RU2626016C1 - Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования - Google Patents
Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626016C1 RU2626016C1 RU2016134327A RU2016134327A RU2626016C1 RU 2626016 C1 RU2626016 C1 RU 2626016C1 RU 2016134327 A RU2016134327 A RU 2016134327A RU 2016134327 A RU2016134327 A RU 2016134327A RU 2626016 C1 RU2626016 C1 RU 2626016C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- nadir
- ray
- radiation
- determining
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/24—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for cosmonautical navigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/13—Receivers
- G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
- G01V5/08—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays
- G01V5/12—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging using primary nuclear radiation sources or X-rays using gamma or X-ray sources
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к разностно-дальномерным способам определения координат импульсных источников ионизирующих и электромагнитных излучений. Достигаемый технический результат – повышение точности определения местоположения источника рентгеновского излучения, устранение зависимости измерений от метеоусловий. Способ заключается в том, что при помощи устройств, установленных на космическом аппарате (спутнике), регистрируют импульсы рентгеновского излучения от источника и оптического флуоресцентного излучения, приходящего из направления в надир. Оптическое флуоресцентное излучение возникает в результате воздействия рентгеновского излучения от источника на атмосферу. Регистрируют время и направление прихода рентгеновского импульса и время прихода оптического импульса из надира. При этом измеряют угол между направлениями на источник и надиром. Измеряют разность времен прихода импульсов из направления на источник и из надира. По измеренной разности времен и по измеренному углу между направлениями на источник и в надир при известной высоте орбиты космического аппарата определяют высоту источника и дальность между космическим аппаратом и источником. 1 ил.
Description
Изобретение относится к разностно-дальномерным способам определения координат источников электромагнитных и ионизирующих излучений.
Известен способ определения координат источника радиоизлучения (ИРИ) в пространстве [1]. Сущность способа заключается в том, что в качестве поверхностей положения ИРИ используются плоскости, содержащие линию положения ИРИ, представляющую собой пересечение двух гиперболических поверхностей положения, соответствующих разностно-временным измерениям. Способ основан на приеме сигнала ИРИ четырьмя антеннами, разнесенными на большие расстояния друг от друга, измерения трех разностей времен приема сигнала антеннами, образующими измерительные базы, последующей обработки результатов измерений с целью вычисления значений параметров положения ИРИ и вычисления координат ИРИ как точки пересечения трех плоскостей положения. В итоге происходит однозначное определение линейных координат ИРИ. Недостатком способа является необходимость наличия нескольких пунктов измерения, разнесенных на значительные расстояния друг от друга, установления связи между ними, а также необходимость привязки к системе единого времени.
Известен также способ локации источников гамма-излучения, основанный на регистрации этого излучения с нескольких (более трех) космических аппаратов и с последующей обработкой сигналов от гамма-излучения источника [2]. Недостатком способа является необходимость измерения в нескольких пунктах (космических аппаратов) сигналов, приходящих от источника гамма-излучения.
Другим аналогом может служить способ обнаружения ядерных взрывов, являющихся мощным источником рентгеновского и ионизирующего излучения [3, 4]. Способ основан на возможности регистрации флуоресцентного свечения верхних слоев атмосферы под воздействием рентгеновского излучения от ядерного взрыва. Флуоресцентное излучение регистрируется при помощи оптического устройства, расположенного на поверхности земли. Недостатком способа является то, что для определения направления на источник рентгеновского излучения требуется использовать несколько оптических устройств, разнесенных на значительные расстояния друг от друга. Другим недостатком этого способа является невозможность определения расстояния до источника рентгеновского излучения и его высоты, а также сильная зависимость работоспособности способа от метеоусловий.
