RU2442109C1 - Celestial angle measurement device - Google Patents

Celestial angle measurement device Download PDF

Info

Publication number
RU2442109C1
RU2442109C1 RU2010123442/28A RU2010123442A RU2442109C1 RU 2442109 C1 RU2442109 C1 RU 2442109C1 RU 2010123442/28 A RU2010123442/28 A RU 2010123442/28A RU 2010123442 A RU2010123442 A RU 2010123442A RU 2442109 C1 RU2442109 C1 RU 2442109C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
stellar
radiation
channel
matrix
Prior art date
Application number
RU2010123442/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010123442A (en
Inventor
Михаил Петрович Колосов (RU)
Михаил Петрович Колосов
Андрей Янович Гебгарт (RU)
Андрей Янович Гебгарт
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Геофизика-Космос"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Геофизика-Космос" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Геофизика-Космос"
Priority to RU2010123442/28A priority Critical patent/RU2442109C1/en
Publication of RU2010123442A publication Critical patent/RU2010123442A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2442109C1 publication Critical patent/RU2442109C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: device comprises a light input unit which lets the light enter the stellar lens, and the stellar lens itself. A matrix light receiver is located in the focal plane of the lens. The receiver is connected to the computer unit. The stellar lens forms the first bitmap image from the astronomical light source on the matrix light receiver. The light input unit and the stellar lens form the second bitmap image from the said astronomic source o the matrix light receiver.
EFFECT: device reliability increase while design complexity remains the same; the device still cannot decalibrate; mass and size reduction.
6 cl, 3 dwg

Description

В звездных приборах (далее - ЗП) ориентации космических аппаратов нашли широкое применение каналы геометрического эталона (далее - КГЭ). С помощью этого канала осуществляется материализация приборной системы координат ЗП, а его оптической системе придается свойство нерасстраиваемости [1, 2]. Относительно этой системы координат ЗП производят измерения угловых координат визируемых звезд.In stellar instruments (hereinafter - ZP), the orientations of spacecraft have found widespread use of channels of a geometric standard (hereinafter - CGE). Using this channel, the instrumentation coordinate system of the RF is materialized, and the property of non-upsetability is attached to its optical system [1, 2]. Relative to this coordinate system of the RFP, the angular coordinates of the sighted stars are measured.

Известные КГЭ имеют внутриприборный осветитель, с помощью которого осуществляется подсветка диафрагмы коллиматора указанного канала. Наличие такого осветителя снижает надежность ЗП, так как при длительном сроке его эксплуатации всегда имеется определенная вероятность выхода из строя источника излучения осветителя.Known CGEs have an intra-instrument illuminator, with the help of which the illumination of the collimator diaphragm of the specified channel is carried out. The presence of such a lighter reduces the reliability of the RF, since with a long period of its operation there is always a certain probability of failure of the luminous source of radiation.

КГЭ, у которого имеется внутриприборный источник излучения, можно называть активным, без такого источника - пассивным.A CGE, which has an intra-instrument radiation source, can be called active, without such a source - passive.

Основная идея заявляемого углоизмерительного звездного прибора заключается в создании пассивного КГЭ, которая реализуется следующим образом:The main idea of the inventive angle measuring star device is to create a passive CGE, which is implemented as follows:

1. В качестве источника излучения КГЭ используется визируемый ЗП астрономический источник излучения (далее - АИИ).1. As a source of radiation of the CGE, the astronomical radiation source sighted by the GP is used (hereinafter - AII).

2. Объектив ЗП и матрица пикселей матричного приемника излучения, например прибор с зарядовой связью (далее - ПЗС), расположенная в фокальной плоскости объектива, в совокупности образуют известный световозвращатель.2. The ZP lens and the matrix of pixels of the matrix radiation receiver, for example, a charge-coupled device (hereinafter - CCD) located in the focal plane of the lens, in the aggregate form a known retroreflector.

Целью изобретения является повышение надежности ЗП без усложнения его конструкции, при сохранении его нерасстраиваемости и уменьшение габаритно-массовых характеристик прибора.The aim of the invention is to increase the reliability of the RF without complicating its design, while maintaining its non-upsetability and reducing the overall mass characteristics of the device.

