Аннотация: Эффективная работа метеорологических спутниковых систем предполагает наличие не только наземных комплексов управления с системой телеметрии, но и многочисленных прикладных программных продуктов по передаче, обработке и распространению данных самих метеорологических наблюдений. Оптимизация функционирования орбитальных и наземных подсистем получения метеорологических данных с точки зрения потребления системных ресурсов и улучшения их рационального распределения требует решения задачи классификации таких программных приложений на основе характеристик их функционирования. Решение задачи классификации предполагает построение концептуальной схемы (онтологии) линейки программных продуктов путем формирования структуры данных, содержащей выбранные классы объектов, их связи и правила функционирования. Для решения задачи использованы многомерные статистические процедуры в виде совокупности алгоритмов упорядочивания данных на основе иерархической кластеризации программных приложений. Для классификации выбрано несколько групп параметров: кривые загрузки ЦПУ, распределения оперативной памяти, объемов данных систем ввода-вывода и передачи по сетям связи. На основе оценки степени близости объектов в рамках итерационной процедуры обучения построен классификатор приложений (дерево принятия решений). В свою очередь, применение алгоритма большинства голосов дало возможность выявления наиболее ресурсно-емкого приложения. На конечном этапе анализа использована процедура эталонной оценки потребления ресурсов (построения рейтинга программных приложений). Предложенные алгоритмы классификации значительно повышают эффективность наземной системы обработки метеорологических данных.

Ключевые слова: Спутник, Наземная прикладная система, Классификация, Иерархическая кластеризация, Верификация программной модели, Параметры приложения, Загрузка памяти, Загрузка центрального процессора, Загрузка ввода-вывода, Загрузка сети

Keywords: Sputnik, Nazemnaya prikladnaya sistema, Klassifikatsiya, Ierarkhicheskaya klasterizatsiya, Verifikatsiya programmnoi modeli, Parametry prilozheniya, Zagruzka pamyati, Zagruzka vvoda-vyvoda, Zagruzka seti

Аннотация: Работа посвящена методологическим подходам и оценке возможности практического использования технологии получения и обработки информации о местоположении, составе и распределении аэрозольных облаков, водных взвесей и других частиц в атмосфере Земли с использованием активных оптических систем (лазеров и фотонных счетчиков). Целью работы является анализ перспектив быстрого создания с использованием услуг стороннего контрактора нового поколения высокотехнологических средств измерительного оборудования, включая космическую и наземную компоненты на примере лидарной технологии системы НАСА по контролю переноса облаков и атмосферных аэрозолей (Cloud Aerosol Transport System - CATS), установленной в комплексе японского экспериментального необитаемого (внешнего) модуля (Japanese Experimental Module - Exposed Facility - JEM-EF) Международной космической станции (International Space Station - ISS). Для решения поставленной задачи применялись системный и структурно-функциональный подходы. Использовались общефизические и инженерные методы, в частности, методы астрометрии, спектрофотометрии, оптоэлектроники, лазерной техники и инженерного дизайна. В течение февраля 2016 года компоненты технологии и сам комплекс космических измерений в составе двух 25 Вт многоволновых твердотельных импульсных лазеров и тридцати двух лавинных многоканальных фотодетекторов успешно проработали в открытом космическом пространстве в течение более 300 часов и обеспечили сбор и накопление практической информации о характеристиках аэрозолей и некоторых газов в атмосфере Земли. Продемонстрирована практическая возможность привлечения малого коллектива разработчиков частной компании Fibertek, Inc. для быстрого и оптимального по затратам создания нового поколения космических лидаров, включая такие высокотехнологические операции, как конструирование и дизайн, создание работоспособного изделия, его тестирование и размещение в космическом пространстве.

Ключевые слова: НАСА, Международная космическая станция, Перенос облачных аэрозолей, Загрязнение, Атмосфера Земли, Лазерная система обнаружения, Лидар, Твердотельный лазер, Лавинный фотодетектор, Оптическая инженерия

Abstract: The paper studies the methodological approaches and evaluates the possibility to use the technology of acquiring and processing information about the location, composition and distribution of aerosol clouds, water suspensions and other particles in Earth’s atmosphere using active optical instruments (lasers and photon counters). The research purpose is the analysis of the prospects of creation of the new generation of high technology measurement instruments using the external company services, including the space and land-based components, analogous to NASA’s lidar Cloud Aerosol Transport System, basing in the Exposed Facility of the Japanese Experimental Module of the International Space Station. To solve the research task, the authors apply the system and structural-functional approaches. The authors use the general methods of physics and engineering methods, particularly, the methods of astrometry, spectrophotometry, optoelectronics, laser technology and engineering design. The technology components and the space measurement complex, including two 25W multiwave solid-state impulse lasers and 32 avalanche multichannel photodetectors, had successfully worked for more than 300 hours in outer space during February 2016 and helped collect practical information about the characteristics of aerosols and some gases in Earth’s atmosphere. The authors demonstrate practical possibility to involve a small group of engineers of the private Fibertek, Inc. company for the fast and cost-competitive creation of the new generation of space lidars, including such high-technology operations as construction and design, creation of an operational product, its testing and deployment in space. 

Keywords: Lidar, Laser detection system, Atmosphere of Earth, Pollution, Cloud Aerosol Transport, International Space Station, NASA, Solid-state laser, Avalanche photodetector, Optical Engeneering