Прототипом является способ [5], который основан на возможности регистрации флуоресцентного свечения верхних слоев атмосферы под воздействием рентгеновского излучения от короткоимпульсного высотного источника. Флуоресцентное излучение регистрируют при помощи фотоприемного устройства (ФПУ), расположенного на поверхности земли. Недостатком способа является малая точность определения дальности до источника, поскольку в формулу для определения дальности входит неизмеряемый параметр z - высота светящегося слоя атмосферы, приблизительно равная 80 км. На самом деле этот параметр меняется примерно от 70 до 110 км. Другим недостатком прототипа является зависимость проведения измерений от метеоусловий.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что измерения проводят при помощи измерительных устройств, установленных на одном и том же космическом аппарате, причем не требуется привязка к системе единого времени. Кроме того, устраняется зависимость возможности проведения измерений от метеоусловий и повышается точность определения дальности до источника рентгеновского излучения и его высоты.
Технический результат в предлагаемом способе достигается тем, что измеряют разность между временем прихода прямого луча от рентгеновского, светового или радиоимпульса, генерируемых источником излучения и временем прихода импульса оптического флуоресцентного излучения, генерируемого в результате взаимодействия рентгеновского излучения источника с верхними слоями атмосферы. Кроме того, измеряют угол между направлением на источник и направлением в надир. Дальность источника от спутника и его высоту определяют путем установленных соотношений между этими параметрами источника и измеренными величинами.
Схема реализации способа представлена на фигуре 1, где показаны: 1 - земная поверхность; 2 - высота z верхнего слоя атмосферы, в котором происходит конверсия рентгеновского излучения в оптическое флуоресцентное; 3 - источник импульсного рентгеновского излучения; 4 - спутник с установленными на нем приемниками рентгеновского и оптического излучений; 5 - высота источника Н; 6 - дальность D до источника 3; 7 - высота h орбиты спутника; 8 - подспутниковая точка, в которой происходит конверсия рентгеновского излучения в оптическое флуоресцентное; 9 - рентгеновский луч, идущий от источника в точку 8; θ - угол между направлением на источник и направлением 7 в точку 8.
Суть предлагаемого способа состоит в следующем.
Пусть на высоте Н более 100 км, которую необходимо определить, возник импульсный источник рентгеновского излучения. Длительность импульса мала и составляет 20-50 наносекунд. Рентгеновские лучи интенсивно поглощаются воздухом на высоте z, равной примерно 80 км. Поглощение в слое атмосферы происходит в основном из-за фотоэффекта, при котором возникает поток электронов. Эти электроны, взаимодействуя с атомами и молекулами воздуха, переводят их в метастабильные состояния возбуждения. Снятие возбуждения на таких больших высотах происходит преимущественно излучательным путем. Вследствие этого на высоте z возникает флуоресцентное свечение воздуха, подобное северному сиянию. Спектр свечения линейчатый, с характерными линиями на различных длинах волн в диапазоне от 0,35 до 1,5 мкм. Таким образом, происходит преобразование первичного рентгеновского излучения в оптическое флуоресцентное. Это оптическое излучение и время его прихода регистрируют при помощи фотоприемного устройства, установленного на спутнике 4, высота орбиты h которого хорошо известна. Поле зрения фотоприемного устройства ориентировано в надир 8 по направлению 7. Угол поля зрения небольшой и составляет 2-4 угл. град.
Кроме фотоприемного устройства, направленного в надир, на спутнике устанавливают аппаратуру, при помощи которой регистрируют время и направление прихода первичного рентгеновского излучения и измеряют угол θ между направлением в надир 7 и направлением на источник 3. Затем измеряют разность Δt времен прихода рентгеновского импульса от источника 3 и из направления в надир 7. Дальность D от спутника 4 до источника 3 определяют по установленному соотношению:
где с=3⋅105 км/с - скорость света; h - высота орбиты спутника; Δt - измеренная разность времен прихода на спутник импульсов от рентгеновского излучения, приходящего от источника и оптического флуоресцентного излучения, приходящего из направления в надир; θ - измеренный угол между направлением в надир и направлением на источник. Высота источника Н определяется по установленному соотношению:
Таким образом, измерив параметры Δt и θ, при известной высоте орбиты спутника, определяют дальность до источника рентгеновского излучения и его высоту, т.е. определяют местоположение источника.
