Determinazione Orbitale di Satelliti Artificiali Lezione 2 Alessandro

  • Slides: 17
Download presentation
Determinazione Orbitale di Satelliti Artificiali Lezione 2 Alessandro Caporali Università di Padova

Determinazione Orbitale di Satelliti Artificiali Lezione 2 Alessandro Caporali Università di Padova

Metodi di inseguimento Ottico (visibile, i. r. ): - posizione angolare dell’immagine visibile del

Metodi di inseguimento Ottico (visibile, i. r. ): - posizione angolare dell’immagine visibile del satellite rispetto a stelle note, a diversi intervalli - Inseguimento laser ranging Radio (micro onde): - radar, pseudodistanze - Interferometria r. f. - Doppler

Osservazioni ottiche angolari • • Esposizioni multiple di una stessa lastra per 0. 1

Osservazioni ottiche angolari • • Esposizioni multiple di una stessa lastra per 0. 1 -1. 0 sec, a intervalli di 10 sec, sincrone con il lampeggio della luce del satellite. FOV ~10 deg 2 Misure angolari rispetto a 4 -5 stelle selezionate vengono fatte con un comparatore astrometrico

Inseguimento Laser Ranging Schema di corner cube retroreflector

Inseguimento Laser Ranging Schema di corner cube retroreflector

Distanza e Pseudodistanza La distanza viene misurata come tempo di volo di un pacchetto

Distanza e Pseudodistanza La distanza viene misurata come tempo di volo di un pacchetto d’onde o di una sequenza modulata temporalmente. Per distanze a una via, il disallineamento degli oscillatori locali comporta che la distanza geometrica è corrotta da un bias

Radar altimetro • la posizione istantanea del satellite viene determinata da stazioni SLR per

Radar altimetro • la posizione istantanea del satellite viene determinata da stazioni SLR per triangolazione • Il radar altimetro determina la altezza del c. m. del satellite rispetto alla superficie del mare

Interferometria a r. f.

Interferometria a r. f.

Inseguimento Doppler

Inseguimento Doppler

Modelli geometrici delle osservazioni • Parliamo di modello geometrico in quanto assumiamo che non

Modelli geometrici delle osservazioni • Parliamo di modello geometrico in quanto assumiamo che non vi sia atmosfera. In tali ipotesi la traiettoria stazione satellite può essere considerata rettilinea. (l’effetto dell’atmosfera verrà trattato più avanti) • Vogliamo stabilire le relazioni analitiche tra osservabili e le coordinate istantanee del satellite, più gli altri eventuali parametri da stimare, se non sono noti a priori con sufficiente precisione

Ascensione retta e declinazione: d a equatore g eclittica

Ascensione retta e declinazione: d a equatore g eclittica

Distanza e Doppler • X=coordinate cartesiane inerziali del satellite • x=coordinate cartesiane inerziali della

Distanza e Doppler • X=coordinate cartesiane inerziali del satellite • x=coordinate cartesiane inerziali della stazione r x X

Radar Altimetro • Hellissoide = altezza del satellite lungo la normale all’ellissoide • Hgeoide

Radar Altimetro • Hellissoide = altezza del satellite lungo la normale all’ellissoide • Hgeoide = altezza del geoide rispetto all’ellissoide • Hmaree solide e oceaniche = contributo ad Hgeoide derivante dalle maree solide e oceaniche • Hbias= costante di calibrazione del R. A. Haltimetro= Hellissoide- Hgeoide- Hmaree solide e oceaniche-Hbias geoide ellissoide

Angoli topocentrici (Az el e simili) • X= coordinate cartesiane della stazione • r=

Angoli topocentrici (Az el e simili) • X= coordinate cartesiane della stazione • r= coordinate cartesiane del vettore slant range • N, E, U versori nelle direzioni nord, est e verticale(Up) Coseni direttori l, m, n:

Interferometria a r. f. Fronte d’onda piano (Fase= cost) S versore nella direzione del

Interferometria a r. f. Fronte d’onda piano (Fase= cost) S versore nella direzione del satellite Df b Errore di sincronismo presente se i due elementi dell’interferometro sono dotati di oscillatori indipendenti

Errori sistematici nelle osservazioni: la rifrazione atmosferica 400 km ionosfera 60 km stratosfera 10

Errori sistematici nelle osservazioni: la rifrazione atmosferica 400 km ionosfera 60 km stratosfera 10 km troposfera • Ionosfera: porzione più esterna dell’atmosfera terrestre: è un gas in stato ionizzato ( cariche libere) dalla componente UV della radiazione solare. La densità di elettroni liberi dipende fortemente dall’attività del sole (ciclo solare ca 11 anni) e dall’ora del giorno • Troposfera: porzione più basse dell’atmosfera terrestre: la componente asciutta è un gas quasi ideale; la componente umida (vapore d’acqua) è disciolta in modo disomogeneo e staziona negli strati più bassi.

Rifrazione ionosferica • • - La rifrattività diventa immaginaria a frequenze inferiori a quelle

Rifrazione ionosferica • • - La rifrattività diventa immaginaria a frequenze inferiori a quelle del plasma (ca 60 MHz), che è la frequenza propria delle cariche libere. Segnali radio a frequenze inferiori vengono riflesse indietro; frequenze superiori hanno anche una componente trasmessa (rifratta). Effetto della ionosfera nei segnali dallo spazio: ritardo e curvatura Rotazione di Faraday Velocità di fase> velocità di gruppo La ionosfera è un mezzo dispersivo: il ritardo e la curvatura dipendono con la frequenza, e sono proporzionali al numero di elettroni lungo il cammino ottico (TEC = Total electron content). Effettuando misure di tempi di arrivo di segnali emessi simultaneamente a diverse frequenze, si può stimare il TEC, e applicare la correzione alle misure. f<fplasma Frequenza (MHz) TEC=1016 el/ m 3 TEC=1018 el/ m 3 100 40 400 2. 5 250 2000 0. 1 10 10000 0. 004 0. 4 f>fplasma

Rifrazione troposferica La rifrattività ad ogni quota h dipende dalla pressione e temperatura dell’aria,

Rifrazione troposferica La rifrattività ad ogni quota h dipende dalla pressione e temperatura dell’aria, che sono calcolabili o misurabili La correzione della rifrazione dovuta alla componente secca della troposfera può essere calcolata affidabilmente