Цель достигается тем, что углоизмерительный звездный прибор содержит канал геометрического эталона, выполненный в виде источника излучения, блока коллиматора и устройства ввода излучения в объектив звездного канала, объектив звездного канала, в фокальной плоскости которого установлено фотоприемное устройство, и вычислительный блок, при этом объектив звездного канала осуществляет формирование первого точечного изображения от астрономического источника излучения на фотоприемном устройстве, в качестве источника излучения и блока коллиматора канала геометрического эталона используется указанный астрономический источник излучения, имеющий угловые размеры меньше углового поля объектива и расположенный внутри углового поля объектива, при этом устройство ввода излучения в объектив звездного канала и объектив звездного канала осуществляют формирование второго точечного изображения от указанного астрономического источника излучения на фотоприемном устройстве.The goal is achieved in that the stellar angle measuring device comprises a geometric reference channel made in the form of a radiation source, a collimator unit and a radiation input device into the stellar channel lens, a stellar channel lens, in the focal plane of which a photodetector is installed, and a computing unit, while the stellar lens channel implements the formation of the first point image from an astronomical radiation source on a photodetector, as a radiation source and a block of the channel standard limator of the geometric standard uses the specified astronomical radiation source having angular sizes less than the angular field of the lens and located inside the angular field of the lens, while the input device of radiation into the lens of the stellar channel and the star channel lens generate a second point image from the specified astronomical radiation source on the photodetector .

Кроме того, предпочтительно, чтобы устройство ввода излучения в объектив звездного канала представляло собой прозрачную плоскопараллельную пластину, на которую может быть нанесено светоделительное покрытие, или отражающее покрытие для формирования второго точечного изображения от астрономического источника излучения на фотоприемном устройстве.In addition, it is preferable that the device for introducing radiation into the lens of the stellar channel be a transparent plane-parallel plate on which a beam splitting coating or a reflective coating can be applied to form a second point image from an astronomical radiation source on a photodetector.

Также предпочтительно, чтобы в качестве фотоприемного устройства использовался матричный приемник излучения типа прибора с зарядовой связью (ПЗС-приемник).It is also preferred that the charge-coupled array type radiation detector (CCD receiver) is used as the photodetector.

Также предпочтительно, чтобы перед устройством ввода излучения в объектив звездного канала была установлена бленда.It is also preferred that a lens hood be installed in front of the radiation input device into the star channel lens.

Также устройство ввода излучения в объектив звездного канала может являться защитным стеклом прибора.Also, the device for introducing radiation into the lens of the stellar channel can be a protective glass of the device.

Предлагаемое устройство поясняется следующими фигурами:The proposed device is illustrated by the following figures:

фиг.1 - оптическая система прибора с каналом геометрического эталона, содержащего источник излучения, блок коллиматора и устройство ввода излучения (аналог);figure 1 - the optical system of the device with a channel of a geometric standard containing a radiation source, a collimator unit and a radiation input device (analogue);

фиг.2 - оптическая система прибора без канала геометрического эталона со схемой хода лучей в объективе прибора;figure 2 - the optical system of the device without a geometric reference channel with a diagram of the path of rays in the lens of the device;

фиг.3-оптическая система предлагаемого прибора (с каналом геометрического эталона) со схемой хода лучей в объективе прибора.figure 3-optical system of the proposed device (with a channel of a geometric standard) with a diagram of the path of rays in the lens of the device.

На фиг.1 показана оптическая схема звездного прибора (аналога) с каналом геометрического эталона [1, 2], содержащего источник излучения, блок коллиматора и устройство ввода излучения. Прибор состоит из объектива 1, представляющего сложную многолинзовую конструкцию, в фокальной плоскости которого расположена, например, матрица пикселей 2 прибора с зарядовой связью (ПЗС) 3. В дальнейшем для наглядности иллюстрации прохождения лучей через объектив, который показан в виде его входной и выходной преломляющей поверхности, в нем представлены его совмещенные главные плоскости НН'. Перед объективом расположено устройство ввода излучения в объектив звездного канала (зеркально-призменная система - моноблок призм) 6. Одна призма представляет собой БкР-180° (уголковый световозвращатель), а другая дополняет зеркально-призменную систему до плоскопараллельной пластины. Внутри устройства 6 может быть расположен светоделитель 9. Перед входной гранью призмы БкР-180° установлен блок-коллиматор 8. Из блока коллиматора выходят параллельные пучки лучей. Конструктивно этот коллиматор жестко связан с посадочным местом прибора. Изображение его точечной диафрагмы, подсвеченной источником излучения 7, фокусируется на матрице 2. Изображение точечной цели (звезды) также фокусируется на матрице 2. Оптические элементы 7, 8, 6 формируют канал геометрического эталона.Figure 1 shows the optical diagram of a stellar instrument (analogue) with a channel of a geometric standard [1, 2] containing a radiation source, a collimator unit and a radiation input device. The device consists of a lens 1, which is a complex multi-lens design, in the focal plane of which, for example, a matrix of pixels 2 of a charge-coupled device (CCD) 3 is located. Hereinafter, for clarity, illustrate the passage of rays through a lens, which is shown as its input and output refracting surface, it presents its combined main plane NN '. A device is located in front of the lens for introducing radiation into the lens of the stellar channel (mirror-prism system - a monoblock of prisms) 6. One prism is a BkR-180 ° (corner reflector), and the other complements the mirror-prism system to a plane-parallel plate. A beam splitter 9 can be located inside the device 6. A block collimator 8 is installed in front of the input face of the BkR-180 ° prism 8. Parallel beam beams come out of the collimator block. Structurally, this collimator is rigidly connected to the instrument seat. The image of its point aperture, illuminated by the radiation source 7, focuses on the matrix 2. The image of the point target (star) also focuses on the matrix 2. Optical elements 7, 8, 6 form the channel of the geometric standard.

