Rozdíly

Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.

--- cs:about [2014/11/25 23:54] – kaklik
+++ cs:about [2017/07/04 20:53] (aktuální) – kaklik
@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
 ====== Jak funguje systém Bolidozor ======
-Bolidozor je síť určená pro pozorování meteorů na různém stupni profesionality. Využívá pozorovací stanice umístěné, jak u amatérů, dobrovolníků, tak i na profesionálních, nebo obecních hvězdárnách. Úplná mapa stanic je na webu [[http://www.astrozor.cz/|Astrozor.cz]]
+Bolidozor je síť určená pro pozorování meteorů na různém stupni profesionality. Využívá [[cs:rmds|pozorovací stanice]] umístěné, jak u amatérů, dobrovolníků, [[cs:stations|tak i na profesionálních, nebo obecních hvězdárnách]]. Úplná mapa stanic je na webu [[http://www.astrozor.cz/|Astrozor.cz]]
-Síť se snaží o revoluční přístupy v pozorování meteorů a i o případné dohledávání úlomků meteoritů. V aktuálním stupni vývoje se sice zaměřuje hlavně na získání dráhy z [[cs:radio-observer|rádiových signálů]] odrazů od stop meteorů, [[cs:meteor-observer|vizuálních pozorování]]. Ale do budoucna jsou plánovány i další modality sledování a měřící postupy.
+{{ :cs:rmds:meteor_detection.png?600 | Princip rádiové části detektorů sítě Bolidozor}}
+Síť se snaží o revoluční přístupy v pozorování meteorů a i o případné dohledávání úlomků meteoritů. V aktuálním stupni vývoje se sice zaměřuje hlavně na získání dráhy z [[cs:events|rádiových odrazů]] od ionizovaných stop v kombinaci s [[cs:meteor-observer|vizuálním pozorováním]]. Ale do budoucna jsou plánovány i další modality měření a vyhodnocovací postupy.
 {{:cs:storage:stanice_mapa.png?700|}}
-Během průletu meteoroidu atmosférou vzniká kromě klasického optického jevu (meteoru), který je viditelný pouhým okem i celá řada dalších jevů, které je možné na zemi měřit a nadále využít pro vědecké zpracování, odraz rádiových vln, optická emise, rádiová emise při rekombinaci iontů,  šíření rázové tlakové vlny způsobené hypersonickým průletem. Například tlaková vlna se v atmosféře může šířit na vzdálenosti řádově stovek kilometrů, protože je tlumena pouze viskozitou vzduchu, tak je možné ji zemi změřit tlakovými senzory a získat tak další informace o průletu tělesa.
+Během průletu meteoroidu atmosférou vzniká kromě klasického optického jevu (meteoru), který je často viditelný pouhým okem i celá řada dalších jevů, které je možné na zemi měřit a nadále využít pro vědecké zpracování, odraz rádiových vln, optická emise, rádiová emise při rekombinaci iontů,  šíření rázové tlakové vlny způsobené hypersonickým průletem.
+Například tlaková vlna se v atmosféře může šířit na vzdálenosti řádově stovek kilometrů, protože je tlumena pouze viskozitou vzduchu, díky tomu je možné ji zemi změřit tlakovými senzory a získat tak další informace o průletu tělesa.
-V případě pokusu o nalezení úlomků (meteoritů) je problematickým bodem je také určení temné dráhy meteoru, zvláště v případě méně hmotných částí, kdy dochází k ovlivnění jejich dráhy prouděním v troposféře. Tento problém by měl být řešen měřením provedeným těsně po detekci průletu tělesa v oblasti s předpokladem dopadu. Takové měření je možné realizovat například [[http://wiki.mlab.cz/doku.php?id=cs:abl|automatickým vypuštěním sondážního balónu]].
+V případě pokusu o nalezení úlomků (meteoritů) je důležité také určení temné dráhy pádu meteoritu, zvláště v případě méně hmotných částí, kdy dochází k ovlivnění jejich dráhy prouděním v troposféře. Tento problém by měl být řešen měřením provedeným těsně po detekci průletu tělesa v oblasti s předpokladem dopadu. Takové měření je možné realizovat například [[http://wiki.mlab.cz/doku.php?id=cs:abl|automatickým vypuštěním sondážního balónu]].
