Сканирующее устройство для дистанционного получения изображений



Сканирующее устройство для дистанционного получения изображений
Сканирующее устройство для дистанционного получения изображений
Сканирующее устройство для дистанционного получения изображений
Сканирующее устройство для дистанционного получения изображений

Владельцы патента RU 2498365:

Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") (RU)

Изобретение относится к области оптического приборостроения и предназначено для получения с космических аппаратов спектрозональных изображений поверхности Земли и облачного покрова, а также для мониторинга тепловых аномалий. Сканирующее устройство включает как минимум одну оптико-механическую систему, каждая из которых содержит: плоское сканирующее зеркало с отражающим покрытием, совершающее движение по заданной программе с помощью привода; N информационных оптических блоков оптического диапазона спектра, где N - целое число ≥1; блоки радиометрической калибровки для информационных оптических блоков среднего и дальнего инфракрасных диапазонов спектра; компарирующий оптический блок, формирующий изображение в среднем или дальнем инфракрасном диапазоне спектра; имитаторы абсолютно черного тела на основе фазового перехода чистых металлов и эвтектических сплавов; блоки радиометрической калибровки для информационных оптических блоков видимого и ближнего инфракрасных диапазонов спектра, каждый из которых содержит объектив, фильтр, стабилизированный источник излучения. Технический результат - повышение радиометрической точности аппаратуры дистанционного зондирования Земли. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и предназначено для получения с космических аппаратов спектрозональных изображений поверхности Земли и облачного покрова для решения гидрометеорологических и природоресурсных задач, а так же для мониторинга тепловых аномалий естественного и техногенного характера.

Из уровня техники известно множество сканирующих устройств (см. например, патенты США на изобретения US 4097115, US 6005682, US 7285779 и патенты Российской Федерации на изобретения RU 2313111, RU 2319187, RU 2324151).

Наиболее близким к заявленному изобретению является многозональное сканирующее устройство для дистанционного получения изображений в широком угле обзора (см. патент Российской Федерации на изобретение RU 2306583, опубл. 20.09.2007).

Устройство включает две идентичные оптико-механические системы, каждая из которых содержит плоское сканирующее зеркало с двухсторонним отражающим покрытием, совершающее непрерывное круговое вращение с помощью привода, и N информационных оптических блоков, где N - целое число не менее 1, оптические оси которых параллельны, каждый из которых включает последовательно установленные и оптически связанные поворотные зеркала, фильтр, формирующий спектральный диапазон пропускания, объектив и приемник излучения, одноэлементный или многоэлементный. Устройство также включает N блоков калибровки, где N - целое число не менее 1, каждый из которых через сканирующее зеркало оптически связаннее с одним из информационных оптических блоков. Блоки калибровки для информационных оптических блоков видимого и ближнего инфракрасного диапазонов спектра содержат объектив, фильтр, стабилизированный источник излучения, а блоки калибровки в среднем и дальнем инфракрасных диапазонах спектра два имитатора абсолютно черных тела, первый и второй, имеющих различные температуры, значение и стабилизация которых достигается с помощью регулируемого нагревательного элемента. Охлаждение приемников излучения в среднем и дальнем инфракрасных диапазонах первой и второй оптико-механической системы осуществляепя с помощью общей радиационной системы охлаждения, а имитаторы абсолютно черных тел обоих оптико-механических систем, формирующих минимальную по значению температуру через тепловую трубку конструктивно связаны с радиационным экраном, ориентированным в том же направлении, что и система радиационного охлаждения приемников излучения.

Недостатком известных из уровня техники технических решений, обеспечивающих съемку в инфракрасном диапазоне спектра, и в которых бортовая калибровка осуществляется с помощью имитаторов абсолютно черных тел, принудительно нагреваемых или охлаждаемых, является временное изменение выходного сигнала информационных каналов в процессе эксплуатации. Это связано:

- с изменением чувствительности оптического тракта аппаратуры как в процессе вывода космического аппарата на орбиту, так и под действием различных факторов в процессе космического полета;

- с временным изменением излучательной способности бортовых источников излучения.