Конструкция угломера выполнена так, что все оптические элементы системы и их жесткие соединения стабильны, т.е. они всегда сохраняют свое геометрическое подобие. Однако в процессе эксплуатации возможны их эксплуатационные пространственные линейные и угловые микроперемещения.The design of the protractor is made so that all the optical elements of the system and their rigid connections are stable, i.e. they always retain their geometric similarity. However, in the process of operation, their operational spatial linear and angular microdisplacements are possible.

Назначение угломера - определение угловых координат цели (звезды). Перед объективом 1 в его угловом поле (2ΔW) расположена бесконечно удаленная точечная цель (например, звезда). Физически определение координат цели происходит относительно начала точки отсчета на матрице 2, формируемой точечным изображением диафрагмы блока коллиматора. Линия, проходящая через центр точечного изображения и главные точки объектива 1, является визирной линией ЗП. Эта линия в пространстве предметов ЗП в данном приборе перпендикулярна его посадочному месту и является одной из осей его приборной системы координат, относительно которой производится измерение угловых координат визируемых звезд.The purpose of the goniometer is to determine the angular coordinates of the target (star). In front of the lens 1 in its angular field (2ΔW) is an infinitely distant point target (for example, a star). Physically, the coordinates of the target are determined relative to the origin of the reference point on the matrix 2, formed by the point image of the diaphragm of the collimator unit. The line passing through the center of the point image and the main points of the lens 1 is the target line of the RF. This line in the space of objects in the RF in this device is perpendicular to its seat and is one of the axes of its instrument coordinate system, relative to which the angular coordinates of the sighted stars are measured.

Сначала проведем оценку микроперемещений устройства ввода излучений 6 зеркально-призменной системы. Известно, что в параллельном ходе лучей линейные смещения зеркально-призменной системы на их угловое положение не влияют. Угловые повороты этой зеркально-призменной системы на угловое положение лучей, прошедших через нее, также не влияют. Призма БкР-180° как световозращатель, только поворачивает падающий на нее пучок лучей на 180°. Плоскопараллельная пластина перед объективом 1 также не меняет угловое положение лучей от звезды.First, we will evaluate the micro displacements of the radiation input device 6 of the mirror-prism system. It is known that in the parallel path of the rays, linear displacements of the prism-mirror system do not affect their angular position. The angular rotations of this mirror-prism system do not affect the angular position of the rays passing through it either. Prism BkR-180 ° as a retroreflector, only rotates the beam of rays incident on it by 180 °. The plane-parallel plate in front of the lens 1 also does not change the angular position of the rays from the star.

Таким образом, на вход объектива 1 поступают два пучка лучей (от звезды и из канала геометрического эталона).Thus, two beams of rays (from the star and from the channel of the geometric standard) enter the input of the lens 1.

Теперь оценим влияние микроперемещений элементов 1, 2. Так как после зеркально-призменной системы ход лучей от цели (звезды) и блока коллиматора является совместным, то в силу этого любые микроперемещения линз объектива 1 и матрицы 2 приводят к одновременному и одинаковому смещению изображений цели (звезды) и диафрагмы блока коллиматора по матрице 2. Напомним, что фактическое измерение координат цели в этом приборе осуществляется относительно точечного изображения диафрагмы блока коллиматора. Поэтому микроперемещения элементов 1, 2, приводящие к совместному перемещению изображений цели (звезды) и диафрагмы блока коллиматора, на точность измерения влияния не оказывают.Now we will evaluate the effect of microdisplacements of elements 1, 2. Since, after the mirror-prism system, the ray path from the target (star) and the collimator block is joint, due to this, any microdisplacements of the lenses of the lens 1 and matrix 2 lead to simultaneous and identical displacement of the target images ( stars) and the diaphragm of the collimator block in matrix 2. Recall that the actual measurement of the target coordinates in this device is relative to the point image of the diaphragm of the collimator block. Therefore, microdisplacement of elements 1, 2, leading to the joint movement of images of the target (star) and the diaphragm of the collimator unit, does not affect the measurement accuracy.