 V případě samotného dopadu je důležité, aby meteorit byl dopraven co nejrychleji do laboratoře pro případ následné analýzy. K vyřešení takového úkolu je potřebné využít kvůli rychlosti vzdušnou dopravu. V tomto případě se uplatní technologie [[http://wiki.mlab.cz/doku.php?id=cs:uav|bezpilotních prostředků]].
@@ Řádek 15: / Řádek 18: @@
 Celý kybernetický systém skládající se z přístrojů určených k detekci meteorů, pátrání po meteoritech, analýzy a dopravy do laboratoře vyžaduje interaktivní plánování a využití pokročilých algoritmů pro zpracování signálu.
-Pokud by bylo dosaženo možnosti řešení všech těchto kroků v reálném čase a systém by byl rozšiřitelný i mimo Evropské území, tak vedle vědeckého přínosu by pro instituce, jako planetária mohl být zajímavý interaktivní výstup měřených drah a událostí vedoucích k dohledání meteoritu.
+Pokud by bylo dosaženo možnosti řešení všech těchto kroků v reálném čase a systém by byl rozšiřitelný i mimo Evropské území, tak vedle vědeckého přínosu by pro instituce, jako jsou planetária mohl být zajímavý interaktivní popularizační výstup měřených drah a událostí vedoucích k dohledání meteoritu.
 ===== Stav vývoje =====
-Monitorování meteorů a případné dohledávání meteoritů je mezioborový problém, který vyžaduje zkušené odborníky z Astronomie, kosmické mechaniky, meteorologie, aerodynamiky, geologie a dalších disciplín.
+Monitorování meteorů a případné dohledávání meteoritů je mezioborový problém, který vyžaduje zkušené odborníky z Astronomie, kosmické mechaniky, meteorologie, aerodynamiky, radioelektroniky, navigace,  geologie a dalších disciplín.
 Jde tak o téměř ideální výukový projekt, do kterého se mohou zapojit jak vzdělávací instituce od základních škol až po univerzity, včetně profesionálních znalců problému, kteří mohou získaná data využívat pro výzkum. Lze tak v sítí najít uplatnění pro řešitele mnoha dílčích problémů základního i aplikovaného výzkumu.
 ==== Parametry sítě ====
-Radiový subsystém Bolidozoru využívá k detekci meteorů metodu známou jako [[http://en.wikipedia.org/wiki/Forward_scatter|forward-scatter]], kde je jako vysílač využíván radar [[http://en.wikipedia.org/wiki/Graves_%28system%29|GRAVES]] vysílající kontinuálním výkonem několika MW na frekvenci 143.050 MHz.
+Radiový subsystém Bolidozoru využívá k detekci meteorů metodu známou jako [[http://en.wikipedia.org/wiki/Forward_scatter|forward-scatter]], kde je v současné době jako vysílač využíván radar [[cs:graves|GRAVES]] vysílající kontinuálním výkonem několika MW na frekvenci 143.050 MHz.
-Pro příjem odrazů jsou využívány stanice [[http://wiki.mlab.cz/doku.php?id=cs:rmds|MLAB RMDS]]. Citlivost této stanice je při použití standardní konfigurace softwaru -135dBm a dynamický rozsah je limitován dynamickým rozsahem použité zvukové karty. Obvykle je ale použito vzorkování 16bit@96kHz. Při použití jednoduché GroundPlane antény stanice s touto konfigurací detekuje v průměru 1000 meteorů za den.
+Pro příjem odrazů jsou využívány stanice [[cs:rmds|MLAB RMDS]]. Citlivost této stanice je při použití standardní konfigurace softwaru -135dBm a dynamický rozsah je limitován dynamickým rozsahem použité zvukové karty. Obvykle je ale použito vzorkování 16bit@96kHz. Při použití jednoduché [[cs:antennas|GroundPlane antény]] stanice s touto konfigurací detekuje v průměru 1000 meteorů za den.
