ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ КОСМОСА И/ИЛИ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2024 года по МПК G04G9/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к электронным часам, имеющим функциональные возможности для исследований космоса и/или исследований поверхности на планете земного типа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Часы для хронометража являются одним из старейших изобретений человечества. Часы ранее являлись чисто механическими устройствами, но современные часы часто по меньшей мере частично приводятся в действие электронно. Например, электронные часы могут содержать электронный дисплей и процессор, выполненный с возможностью отображения определенной информации на дисплее. Такая информация может включать в себя время и другие типы информации, например, дату, время в другом часовом поясе, барометрические данные и т.д. Также известно, что имеются частично механические, частично электронные часы, которые могут, например, содержать циферблат с физическими стрелками, которые могут электронно управляться процессором.

Хронометраж играет важную роль в исследованиях космоса и в исследованиях поверхности. Например, в космической экспедиции с Земли на Марс, важно иметь возможность точно определять время наступления определенных событий, например, время запуска ракеты, время посадки посадочного модуля и т.д. Такой хронометраж важен не только на самой планете назначения земного типа, например, на Марсе, но и на Земле, например, в пункте управления миссии. В отношении исследований поверхности, местное время суток на планете земного типа составляет важную информацию для исследования поверхности планеты земного типа, которое может проводиться, например, на Марсе, на Земле или на другом космическом теле с твердой поверхностью (например, Луне, Меркурии, Венере).

Желательно обеспечить такие функциональные возможности для исследований космоса и/или исследований поверхности в носимом хронометражном устройстве, т.е. в часах, чтобы носитель всегда мог пользоваться такими функциональными возможностями независимо от своего местоположения.

Часы Omega Skywalker X-33 обеспечивают функции для исследований космоса. Например, заявлено, что часы позволяют отслеживать истекшее время миссии (MET) и истекшее время фазы (PET). Истекшее время миссии, для космической миссии, представляет собой истекшее время с момента запуска. Истекшее время фазы может использоваться для обратного отсчета времени, или прямого отсчета истекшего времени, события в MET. Например, истекшее время фазы может использоваться для задания таймера, отсчитывающего время до начала научного измерения ровером на поверхности Марса.

Также известно обеспечения функций для исследований поверхности в переносном электронном хронометре. Например, электронные часы могут быть снабжены приемником сигнала глобальной системы позиционирования (GPS) для определения геолокации носителя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения состоит в создании электронных часов с улучшенными функциональными возможностями для исследований космоса и/или поверхности на планете земного типа.

Первый аспект изобретения предусматривает электронные часы, содержащие:

- средство отображения времени для отображения времени, причем средство отображения времени является электронно управляемым для отображения определенного времени;

- процессорную подсистему, выполненную с возможностью осуществления электронной связи со средством отображения времени и:

-- поддержки координированного планетарного времени (UTC, MTC), которое задано для нулевого меридиана планеты земного типа;

-- получения долготных данных, причем долготные данные представляют интересующую долготу на планете земного типа, которая отличается от нулевого меридиана;

-- определения местного истинного солнечного времени, LTST, на интересующей долготе в зависимости от координированного планетарного времени и с использованием уравнения времени, которое учитывает эксцентриситет орбиты и наклон оси вращения планеты земного типа; и

-- управления средством отображения времени для отображения LTST.

Электронные часы, которые являются носимым хронометражным устройством, содержат средство отображения времени для отображения времени. Средство отображения времени электронно управляется за счет того, что процессорная подсистема часов имеет возможность управлять отображаемым временем или по меньшей мере способно устанавливать время на конкретное время, от которого может начинаться отсчет времени, увеличивающийся за пределами прямого управления процессорной подсистемой. Такое средство отображения времени известно само по себе, и может принимать различные формы, например, ‘аналоговые’ циферблаты с физическими часовыми стрелками и физическими минутными стрелками а также электронные дисплеи, которые могут отображать время в цифровом формате, т.е. в виде числовых цифр и/или посредством цифрового представления аналогового циферблата. Электронные часы также могут содержать несколько средств отображения времени, например, аналоговый циферблат с электронным управлением и один или более электронных дисплеев.

Процессорная подсистема электронных часов может содержать один или более процессоров, которые также могут именоваться ‘встроенным(и)’ процессором(ами). Процессор(ы) могут быть реализованы программными средствами, или альтернативно может представлять аппаратную реализацию такого программного обеспечения, для осуществления различных функций, которое по меньшей мере включает в себя управление средством отображения времени для отображения конкретного времени, например, с использованием внутреннего интерфейса между процессорной подсистемой и средством отображения времени.

В соответствии с заявленным изобретением, процессорная подсистема может быть выполнена с возможностью поддержки координированного планетарного времени, которое задано для нулевого меридиана планеты земного типа. Такое координированное планетарное время известно для различных планет земного типа, но также может быть задано для планет земного типа, для которых еще не задано координированное планетарное время. Например, для Земли, координированное всемирное время (UTC) является координированным планетарным временем, которое задано как среднее солнечное время (в пределах примерно одной секунды) на нулевом меридиане Земли, т.е. на долготе 0° (Гринвичском меридиане). Другой пример состоит в том, что для Марса, координированное марсианское время (MTC) является предложенным марсианским стандартом, аналогичным земному UTC. MTC задано как среднее солнечное время на нулевом меридиане Марса, который проходит через центр кратера Эйри-0, в Земле Меридиана. MTC иногда также иногда обозначается как среднее время Эйри (AMT).

Процессорная подсистема может поддерживать это координированное планетарное время по-разному, например, путем установления программные и/или аппаратные внутренние часы на координированное планетарное время или путем сохранения сдвига по времени, с помощью которого координированное планетарное время можно вычислять в любой момент времени из эталонных внутренних часов.

Процессорная подсистема может быть дополнительно выполнена с возможностью получения долготных данных, которые выражают интересующую долготу на планете земного типа, которая отличается от нулевого меридиана. Например, такие долготные данные могут задавать долготную координату, например, количество градусов, которое представляет интересующую долготу.

Процессорная подсистема может быть дополнительно выполнена с возможностью определения местного истинного солнечного времени (LTST) на интересующей долготе в зависимости от координированного планетарного времени и с использованием уравнения времени, которое учитывает эксцентриситет орбиты и наклон оси вращения планеты земного типа. После определения LTST, LTST может отображаться с использованием средства отображения времени, например, на непрерывной основе или по запросу пользователя, например, при выборе соответствующей функции электронных часов. Таким образом, пользователь получает возможность видеть LTST на интересующей долготе на своих электронных часах.

Местное истинное солнечное время, которое также именуется видимым временем или истинным солнечным временем, представляет конкретный интерес для исследований космоса и исследований поверхности, что будет пояснено далее. Часы обычно отображают среднее солнечное время, которое является солнечным временем, которое было бы измерено путем наблюдения, если бы Солнце перемещалось на протяжении года с одинаковой видимой скоростью, а не, как фактически происходит, с немного изменяющейся видимой скоростью вследствие эксцентриситета орбиты и наклона оси вращения планеты земного типа. Для Земли, нулевой меридиан (долгота 0є) проходит через Королевскую обсерваторию в Гринвиче, Лондон (UK), и UTC совпадает там со средним солнечным временем. Часовые пояса обычно используют одно среднее солнечное время, несмотря на то, что среднее солнечное время будет локально изменяться в часовом поясе. В таких часовых поясах можно в идеале задавать как повторяющийся диапазон долгот, например, строго 15є в ширину и с центром в последовательных долготах, кратных 15є, при 0є, 15є, 30є и т.д., это не тот случай: земные часовые пояса могут иметь странные формы, отвечающие более коммерческим и политическим потребностям, а не астрономическому здравому смыслу. Например, Испания, Франция, Бельгия, Нидерланды и Алжир, должны находиться в том же часовом поясе, что и UK. Также, с учетом ее меридионального положения, Боливия находится в ‘правильном’ часовом поясе, а Аргентина и Уругвай - нет. Таким образом, среднее солнечное время является неточным, будучи ‘средним’ временем, в связи игнорированием сезонной изменчивости видимой скорости солнца, а также в связи с тем, что среднее солнечное время обычно используется во всем часовом поясе, который включает в себя диапазон долгот и часто бывает зависящим от частоты вследствие неправильной формы многих часовых поясов. Для большинства работ, использование среднего солнечного времени и часовых поясов для хронометража принимается во всем мире и обычно достаточно.