На фиг.2 представлена оптическая система прибора без канала геометрического эталона со схемой хода лучей в объективе прибора. Прибор состоит из объектива 1 с апертурной диафрагмой (входным зрачком) 5, в фокальной плоскости которого установлена чувствительная площадка 2 приемника излучения 3, подключенного к вычислительному блоку 4. Как правило, чувствительные площадки приемников излучения обладают свойством зеркальности. Поэтому объектив с указанной чувствительной площадкой можно рассматривать как световозвращатель, который обладает следующим известным свойством - отражать обратно входящие в него лучи [1]. Входящий в объектив 1 параллельный пучок лучей сфокусируется на зеркале 2, отразится от него и выйдет из объектива 1 в виде параллельного пучка лучей. Этот вышедший из световозвращателя (объектива 1) пучок лучей всегда строго параллелен входящему пучку лучей и направлен в противоположную сторону.Figure 2 presents the optical system of the device without a geometric reference channel with a beam pattern in the lens of the device. The device consists of a lens 1 with an aperture diaphragm (entrance pupil) 5, in the focal plane of which there is a sensitive area 2 of the radiation receiver 3 connected to the computing unit 4. As a rule, sensitive areas of the radiation receivers have a mirroring property. Therefore, a lens with the indicated sensitive area can be considered as a retroreflector, which has the following well-known property - to reflect the rays entering it back [1]. The parallel beam of rays entering the lens 1 will focus on the mirror 2, will be reflected from it and exit the lens 1 in the form of a parallel beam of rays. This beam of rays emerging from the reflector (lens 1) is always strictly parallel to the incoming beam of rays and directed in the opposite direction.

На фиг.2 приведен частный случай, когда входной зрачок 5 объектива 1 расположен в его передней фокальной плоскости. Это так называемый телецентрический ход лучей. На фиг.2 приведено прохождение только крайних лучей пучка, проходящих через край зрачка 5. На этой фиг. видно, что входные и выходные лучи параллельны. Указанное свойство световозвращателя практически сохраняется [2] и при некотором нарушении его геометрической схемы, которое может возникнуть в процессе его эксплуатации под влиянием изменения температуры, вибраций и т.д. При указанном нарушении могут иметь место микрозаклоны и микроперемещения его отдельных элементов (линз объектива 1 и зеркала 2).Figure 2 shows a special case when the entrance pupil 5 of the lens 1 is located in its front focal plane. This is the so-called telecentric ray path. Figure 2 shows the passage of only the extreme rays of the beam passing through the edge of the pupil 5. In this Fig. it is seen that the input and output rays are parallel. The indicated property of the retroreflector is practically preserved [2] and with some violation of its geometric pattern, which may occur during its operation under the influence of temperature changes, vibrations, etc. With this violation, micro-tilts and micro-movements of its individual elements (objective lens 1 and mirror 2) can take place.

На фиг.3 приведена предлагаемая оптическая система ЗП с пассивным КГЭ. Объектив ЗП обозначен поз.1, а поз.2 является матрицей пикселей ПЗС, которая совмещенна с задней фокальной плоскостью объектива 1. Объектив 1 и матрица 2 образуют световозвращатель. Пассивный КГЭ представляет собой обычную плоскопараллельную пластину 6 (защитное стекло), установленную параллельно посадочной плоскости ЗП и во входном зрачке 5 объектива 1. Нормаль к пластине 6 параллельна оптической оси объектива. В условиях эксплуатации ЗП указанная параллельность пластины и посадочного места ЗП обеспечивается конструктивными мерами. Из сопоставления фиг.2 и фиг.3 следует, что фиг.3 отличается от фиг.2 только наличием пластины 6. Такая пластина в современных ЗП, изготовленная из радиационностойкого стекла, часто выполняет роль элемента защиты оптики ЗП от радиационного воздействия космического пространства в полете космического аппарата.Figure 3 shows the proposed optical system RFP with passive CGE. The ZP lens is indicated by pos. 1, and pos. 2 is a CCD pixel matrix that is aligned with the rear focal plane of lens 1. Lens 1 and matrix 2 form a retroreflector. Passive CGE is an ordinary plane-parallel plate 6 (protective glass) installed parallel to the landing plane of the RF and in the entrance pupil 5 of lens 1. The normal to plate 6 is parallel to the optical axis of the lens. Under operating conditions of the RF, the indicated parallelism of the plate and the seat of the RF is ensured by constructive measures. From a comparison of FIG. 2 and FIG. 3, it follows that FIG. 3 differs from FIG. 2 only in the presence of a plate 6. Such a plate in modern RFPs made of radiation-resistant glass often acts as an element of protection for RF optics from the radiation effects of outer space in flight spacecraft.