-Stanice jsou časově synchronizovány signálem GPS s přesností 65ns (1σ). GPS signál je také využíván, pro kontrolu lokálních oscilátorů na stanicích. (Frekvence oscilátoru je měřena s rozlišením  0.1 Hz, přesnost měření vychází z přesnosti časové synchronizace)
+Stanice jsou časově synchronizovány signálem GPS s přesností 65ns (1σ). GPS signál je také využíván, pro kontrolu stavu lokálních oscilátorů na stanicích. (Frekvence oscilátoru je měřena s rozlišením  0.1 Hz, přesnost měření vychází z přesnosti časové synchronizace)
-[[cs:data-outputs|Datové výstupy]] jsou ve formátu FITS s kompresí RICE, buď jako navzorkovaná data a nebo před počítané spektrogramy. Všechna naměřená data jsou veřejně dostupná na [[cs:servers|datovém serveru]]. Záznamy meteorů jsou vytvářeny na základě měření intenzity signálu ve frekvenční oblasti, kde se očekává odražený signál a ukládají se všechny signály, které mají větší než prahovou intenzitu nad šumem.
+[[cs:data-outputs|Datové výstupy]] jsou ve formátu FITS s kompresí RICE, buď jako navzorkované signály a nebo předpočítané spektrogramy. Všechna naměřená data jsou veřejně dostupná na [[cs:servers|datovém serveru]]. Záznamy meteorů jsou vytvářeny na základě měření intenzity signálu ve frekvenční oblasti, kde se očekává odražený signál a ukládají se všechny signály, které mají větší než prahovou intenzitu nad šumem.
 ^ Silné stránky      ^ Slabiny  ^
@@ Řádek 37: / Řádek 40: @@
 |   Modularita detekční stanice umožňuje vývoj systému   |   Pro obsluhu stanice je potřeba nadstandardní technické vzdělání  |
 |   Použitý vysílač GRAVEs díky výkonu umožňuje detekci i malých meteorů   |   Vysílač je pouze jeden a rozšíření sítě je tak omezeno pouze na plochu Evropy   |
-|  Zvolená vlnová délka umožňuje lepší rozlišení detailů   |   Vyšší vlnová délka snižuje odraženou energii od stopy meteoru   |
+|  Zvolená vlnová délka umožňuje lepší rozlišení detailů   |   Kratší vlnová délka snižuje odraženou energii od stopy meteoru   |
-| Zvolený koncept umožňuje spolupráci mezi amatéry a profesionály |  Síť generuje data různorodé kvality  |
+|  Zvolený koncept umožňuje spolupráci mezi amatéry a profesionály  |  Síť generuje data různorodé kvality  |
@@ Řádek 45: / Řádek 48: @@
 Z astronomického pohledu je jasným přínosem Bolidozoru možnost získat o meteorech kvalitní data i v době, kdy to není jinými metodami možné (Denní světlo, špatná viditelnost, nevhodné povětrnostní podmínky atd.).
-Vedle přímého přínosu základnímu výzkumu meziplanetární hmoty, jsou dalšími výstupy vývoje také algoritmy zpracování signálu. Neboť rádiové a elektronické problémy v síti Bolidozor jsou podobné nebo identické s úkoly řešenými v moderní radioelektronice.
+Vedle přímého přínosu základnímu výzkumu meziplanetární hmoty, jsou dalšími výstupy vývoje také [[cs:algorithms|algoritmy zpracování signálu]]. Neboť rádiové a elektronické problémy v síti Bolidozor jsou podobné nebo identické s úkoly řešenými v moderní radioelektronice.
 Aktuální radarová a navigační technika často využívá pasivní a  multistatické rádiové systémy. Kde vysílače a přijímače jsou vzájemně separovány a z pravidla i polohově odděleny. Takto koncipované systémy mají široké využití ve vojenské i civilní technice (např. řízení letového provozu), kde jsou důležité jejich přednosti jako je zvýšení spolehlivosti díky redundanci a zlepšení pokrytí díky změně rozložení energetické bilance odrazu.
 Technicky jde o problémy které jsou velmi podobné rádiové navigaci. Z pohledu energetické bilance a poměru mimospektrálních rušivých signálů jde konkrétně o problematiku družicové navigace.
