Оптимізація диспозиції відеокамер для забезпечення максимальної точності обчислення координат природних і штучних атмосферних об’єктів при стереоспостереженнях

Козак, ПМ, Лапчук, ВП, 1Козак, ЛВ, Івченко, ВМ
1Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, Київ, Україна
Рубрика: Інструменти і пристрої
Мова: українська
Анотація: 

Розглядається задача оптимізації розміщення пари відеокамер для забезпечення максимальної точності обчислення радіуса-вектора та вектора швидкості природних та штучних об’єктів у атмосфері та ближньому навколоземному просторі за базисними телевізійними спостереженнями. Досліджується вплив роздільної здатності відеокамер та точності визначення положень спостережних пунктів на точність обчислення дальності до атмосферного об’єкта. Виведено формулу обчислення відносної похибки визначення дальності у величинах базисної відстані. Для обчислення похибок складових радіуса-вектора та вектора швидкості об’єкта використовується моделювання прямої задачі із застосуванням методу Монте-Карло. Приводиться тривимірний розподіл похибки обчислення координат спостережуваного об’єкта. Демонструється точність обчислення модуля швидкості тіла, та розподіл похибок обчислення напряму вектора швидкості на сфері. Для демонстрації використовуються результати обчислення атмосферних кінематичних характеристик метеорів. Коротко обговорюються можливі сфери застосування отриманих результатів: астрономія, геофізика, фізика атмосфери, геодезія, авіація, системи комп’ютерного зору.

Ключові слова: відеоспостереження, метеори, похибки обчислення вектора швидкості, похибки обчислень дальності, спостереження атмосферних об’єктів, телевізійні стереоспостереження, точність визначення кінематичних координат
References: 

1. Козак Л. В., Івченко В. М., Одзимек А. С., Клоков І. С., Козак П. М., Лапчук В. П. Оцінка енергії світіння атмосфери над грозовими розрядами. Космічна наука і технологія. 2012. 18, № 2. С. 33—42.

2. Козак Л., Одзімек А., Івченко В., Козак П., Гала І., Лапчук В. Оптичні ефекти від висотних грозових розрядів в атмосфері Землі. Вісник Київ. нац. ун-ту ім. Тараса Шевченка. Сер. Астрономія. 2016. 1 (53). С. 11—15.

3. Козак П. Н. Анализ методов и точность определения экваториальных координат при цифровой обработке телевизионных наблюдений метеоров. Кинематика и физика небес. тел. 2002. 18, № 5. С. 471—480.

4. Козак П. Н. Векторный метод определения параметров траектории и элементов гелиоцентрической орбиты метеора для телевизионных наблюдений. Кинематика и физика небес. тел. 2003. 19, № 1. С. 62—76.

5. Козак П. М., Козак Л. В. Метод фотометрії слабких метеорів та штучних супутників Землі із спостережень з телевізійними системами суперізокон. Космічна наука і технологія. 2015. 21, № 1. С. 38—47.

6. Bettonvil E. Least squares estimation of a meteor trajectory and radiant with a Gauss-Markov model // Proc. Int. Meteor Conf., Oostmalle, Belgium, 2005. — Eds.: Bastiaens L., Verbert J., Wislez J.-M., Verbeeck C. — International Meteor Organisation. — 2006. — P. 63-73.

7. Brown P., Campbell M. D., Hawkes R. L., Theijsmeijer C., Jones J. Multi-station electro-optical observations of the 1999 Leonid meteor storm. Planetary and Space Science. 2002. 50, N 1. P. 45—55.

8. Fujiwara Y., Ueda M., Kawasaki Y., Nakamura T. TV Observation of the Leonid meteor shower in 2002: First observation of a faint meteor storm. Publ. Astron. Soc. Japan. 2003. 55, Iss. 6. P. 1157—1162.

9. Gorbanev Y. M. Odessa television meteor patrol. Odessa Astron. Publs.. 2009/2010. 22. P. 60—67.

10. Gural P. Algorithms and Software for Meteor Detection. Earth, Moon, and Planets. 2008. 102, Iss. 1-4. P. 69—76.

11. Hajdukova M., Kruchinenko V. G., Kazantsev A. M., Taranucha Ju. G., Rozhilo A. A., Eryomin S. S., Kozak P. N. Perseid meteor stream 1991—1993 from TV observations in Kiev. Earth, Moon, and Planets. 1995. 68. P. 297—301.

12. Iye M., Tanaka M., Yanagisawa M., Ebizuka N., Ohnishi K., Hirose C., Asami N., Komiyama Y., Furusawa H. // SuprimeCam observation of sporadic meteors during Perseids 2004. Publ. Astron. Soc. Japan. 2007. 59. P. 841—855.

13. Koten P. Software for processing of meteor video records // Proc. Int. Conf. Asteroids, Comets, Meteors (ACM’2002), Berlin, Germany. — Ed. B. Warmbein. 2002. P. 197—200.

14. Koten P., Fliegel K., Vitek S., Páta P. Automatic video system for continues monitoring of the meteor activity. Earth, Moon, and Planets. 2011. 108, Iss. 1. P. 69—76.

15. Koten P., Spurny P., Borovicka J., Stork R. Catalogue of video meteor orbits. Part 1 // Publ. of the Astron. Inst. of the Academy of Sc. of the Czech Republic. 2003. N 91. P. 1—32.

16. Kozak P. "Falltng Star": Software for Processing of Double-Station TV Meteor Observations. Earth, Moon, and Planets. 2008. 102, N 1-4. P. 277—283.

17. Kozak P. M., Rozhilo A. A., Taranukha Y. G. Some features of digital kinematic and photometrical processing of faint TV meteors // Proc. Int. Conf. Meteoroids 2001, Kiruna, Sweden. — Ed. Barbara Warmbein. — ESA-SP 495. 2001. P. 337—342.

18. Kozak P., Rozhilo O., Kruchynenko V., Kazantsev A., Taranukha A. Results of processing of Leonids-2002 meteor storm TV observations in Kyiv. Adv. in Space Res. 2007. 39, Iss. 4. P. 619—623.

19. Kozak P. M., Watanabe J. Upward-moving low-light meteor — I. Observation results. Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 2017. 467, Iss. 1. P. 793—801.

20. Molau S. The meteor detection software MetRec // Proc. Int. Conf. Meteoroids 1998, Tatranska Lomnika, Slovakia. — Eds. W. J. Baggaley and V. Porubcan. — 1999. — P. 131.

21. Odzimek A., Byr J., Mielniczek M., Pajek M., Struzik P., Novak P. A case study of two sprite events recorded over western Europe. Geophys. Res. Abstracts (EGU General Assembly 2013). 2013. 15. EGU2013-8775-2.

22. SonotaCo A meteor shower cataSog based on video observaSions in 2007—2008 // WGN, Journal of the IMO. 2009. 37:2. P. 55.