Большинство матриц пикселей ПЗС обладает свойством зеркальности, что, как показывает практика создания ЗП, приводит к появлению на матрице точечных бликов. Их появление наглядно показано на фиг.3. Пучок параллельных лучей от визируемой звезды, пройдя последовательно элементы системы 6, 5, 1, сфокусируется в точечное изображение на матрице 2 (в виде искомого изображения звезды). Затем отраженные от матрицы лучи, пройдя последовательно элементы системы 1, 5, 6, 5, 1, опять сфокусируются в точечное изображение на матрице 2 в виде точечного блика, освещенность в котором меньше, чем в изображении звезды. Во всех известных ЗП, в отличие от предлагаемого, осуществляется борьба с данным бликом. Борьба с этим бликом может осуществляться разными способами. Нанесением на пластину 6 высококачественного просветляющего покрытия, наклоном пластины 6 относительно оптической оси объектива 1 или использованием метода амплитудной селекции точечных изображений. В последнем случае изображение звезды обнаруживается ЗП при условии, когда электрический сигнал с приемника излучения от точечного изображения превышает определенный заданный порог.Most CCD pixel matrices have the mirroring property, which, as shown by the practice of creating a CW, leads to the appearance of point flares on the matrix. Their appearance is clearly shown in figure 3. A beam of parallel rays from the sighted star, passing sequentially elements of the system 6, 5, 1, will focus in a point image on the matrix 2 (in the form of the desired image of the star). Then, the rays reflected from the matrix, passing successively the elements of the system 1, 5, 6, 5, 1, are again focused into a point image on the matrix 2 in the form of a point glare, in which the illumination is less than in the image of a star. In all known RFPs, unlike the proposed one, the fight against this flare is carried out. There are several ways to deal with this flare. By applying a high-quality antireflection coating to the plate 6, tilting the plate 6 relative to the optical axis of the lens 1, or using the method of amplitude selection of point images. In the latter case, the image of the star is detected by the RF, provided that the electric signal from the radiation receiver from the point image exceeds a certain predetermined threshold.

Работа пассивного КГЭ происходит следующим образом. АИИ (например, звезда или планета, угловые размеры которой меньше углового поля объектива) расположен в угловом поле прибора. Оптическая система ЗП строит его изображение (первое изображение) на матрице пикселей 2.The work of passive CGE is as follows. AII (for example, a star or a planet whose angular dimensions are smaller than the angular field of the lens) is located in the angular field of the device. The optical system ZP builds its image (first image) on a matrix of pixels 2.

При этом, как было описано выше, на матрице пикселей 2 появится блик (второе изображение). В силу закона отражения точка, лежащая на середине отрезка прямой, соединяющего первое и второе изображение, всегда указывает на угловое положение нормали к пластине 6. Обозначим эту точку буквой С.На фиг.3 приведен случай номинальной геометрии, когда точка С совпадает с фокусом объектива F'. Линия, проходящая через точку С и главные точки объектива 1, является визирной линией ЗП. Эта линия в пространстве предметов ЗП всегда перпендикулярна его посадочному месту и является одной из осей его приборной системы координат, относительно которой производится измерение угловых координат визируемых звезд. При этом возможные эксплуатационные микронарушения геометрической системы относительно пластины 6 практически не приводят к изменению углового положения визирной линии ЗП в его пространстве предметов.In this case, as described above, a flare will appear on the pixel array 2 (second image). By virtue of the law of reflection, a point lying in the middle of a line segment connecting the first and second image always indicates the angular position of the normal to the plate 6. We denote this point by the letter C. Figure 3 shows the case of nominal geometry when the point C coincides with the focus of the lens F '. The line passing through point C and the main points of the lens 1 is the target line of the RF. This line in the space of objects ZP is always perpendicular to its seat and is one of the axes of its instrument coordinate system, relative to which the angular coordinates of the sighted stars are measured. In this case, the possible operational micro-violations of the geometric system relative to the plate 6 practically do not lead to a change in the angular position of the target line of the RF in its space of objects.

Работа ЗП с пассивным КГЭ происходит следующим образом.The work of RFP with passive CGE is as follows.

Выбирается АИИ в угловом поле ЗП.AII is selected in the corner field of the RFP.

- Производится поиск и обнаружение точечного изображения АИИ на матрице пикселей ПЗС (первое изображение).- Search and detection of a point image of AII on the CCD pixel matrix (first image) is performed.

- Измеряются и запоминаются в памяти процессора ЗП координаты первого изображения АИИ.- The coordinates of the first AII image are measured and stored in the memory of the RF processor.

- Производится поиск и обнаружение второго точечного изображения АИИ на матрице пикселей ПЗС.- Search and detection of the second point image of the AII on the CCD pixel matrix is performed.

