Сделай Сам Свою Работу на 5

Информационные аэрокосмические ОС

Данные системы делятся иконические и параметрические. Первые используются для представления конечной информации человеку, а вторые- для числовой оценки состояния наблюдаемых объектов путем анализа оптической информации от ИИ.

 

Аэрокосмические фотоаппараты

В настоящее время используются цифровые АФА либо для авиационной техники- также и пленочные.

По положению оптической оси при фотографировании они разделяются на:

Ø Плановые

Ø Перспективные

Ø Панорамные

 

 

По способу развертки изображения подстилающей поверхности аэрокосмических фотоаппаратов разделяют на:

· Кадровые (один кадр изображения фокусируется в мгновенном поле зрения)

· Щелевые (кадр изображения представляет собой полосу вдоль направления полета, образованную за счет сканирования щелевым полем зрения)

· Панорамные (кадр изображения представляет из себя полосу поперек направления полета образованную сканированием кадра)

Типичный состав аэрофотоапаратов

Аэрофото (содержит все основные оптико-механические и регистрирующие узлы, пульт управления, системы автоматической регулировки экспозиции, компенсации сдвига изображения, компенсации дефокусировки, системы служебной информации…)

Чаще всего объективы для видимого диапазона в аэрокосмических устройствах строятся по зеркальным либо зеркально-линзовым системам, для широкоспектральных систем- по зеркальным схемам, для ИК техники- по линзовым.

 

Аэрофотозатворы

Используются щелевые, шторные, электрооптические фотозатворы.

Роботу любого фотозатвора можно оценить с помощью временной диаграммы срабатывания

К основным характеристикам фотозатворов относятся:

· Полная выдержка t0- время в течении которого на чувствительный элемент через затвор поступает излучение

Если бы идеальный затвор срабатывал мгновенно, то диаграмма соответствовала бы фигуре DFGB.

КПД фотозатвора определяется соотношением площади ограниченной диаграммой срабатывания реального затвора к площади идеального:



Время, в течении которого фотозатвор пропускал бы столько же энергии, сколько данный реальный затвор, назывется эффективной выдержкой

Диапазон выдержки, который равен максимальному значению полной выдержки, отнесенному к минимальному значению полной выдержки.

По положению в фотоаппарате фотозатворы бывают:

· Щелевые

· Жалюзийные

· Центральные

· Шторные

Щелевые фотозатворы в пленочных фотоаппаратах используются при щелевом способе фотографирования и представляют из себя регулируемую по ширине щелевую диафрагму.

Шторный фотозатвор состоит из одной или нескольких шторок, движущихся прямолинейно в пределах светового отверстия.

К достоинствам шторных фотозатворов относится:

1) Сравнительная простота конструкции

2) Возможность получения малых выдержек в большом диапазоне

Недостатки:

1) Линейные искажения изображения при движении носителя

2) Неравномерная экспозиция по полю, различный КПД по полю зрения.

 

Жалюзийные фотозатворы состоят из узких прямоугольных световых заслонок, вращающихся вокруг параллельных осей, лежащих в плоскости светового отверстия.

По типу срабатывания эти фотозатворы бывают прямого и возвратного действия. В первом случае экспонирование первого кадра осуществляется при повороте шторок почти на 1800, а второй кадр при таком же повороте в обратном направлении. Во втором случае кадр экспонируется при повороте шторок до 900 и обратно. К достоинствам этих фотозатворов относится:

1) Надежность

2) Возможность получения сравнительно малых выдержек при больших световых отверстиях.

Недостатки:

1) Выдержка изменяется по мере зрения

2) Снижается разрешающая способность, в том числе за счет дифракционных явлений

Центральные фотозатворы- фотозатворы в которых световое отверстие открывается с середины к краям, а закрывается в обратном направлении с помощью специальных шторок

Типичная блок-схема на интерферометре Майкельсона имеет следующий вид.

Входное излучение формируется телескопической системой 1 и через светоделитель 2 подается на неподвижное зеркало 4. Отразившись от зеркал, два пучка собираются камерным объективом 6 в чувствительной плоскости ПИ блока 7. Там интерференционная картина преобразуется в электрический сигнал, частотный спектр которого определяется спектральным составом оптического входного излучения и скоростью перемещения зеркала 4. Для точного восстановления спектра оптического излучения нужно знать точное значение скорости зеркала 4. Для этого используется измерительный канал на базе лазера 8. Излучение лазера , отразившись от зеркал 3 и 4, интерферирует в плоскости чувствительной поверхности ПИ 9. На выходе этого ПИ формируется сигнал, частота которого соответствует скорости зеркала 4.информационный и вспомогательный измерительный сигналы подаются в блок обработки 10, и далее на ЭВМ. В блоке 10 так же вырабатывается сигнал управления линейным двигателем 5.