Практика показывает, что изменение чувствительности аппаратуры дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в процессе эксплуатации по различным оценкам составляет от 4 до 25%, например, временной дрейф, зафиксированный в тепловых каналах радиометра AVHRR, составляет ~0.50 К/год, в то время как современные требования по стабильности радиометрических сигналов во времени требуют изменений не более 0,20 К в десятилетие, то есть при существующих методах контроля требуемая радиометрическая точность не обеспечивается и фактически на порядок и более ниже необходимой точности, что приводит к искажению получаемых данных.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение радиометрической точности аппаратуры дистанционного зондирования Земли путем дополнительного введения в аппаратуру имитаторов АЧТ на основе фазового перехода, так как температура фазового перехода вещества является постоянной величиной и не подвержена временным изменениям при условии постоянства давления окружающей среды и состава рабочего тела.

Технический результат достигается тем, что сканирующее устройство для дистанционного получения изображений включает:

как минимум одну оптико-механическую систему, каждая из которых содержит:

- плоское сканирующее зеркало с отражающим покрытием, совершающее движение по заданной программе с помощью привода;

- N информационных оптических блоков оптического диапазона спектра, где N - целое число ≥1;

при этом каждый информационный оптический блок включает последовательно установленные и оптически связанные поворотное плоское зеркало, фильтр, формирующий спектральный диапазон пропускания канала, объектив и одно- или многоэлементный приемник излучения;

- блоки радиометрической калибровки для информационных оптических блоков среднего и дальнего инфракрасных диапазонов спектра, каждый из которых содержит имитаторы абсолютно черного тела, имеющие различные температуры: менее 300 К и более 300 К, значение и стабилизация которых достигается с помощью регулируемого нагревательного элемента;

- блоки радиометрической калибровки оптически связаны с информационными оптическими блоками через плоское сканирующее зеркало и поворотные плоские зеркала, входящие в информационные оптические блоки;

- имитаторы абсолютно черного тела на основе фазового перехода чистых металлов и эвтектических сплавов для контроля имитаторов абсолютно черного тела, имеющих различные температуры: менее 300 К и более 300 К, и оптически связанные с ними через плоское сканирующее зеркало с отражающим покрытием, совершающее движение по заданной программе с помощью привода;

- как минимум один компарирующий оптический блок, оптически связанный со всеми имитаторами через плоское сканирующее зеркало с отражающим покрытием, совершающим движение по заданной программе с помощью привода, и включающий объектив и приемник излучения;

- приемники излучения информационных оптических блоков среднего и дальнего инфракрасных диапазонов спектра охлаждаются с помощью системы охлаждения.

В предпочтительном варианте, сканирующее устройство дополнительно включает блоки радиометрической калибровки для информационных оптических блоков видимого и ближнего инфракрасных диапазонов спектра, каждый из которых содержит поворотное плоское зеркало, объектив, фильтр и стабилизированный источник излучения.

Имитаторы абсолютно черного тела на основе фазового перехода чистых металлов и эвтектических сплавов применяются в наземной термометрии и радиометрии и обладают уникальной воспроизводимостью радиометрических характеристик вследствие фундаментального свойства постоянства температуры фазового перехода. В устройстве имитаторы абсолютно черного тела на основе фазового перехода используются как высокостабильные источники излучения, позволяющие оценить изменение характеристик рабочих имитаторов абсолютно черного тела (основных), имеющих различные температуры: менее 300 К и более 300 К, и скорректировать выходные данные инфракрасных информационных каналов. Включение имитаторов абсолютно черного тела на основе фазового перехода осуществляется в специальных сеансах работы с требуемой периодичностью.

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.

На фиг.1 - схема сканирующего устройства для дистанционного получения изображений в 4-х спектральных инфракрасных каналах, где:

1 - плоское сканирующее зеркало с отражающим покрытием;

2 - привод плоского сканирующего зеркала;

3(1…4) - поворотное зеркало для каждого информационного оптического блока;

4(1…4) - фильтр для каждого информационного оптического блока, формирующий спектральный диапазон пропускания канала;

5(1…4) - объектив для каждого информационного оптического блока;

6(1…4) - приемник излучения для каждого информационного оптического блока;

7(1…4) - система охлаждения для каждого информационного оптического блока;

8 - имитатор абсолютно черного тела с температурой более 300 К;

9(1…2) - имитатор абсолютно черного тела с температурой менее 300 К;