Однако, для исследований космоса и/или исследований поверхности, среднее солнечное время и часовые пояса могут не подходить для хронометража. Для этого есть различные причины. Одна состоит в том, что для миссий на других планетах земного типа, например, Марсе, может не существовать стандартизованного понятия часовых поясов. Таким образом, может существовать необходимость в определении местного солнечного времени на конкретной интересующей долготе, например, места посадки марсианского посадочного модуля. С учетом такого местного солнечного времени, LST, различные события миссии, например, посадка, взлет и т.д., могут хронометрироваться в отношении LST, например, по времени или времени суток, выраженных в LST.

Для исследований поверхности, на Марсе или на Земле или на другой планете земного типа, также может представлять интерес определение ‘истинное’ солнечное время на конкретной интересующей долготе, поскольку это может помогать в навигации на поверхности. Например, известно, что часы могут использоваться в качестве солнечного компаса путем наведения часовой стрелки на Солнце, отмечания угла с направлением 12:00, при этом приблизительное направление Север-Юг находится на бисектриссе угла, т.е. угла между часовой стрелкой и 12:00. Путем определения местного истинного солнечного времени, LTST, на конкретной интересующей долготе такой солнечный компас может обеспечивать более высокую точность при определении направления Север-Юг, чем при использовании среднего солнечного времени для часового пояса. Это может повышать навигационную точность в ходе исследований поверхности. В частности, это дает возможность осуществлять навигацию на планетах земного типа, например, Марсе, которые не имеют магнитного поля и на которых нельзя использовать компасы и на которых Galileo, GPS и аналогичные системы геолокации недоступны.

Вышеприведенное проиллюстрировано в описании изобретения на примере города Лейдена (NL), в котором использование часов, отображающих UTC+1 (LMST для соответствующего часового пояса) дает направление, которое на 10є отличается от истинного Юга. Этой неточности можно избежать посредством электронных часов, отображающих LTST для долготы Лейдена (4,50єE).

При необходимости, электронные часы дополнительно содержат:

- электронный дисплей;

- подсистему пользовательского ввода, позволяющую пользователю вводить данные, причем электронный дисплей выполнен с возможностью отображения реакции на упомянутый ввод данных;

причем процессорная подсистема выполнена таким образом, чтобы пользователь мог указывать интересующую долготу с использованием подсистемы пользовательского ввода.

Пользователь получает возможность указывать интересующую долготу непосредственно на самих электронных часах, например, путем указания долготной координаты, например, 135,35є, с использованием подсистемы пользовательского ввода. Электронный дисплей может быть, например, числовым или буквенно-цифровым дисплеем. Подсистема пользовательского ввода может, например, содержать одну или более кнопок, лимбов, зон, чувствительных к прикосновению, и т.д.

При необходимости, процессорная подсистема выполнена с возможностью приёма интересующей долготы от системы радионавигации, например, системы спутниковой навигации (например, Galileo, GPS, GLONASS и т.д.). Например, электронные часы могут содержать приемник радионавигации, который может выдавать на процессорную подсистему данные геолокации, указывающие текущую долготу электронных часов и их носителя.

При необходимости, процессорная подсистема выполнена таким образом, что пользователь может указывать долготную координату с точностью до по меньшей мере 1 или 2 десятичного разряда.

При необходимости, средство отображения времени содержит циферблат, причем циферблат содержит часовую стрелку и минутную стрелку, и процессорная подсистема выполнена с возможностью управления средством отображения времени для отображения LTST с помощью часовой стрелки и минутной стрелки. Благодаря отображению LTST с использованием циферблата, пользователь получает возможность использовать электронные часы как солнечный компас, например, вышеупомянутым способом наведения часовой стрелки на Солнце, отмечания угла с направлением 12:00, при этом приблизительное направление Север-Юг находится на бисектриссе угла. Таким образом, пользователь получает возможность более точно осуществлять навигацию на планете земного типа, например, Земле или Марсе, с использованием одних лишь электронных часов. Если LTST подлежит только численному отображению, пользователю потребуется установить еще один циферблат для LTST и использовать другой циферблат в качестве солнечного компаса.

При необходимости, циферблат содержит физическую часовую стрелку и физическую минутную стрелку. Таким образом, электронные часы могут иметь аналоговый циферблат с физическими стрелками, которые могут быть установлены равными LTST и, таким образом допускают использование в качестве солнечного компаса.

При необходимости, средство отображения времени содержит дисплей для электронного отображения циферблата с помощью часовой стрелки и минутной стрелки. Циферблат также может быть реализован в цифровом формате, например, как цифровое представление аналогового циферблата. Благодаря установлению стрелок на LTST, цифровой циферблат также может использоваться в качестве солнечного компаса.

При необходимости, электронные часы дополнительно содержат окантовку, причем окантовка способна вращаться вокруг циферблата и содержит метки для стран света. Такие страны света включают в себя ‘север’, ‘юг’, ‘восток’ и ‘запад’. Метки могут принимать различные формы, например, буквы (‘N’, ‘S’, ‘E’, ‘W’) или символы. Соответственно, пользователь может вращать окантовку таким образом, что метка ‘север’ делит пополам угол между часовой стрелкой и направлением 12 часов. В северном полушарии, метка ‘север’ теперь указывает приблизительно точно на юг, и в южном полушарии, точно на север.

При необходимости, процессорная подсистема выполнена с возможностью по меньшей мере одного из:

- поддержки координированного всемирного времени, UTC, на Земле и определения земного LTST на интересующей земной долготе в зависимости от UTC; и

- поддержки координированного марсианского времени, MTC, на Марсе и определения марсианского LTST на интересующей марсианской долготе в зависимости от MTC.

Электронные часы могут быть выполнены с возможностью конкретного определения LTST для Земли или Марса, а именно путем поддержки (т.е. надлежащего отсчета) соответствующего координированного планетарного времени и определения соответствующего LTST (Земли или Марса) на основании этого координированного планетарного времени. В некоторых вариантах осуществления, электронные часы могут быть выполнены с возможностью определения LTST для обеих планет и могут переключаться между отображением Земля-LTST и Марс-LTST. В таком случае, подсистема пользовательского ввода позволяет пользователю указывать интересующую долготу на Земле и на Марсе.

При необходимости, процессорная подсистема выполнена таким образом, что пользователь может указывать интересующую земную долготу, указывая планетографическую долготную координату на Земле. Например, планетографическая долготная координата может выражаться как значение в пределах от -180є - 180є, где знак (- или +) обозначает запад или восток, соответственно, и 0є соответствует нулевому меридиану (Гринвич).

При необходимости, процессорная подсистема выполнена таким образом, что пользователь может указывать интересующую марсианскую долготу, указывая планетоцентрическую долготную координату на Марсе. Например, планетоцентрическая долготная координата может выражаться как значение в пределах от 0є-360є.

При необходимости, процессорная подсистема выполнена так, что пользователь может указывать количество секунд координации для UTC. Это может повышать точность определения земного LTST на основании UTC.

При необходимости, процессорная подсистема выполнена с возможностью:

- обеспечения пользователю возможности указывать событие на Марсе как земные дату и время;

- преобразования земных даты и времени в марсианские дату и время, которые выражаются как марсианские местные солнечное время и дата в марсианских солах на интересующей марсианской долготе; и

- определения относительной метрики даты и времени и выбора относительной метрики даты и времени для отображения, причем относительная метрика даты и времени указывает различие между марсианскими датой и временем и текущими марсианскими датой и временем.

Таким образом, электронные часы могут поддерживать космическую экспедицию с Земли на Марс, в которой могут использоваться как земные даты и времена, так и марсианские даты и времена. В частности, событие на Марсе могут указываться как земные дата и время, т.е. дата и время, которые затем могут преобразовываться в марсианские дату и время в форме местного солнечного времени, т.е. либо местного истинного солнечного времени, либо местного среднего солнечного времени, и даты в марсианских солах. Затем электронные часы могут определять относительную метрику даты и времени, которая может указывать различие между марсианскими датой и временем и текущими марсианскими датой и временем, и позволяет выбирать эту относительную метрику даты и времени для отображения. Например, электронные часы могут обеспечивать обратный отсчет времени до события, которое должно происходить в будущем, или показывать время, истекшее после события, произошедшего в прошлом, в относительной метрике даты и времени, которая связана с Марсом тем, что указывает разность между текущими и определенными марсианскими датами и временами.

