мозаику, образованную из ее собственной области сохраненных наблюдений и различных смежных с ней областей сохраненных наблюдений других наземных станций приема и сохранения данных, причем разные соответствующие данные наблюдений форматируют, калибруют и обрабатывают однородным образом, чтобы обеспечить возможность их непосредственного использования пользователем.

В связи с этим возможно несколько вариантов осуществления изобретения. В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения управляющий модуль каждой из наземных станций приема и сохранения данных выполнен с возможностью динамического предоставления в распоряжение пользователя в режиме реального времени данных наблюдений, сохраненных последними в средствах памяти в спутниковой сети. Другими словами, в данном варианте осуществления изобретения каждый пользователь может получить через сервер геопортала наиболее свежие данные по какой-либо области наблюдений, т.е. последние полученные и сохраненные в соответствующей наземной станции приема и сохранения данных. Данный вариант позволяет постоянно получать наиболее свежее изображение различных областей наблюдений, наблюдаемых группировкой спутников, или всей Земли, если число спутников в группировке достаточно велико для этого.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения может быть предусмотрена периодическая, проводимая, например, один раз в сутки или в неделю, коллективная обработка различных данных наблюдений, полученных разными наземными станциями приема и сохранения данных, которые в таком случае получают одинаковую датировку и образуют полный набор данных наблюдений на данную дату, предоставляемый в распоряжение пользователей, например, путем передачи данных через серверы геопорталов, в качестве полного представления Земли.

Изобретение, в частности, охватывает устройство, позволяющее получить наблюдения всей поверхности Земли с вышеуказанными характеристиками. Так, в оптимальном варианте осуществления изобретения, каждый из спутников имеет полосу захвата шириной F и летит по низкой орбите так, что число ORB витков, которые он делает за сутки, превышает 1, причем число спутников подобрано так, что наблюдаемая ими земная поверхность соответствует всей поверхности Земли. Однако настоящее изобретение также применимо к другим группировкам спутников, обзор которых более ограничен, а также к наблюдениям космоса.

Таким образом, настоящее изобретение предполагает радикальное изменение концепции устройств для наблюдений Земли, поскольку оно основано на прозрачной, постоянной, автоматической сети взаимных соединений между различными составляющими частями (наземными станциями приема и сохранения данных и/или спутниками и/или антеннами), причем такая сеть представляет собой существенный элемент устройства по изобретению.

Изобретение также охватывает устройство - в частности, устройство для наблюдений, - отличающееся наличием всех или части из выше- или нижеупомянутых характеристик в их сочетании.

Краткое описание чертежей

Другие особенности, цели и преимущества изобретения станут ясны из нижеследующего описания одного из вариантов осуществления изобретения, приведенного в качестве примера и не вносящего каких-либо ограничений, содержащего ссылки на прилагаемые чертежи. На чертежах:

- на фиг.1 представлена схема устройства для сбора и распространения данных наблюдений Земли по одному из вариантов осуществления изобретения,

- на фиг.2 представлена схема наземного устройства, образующего спутниковую сеть по одному из вариантов осуществления изобретения,

- на фиг.3 схематично представлена наземная станция приема и сохранения данных спутниковой сети по одному из вариантов осуществления изобретения.

Масштабы и пропорции на чертежах не соблюдены для большей наглядности и ясности иллюстраций.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлена схема устройства для наблюдений Земли по изобретению, которое содержит группировку спутников 4 и несколько наземных станций 5 приема и сохранения данных, передаваемых между ними, образующих наземное устройство по изобретению, или спутниковую сеть.

Каждый из спутников 4 дополнительно содержит, по меньшей мере, один аппарат для сбора данных наблюдений (в частности, оптический аппарат) с фиксированной линией визирования.

Такой аппарат для сбора данных наблюдений может представлять собой, например, жестко зафиксированную видеокамеру, направленную к Земле и выполненную с возможностью сбора данных наблюдений, в частности, изображений, полученных в разных спектрах, различных областей атмосферы и/или земной поверхности, над которыми пролетает спутник 4.

В соответствии с одним из возможных вариантов осуществления изобретения такой спутник может представлять собой «оптический парашют», например, такой, как описан в патентной публикации WO 2005110848.

Таким образом, спутник 4 в устройстве по изобретению не требует использований особой программы наводки, что значительно сокращает стоимость его изготовления и обслуживания.

Каждый из спутников 4 дополнительно содержит средства передачи данных наблюдений, выполненные с возможностью передачи собранных данных наблюдений на наземное оборудование (станцию 5) после каждого сеанса сбора данных наблюдений