10(1…2) - имитатор абсолютно черного тела на основе фазового перехода чистых металлов и эвтектических сплавов;

11(1…2) - компарирующий оптический блок, включающий объектив и приемник излучения;

На фиг.2 - общий принцип действия сканирующего устройства для дистанционного получения изображений на примере одного канала, где:

1 - плоское сканирующее зеркало с отражающим покрытием;

3 - поворотное зеркало информационного оптического блока;

4 - фильтр информационного оптического блока, формирующий спектральный диапазон пропускания канала;

5 - объектив информационного оптического блока;

6 - одно- или многоэлементный приемник излучения информационного оптического блока;

8 - имитатор абсолютно черного тела с температурой более 300 К;

9 - имитатор абсолютно черного тела с температурой менее 300 К;

10 - имитатор абсолютно черного тела на основе фазового перехода чистых металлов и эвтектических сплавов;

11 - компарирующий оптический блок, включающий объектив и приемник излучения.

На фиг.3 представлен образец имитатора абсолютно черного тела (ИАЧТ) на фазовом переходе плавления галлия включающий: термометр сопротивления, ячейку Ga, апертурную диафрагму, теплообменник, излучающую полость и корпус.

Принцип работы заявленного сканирующего устройства для дистанционного получения изображений заключается в следующем.

В соответствии со схемой, приведенной на фигуре 1, устройство устанавливается на платформе космического аппарата и содержит плоское двустороннее сканирующее оптическое зеркало (1), совершающее круговое движение с помощью привода (2), четыре информационных оптических блока, радиометрическую систему бортовой калибровки, включающую горячий (более 300 К) имитатор абсолютно черного тела (8) и два холодных (менее 300 К) имитатора абсолютно черного тела (9), два эталонных имитатора абсолютно черного тела на основе фазового перехода (10) и компарирующий оптический блок (11). Холодные имитаторы (9) и оптические информационные блоки (3-7) расположены с двух сторон плоского двустороннего сканирующего зеркала (1).

Приемники излучения (6) каждого информационного оптического блока формируют изображение в соответствующем инфракрасном диапазоне спектра. Приемники излучения (6) информационных оптических блоков среднего и дальнего инфракрасных диапазонов спектра охлаждаются с помощью системы охлаждения (7). В процессе работы на выходе оптико-механической системы формируются видеосигналы, позволяющие получить изображения в спектральных диапазонах, например 3,5-4,1 мкм и 8,1-9,1 мкм. Вращение плоского сканирующего зеркала (1) оптико-механической системы, обеспечивается независимым приводом вращения (2) по заданной программе, причем ось вращения плоского сканирующего зеркала (1) совпадает с направлением движения космического аппарата. Разворот визирной оси с помощью плоского сканирующего зеркала (1) и движение самого космического аппарата позволяет осуществить непрерывную трассовую съемку в больших углах обзора (до 100°) и обеспечить полосу обзора вплоть до 2400 км. Использование двустороннего плоского сканирующего зеркала (1) позволяет снизить скорость вращения привода (2) в два раза и наиболее оптимально разместить все модули. Оптимальность компоновки обеспечивается также введением в информационные оптические блоки устройства поворотных плоских зеркал (3). Сканирующее устройство для дистанционного получения изображений также содержит систему радиометрической калибровки, которая осуществляется непосредственно в процессе эксплуатации. Система радиометрической калибровки состоит из блоков излучателей - имитаторов абсолютно черного тела (9) и (8), имеющих различные температуры: менее 300 К и более 300 К соответственно. Компарирующий оптический блок (11) обеспечивает сравнение температуры всех имитаторов абсолютно черного тела (8), (9) и (10). Радиометрическая калибровка информационных оптических блоков производится благодаря нагреваемому (горячему) имитатору абсолютно черного тела (8) (положение плоского сканирующего зеркала 1(1) на фиг.2) и пассивному (холодному) имитатору абсолютно черного тела (9) (положение плоского сканирующего зеркала 1 (V) на фиг.2). Компарирующий оптический блок (11) последовательно производит сравнение радиометрической температуры пассивного (холодного) имитатора абсолютно черного тела (9), имитатора абсолютно черного тела на основе фазового перехода (10), имеющего в своем составе среду, поддерживаемую в состоянии переходного агрегатного состояния, благодаря чему поддерживается температура с высокой точностью, и нагреваемого (горячего) имитатора абсолютно черного тела (8) (положения зеркала 1 (II), 1 (III), 1 (IV) соответственно на фиг.2), на основе чего производится математическая коррекция радиационных характеристик аппаратуры. Бортовые имитаторы (холодный и горячий) абсолютно черного тела (8) и (9) формируют стабильный опорный поток излучения, использование которого позволяет скорректировать свойственную приемникам излучения неравномерность чувствительности отдельных элементов и коэффициента передачи электронного тракта в аппаратуре. Бортовой имитатор абсолютно черного тела на основе фазового перехода (10) позволяет измерить изменения в процессе эксплуатации исходных свойств оптической системы и контролировать радиометрическую температуру горячего и холодного имитаторов (8) и (9) с высокой точностью.