При необходимости, процессор выполнен с возможностью определения, в качестве относительной метрики даты и времени или ее части, количества солов миссии, которое указывает количество солов относительно даты в марсианских солах. Например, электронные часы могут показывать количество марсианских солов относительно взлета, посадки или начала роверного исследования на Марсе.

При необходимости, процессорная подсистема выполнена с возможностью увеличения количества солов миссии в полночное марсианское местное истинное солнечное время.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения очевидны из описанных ниже вариантов осуществления и будут пояснены с обращением к ним. На чертежах:

на фиг. 1 показаны электронные часы, имеющие электронные дисплеи, аналоговый циферблат, несколько кнопок и поворотную окантовку с метками для стран света;

фиг. 2 схематично иллюстрирует работу электронных часов;

фиг. 3 иллюстрирует ввод интересующей долготы на электронных часах;

фиг. 4 иллюстрирует различные функции электронных часов, которые включают в себя отображение количества солов в году, времени миссии, интересующей долготы и количества солов миссии;

фиг. 5A иллюстрирует уравнение земного времени, иллюстрирующее компонент, обусловленный наклоном оси вращения и компонент, обусловленный эксцентриситетом орбиты, и их сумму;

фиг. 5B иллюстрирует аналемму Земли с обоими компонентами;

фиг. 6A иллюстрирует уравнение времени Марса, иллюстрирующее компонент, обусловленный наклоном оси вращения и компонент, обусловленный эксцентриситетом орбиты, и их сумму;

фиг. 6B иллюстрирует аналемму Марса с обоими компонентами; и

фиг. 7 иллюстрирует использование электронных часов в качестве солнечного компаса при отображении местного истинного солнечного времени с использованием аналогового циферблата.

Следует отметить, что элементы, обозначенные одинаковыми ссылочными позициями на разных чертежах, имеют одинаковые структурные особенности и одинаковые функции, или являются одинаковыми сигналами. Когда функция и/или структура такого элемента уже объяснена, нет необходимости в их повторном объяснении в подробном описании.

Список условных обозначений и аббревиатур

Нижеследующий список условных обозначений и аббревиатур приведен для облегчения интерпретации чертежей и не предназначен для ограничения формулы изобретения.

100 электронные часы

110 аналоговый циферблат

120-124 электронный дисплей

130-134 кнопка

140 окантовка

142 метка страны света (север)

200 процессорная подсистема

210 подсистема пользовательского ввода

220 интерфейс пользовательского ввода

230 элементы пользовательского ввода

240 контроллер электронного дисплея

250 электронный(е) дисплей(и)

260 контроллер аналогового циферблата

270 аналоговый циферблат

300 интересующая долгота, режим редактирования

310 увеличивать значение нажатием кнопки

312 подтвердить ввод, перейти следующей цифре/полю ввода нажатием кнопки

314 уменьшать значение нажатием кнопки

320 регулировать интересующую долготу

400 номер сола в году (1-668)

402 выбранное марсианское время: M1 или M2

404 время миссии в формате 24 ч

410 перейти от страницы 1 к странице 2 нажатием кнопки

420 интересующая долгота

422 день недели

424 количество солов миссии

500 уравнение земного времени

510 время (сутки)

520 разность во времени (мин)

530 компонент, обусловленный наклоном оси вращения

532 компонент, обусловленный эксцентриситетом орбиты

534 сумма компонентов

550 аналемма Земли

560 разность во времени (мин)

570 наклонение истинного Солнца (градусы)

580 компонент, обусловленный наклоном оси вращения

582 компонент, обусловленный эксцентриситетом орбиты

584 сумма компонентов

600 уравнение времени Марса

610 время (солы)

620 разность во времени (мин)

630 компонент, обусловленный наклоном оси вращения

632 компонент, обусловленный эксцентриситетом орбиты

634 сумма компонентов

650 аналемма Марса

660 разность во времени (мин)

670 наклонение истинного Солнца (градусов)

680 компонент, обусловленный наклоном оси вращения

682 компонент, обусловленный эксцентриситетом орбиты

684 сумма компонентов

700 Солнце

710 аналоговый циферблат, установленный на местное истинное солнечное время

712 метка страны света на поворотной окантовка

720 угол между часовой стрелкой и направлением на 12 часов

730 направление юг (север)

Осуществление изобретения

На Фиг. 1 показаны электронные часы 100 в соответствии с некоторыми примерами. Показано, что электронные часы 100 содержат средство отображения времени для отображения времени в форме электронных дисплеев 120, 124 и в форме аналогового циферблата 110, имеющего часовую стрелку и минутную стрелку. Показано, что электронные дисплеи 120, 124 являются числовыми дисплеями, поскольку они способны отображать по меньшей мере числа. В некоторых примерах, один или более электронных дисплеев 120, 124 могут быть буквенно-цифровыми дисплеями, которые способны отображать и буквы, и числа и/или другие графические символы. Дополнительно показано, что электронные часы 100 содержат дополнительно электронный дисплей 122, который может быть буквенно-цифровой дисплей для отображения выбранного на данный момент режима электронных часов 100. В общем случае, средство отображения времени может действовать под электронным управлением процессорной подсистемы электронных часов 100 для отображения определенного времени. Например, стрелками циферблата 110 можно управлять так, чтобы они указывали определенное время, и одним или более из электронных дисплеев 120, 124 можно управлять для отображения определенного времени.

В некоторых примерах, электронные часы 100 могут содержать либо один или более электронных дисплеев, либо аналоговый циферблат. В некоторых примерах, электронные часы 100 могут содержать электронный дисплей, на котором время может отображаться посредством цифрового представления аналогового циферблата и/или в виде числового представления.

Дополнительно показано, что электронные часы 100 содержат несколько кнопок 130, 132, 134, посредством которых пользователь может управлять аспектами работы электронных часов 100. Несколько аспектов работы будет дополнительно пояснено ниже.

Дополнительно показано, что электронные часы 100 содержат окантовку 140, которая может содержать одну или более меток для одной или более из стран света. В примере, приведенном на фиг. 1, показано, что окантовка 140 содержит метки для каждой из стран света, а именно ‘север’, ‘юг’, ‘восток’, ‘запад’, причем направление на ‘север’ обозначается ссылочной позицией 142. Окантовка 140 способна вращаться вокруг циферблата, что может помогать в использовании электронных часов 100 в качестве солнечного компаса.

Фиг. 2 схематично иллюстрирует работу электронных часов. В частности, фиг. 2 иллюстрирует процессорную подсистему 200 электронных часов. Процессорная подсистема 200 может содержать один или более микропроцессоров или микроконтроллеров (оба отдельно не показаны), которые могут выполнять надлежащее программное обеспечение, реализующее по меньшей мере некоторые или все из описанных операций электронных часов. В некоторых примерах, электронные часы могут содержать память для хранения программного обеспечения (не показана на фиг. 2). В других примерах, процессорная подсистема 200 может быть реализована программируемым аппаратным обеспечением, например, FPGA или непрограммируемым аппаратным обеспечением, например, ASIC или интегральной схемой любого другого типа.

В примере, приведенном на фиг. 2, показано, что процессорная подсистема 200 осуществляет связь с контроллером 240 электронного дисплея, который выполнен с возможностью управления одним или более электронными дисплеями 250 посредством соответствующей передачи данных, и с контроллером 260 аналогового циферблата, который выполнен с возможностью управления аналоговым циферблатом 270 посредством соответствующей передачи данных. В некоторых примерах, электронные часы могут содержать либо один или более электронных дисплеев, либо один или более аналоговых циферблатов.