- Измеряются и запоминаются в памяти процессора ЗП координаты второго изображения АИИ. Следует отметить, что обработка первого и второго точечного изображения производится ЗП практически в реальном масштабе времени.- The coordinates of the second AII image are measured and stored in the memory of the RF processor. It should be noted that the processing of the first and second point images is performed by the RF almost in real time.

- По найденным двум координатам вычисляются координаты точки С (как координаты середины отрезка, соединяющего первое и второе точечное изображение). Эти координаты точки С заносятся в память процессора ЗП.- Based on the two coordinates found, the coordinates of point C are calculated (as the coordinates of the middle of the segment connecting the first and second point image). These coordinates of point C are recorded in the memory of the processor ZP.

- В дальнейшем координаты визируемых звезд определяются относительно точки С как начала приборной системы координат.- In the future, the coordinates of the sighted stars are determined relative to point C as the beginning of the instrument coordinate system.

Вышеописанная процедура определения координат точки С является процессом калибровки ЗП по АИИ.The above procedure for determining the coordinates of point C is the process of calibrating the ZP according to AII.

Оригинальность данного предложения заключается в том, что вред превращается в пользу, вредный блик становится полезным и необходимым изображением.The originality of this proposal lies in the fact that harm turns into benefit, harmful glare becomes a useful and necessary image.

Эта оригинальность приводит к ряду особенностей построения таких ЗП.This originality leads to a number of features of the construction of such RFPs.

1. Дело в том, что освещенность Е' второго изображения АИИ будет в К раз отличаться от освещенности его первого изображения Е.1. The fact is that the illumination E 'of the second image of the AII will be K times different from the illumination of its first image E.

К=т2ррм,K = t 2 rr m ,

где т - коэффиент пропускания объектива;where t is the transmission coefficient of the lens;

р - коэффициент отражения плоскопараллельной пластины;p is the reflection coefficient of a plane-parallel plate;

рм - коэффициент отражения матрицы ПЗС.p m is the reflection coefficient of the CCD matrix.

Например, при т=0,85, р=0,08, рм=0,5-К=0,0289. Например, при освещенности Е первого изображения Е=1 лк, Е'=0,0289 лк. Поэтому для выравнивания экспозиций первого и второго изображения АИИ на матрице пикселей ПЗС необходимо иметь различное время накопления при обработке указанных двух изображений. Экспозиция - это произведение освещенности на время. Освещенности, которые создают разные навигационные звезды на входе оптической системы ЗП, имеют большой разброс (до 100…200 раз). Если в качестве АИИ выбрана планета, то необходимо уменьшать время накопления от первого изображения. Если же в качестве АИИ выбрана относительно слабая звезда, то необходимо увеличивать время накопления от второго изображения. В приведенном выше примере при равенстве экспозиций время накопления между первым и вторым изображением будет различаться в 34,6 раза. Условие равенства экспозиций достаточно условно. На практике время накопления между первым и вторым изображением может различаться на меньшую величину.For example, at t = 0.85, p = 0.08, p m = 0.5-K = 0.0289. For example, with the illumination E of the first image, E = 1 lux, E '= 0.0289 lux. Therefore, to align the exposures of the first and second AII images on the CCD pixel matrix, it is necessary to have different accumulation times when processing these two images. Exposition is a product of illumination against time. Illuminations created by different navigation stars at the input of the optical system of the RF have a large scatter (up to 100 ... 200 times). If a planet is chosen as the AI, then it is necessary to reduce the accumulation time from the first image. If a relatively faint star is chosen as the AII, then it is necessary to increase the accumulation time from the second image. In the above example, with equal exposures, the accumulation time between the first and second image will differ by 34.6 times. The condition for equal exposure is rather arbitrary. In practice, the accumulation time between the first and second image may differ by a smaller amount.

2. Для номинальной геометрии рассматриваемого ЗП положение на матрице пикселей второго изображения известно. В этом случае второе изображение будет располагаться симметрично первому изображению относительно точки пересечения оптической оси объектива 1 и матрицы 2 (относительно заднего фокуса объектива 1-F'). Поэтому в случае нарушенной геометрии прибора зона, в которой находится второе изображение, существенно меньше размера линейного поля ЗП (размера матрицы пикселей ПЗС), а положение этой зоны на матрице в силу вышеизложенного примерно известно. Все это приводит к тому, что время поиска второго точечного изображения существенно уменьшится, что является положительным моментом в работе ЗП. Указанная зона поиска соизмерима с величинами нарушения геометрической схемы ЗП и ее размеры будут составлять единицы угловых минут. Центр зоны поиска второго изображения должен располагаться симметрично относительно точки С, координаты которой определены в предыдущем сеансе калибровки по АИИ.2. For the nominal geometry of the considered RFP, the position on the pixel matrix of the second image is known. In this case, the second image will be located symmetrically to the first image relative to the point of intersection of the optical axis of the lens 1 and the matrix 2 (relative to the back focus of the lens 1-F '). Therefore, in the case of broken geometry of the device, the zone in which the second image is located is significantly smaller than the size of the linear field of the RF (the size of the CCD pixel matrix), and the position of this zone on the matrix is approximately known by virtue of the foregoing. All this leads to the fact that the search time for the second point image will be significantly reduced, which is a positive point in the work of the RF. The specified search zone is commensurate with the magnitude of the violation of the geometric pattern of the RF and its dimensions will be units of angular minutes. The center of the search zone of the second image should be located symmetrically with respect to point C, the coordinates of which were determined in the previous calibration session by the AII.