Для обеспечения просмотра пространства объектов перед объективом 1 устанавливается двухкоординатный сканер.

 

Видеополяриметры

Вид поляризации излучения и ее степень можно определить с помощью четвертьволновой пластинки и вращающегося линейного поляризатора.

 

Один из первых оптико-электронных видеополяриметров имеет следующий вид:

В данном устройстве на входе после телескопической системы 1, 2, 3 установлен магнито-оптический вращатель плоскости поляризации 4. Функционально он эквивалентен вращающемуся линейному анализатору. За ним установлена призма Волластона, которая разделяет изображение на два изображения с ортогональной поляризацией. Разделение происходит таким образом, что на фотокатоде передающей телевизионной трубки 7 изображения разнесены вдоль строчной развертки. В блоке обработки 8 сигналы двух изображений могут вычитаться либо определяться их отношения. Также в этом блоке формируются управляющие сигналы для блока управления 9. В блоке индикаторов 10 визуализируется изображение с определенной ориентацией плоскости поляризации (задается в блоке 4).

 

Видеоспектрометры

Видеоспектрометры предназначаются для получения двумерных изображений с высоким спектром разрешения от 10-ов до тысяч спектральных каналов.

По способу просмотра пространства предметов ВС разделяются на одномерно либо двумерно сканирующие, а по способу получения спектральной информации на диспергирующие, дифракционные и интерференционные.

ВС кроме информационного канала содержит комбинированный канал и ряд вспомогательных измерительных каналов.

Типичная блок-схема ВС с диспергирующим дифракционным разложением имеет вид:

 

 

 

 

В случае использования матричного ПИ изображение подстилающей поверхности в виде поперечной направлению полета полосы через зеркало 1 входным объективом 2 фокусируется в плоскости щелевой диафрагмы 3. Эта диафрагма является входной щелью поляриметра, состоящего из коллиматора 4 и дифракционного диспергирующего элемента 5. Разложенное в спектр излучение камерным объективом 6 проектируется на матрицу ПИ 7. Таким образом, изображение представляет из себя полосы подстилающей поверхности. Причем направление спектрального разложения перпендикулярно ориентации полосы. Далее сигнал подается в БЭВМ. Размерность матрицы ПИ по одной координате определяет пространственное разрешение, а по второй- спектральное разрешение.

При использовании линейного ПИ происходит регистрация спектров только одной точки плоскости предметов (размерность линейки определяет спектральное разрешение). Поэтому для создания двумерного изображения, кроме сканирования за счет движения летательного аппарата, как в случае с МПИ, необходимо зеркалом 1 осуществлять поперечное сканирование.

По сравнению с диспергирующими призмами, дифракционные решетки обладают:

Ø Высокой разрешающей способностью строить линейный спектр

Ø Имеют небольшие массы и габариты

Ø Устойчивы к радиационным воздействиям

Однако они дополнительно рассеивают свет, формируют перенакладываемые спектры различных порядков, дополнительно поляризуют излучение. Поэтому большинство ВС строятся на основе дифракционных решеток, а некоторые на основе призм.

 

Схема AVIRIS

Данное устройство для охвата спектрального диапазона 0,4-2,4 мкм предусматривает предварительное разделение излучения на 4 поддиапазона. При этом обеспечивается отсутствие переналожения спектра на дифракционных решетках. Излучение от подстилающей поверхности сканирующим барабаном 1 через систему зеркал 2 подается на входное эллиптическое зеркало 3. Пройдя через отверстие в зеркале 5 и отразившись от сферического зеркала 4, а затем от зеркала 5, излучение фокусируется на входных торцах волоконных световодов 6. Выходные торцы световодов являются входными щелями полихроматоров 7. Каждый полихроматор содержит зеркальный коллиматор и дифракционную решетку, а на его выходе установлена линейка ПИ.

Достоинством есть:

Ø Относительная простота

Ø Хорошее спектральное разрешение

Недостаток: сложность сканирующего узла.

ВС с интерференционным выделением спектра. Основаны на использовании интерферометров чаще всего Майкельсона. При наличии на входе устройства монохроматического излучения с длиной волны l в результате интерференции двух отраженных от неподвижных зеркал световых волн. Диафрагма перед ПИ будет равномерно освещена. Величина освещенности определяется соотношением фаз интерферирующих волн. Если одно из зеркал смещается со скоростью u, то соотношение фаз будет постоянно меняться и на приемнике формируется изменяющееся во времени световое поле. Таким образом, на выходе ПИ формируется сигнал с частотой 2u/l, амплитуда которого зависит от амплитуды входного излучения.

Если на вход поступает белое излучение, то на выходе ПИ будем наблюдать сигнал с непрерывным спектром, частоты которого при постоянной u зависят от длины волны. Таким образом, анализируя выходной сигнал можно восстановить спектральный состав излучения на входе устройства.

 



©2015- 2018 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.