Электронные часы могут дополнительно содержать подсистему 210 пользовательского ввода, позволяющую пользователю управлять по меньшей мере частью работы электронных часов. В примере, приведенном на фиг. 2, показано, что подсистема 210 пользовательского ввода содержит интерфейс 220 пользовательского ввода и один или более элементов 230 пользовательского ввода, которыми в этом примере являются кнопки 130, 132, 134 на фиг. 1. В общем случае, элементы 230 пользовательского ввода могут принимать любую подходящую форму, например, одной или более кнопок, лимбов, поверхностей, чувствительных к прикосновению, микрофона, камеры и т.д. Интерфейс 220 пользовательского ввода может быть электронным интерфейсом, например, установленным с использованием микроконтроллера, который может согласовываться с типом устройства пользовательского ввода. Например, электронный интерфейс может содержать шину данных.

Электронные часы, показанные на фиг. 1 и 2, могут быть выполнены с возможностью поддержки исследования космоса и/или исследования поверхности на планете земного типа. С этой целью, процессорная подсистема 200 может быть выполнена с возможностью осуществления электронной связи со средством 250, 270 отображения времени и:

- поддержки координированного планетарного времени (UTC, MTC), которое задано для нулевого меридиана планеты земного типа;

- получения долготных данных, причем долготные данные представляют интересующую долготу на планете земного типа, которая отличается от нулевого меридиана;

- определения местного истинного солнечного времени, LTST, на интересующей долготе в зависимости от координированного планетарного времени и с использованием уравнения времени, которое учитывает эксцентриситет орбиты и наклон оси вращения планеты земного типа; и

- управления средством отображения времени для отображения LTST.

Вышеупомянутые этапы работы будут дополнительно пояснены ниже.

Обращаясь вновь к фиг. 2, процессорная подсистема 200 может быть выполнена таким образом, чтобы пользователь мог указывать интересующую долготу с использованием подсистемы 210 пользовательского ввода и отображать реакцию на ввод данных на электронном дисплее 250. В альтернативном примере, электронные часы могут получать долготные данные из другого источника, например, от приемника Galileo или GPS (не показан на фиг. 2), который может, но не обязан, составлять часть электронных часов.

В общем случае, электронные часы, как описано в этом описании изобретения могут в некоторых примерах реализовать несколько астрономические функции для вычисления и отображения информации контроля времени, которая может быть полезна для проведения космических миссий Земля-Марс. Однако эти функции также могут использоваться в повседневной жизни на Земле и/или на Марсе или на другой планете земного типа. Хотя следующее описание относится к Марсу как иллюстративной планете земного типа, оно в равной степени применимо к другим планетам земного типа, например, Венере и Меркурию, c необходимыми изменениями. В некоторых примерах, электронные часы могут реализовать несколько функций, которые могут включать в себя, но без ограничения:

для Земли: координированное всемирное время (UTC)

- местное среднее солнечное время (LMST) для часовых поясов

- местное истинное солнечное время (LTST) в местоположении на поверхности/на долготе

- истекшее время миссии в сутках планеты земного типа (Земли)

для Марса: координированное марсианское время (MTC)

- LMST в местоположениях на поверхности (или часовых поясах)

- LTST в местоположении(ях) на поверхности/на долготах

- истекшее время миссии в солах (марсианских сутках)

- солнечную долготу (орбитальное положение Марса)

- номер сола в году (марсианскую дату)

В частности, в некоторых примерах, электронные часы могут обеспечивать следующее функциональные возможности в отношении хронометража на Марсе или для Марса, в частности, благодаря тому, что процессорная подсистема электронных часов выполнена с возможностью:

- вычисления и отображения MTC из UTC. Например, процессорная подсистема электронных часов может вычислять, на основе земного UTC, соответствующие орбитальные и вращательные эфемериды Марса, которые, в свою очередь, могут использоваться для вычисления и отображения MTC. MTC может обеспечиваться на электронном дисплее часов и также может быть показано стрелками аналогового циферблата часов.

- вычисления и отображения LMST в конкретном местоположении на Марсе с использованием в качестве входа планетоцентрической долготы местоположения. Например, процессорная подсистема электронных часов может переводить значение LMST MTC для нулевого меридиана Марса в меридиан конкретного местоположения с использованием долготой координаты, обеспеченной пользователем. LMTS (также именуемое марсианским LMTS) может быть показано на электронном дисплее часов и также может быть показано стрелками аналогового циферблата часов.

- вычисления уравнения марсианского времени для отображения LTST с использованием в качестве входа планетоцентрической долготы местоположения. Например, процессорная подсистема электронных часов может вычислять ‘уравнение марсианского времени’ для определения LTST в местоположении, где ранее было вычислено LMST. Уравнение времени может учитывать влияние, которое эксцентриситет орбиты Марса и изменения в положении оси вращения (прецессия и нутация) оказывают на время в конкретном местоположении на протяжении марсианского года. LTST (также именуемое марсианским LTST) может быть показано на электронном дисплее часов и также может быть показано стрелками аналогового циферблата.

- вычисления и отображения солнечной долготы Марса (орбитального положения вокруг Солнца). Например, процессорная подсистема может отслеживать орбитальное положение Марса на протяжении года и может отображать информацию как значение от 0є до 360є. Эта информация позволяет пользователю следовать развитию канонических сезонов (весна, лето, осень и зима) и статистически указанного сезона пыльных бурь.

- вычисления и отображения номера сола в марсианском году (заместителя даты на Марсе). Например, процессорная подсистема электронных часов может вычислять и отображать отсчет количества солов (0-668) в марсианском году. Это может быть эквивалент земной даты для Марса, для которого месяцы пока еще не определены.

- вычисления и отображения отсчета количества солов миссии (солов после посадки). Например, процессорная подсистема может вычислять и отслеживать количество солов после посадки миссии в данном местоположении на Марсе.

- вычисления и отображения нескольких таймеров и сигнализаторов обратного отсчета времени фазы миссии на основании марсианских временных баз. Это может быть адаптация функций таймера, описанных в US 7,688,682 B2, что позволяет также использовать их с марсианскими временными базами. US 7,688,682 B2 таким образом включен путём ссылки в связи с этими функциями таймера.

Очевидно, что вышеупомянутые функции также могут обеспечиваться для планет земного типа, помимо Марса и Земли на основе настоящего изобретения.

В некоторых примерах, электронные часы могут обеспечивать следующее функциональные возможности в отношении хронометража на или для Земли, в частности, благодаря тому, что процессорная подсистема электронных часов выполнена с возможностью:

вычисления уравнения земного времени для отображения LTST с использованием в качестве входа долготы восток-Запад местоположения. Например, процессорная подсистема может вычислять ‘уравнение земного времени’ для определения LTST на меридиане конкретного местоположения с использованием долготой координаты, обеспеченной пользователем. Уравнение времени может учитывать влияние, которое эксцентриситет орбиты и изменения в положении оси вращения Земли (прецессия и нутация) оказывают на время в конкретном местоположении на протяжении земного года. LTST (также именуемое земным LTST) может быть показано на электронном дисплее часов, и также может быть показано стрелками аналогового циферблата часов.

Ниже более подробно описаны вышеупомянутые и дополнительные функции электронных часов. Эти функции могут быть реализованы в электронных часах процессорной подсистемой совместно с подсистемой пользовательского ввода и средства отображения времени. В некоторых примерах, электронные часы могут реализовать только некоторые из этих функций, например, единственную функцию или подмножество функций.

Земные часовые пояса (T1 и T2)

Электронные часы позволяют пользователю настраивать два часовых пояса T1 и T2, что может инициировать электронные часы отсчитывать время для этих двух часовых поясов. Часовые пояса T1 и T2 можно задавать как разности по времени относительно UTC.

Секунды координации для UTC

Процессорная подсистема электронных часов может быть выполнена так, чтобы пользователь мог указывать количество секунд координации для UTC. Например, пользователь получает возможность для ввода суммарного количества секунд координации в пределах 0-255.

Координированное марсианское время (MTC)

Координированное марсианское время (сокращенно MTC) является предложенным марсианским стандартом аналогичным земному UTC. MTC задано как среднее солнечное время на нулевом меридиане Марса (долгота 0є), который проходит через центр кратера Эйри-0, в Земле Меридиана. MTC иногда также иногда обозначается как среднее время Эйри (AMT).