Поток излучения от исследуемой поверхности поступает на плоское сканирующее зеркало (1) с отражающим покрытием, вращающееся с помощью двигателя вращения - привода (2), вокруг оси совпадающей с направлением движения носителя (КА). Далее плоским сканирующим зеркалом излучение направляется в информационные оптические блоки, формирующие изображение. Поворотные плоские зеркала (3) информационных оптических блоков вводятся для уменьшения габаритов устройства. Использование в устройстве двустороннего плоского сканирующего зеркала (1) с отражающим покрытием повышает эффективность сканирования и снижает скорость вращения привода (2) в два раза.

Устройство позволяет получить радиометрическую точность в диапазонах 10.5-11.5 и 11.5-12.5 мкм не более 0.1-0.2 К, а в диапазоне 3.5-4.1 мкм - 0.5 К. Для радиометрической калибровки в устройство включены блоки калибровки, каждый из которых содержит имитатор абсолютно черного тела, формирующий эталонное излучение, температура блоков которых отличается на величину не менее 30°C и стабилизируется с точностью 0.1°C. Каждый блок радиометрической калибровки через плоское сканирующее зеркало оптически связан с одно- или многоэлементным приемником излучения только одного информационного канала.

Для формирования цифрового сигнала каждый приемник излучения дополнен электрическим блоком формирования и обработки видеосигнала, который включает блок питания, аналого-цифровой преобразователь, блок синхронизации, два оперативных запоминающих устройства, блок вычисления корректирующих коэффициентов и смещений и блок коррекции сигнала.

Бортовые излучатели (ИАЧТ) на фазовых переходах материалов используются для контроля изменения свойств оптической системы и свойств холодных и горячего имитаторов.

Калибровка информационного сигнала проводится по следующей формуле:

где

i, j - номера элементов в строке и по кадру соответственно;

Uвых - откалиброванный сигнал на выходе блока обработки оптических сигналов;

Ui,j - сигнал от приемников излучения после аналогового усилителя и АЦП;

- усредненное значения сигнала, формируемого от АЧТ с температурой менее 300 К;

- усредненное значения сигнала, формируемого от АЧТ с температурой более 300 К;

Cгор - число уровней квантования, соответствующее уровню сигнала от АЧТ с температурой более 300 К (устанавливается на уровне -90% от максимума сигнала, например для 10-битного квантования Cгор≈900), значение побирается при наземной калибровке;

Cхол - число уровней квантования, соответствующее уровню сигнала от АЧТ с температурой менее 300 К (устанавливается на уровне<10% от максимума сигнала, например для 10-битного квантования Cхол≈30), значение побирается при наземной калибровке;

В процессе эксплуатации значения и изменяются в результате деградации элементов оптической системы и электронного тракта из-за воздействия космического излучения.

С помощью эталонного имитатора АЧТ на основе фазового перехода значения и уточняются в процессе эксплуатации:

где:

U(Tхол) и U(Tгор) - уточненные значения сигналов от АЧТ с температурой менее 300 К и АЧТ с температурой более 300 К соответственно;

СЭТ - число уровней квантования, соответствующее уровню сигналу от эталонного имитатора, подбирается при наземной калибровке устройства;

U'(Tгор), U'(TЭT) и U'(Tхол) - исходные значения сигналов от АЧТ с температурой более 300 К, АЧТ с температурой менее 300 К и эталонного АЧТ на основе фазового перехода соответственно, формируемые компаратором (поз.11, фиг.1), значения подбираются при наземной калибровке, точность данных значений подтверждается благодаря использованию высокоточных эталонных источников излучения;

U”(Tгор), U”(TЭT) и U”(Tхол) - значения сигналов от АЧТ с температурой более 300 К. АЧТ с температурой менее 300 К и эталонного АЧТ на основе фазового перехода соответственно, формируемые компаратором(поз.11, фиг.1) в процессе эксплуатации аппаратуры.