3. Расположение входного зрачка объектива в его передней фокальной плоскости (телецентрический ход лучей) при совмещении с ним плоскопараллельной пластины 6 является наиболее оптимальным. В этом случае отсутствует виньетирование лучей второго изображения АИИ. Для других вариантов расположения зрачка 5 и пластины 6 будет иметь место некоторое виньетирование второго изображения.3. The location of the entrance pupil of the lens in its front focal plane (telecentric ray path) when combining plane-parallel plate 6 with it is the most optimal. In this case, there is no vignetting of the rays of the second image of the AII. For other variants of the location of the pupil 5 and plate 6, some vignetting of the second image will take place.

4. Звезды в видимом диапазоне спектра различаются по спектру. Спектр излучения большинства навигационных звезд более интенсивный в красной части спектра по сравнению с ее синей частью. Количество «красных» звезд существенно больше «синих» звезд, которыми для решения задач ориентации КА можно пренебречь (не использовать). Поэтому можно оптимизировать процедуру калибровки ЗП по АИИ за счет использования метода спектральной селекции.4. Stars in the visible range of the spectrum differ in spectrum. The emission spectrum of most navigational stars is more intense in the red part of the spectrum compared to its blue part. The number of “red” stars is significantly greater than the “blue” stars, which can be neglected (not used) to solve the problems of spacecraft orientation. Therefore, it is possible to optimize the calibration procedure for RFP according to AII by using the spectral selection method.

Рассмотрим здесь указанную селекцию на качественном уровне. На пластину 6 наносится спектральный светоделитель. В красной части видимого спектра он имеет высокое пропускание и малый коэффициент отражения. В синей части спектра, наоборот, он обладает высоким коэффициентом отражения и относительно низким коэффициентом пропускания. Для режима калибровки ЗП по АИИ выбираются только «синие» звезды. Тогда в этом случае при условии равенства экспозиций по первому и второму изображению время накопления по этим изображениям будет относительно мало различаться.Consider here the selection at a qualitative level. A spectral beam splitter is applied to plate 6. In the red part of the visible spectrum, it has high transmittance and low reflection coefficient. In the blue part of the spectrum, on the contrary, it has a high reflection coefficient and a relatively low transmittance. Only the blue stars are selected for the AF calibration mode according to AII. Then, in this case, provided that the exposures in the first and second images are equal, the accumulation time in these images will differ relatively little.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Федосеев В.И., Колосов М.П. Оптико-электронные приборы ориентации и навигации космических аппаратов - М.: «Логос», 2007, 248 с.1. Fedoseev V.I., Kolosov M.P. Optoelectronic devices for orienting and navigating spacecraft - M.: Logos, 2007, 248 p.

2. Колосов М.П. Оптика адаптивных угломеров - М: ООО «СКАН-1», 1997, 212 с.2. Kolosov M.P. Optics of adaptive goniometers - M: LLC "SCAN-1", 1997, 212 p.

Claims (6)