В настоящее время, осевой наклон и период вращения Марса аналогичны земным. Длительность солнечных суток Марса (именуемых “солом”) составляет 24 ч 39 мин 35,244 с (соответствующее значение для Земли составляет 24 ч 00 мин 00,002 s). Таким образом, марсианский сол приблизительно на 2,7% длиннее земных суток. Сол делится на 24 марсианских часа, каждый из которых состоит из 60 марсианских минут.

Можно задать ‘марсианские часовые пояса’, например, имеющие 15є в ширину, с центром в последовательных долготах, кратных 15є, при 0є, 15є, 30є и т.д. Зная, в каком марсианском часовом поясе находится ровер или ориентир, можно иметь оценить приблизительное среднее солнечное время в этом месте. Например, гора Олимп, самый высокий вулкан в солнечной системе, располагается на 133,8є з.д. Если 133,8є з.д. разделить на 15є, получается 8,9. Поэтому астронавт, стоящий на краю кратера горы Олимп может установить свои часы на марсианский часовой пояс MTC-9 (то есть, на девять часов вперед от MTC). Часовые пояса на основе MTC по-прежнему используются для отсчета марсианского времени, но это может измениться в ближайшем будущем.

Другим важным элементом знания для Марсианских миссий являются данные; или точнее, положение Марса на его орбите вокруг Солнца. На Земле используется общеизвестный 365-дневный календарь, который состоит из 12 месяцев. Однако марсианский год имеет длительность 668,59 солов. В то время как земной год делится на 52 семидневных недель, марсианский год охватывает 95 семисоловых недель. Поскольку марсианские месяцы еще не согласованы, ученые используют солнечную долготу (L_s) для маркировки течения времени в течение марсианского года. Для всех планет, сезоны начинаются с интервалами L_s 90є, в точках равноденствия и точками солнцестояния:

Солнечная долгота (L_s) Северное полушарие Южное полушарие 0є весеннее равноденствие весна осеннее равноденствие осень 90є летнее солнцестояние лето зимнее солнцестояние зима 180є осеннее равноденствие осень весеннее равноденствие весна 270є зимнее солнцестояние зима летнее солнцестояние лето

Поскольку Марса орбита имеет более высокий эксцентриситет, чем орбита Земли (является более эллиптической), сезоны не имеют равную длину. Афелий, точка, максимально удаленная от Солнца (249 миллионов км), где Марс движется наиболее медленно, находится в L_s=70є. Перигелий, точка, ближайшая к Солнцу (207 миллионов км), где Марс движется максимально быстро, находится в L_s=250є. Близкое совпадение афелия с северным летним солнцестоянием обуславливает умеренный климат в северном полушарии. С другой стороны, лето в южном полушарии, обычно короткое и сравнительно жаркое, но зимы бывают долгими и очень холодными. Период, в течение которого наиболее вероятно возникновение марсианских пыльных бурь, начинается в L_s=180є и заканчивается вблизи L_s=325є. Это критическое время для миссий, где электрическая энергия вырабатывается на солнечных панелях, поскольку пыль, поднятая в атмосферу во время бури, может заслонять солнечный свет неделями. Пыльные бури глобального масштаба сравнительно редки, но их атмосферные эффекты могут длится месяцами; последние имели место в 2001, 2007, 2018 годах.

Использование координированного марсианского времени (MTC)

На Марсе функция MTC электронных часов может обеспечивать полезный обзор орбитальный статус Марса. С этой целью, электронные часы могут отображать даты в солах, сезон (солнечную долготу) и время на нулевом меридиане. Хотя в принципе возможно синхронизировать марсианские действия с использованием MTC, в действительности, поскольку большинство действий на Марсе или вблизи него осуществляется под управлением с Земли, наземный комплекс управления, вместо этого обычно использует UTC. Однако MTC может образовывать практическую временную основу для вычисления среднего солнечного времени в разных местоположениях на марсианской поверхности. См. также функциональные возможности электронных часов для поддержки марсианского времени в двух положениях (M1 и M2) на поверхности. На Земле, как и в случае предыдущих миссий на поверхности Марс, рабочая команда миссии также может начинать свои действия, работая в ‘марсианском времени’.

Местное среднее солнечное время (LMST)

Электронные часы дают возможность пользователю настраивать марсианское время в двух положениях на поверхности, например, на двух долготах, с использованием соответствующих режимов M1 и M2. Марсианские миссии еще не установили свои часы на часовые пояса. Вместо этого, ‘время марсианской миссии’ обычно задается как среднее солнечное время в назначенном местоположении посадки, то есть, местное среднее солнечное время (LMST или Mars-LMST). LMST может вычисляться для назначенного местоположения посадки, или любой другой интересующей долготы, следующим образом. При этом, в качестве точки посадки предполагается плато Кислое, имеющее планетографические координаты 18,159є с.ш., 24,334є з.д. MTC задается как среднее солнечное время на долготе 0є, т.е. нулевом меридиане Марса. Поскольку место посадки располагается в 24,334є з.д., среднее солнечное время будет возрастать относительно MTC; таким образом, должно применяться отрицательное смещение. Ориентиры точно к востоку от нулевого меридиан требуют положительного смещения.

LMST для данной планетографической долготы, Л_pg, в градусах западной долготы, выражается в виде: LMST=MTC - Л_pg (24 ч/360є). Поэтому, LMST_ExoMars=MTC - (24,334є x 24 ч/360є)=MTC - 1,622 ч=MTC - 1 ч 37 мин 20,1 s.

В ходе использования на Марсе, пользователь может устанавливать M1 как местное марсианское время пользователя, т.е. LMST на долготе пользователя. M1 может отображаться с использованием аналогового циферблата. M2 может настраиваться так, чтобы показывать второе марсианское время, например, для другой миссии. На Земле, члены рабочей команды миссии могут устанавливать M1, чтобы следовать часам миссии, но могут оставлять аналоговый циферблат, отображающий земное время T1.

M1 и M2 могут использоваться как фактические функции марсианской миссии. Для программирования этих таймеров, пользователь может обеспечивать два входных параметра: долготу (или в общем случае интересующую широту) места посадки и дату посадки (или в общем случае дату события). Электронные часы позволяют пользователю вводить такие и другие типы входных данных.

Фиг. 3 иллюстрирует, в порядке примера, ввод интересующей долготы на электронных часах. Как показано в левой стороне, в режиме редактирования, может быть показана текущая интересующая долгота, например, 335,6є, с подчеркиванием, указывающим, что часы находятся в режиме редактирования. Затем пользователь может увеличивать введенное на данный момент значение путем нажатия соответствующей кнопки, обозначенной ссылочной позицией 310, уменьшать введенное на данный момент значение путем нажатия соответствующей кнопки, обозначенной ссылочной позицией 314, и подтверждать ввод путем нажатия соответствующей кнопки, обозначенной ссылочной позицией 312. В одном примере, пользователь может редактировать интересующую долготу от цифры к цифре, т.е. сначала регулируя и подтверждая первую цифру введенного значения, затем регулируя и подтверждая вторую цифру введенного значения, затем регулируя и подтверждая третью цифру введенного значения, и наконец, регулируя и подтверждая первый десятичный разряд введенного значения. В другом примере, пользователь может вводить интересующую долготу путем увеличения и уменьшения и затем подтверждая ввод полного значения. Как показано в правой стороне фиг. 3, это может приводить к регулировке 320 введенной интересующей долготы, например, 240,3є. Очевидно, что в некоторых примерах, пользователь может также непосредственно вводить интересующую долготу без регулировки ранее введенной интересующей долготы, например, начиная с 0є или ‘ничего’.

В общем случае, процессорная подсистема может быть выполнена таким образом, чтобы пользователь мог указывать интересующую долготу путем указания долготной координаты с использованием подсистемы пользовательского ввода. Например, процессорная подсистема может быть выполнена таким образом, чтобы пользователь мог указывать долготную координату с точностью до по меньшей мере 1 или 2 десятичного разряда. В общем случае, процессорная подсистема может быть выполнена таким образом, чтобы пользователь мог указывать интересующую земную долготу, указывая планетографическую долготную координату на Земле, например, в пределах от -180є до +180є, или конкретно в градусах западной долготы (от -180є до 0є) или восточной долготы (от 0є до +180є) относительно нулевого меридиана. Процессорная подсистема также выполнена таким образом, чтобы пользователь мог указывать интересующую марсианскую долготу, указывая планетоцентрическую долготную координату на Марсе. В 1970 году Международный астрономический союз (IAU) принял соглашение о том, что долгота должна увеличиваться в направлении вращения. Для планет, вращающихся в прямом направлении, как Марс, это означает, что долгота измеряется от 0° до 360° на восток от нулевого меридиана.