При описанной схеме удастся избежать искажений радиометрической информации как вследствие изменения свойств оптической системы, электронного тракта и АЧТ с температурами более 300 К и менее 300 К, так и изменений свойств компарирующей системы.

По результатам регистрации изменений климатических переменных можно судить о глобальных изменениях климата. В таблице 1 выборочно приведет-некоторые требования к долговременной стабильности, сформулированные специалистами NOAA, NIST, NPOESS-IPO и NASA. Требования, выраженные в % и К, относятся соответственно к спектральной области отраженного солнечного излучения (0.3-2.5 мкм) и инфракрасной области (3-14 мкм). Как следует из таблицы, требуемые значения лежат в пределах (0.1-1)%/десятилетие и (0.01-0.2)К/десятилетие. То есть при разработке бортовых устройств контроля стабильности в современной аппаратуре ДЗЗ нужно ориентироваться на наиболее высокие значения: 0.1 %/десятилетие и 0.01 К/десятилетие.

Таблица 1
Требования к долговременной стабильности аппаратуры ДЗЗ при мониторинге глобальных изменений климата
Параметр Требуемая радиометрическая стабильность (за десятилетие)
Высота нижней границы облачности 0,2 К
Высота верхней границы облачности 0,2 К
Давление на верхней границе облачности 0,2 К
Температура на верхней границе облачности 0,2 К
Оптическая толщина облачности 1%
Тепловое излучение в узких спектральных зонах 0,04 К
Температурный профиль атмосферы 0,04 К
Профиль влажности атмосферы 0,03 К
Озонный профиль 0,1%
Альбедо поверхности 1%
Нормированный дифференциальный вегетационный индекс 0,8%
Температура поверхности океана 0,01 К

Многолетняя практика работы аппаратуры ДЗЗ показывает, что изменение чувствительности аппаратуры ДЗЗ по различным оценкам составляет 4-25%, например, временной дрейф зафиксированный в тепловых каналах AVHRR -0.5 К/год. Это приводит к необходимости контроля характеристик аппаратуры на протяжении всего срока активного существования, что позволяет корректировать получаемые данные.

Однако при существующих методах контроля требуемая радиометрическая точность не обеспечивается и фактически на порядок и более ниже необходимой точности, что приводит к искажению получаемых данных. Это связано:

- с изменением чувствительности оптического тракта аппаратуры как в процессе вывода космического аппарата на орбиту, так и под действием различных факторов в процессе космического полета,

-с временным изменением излучательной способности бортовых источников излучения.

Контроль же стабильности аппаратуры на заданном уровне по земным тестовым участкам дает еще большую погрешность из-за проблем столь точного учета параметров атмосферы и излучательной способности тестовых объектов.

Таким образом, ужесточение требований к получаемой информации с одной стороны и увеличение срока активной эксплуатации аппаратуры ДЗЗ (до 7-10 лет) с другой стороны требуют поиска новых решений контроля радиометрических параметров.

Данные ИАЧТ на основе фазового перехода применяются в наземной термометрии и радиометрии и обладают воспроизводимостью радиометрических характеристик, не имеющей тенденций к изменению со временем вследствие фундаментального свойства постоянства температуры фазового перехода.

Некоторые материалы, фазовый переход которых возможно использовать в качестве реперных точек калибровки, и температуры переходов представлены в таблице 2.

Таблица 2
Вещества, пригодные для использования в качестве реперных точек на основе фазового перехода плавления/затвердевания.
Материал (металл или эвтектический сплав) Температура фазового перехода, К
Ga 302,91
Ga-Cd 302,55
Ga-Al 300,08
Ga-Zn 298,35
Ga-Sn 293,63
Ga-In 288,80
Ga-In-Sn 283,96

Примерные габариты ИАЧТ на основе фазового перехода в зависимости от диаметра излучающей поверхности представлены в таблице 3.