@@ Řádek 51: / Řádek 54: @@
 Všechny tyto podobné rádiové systémy jsou z technického pohledu nejvíce limitovány současnými algoritmy zpracování signálu. Neboť multistatický systém vyžaduje numericky náročné statistické výpočty, které se navíc provádí v reálném čase a na signálu obsahující velký podíl šumu. Pro efektivní využití multistatického signálu musí proto být vyvinuty a algoritmy umožňující detekci objektů pod šumem za použití informací z více stanic.
-Síť Bolidozor umožňuje díky svému zaměření na meteory testování takových algoritmů a pro případy objektů o hypersonických rychlostech, jako jsou mezikontinentální rakety, nebo "kinetické zbraně". Na jejichž sledování nejsou současné radarové systémy připraveny. A je proto zapotřebí výzkum nových metod určování polohy letících objektů pomocí rádiového signálu.
+Síť Bolidozor umožňuje díky svému zaměření na meteory testování takových algoritmů a pro případy objektů o [[http://cs.wikipedia.org/wiki/Hypersonika|hypersonických rychlostech]]. Na jejichž sledování nejsou současné radarové systémy připraveny. A je proto zapotřebí výzkum nových metod určování polohy letících objektů pomocí rádiového signálu. Na následujícím obrázku jsou zobrazeny dráhy známých satelitů, které mají detekovatelný odraz během několika dní záznamu.
+{{ :cs:outputs:svakov_sattelites.png?600 | Ukázka detekovatelných drah družic sítí Bolidozor}}
 ==== Nejbližší cíle ====
-Vzhledem k výše uvedený slabým místům v realizaci projektu se vývoj sítě bude nadále zaměřovat na zlepšení kvality dat vylepšením konstrukce rádiových přijímačů. Cílem tohoto kroku je překonat současná profesionální měření založená na podobném principu.
+Vzhledem k výše uvedený slabým místům v realizaci projektu se vývoj sítě bude nadále zaměřovat na zlepšení kvality dat vylepšením konstrukce rádiových přijímačů. Cílem tohoto kroku je překonat současná profesionální měření založená na podobném principu a odstranit vliv provozovatele stanice na kvalitu dat.
 Následným krokem bude vylepšení současných detekčních metod a vývoj algoritmů pro výpočet dráhy meteoru pokud možno v reálném čase. Je pravděpodobné, že tyto nové algoritmy budou vyžadovat vysokou paralelizaci a využití speciálního výpočetního hardware. V tomto případě by bylo vhodné navázat na poznatky z vývoje přijímačů GNSS systémů.
@@ Řádek 65: / Řádek 70: @@
 Je však potřeba si uvědomit, že obě tyto metody trpí silným výběrovým efektem a také metodickou chybou. Například rádiová pozorování nebyla schopna rozpoznat rojovou příslušnost meteoru - dávala pouze data o četnosti. Optická data naopak umožňovala velmi přesná měření drah meteorů a tím pádem určení rojové příslušnosti meteoru. Nebyla však schopna přesně určit čas průletu.  Navíc u optických dat vznikal výběrový efekt díky dennímu cyklu. Tento cyklus je vidět na následujícím grafu vytvořeném z dat sítě Bolidozor:
-{{:cs:outputs:meteors.jpg?600|}}
+{{:cs:outputs:meteors.jpg?700|}}
+Je zřejmé, že nejvíce meteorů je v atmosféře pozorovatelných v době, kdy ráno již není astronomická tma, tedy v době, kdy optický způsob pozorování nefunguje nebo je použitelný pouze na velké meteory. Optické bolidové sítě ale nejsou schopny přes den zaznamenávat ani velké meteory, které by teoreticky byly viditelné i na denní obloze. Důvodem k tomu je komplikovanost zpracování složitého denního obrazu, ve kterém by bylo těžké detekovat průlet meteoru.  V tomto případě může pomoci rádiové pozorování sloužící jako trigger pro záznam optických dat pro jejich případnou pozdější analýzu.
+Možný nový přínos sítě Bolidozor se ukázal ihned v počátcích vzniku, kdy existovaly pouze dvě funkční stanice. Na následujícím obrázku je historický záznam odrazu ze dvou stanic. Časová osa záznamu zde ubíhá vodorovně zleva do prava.