Обращаясь вновь к фиг. 3, у пользователя можно запрашивать, для установления времени миссии, ввод планетоцентрической долготы, Л_pc, места посадки в градусах восточной долготы. Настройка местного времени с использованием долготы положения предусматривает значительную эксплуатационную гибкость. Например, если наземный комплекс управления позволяет корректировать часы миссии, например, в результате того, что фактическая точка посадки оказалась в другом месте, чем первоначально планировалось, пользователь может просто вводить новую долготу, и электронные часы могут вычислять правильное среднее солнечное время для нового местоположения посадки.

В случае, когда пользователь желает запрограммировать M1 или M2 для работы в данном марсианском часовом поясе, а не на конкретной интересующей долготе, пользователь может указать центральную долготу соответствующего часового пояса. Это легко вычислить. Ниже представлено два примера, один точно к западу от нулевого меридиана, другой точно к востоку.

В первом примере, M1 можно программировать для часового пояса горы Олимп. Ранее было показано, что гора Олимп располагается на MTC-9. Поскольку каждый часовой пояс может быть центрирован на его соответствующей 15є меридиональной полосе, центральная долгота MTC-9 выражается как Л_pc=360є - 9Ч15є=225єE. Во втором примере, M2 можно программировать для часового пояса ровера Кьюриосити. Посадка произошла в местоположении 4,59є с.ш., 137,44є в.д. Если пользователь желает запрограммировать часы для работы во время миссии, пользователь может ввести 137,44є в.д. Если же пользователь желает запрограммировать часы для работы в соответствующем часовом поясе, можно вычислять, как и прежде, 137,44є в.д. / 15є=9,16, что можно округлить в сторону уменьшения до 9. Таким образом, место посадки Кьюриосити находится в часовом поясе MTC+9. Для MTC+9 правильная долгота полосы равна 9Ч15є в.д. Поэтому, Лpc_MTC+9=135,00є в.д.

Заметим, что электронные часы могут давать пользователю возможность проверять долготу, назначенную M1 или M2 путем ввода режима, показанного на фиг. 3.

Обращаясь вновь к вводу входных данных: для установления количества солов миссии, пользователь может устанавливать дату UTC посадки с использованием подсистемы пользовательского интерфейса. Процессорная подсистема может обозначать соответствующий сол на Марсе как ‘сол 1 миссии”, независимо от местного времени посадки, и может рассматривать сол 2 как начало отсчета среднего солнечного времени места посадки 00:00:00 в следующем соле. Заметим, что альтернативно, сол посадки можно рассматривать как ‘сол 0 миссии”. В подобных случаях, дата UTC посадки, запрограммированная в M1 (или M2) может увеличиваться на одни сутки. Пользователь также может выбирать не вводить дату UTC посадки, и в этом случае электронные часы могут сообщать солнечное время на запрограммированной долготе.

Фиг. 4 иллюстрирует различные функции электронных часов, которые включают в себя отображение количества солов в году, времени миссии, интересующей долготы и количества солов миссии, а также различные другие типы информации. В частности, электронные часы могут быть выполнены с возможностью отображения разных типов информации на разных «страницах», где электронный(е) дисплей(и) отображает(ют) разные информационные элементы. Пользователь имеет возможность переключения между этими страницами с использованием подсистемы пользовательского ввода. Например, как показано в левой стороне фиг. 4, электронные часы могут отображать номер сола в году как значение от 1 до 668 (ссылочная позиция 400), в частности ‘451’, выбранное марсианское время (ссылочная позиция 402), в частности ‘M1’, и время миссии в формате 24 ч (ссылочная позиция 404), в частности ‘12:37:00’. Пользователь может переходить от страницы 1 к странице 2 нажатием кнопки (ссылочная позиция 410). На странице 2, электронные часы могут отображать интересующую долготу (ссылочная позиция 420), в частности ‘335,6є’, день недели (ссылочная позиция 422), в частности ‘Fri(day)’, и количество солов миссии (ссылочная позиция 424), в частности ‘2327’.

Другие функциональные возможности электронных часов могут относиться к хронированию событий на Марсе, или в общем случае, на планете земного типа, отличной от Земли. Например, процессорная подсистема электронных часов может быть выполнена с возможностью:

- обеспечения пользователю возможности указывать событие на Марсе как земные дату и время;

- преобразования земных даты и времени в марсианские дату и время, которые выражаются как марсианские местные солнечное время и дата в марсианских солах на интересующей марсианской долготе; и

- определения относительной метрики даты и времени и выбора относительной метрики даты и времени для отображения, причем относительная метрика даты и времени указывает различие между марсианскими датой и временем и текущими марсианскими датой и временем.

Например, процессорная подсистема может быть выполнена с возможностью определения, в качестве относительной метрики даты и времени или в качестве ее части, количества солов миссии, которое указывает количество солов относительно даты в марсианских солах. Процессорная подсистема может быть выполнена с возможностью увеличивать количество солов миссии в полночное марсианское местное истинное солнечное время.

Ниже более подробно поясняются аспекты вышеупомянутых функциональных возможностей с обращением к функциям ‘истекшее время миссии’ и ‘истекшее время фазы’. В этой связи заметим, что обращения ко ‘времени’ включают в себя дату и время. Таким образом, истекшее или оставшееся время может выражаться в часах, секундах и т.д., а так же в сутках или солах.

Истекшее время миссии (MET)

Функция MET может отображать время, оставшееся до, или время, истекшее после, начала события и, в частности, начала миссии. Оставшееся время можно идентифицировать префиксом ‘-’ для времени, а истекшее время можно идентифицировать префиксом ‘+’ для времени. MET может выражаться в земных сутках и времени, и может указываться с использованием UTC, T1 или T2. Электронные часы в ряде случаев могут издавать предупредительный сигнал при наступлении события. Предупредительный сигнал может быть, например, визуальным предупредительным сигналом и/или звуковым предупредительным сигналом, который может генерироваться пьезоэлектрическим громкоговорителем или аналогичным элементом генерации звука, который может входить в состав электронных часов.

Функция MET может использоваться на Земле, чтобы продолжать отслеживать время, до и после начала (важного) события. Это может быть, например, инициирование и последующее развитие путешествия, подача назначения и периода до приема реакции и т.д. Пользователь обычно может выбирать T1 (местное время), как опорное время, относительно которого вычисляется оставшееся и/или истекшее время. MET может играть фундаментальную роль для космических миссий, которые обычно протоколируются относительно их запуска. Поскольку проектная команда может работать в три смены для объединения элементов космического корабля, проверки всех систем, выполнения задач пусковой кампании и заправки ракеты, часы отсчитывают: T-20 суток, T-6 суток, … сразу после запуска, контрольные точки миссии (например, развертывание солнечных панелей, орбитальные включения маршевого двигателя и выход на межпланетную траекторию) могут регистрироваться как T+ ч, мин, с. В ходе маршевого полета, длительность миссии может подытоживаться как T+XX суток с момента запуска с использованием UTC как метки времени.

Функция MET может использоваться на Марсе, чтобы, помимо функций M1 (и M2), которые могут быть выполнены с возможностью продолжения отслеживания количества солов миссии и дополнительного отслеживания миссии в земных сутках. Таким образом, для Марсианских миссий MET можно программировать с UTC в качестве опорных данных для подачи полезной и дополнительной информации на M1.

Истекшее время фазы (PET)

Функция PET может обеспечивать особый тип хронометража, и в ряде случаев соответствующие функциональные возможности предупредительного сигнала. При выборе PET, электронные часы могут отображать оставшееся время (-) до, или истекшее время (+) после события. PET можно программировать либо согласно MET (указывающему интервал в сутках и часах), либо согласно заданным пользователем дате и времени (в UTC, T1, T2, MTC, M1, M2 или MLs).