Таблица 3
Базовые размеры ИАЧТ на основе фазового перехода.
Диаметр излучающей поверхности, мм Длина полости с материалом, претерпевающим фазовый переход, мм
5 40
10 80
15 120
20 155

Применение имитаторов черных тел на основе фазовых переходов в составе радиометрического оборудования для дистанционного зондирования Земли позволит качественно увеличить точность данных радиометрии и срок службы аппаратуры вследствие увеличения температурной стабильности во времени бортовых эталонных источников излучения.

Наземные испытания образца имитаторов абсолютно черного тела на фазовых переходах показали на порядок более высокую стабильность формируемого излучения, которая значительно превосходит требуемую [1].

Изобретение позволяет повысить радиометрическую точность сканирующей аппаратуры и может быть реализовано в устройствах, обеспечивающих получение гидрометеорологической и природоресурсной информации, а так же мониторинг тепловых аномалий естественного и техногенного характера.

Литература

1. Сканирующее устройство для дистанционного получения изображений включает:
как минимум одну оптико-механическую систему, каждая из которых содержит:
- плоское сканирующее зеркало с отражающим покрытием, совершающее движение по заданной программе с помощью привода;
- N информационных оптических блоков оптического диапазона спектра, где N - целое число ≥1;
- при этом каждый информационный оптический блок включает последовательно установленные и оптически связанные поворотное плоское зеркало, фильтр, формирующий спектральный диапазон пропускания канала, объектив и одно- или многоэлементный приемник излучения;
- блоки радиометрической калибровки для информационных оптических блоков среднего и дальнего инфракрасных диапазонов спектра, каждый из которых содержит имитаторы абсолютно черного тела, имеющие различные температуры: менее 300 К и более 300 К, значение и стабилизация которых достигается с помощью регулируемого нагревательного элемента;
- блоки радиометрической калибровки оптически связаны информационными оптическими блоками через плоское сканирующее зеркало и поворотные плоские зеркала информационных оптических блоков;
- компарирующий оптический блок, формирующий изображение в среднем или дальнем инфракрасном диапазоне спектра, включающий объектив и приемник излучения, последовательно оптически связанный со всеми имитаторами через плоское сканирующее зеркало;
- имитаторы абсолютно черного тела на основе фазового перехода чистых металлов и эвтектических сплавов для контроля имитаторов абсолютно черного тела, имеющих различные температуры: менее 300 К и более 300 К, и оптически связанные с ними через плоское сканирующее зеркало с отражающим покрытием, совершающее движение по заданной программе с помощью привода;
- приемники излучения информационных оптических блоков среднего и дальнего инфракрасных диапазонов спектра охлаждаются с помощью системы охлаждения.

2. Сканирующее устройство по п.1, дополнительно включает блоки радиометрической калибровки для информационных оптических блоков видимого и ближнего инфракрасных диапазонов спектра, каждый из которых содержит объектив, фильтр, стабилизированный источник излучения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лазерным системам обработки материалов. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению и, в частности, к устройствам сканирования и стабилизации изображения окружающего пространства, сформированного оптической системой на матричных фотоприемных устройствах (МФПУ), в широком диапазоне угловых скоростей и может быть использовано при создании систем кругового обзора, сканирующих и следящих устройств в комплексах обнаружения и сопровождения объектов.

Изобретение относится к области оптоэлектронного приборостроения и лазерной техники и может быть использовано в технологических установках, техническом зрении, лазерной локации и т.п.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам диффузионной флуоресцентной томографии. .

Изобретение относится к многолучевым сканирующим устройствам и может быть использовано в устройстве формирования изображения, таком как лазерный принтер, проектор и т.п.

Изобретение относится к области приборостроения, измерительной и информационной техники и может быть использовано в системах кругового сканирования или секторного обзора.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к оптическим системам, формирующим информационное поле пучком оптических лучей. .