1. Углоизмерительный прибор, содержащий устройство ввода излучения в объектив звездного канала, объектив звездного канала, в фокальной плоскости которого установлен матричный приемник излучения, подключенный к вычислительному блоку, при этом объектив звездного канала осуществляет формирование первого точечного изображения от астрономического источника излучения на матричном приемнике излучения, а устройство ввода излучения в объектив звездного канала и объектив звездного канала осуществляют формирование второго точечного изображения от указанного астрономического источника излучения на матричном приемнике излучения.1. An angle measuring device comprising a radiation input device into the lens of a stellar channel, a stellar channel lens, in the focal plane of which a matrix radiation detector is connected to the computing unit, while the stellar channel lens generates a first point image from an astronomical radiation source on the matrix radiation detector and the input device of radiation into the lens of the stellar channel and the lens of the stellar channel carry out the formation of the second point image e. from the specified astronomical radiation source at the matrix radiation receiver. 2. Углоизмерительный прибор по п.1, отличающийся тем, что устройство ввода излучения в объектив звездного канала представляет собой прозрачную плоскопараллельную пластину.2. The angle measuring instrument according to claim 1, characterized in that the radiation input device into the stellar channel lens is a transparent plane-parallel plate. 3. Углоизмерительный прибор по п.2, отличающийся тем, что на плоскопараллельную пластинку нанесено светоделительное отражающее покрытие для увеличения освещенности во втором точечном изображении от астрономического источника излучения на фотоприемном устройстве.3. The angle measuring device according to claim 2, characterized in that a plane-parallel reflective coating is applied to the plane-parallel plate to increase the illumination in the second point image from an astronomical radiation source on a photodetector. 4. Углоизмерительный прибор по п.1, отличающийся тем, что используется матричный приемник излучения типа прибора с зарядовой связью.4. The angle measuring device according to claim 1, characterized in that a matrix radiation detector is used, such as a charge-coupled device. 5. Углоизмерительный прибор по п.1, отличающийся тем, что перед устройством ввода излучения в объектив звездного канала установлена бленда.5. The angle measuring device according to claim 1, characterized in that a hood is installed in front of the radiation input device into the star channel lens. 6. Углоизмерительный прибор по п.5, отличающийся тем, что устройство ввода излучения в объектив звездного канала является защитным стеклом прибора. 6. The angle measuring device according to claim 5, characterized in that the radiation input device into the star channel lens is a protective glass of the device.
RU2010123442/28A 2010-06-09 2010-06-09 Celestial angle measurement device RU2442109C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010123442/28A RU2442109C1 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Celestial angle measurement device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010123442/28A RU2442109C1 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Celestial angle measurement device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010123442A RU2010123442A (en) 2011-12-20
RU2442109C1 true RU2442109C1 (en) 2012-02-10

Family

ID=45403769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010123442/28A RU2442109C1 (en) 2010-06-09 2010-06-09 Celestial angle measurement device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2442109C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2654932C1 (en) * 2017-06-15 2018-05-23 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Device for determining astronomical coordinates of an object
RU180698U1 (en) * 2018-01-22 2018-06-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") A device for recording electromagnetic radiation from astronomical objects
RU182108U1 (en) * 2018-04-06 2018-08-03 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") ASTROIZING INSTRUMENT
RU2793940C1 (en) * 2022-08-22 2023-04-10 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Astrovision device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2654932C1 (en) * 2017-06-15 2018-05-23 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Device for determining astronomical coordinates of an object
RU180698U1 (en) * 2018-01-22 2018-06-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") A device for recording electromagnetic radiation from astronomical objects
RU182108U1 (en) * 2018-04-06 2018-08-03 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") ASTROIZING INSTRUMENT
RU2793940C1 (en) * 2022-08-22 2023-04-10 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Astrovision device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010123442A (en) 2011-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU98801U1 (en) CORNER INSTRUMENT
US7064817B1 (en) Method to determine and adjust the alignment of the transmitter and receiver fields of view of a LIDAR system
CN109100876B (en) Multi-optical-axis parallel adjusting device and multi-optical-axis parallel adjusting method
US9400414B2 (en) Methods and apparatus for imaging without retro-reflection using a tilted image plane and structured relay optic
US10502951B2 (en) High-performance beam director for high-power laser systems or other systems
US4165936A (en) Coaxial transmitting and receiving optics for an electro-optic range finder
US8692995B2 (en) Optical system for projecting an IR or UV test signal with optical alignment of the projection axis in the visible spectral region
US9846082B2 (en) Infrared thermometer with sighting device and method for measuring temperature of energy zone using same
NO890430L (en) PROCEDURE AND APPARATUS FOR MEASURING INSIGHT RATING FOR ELECTRICAL AND OPTICAL SYSTEMS.
US7576791B2 (en) Method and apparatus for signature reduction using wavefront coding
US10466044B2 (en) Sensor imager and laser alignment system
JP2000206243A (en) Laser radar with automatic adjusting device for transmission/reception optical axis
US8810806B2 (en) Optical system for measuring orientation and position without image formation with point source and mask
US9297880B2 (en) Two axis interferometer tracking device and method
RU2442109C1 (en) Celestial angle measurement device
RU2470258C1 (en) Angle measurement device
RU2543680C2 (en) Optical reflector with semi-reflecting plates for helmet position monitoring device and helmet having said device
US11668567B2 (en) Surveying instrument
KR102642068B1 (en) Observing instrument including an autocollimator comprising a mirror mounted on a star tracker
US11644277B2 (en) Digital booster for sights
RU2406056C2 (en) Mult-channel optoelectronic device of ship air defense system for detection and tracking of air and surface targets (versions)
RU2617459C1 (en) Multichannel optical-location system
RU2644994C1 (en) Angular-motion transducer
RU2525652C1 (en) Angle measurement device
US9024239B2 (en) Optic instrument with wavefront analyser

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190610