Функция PET обеспечивает значительную гибкость в отношении указания событий. В нижеследующей таблице сведены возможные входные параметры.

Режим PET Данные программирования PET MET Земная дата и сдвиг по времени по сравнению с временем миссии (MET) PET UTC Земля: отсчет до и после даты и времени UTC PET T1 Земля: отсчет до и после даты и времени T1 PET T2 Земля: отсчет до и после даты и времени T2 PET MTC Марс: отсчет до и после номера сола и времени MTC PET M1 Марс: отсчет до и после номера сола и времени M1 PET M2 Марс: отсчет до и после номера сола и времени M2 PET MLs Марс: отсчет до и после значения солнечной долготы Марса

Функция PET может использоваться на Земле для выдачи предупредительного сигнала в определенное время после начала события, запрограммированного в MET. В этом случае, функция PET может вести себя, как предупредительный сигнал относительно другого предупредительного сигнала. Например, если пользователю понадобится подготовить пробный образец и доставить его промышленному партнеру в данную дату, пользователь может программировать предупредительный сигнал и хронометрировать относительно этого события с использованием функции MET. Пользователю также можно напоминать проверить, что пробный образец поступит безопасно неделей позже, путем установления семидневного отсчета с использованием функций PET относительно даты и времени MET.

Для космических миссий, функция PET может использоваться для отсчета времени до и/или от событий, указанных в отношении истекшего времени миссии с момента запуска. На самом Марсе PET может быть установлено равным отсчету времени до и/или после события с использованием марсианской временной базы.

Электронные часы могут дополнительно обеспечивать режим MLs (солнечной долгота Марса). Начало статистического сезона пыльных бурь начинается на L_s=180є и заканчивается вблизи L_s=325є. Функция PET может использоваться в режиме MLs для отсчета количества солов до начала статистического сезона пыльных бурь. Например, функция PET может использоваться для определения, когда ровер сможет работать на поверхности Марса.

В общем случае, пользователь может программировать таймер PET относительно даты и времени, запрограммированных для MET, но также относительно по отдельности введенных даты и времени.

Местное истинное солнечное время (LTST)

Как описано в другом месте, электронные часы могут вычислять местное истинное солнечное время (LTST) и в некоторых примерах также могут отображать LTST с использованием аналогового циферблата, чтобы пользователь мог использовать электронные часы как солнечный компас.

Ниже описана предыстория LTST: длительность солнечных суток не является постоянной. Когда механические часы начали вытеснять из области хронометража солнечные часы, которые веками служили людям, различие между временем часов и истинное солнечным временем становится проблемой для повседневной жизни. Истинное солнечное время (также именуемое видимым солнечным временем) может задаваться как время, указанное Солнцем на солнечных часах (или измеренное его полдневным переходом через предпочтительный местный меридиан), тогда как среднее солнечное время может задаваться как его среднее, что обычно отображается хорошо регулируемыми часами.

Уравнение времени описывает различие между истинным солнечным временем и средним солнечным временем на протяжении года. Его форму можно понимать как сумму двух синусоид, первая из которых имеет период один год (ее амплитуда является функцией эксцентриситета орбиты планеты) и другая из которых имеет период половину года (амплитуда которой зависит от наклона оси вращения). Уравнение времени будет постоянным только для планеты с абсолютно круговой орбитой и нулевым осевым наклоном. Другой интересный способ посмотреть на этот эффект состоит в учете аналеммы планеты. Этот график описывает годовое развитие положения солнца в небе, как видно, если установить стационарную камеру чтобы делать несколько снимков каждые сутки в одно и то же среднее солнечное время.

Ниже с обращением к фиг. 5A-6B рассмотрено уравнение времени и аналемма для Земли и Марса. Фиг. 5A иллюстрирует уравнение 500 времени Земли, где по горизонтальной оси 510 отложено время в сутках, и по вертикальной оси 520 отложена разность во времени в минутах. Фиг. 5A дополнительно иллюстрирует первый компонент 530 вследствие наклона оси вращения, второй компонент 532 вследствие эксцентриситета орбиты и сумму 534 обоих компонентов. Фиг. 5B иллюстрирует аналемму 550 Земли, где горизонтальная ось 560 иллюстрирует разность во времени в минутах, и вертикальная ось 570 иллюстрирует наклонение истинного Солнца в градусах. Фиг. 5B дополнительно иллюстрирует первый компонент 580 вследствие наклона оси вращения, второй компонент 582 вследствие эксцентриситета орбиты и сумму 584 обоих компонентов. Фиг. 6A и 6B представляют фиг. 5A и 5B, но применяются к Марсу, где по горизонтальной оси 610 на фиг. 6A отложено время в солах вместо суток.

Как можно видеть из уравнения 500 времени Земли на фиг. 5A, истинное солнечное время может отставать от среднего солнечного временем примерно на 14 мин 6 с (около 12 февраля) или опережать его на 16 мин 33 с (около 3 ноября). Уравнение времени имеет нули (даты, когда истинное солнечное время и среднее солнечное время совпадают) вблизи 15 апреля, 13 июня, 1 сентября и 25 декабря. На Марсе, орбита которого имеет значительно более высокий эксцентриситет, чем орбита Земли, различие между истинным солнечным временем и средним солнечным временем может достигать 50 мин, что можно видеть на фиг. 6A.

С учетом этих различий, можно понять, что точный солнечный компас обеспечиваться только, если стрелки часов отображают истинное солнечное время в местоположении носителя.

Заметим, что уравнение времени известно само по себе, например, из документа “A Post-Pathfinder Evaluation of Areocentric Solar Coordinates with Improved Timing Recipes for Mars Seasonal/Diurnal Climate Studies” за авторством Allison, Michael et al., 1999. А именно, уравнение времени можно вывести, надлежащим образом объединяя разложения в ряд уравнений (4) и (5) в документе, согласно формуле EOT=Alpha(FMS) - Alpha(s), которая показана в втором абзаце страницы 219. Уравнение марсианского времени задается как уравнение (20), тогда как уравнение (23) указывает, как вычислять местное истинное солнечное время (LTST) для данного местоположения на основании его долготы. Документ настоящим включен путём ссылки, в той мере, в которой он относится к вычислению уравнения времени и, в частности, в той мере, в которой он относится к приведенным уравнениям.

Фиг. 7 иллюстрирует использование электронных часов в качестве солнечного компаса при отображении местного истинного солнечного времени с использованием аналогового циферблата. А именно, как показано в левой стороне фиг. 7, электронные часы могут отображать LTST с использованием аналогового циферблата 710, в этом примере 10:15, в режиме, именуемом ‘STE’ (местное истинное солнечное время Земля). Как показано в правой стороне фиг. 7, затем пользователь может вращать электронные часы таким образом, чтобы часовая стрелка указывала на Солнце 700. При этом может образовываться угол 720 между часовой стрелкой и направлением 12 часов (1 час, в режиме летнего времени). Затем пользователь может вращать окантовку таким образом, чтобы метка 712 страны света, обозначающая север, делила пополам предыдущий угол 720 (т.е., располагается посередине между часовой стрелкой и меткой 12 часов). Тогда в северном полушарии, метка 712 страны света указывает приблизительно на юг, и в южном полушарии, приблизительно на север.

Чтобы электронные часы можно было использовать в качестве солнечного компаса, процессорная подсистема электронных часов может быть выполнена с возможностью управления средством отображения времени для отображения LTST, т.е. истинного солнечного времени на указанной интересующей долготе, с помощью часовой стрелки и минутной стрелки. LTST может определяться и отображаться для Земли и/или для Марса и/или для другой планеты земного типа. В случае, когда LTST определяется для нескольких планет или для нескольких долгот на одной планете, электронные часы могут обеспечивать разные режимы для отображения соответствующих LTST. Для определения земного LTST, процессорная подсистема может быть выполнена с возможностью поддержки координированного всемирного времени, UTC, на Земле и определения земного LTST на интересующей земной долготе в зависимости от UTC. Для определения марсианского LTST процессорная подсистема может быть выполнена с возможностью поддержки координированного марсианского времени, MTC, на Марсе и определения марсианского LTST на интересующей марсианской долготе в зависимости от MTC.