-Je zřejmé, že nejvíce meteorů je v atmosféře pozorovatelných. V době, kdy ráno již není astronomická tma, tedy v době, kdy optický způsob pozorování nefunguje. Nebo je použitelný pouze na velké meteory. Optické bolidové sítě ale nejsou schopny přes den zaznamenávat ani velké meteory, které by teoreticky byly viditelné i na denní obloze. Důvodem k tomu je komplikovanost zpracování složitého denního obrazu, ve kterém by bylo těžké detekovat průlet meteoru.  V tomto případě může pomoci rádiové pozorování sloužící jako trigger pro záznam optických dat pro jejich případnou pozdější analýzu.
+{{:cs:outputs:dual_station_reflection.jpg?700|}}
+V levé části je vidět odraz od rázové vlny při průletu meteoru tento jev je snadno odlišitelný, neboť je doprovázen výrazným dopplerovským posunem. Dále následuje časová oblast kdy dochází k víceméně statickému odrazu od zanechané ionizované stopy.
+V levé části však vidíme časové rozdíly průletu z pohledu každé stanice. (obrázek je srovnán podle časových značek.) Taktéž vidíme, že dopplerovské posuny odrazů od rázové vlny jsou pro každou stanici jiné. Z toho je možné usoudit, že v tomto případě meteor letěl ze severu na jih pod úhlem, který by bylo možné určit z dopplerovkých posuvů, pokud by jsme měli záznamy z více stanic.
 ==== Relevantní publikace ====
-  * [[http://www.imo.net/imc2012/sites/default/files/pinter-1-2012preview.pdf|Radio meteor scattering with Software Defined Radio based on Open Hardware]]
+  * [[http://www.imo.net/imc2012/sites/default/files/pinter-1-2012preview.pdf|Radio meteor scattering with Software Defined Radio based on Open Hardware, Pintér Teodor, Kákona Jakub, Kákona Martin, Křivsky Ladislav, Proceedings IMC, La Palma, Canary Islands, Spain,20–23 September, 2012]]
 === Externí zdroje ===
-  * [[http://echo.bu.edu/~meerso/papers/CloseScattering02.pdf|Scattering characteristics of high-resolution meteor head echoes detected at multiple frequencies]]
+  * [[http://echo.bu.edu/~meerso/papers/CloseScattering02.pdf|Scattering characteristics of high-resolution meteor head echoes detected at multiple frequencies, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 107, NO. 0, 10.1029/2002JA009253, 2002]]
-  * [[http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:141525/FULLTEXT01.pdf|High-resolution meteor exploration with tristatic radar methods]]
+  * [[http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:141525/FULLTEXT01.pdf|High-resolution meteor exploration with tristatic radar methods, Johan Kero, IRF Scientific Report 293, 2008]]
-  * [[http://echo.bu.edu/~meerso/papers/meteor_anom_diff.pdf|The anomalous diffusion of meteor trails]]
+  * [[http://echo.bu.edu/~meerso/papers/meteor_anom_diff.pdf|The anomalous diffusion of meteor trails, GEOPHYSICALRESEARCHLETTERS,VOL.28, NO.14, PAGES2775-2778, JULY15,2001]]
-  * [[http://adsabs.harvard.edu/full/1996pimo.conf...99W|Forward scattering of radio waves o meteor trails]]
+  * [[http://adsabs.harvard.edu/full/1996pimo.conf...99W|Forward scattering of radio waves o meteor trails,Wislez, J.-M., Proceedings of the International Meteor Conference, Brandenburg, Germany, 1995, p. 99-117]]
-  * [[http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2010JA015968/pdf|Polarization and scattering of a long‐duration meteor trail]]
+  * [[http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2010JA015968/pdf|Polarization and scattering of a long‐duration meteor trail, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 116, A01309,]]
   * [[http://cds.cern.ch/record/353373/files/9804279.pdf|On forward scatter of radio waves
-from meteor trails]]
+from meteor trails, Planetary and Space Science, Luigi Foschini, Istituto FISBAT-CNR]]
@@ Řádek 91: / Řádek 102: @@
   * [[http://prezi.com/ukfje0u-htcn/radiove-pozorovani-meteoru/|Rádiové pozorování meteorů]]
+==== Postery ====
+  * [[https://zenodo.org/record/50973#.VyojMZ4cB1N|Bolidozor radio meteor detection network - IMC 2015]]
 ===== Kontakty =====