Источники информации
1. Сайбель А.Г., Гришин П.С. Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения и реализующее его устройство / Патент №2309420 - Россия, 2007 г.
2. Вагин Ю.П., Тамарин А.Л., Чудновский B.C. и др. Локация источников гамма-излучения / В сб. «Вопросы атомной науки и техники», вып. 3-4. - М.: ФГУП ЦНИИ «Управления, Экономики и Информации». - 2004. - С. 97.
3. Уэстервельт Д.Р., Термин X. Лос-аламосская система обнаружения флуоресценции атмосферы // ТИИЭР, 1965, т. 53, №12, с. 2287-2292.
4. Детектор флуоресценции атмосферного азота / Патент США №3413467, НКИ 250-71.5, 1968 г.
5. Пузанов Ю.В., Ковалевская О.И., Роговой А.В., Гришанов В.К. Способ определения дальности и высоты короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью наземного фотоприемного устройства / Заявка №2015104358/07, Россия, 10.02.2015.
Claims (5)
- Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования, включающий регистрацию импульсов рентгеновского излучения от источника и оптического флуоресцентного излучения атмосферы, возникающего в результате воздействия рентгеновского излучения от источника на атмосферу, отличающийся тем, что оптическое флуоресцентное излучение регистрируют из направления в надир, измеряют угол между направлением в надир и направлением на источник, измеряют разность времен прихода импульсов рентгеновского излучения от источника и оптического флуоресцентного излучения, а дальность D от космического аппарата до источника рентгеновского излучения и его высоту Н определяют по формулам:
-
- и
-
- где с - скорость света, h - высота орбиты спутника, Δt - разность времен прихода на спутник импульсов от рентгеновского излучения, приходящего от источника и оптического флуоресцентного излучения, приходящего из направления в надир, θ - измеренный угол между направлениями в надир и на источник.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016134327A RU2626016C1 (ru) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016134327A RU2626016C1 (ru) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2626016C1 true RU2626016C1 (ru) | 2017-07-21 |
Family
ID=59495656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016134327A RU2626016C1 (ru) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2626016C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2672674C1 (ru) * | 2017-12-18 | 2018-11-19 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения эпицентрального расстояния и высоты сферического источника ультрафиолетового излучения с помощью средств космического базирования |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5821539A (en) * | 1996-04-25 | 1998-10-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Fast operating radiation detector and method for operating same |
| US5825024A (en) * | 1997-03-13 | 1998-10-20 | Chevron U.S.A. Inc. | Multidetector pulsed-neutron through-tubing cased-hole density measurement sonde |
| WO2004071298A1 (en) * | 2003-02-14 | 2004-08-26 | Paul Scherrer Institut | Apparatus and method to obtain phase contrast x-ray images |
| EA008854B1 (ru) * | 2004-01-28 | 2007-08-31 | Александр Алексеевич Антоновский | Устройство и система регистрации и идентификации объектов по их гамма-, и рентгеновскому, и нейтронному излучениям |
| RU2477872C2 (ru) * | 2008-07-14 | 2013-03-20 | АйСиЭкс ТЕКНОЛОДЖИЗ ГМБХ | Детекторная система с системой позиционирования |
| RU2568937C2 (ru) * | 2014-05-13 | 2015-11-20 | Валерий Викторович Степанов | Способ и система космической навигации |
| RU2586890C1 (ru) * | 2015-02-10 | 2016-06-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения дальности и высоты короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью наземного фотоприёмного устройства |
-
2016
- 2016-08-22 RU RU2016134327A patent/RU2626016C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5821539A (en) * | 1996-04-25 | 1998-10-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Fast operating radiation detector and method for operating same |