Очевидно, что отображение LTST, в отличие от LMST использующее аналоговый циферблат, обеспечивает повышенную навигационную точность, можно проиллюстрировать следующим образом: город Лейден (NL) находится на 4,50є в.д., в часовом поясе UTC+1. Всем местоположениям в UTC+1 назначается среднее солнечное время, соответствующее долготе 15є в.д. Таким образом, с солнечной точки зрения, время, показанное часами в Лейдене, отстает.

Расхождение LMTS для UTC+1 относительно LTST для города Лейдена (NL), т.е. на 4,50є в.д., может вычисляться следующим образом:

Ур. (1): LMST для данной планетографической долготы, Л_pg, в градусах западной долготы, выражается в виде: LMST=UTC - Л_pg (24 ч/360є).

Ур. (2): LMST для данной планетографической долготы, Л_pg, в градусах восточной долготы, выражается в виде: LMST=UTC+Л_pg (24 ч/360є).

С использованием уравнение 2, можно определять, что часы в Лейдене должны показывать:

LMST_Leiden=UTC+4,50є x 24 ч/360є=UTC+0,3 ч, или UTC+20 мин.

Вместо этого, традиционные часы отображают UTC+60 мин. Это позволяет заключить, что для правильного отслеживания LMST, часы в Лейдене нужно перевести назад 60 мин - 20 мин=40 мин. Если кто-то хочет использовать часы в качестве точного солнечного компаса, ему, возможно, потребуется понять, какое влияние это смещение на 40 мин окажет на часовую стрелку, что большинство людей не в состоянии учесть. Это можно объяснить следующим образом: часовая стрелка проходит полный оборот (360є) за 12 ч. За один час часовая стрелка заметает угол 360є/12=30є. Поэтому, 40 мин соответствуют 40 мин x 30є/60 мин=20є движения часовой стрелки. Это не малая коррекция, а большая. Если использовать традиционные часы в качестве солнечного компаса в Лейдене с использованием вышеописанного способа, т.е. делением пополам угла, образованного между часовой стрелкой (наведенной на Солнце) и направлением 12 часов, направление будет отличаться от истинного юга на 10є. Таких погрешностей можно избежать посредством отображения истинного солнечного времени на интересующей долготе.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут разработать многие альтернативные варианты осуществления не выходя за рамки объема нижеследующей формулы изобретения.

В формуле изобретения, любые ссылочные позиции, заключенные в скобки, не следует рассматривать как ограничение пункта формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличных от указанных в пункте формулы изобретения. Употребление названия элемента не исключает наличия множества таких элементов. Выражения, например, «по меньшей мере один из», предваряющие список или группу элементов, представляют выбор из всех или любого подмножества элементов из списка или группы. Например, выражение, «по меньшей мере один из A, B и C» следует понимать как включающее в себя только A, только B, только C, оба A и B, оба A и C, оба B и C или все из A, B и C. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько отдельных элементов, и посредством надлежащим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения устройства, где перечислено несколько средств, несколько этих средств могут быть реализованы одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Сам по себе тот факт, что определенные средства упомянуты в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что нельзя с достижением преимущества использовать сочетание этих средств.

Изобретение относится к электронным часам. Электронные часы имеют функциональные возможности для исследований космоса и/или исследований поверхности на планете земного типа. Часы содержат средство отображения времени и процессорную подсистему. Процессорная подсистема выполнена с возможностью поддержки координированного планетарного времени планеты земного типа, получения долготных данных, представляющих интересующую долготу на планете земного типа, которая отличается от нулевого меридиана планеты, определения местного истинного солнечного времени, LTST, на интересующей долготе в зависимости от координированного планетарного времени и с использованием уравнения времени, которое учитывает эксцентриситет орбиты и наклон оси вращения планеты земного типа, и управления средством отображения времени электронных часов для отображения LTST. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Электронные часы (100), содержащие:

- средство (110, 120, 122) отображения времени для отображения времени, причем средство отображения времени является электронно управляемым для отображения определенного времени;

- процессорную подсистему (200), выполненную с возможностью

- осуществления электронной связи со средством отображения времени и

- поддержки координированного планетарного времени (UTC, MTC), которое задано для нулевого меридиана планеты земного типа;

- получения долготных данных, причем долготные данные представляют интересующую долготу на планете земного типа, которая отличается от нулевого меридиана;

- определения местного истинного солнечного времени, LTST, на интересующей долготе в зависимости от координированного планетарного времени и с использованием уравнения времени, которое учитывает эксцентриситет орбиты и наклон оси вращения планеты земного типа; и

- управления средством отображения времени для отображения LTST.

2. Электронные часы (100) по п. 1, дополнительно содержащие:

- электронный дисплей (120, 122);

- подсистему (210) пользовательского ввода, позволяющую пользователю вводить данные, причем электронный дисплей выполнен с возможностью отображения реакции на упомянутый ввод данных;

причем процессорная подсистема (200) выполнена таким образом, что позволяет пользователю указывать интересующую долготу с использованием подсистемы пользовательского ввода.

3. Электронные часы (100) по п. 2, в которых процессорная подсистема (200) выполнена так, что позволяет пользователю указывать интересующую долготу путем указания долготной координаты с использованием подсистемы (210) пользовательского ввода.

4. Электронные часы (100) по п. 3, в которых процессорная подсистема (200) выполнена так, что позволяет пользователю указывать долготную координату с точностью до по меньшей мере 1 или 2 десятичного разряда.

5. Электронные часы (100) по любому из пп. 1-4, в которых средство отображения времени содержит циферблат (110), причем циферблат содержит часовую стрелку и минутную стрелку, и процессорная подсистема (200) выполнена с возможностью управления средством отображения времени для отображения LTST с помощью часовой стрелки и минутной стрелки.

6. Электронные часы (100) по п. 5, в которых циферблат (110) содержит физическую часовую стрелку и физическую минутную стрелку.

7. Электронные часы (100) по п. 5, в которых средство отображения времени содержит дисплей для электронного отображения циферблата.

8. Электронные часы (100) по любому из пп. 5-7, дополнительно содержащие окантовку (140), причем окантовка способна вращаться вокруг циферблата и содержит метки для стран света (142).

9. Электронные часы (100) по любому из пп. 1-8, в которых процессорная подсистема (200) выполнена с возможностью по меньшей мере одного из:

- поддержки координированного всемирного времени, UTC, на Земле и определения земного LTST на интересующей земной долготе в зависимости от UTC; и

- поддержки координированного марсианского времени, MTC, на Марсе и определения марсианского LTST на интересующей марсианской долготе в зависимости от MTC.

10. Электронные часы (100) по п. 9, в которых процессорная подсистема (200) выполнена таким образом, что позволяет пользователю указывать интересующую земную долготу, указывая планетографическую долготную координату на Земле.

11. Электронные часы (100) по п. 9 или 10, в которых процессорная подсистема (200) выполнена таким образом, что позволяет пользователю указывать интересующую марсианскую долготу, указывая планетоцентрическую долготную координату на Марсе.

12. Электронные часы (100) по любому из пп. 9-11, в которых процессорная подсистема (200) выполнена так, что позволяет пользователю указывать количество секунд координации для UTC.

13. Электронные часы (100) по любому из пп. 9-12, в которых процессорная подсистема (200) выполнена с возможностью:

- обеспечения пользователю возможности указывать событие на Марсе как земные дату и время;

- преобразования земных даты и времени в марсианские дату и время, которые выражаются как марсианские местные солнечное время и дата в марсианских солах на интересующей марсианской долготе; и

- определения относительной метрики даты и времени и выбора относительной метрики даты и времени для отображения, причем относительная метрика даты и времени указывает различие между марсианскими датой и временем и текущими марсианскими датой и временем.

14. Электронные часы (100) по п. 13, в которых процессор является подсистемой (200), выполненной с возможностью определения, в качестве относительной метрики даты и времени или в качестве ее части, количества солов миссии, которое указывает количество солов относительно даты в марсианских солах.

15. Электронные часы (100) по п. 13 или 14, в которых процессорная подсистема (200) выполнена с возможностью увеличения количества солов миссии в полночное марсианское местное истинное солнечное время.