| US5825024A (en) * | 1997-03-13 | 1998-10-20 | Chevron U.S.A. Inc. | Multidetector pulsed-neutron through-tubing cased-hole density measurement sonde |
| WO2004071298A1 (en) * | 2003-02-14 | 2004-08-26 | Paul Scherrer Institut | Apparatus and method to obtain phase contrast x-ray images |
| EA008854B1 (ru) * | 2004-01-28 | 2007-08-31 | Александр Алексеевич Антоновский | Устройство и система регистрации и идентификации объектов по их гамма-, и рентгеновскому, и нейтронному излучениям |
| RU2477872C2 (ru) * | 2008-07-14 | 2013-03-20 | АйСиЭкс ТЕКНОЛОДЖИЗ ГМБХ | Детекторная система с системой позиционирования |
| RU2568937C2 (ru) * | 2014-05-13 | 2015-11-20 | Валерий Викторович Степанов | Способ и система космической навигации |
| RU2586890C1 (ru) * | 2015-02-10 | 2016-06-10 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения дальности и высоты короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью наземного фотоприёмного устройства |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2672674C1 (ru) * | 2017-12-18 | 2018-11-19 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения эпицентрального расстояния и высоты сферического источника ультрафиолетового излучения с помощью средств космического базирования |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wen et al. | GRID: a student project to monitor the transient gamma-ray sky in the multi-messenger astronomy era | |
| Hare et al. | Ground‐level observation of a terrestrial gamma ray flash initiated by a triggered lightning | |
| CN103033523B (zh) | 一种新型正电子湮没谱仪及其测量方法 | |
| Ambrosino et al. | The MU-RAY project: detector technology and first data from Mt. Vesuvius | |
| Mascarenhas et al. | Results with the neutron scatter camera | |
| Saleh et al. | Properties of the X‐ray emission from rocket‐triggered lightning as measured by the Thunderstorm Energetic Radiation Array (TERA) | |
| Howard et al. | Co‐location of lightning leader X‐ray and electric field change sources | |
| Iwakiri et al. | Performance of the PRAXyS X-ray polarimeter | |
| EP3380875B1 (en) | Apparatus and method for the non-invasive inspection of solid bodies via muon imaging | |
| Liu et al. | Performances and long-term stability of the LHAASO-KM2A prototype array | |
| RU2626016C1 (ru) | Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования | |
| Pershin et al. | Lidar sensing of multilayer fog evolution in the inclined tunnel of the Baksan Neutrino Observatory | |
| Sharakin et al. | Kinematics reconstruction of the EAS-like events registered by the TUS detector | |
| Tilles | Broadband radio mapping and imaging of lightning processes | |
| RU2672674C1 (ru) | Способ определения эпицентрального расстояния и высоты сферического источника ультрафиолетового излучения с помощью средств космического базирования | |
| Amelyushkin et al. | The BDRG and SHOK instruments for studying gamma-ray burst prompt emission onboard the Lomonosov spacecraft | |
| DeLange et al. | Sensor for small satellite relative pnt in deep-space | |
| RU2586890C1 (ru) | Способ определения дальности и высоты короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью наземного фотоприёмного устройства | |
| Stanbro et al. | A study of consecutive terrestrial gamma‐ray flashes using the Gamma‐ray Burst Monitor | |
| Aprile et al. | Calibration and in-flight performance of the Compton telescope prototype LXeGRIT | |
| Bogomolov et al. | Advanced Gamma Detector for Cubesats | |
| Looker et al. | Demonstration of imaging via backscattering of annihilation gamma rays | |
| Lindanger | Search for Terrestrial Gamma-ray Flashes in AGILE data by correlation with ground-based lightning measurements | |
| RU2505801C1 (ru) | Устройство нейтронной радиографии | |
| Connaughton et al. | Fermi GBM Capabilities for Multi-Messenger Time-Domain Astronomy |