Изобретение относится к системам формирования изображения, устанавливаемым на вращающемся основании. Способ сканирования поля яркости включает прием излучения объекта фотооптической системой (ФОС) с двумерным матричным приемником (ДМП), преобразование излучения в электрические сигналы, накопление сигналов с элементов ДМП, считывание их и обработку. При приеме излучения объекта ФОС при вращении ДМП осуществляют вращение изображения поля яркости на частоте и в направлении вращения ДМП. Способ сканирования поля яркости осуществляется с помощью ФОС, которая содержит последовательно соединенные объектив, включающий установленные по ходу лучей входное окно, главное зеркало и корректирующую линзу, установленный в фокальной плоскости объектива ДМП и блок обработки сигналов с ДМП. В объективе между главным зеркалом и корректирующей линзой установлена призма с приводом вращения, причем выход привода вращения соединен со вторым входом призмы. Между дополнительно установленным датчиком угла вращения ДМП и приводом вращения включен блок переноса сигнала на половинную частоту ДМП. Технический результат: обеспечение соответствия между условными элементами поля яркости и двумерным матричным приемником во вращающихся в полете ЛА. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам формирования изображения, устанавливаемым на вращающемся основании на летательных аппаратах (ЛА), в комплексах вооружения для наведения ракет на наземные и воздушные цели. Способ сканирования поля яркости фотооптической системой (ФОС) с линейным матричным приемником (ЛМП) включает вращение изображения поля яркости, прием и преобразование ЛМП оптического излучения в электрические сигналы и их обработку. При вращении ЛМП со скоростью ωЛМП вращают изображение поля яркости вокруг визирной оси ФОС со скоростью ωВ=ωИ+ωЛМП, где ωИ - скорость вращения изображения поля яркости при ωЛМП=0. ФОС содержит последовательно соединенные объектив, главное зеркало, призму, корректирующую линзу, ЛМП, блок обработки сигналов с ЛМП, а также привод вращения корпуса призмы, содержащий последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр низких частот и двигатель постоянного тока, а также датчик угла вращения призмы. Изобретение позволяет расширить условия применения ФОС с ЛМП путем повышения чувствительности как в отсутствие, так и при вращении ЛМП. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для формирования лазерного растра систем управления, лазерных прицелов и может быть использовано при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, проводке судов по сложным фарватерам, обнаружении оптикоэлектронных приборов по «блику», дистанционном управлении робототехническими устройствами. Способ формирования лазерного растра основан на последовательной дифракции лазерного пучка на двух последовательно установленных и развернутых на 90 градусов по отношению друг к другу акустооптических дефлекторах, на входы управления которых поданы высокочастотные сигналы управления f1(t) и f2(t), законы изменения которых задают в виде линейного изменения частот управления, а число N строк или (и) столбцов выбирают как целочисленное значение из условия N=k·Tс/τ, где k=1,0-2,5, Tс - время формирования строки, τ - постоянная времени дефлектора, вычисляемая из соотношения τ=d0/ν, d0 - световая апертура дефлекторов, ν - скорость акустических волн. Технический результат заключается в повышении равномерности интенсивности лазерного растра, повышении информативности лазерной системы и обеспечении возможности поворота лазерного растра относительно его центра. 6 ил.

Изобретение относится к лазерной сканирующей системе для сканирования при стрижке волос, к лазерному устройству стрижки волос, которое содержит указанную систему, и способу сканирования. Сканирующая система содержит лазерное сканирующее устройство для создания сканирующего движения лазерного луча и подвижное оптическое устройство для корректировки и/или фокусировки лазерного луча. Указанное лазерное сканирующее устройство содержит по меньшей мере один подвижный оптический элемент, который обеспечивает взаимосвязь положения подвижного оптического устройства и положения, в котором лазерный луч входит в оптическую систему, которая обеспечивает взаимосвязь упомянутого положения и по меньшей мере одного соответствующего положения, в котором лазерный луч входит в подвижное оптическое устройство. Технический результат заявленного решения заключается в повышении точности отслеживания хода подвижного оптического устройства с помощью лазерного излучения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электрофизике. Технический результат состоит в снижении момента инерции во время колебания. Исполнительный механизм включает подвижную часть, которая может колебаться вокруг оси колебания; соединительную часть, которая проходит от подвижной части и торсионно деформируется в соответствии с колебанием подвижной части. Опорная часть поддерживает соединительную часть. Подвижная часть образует крестообразную форму в виде сверху с направления толщины подвижной части. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющей рой точек {Xi, Yi, Zi, i=1, n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 3 мм. В случае если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. 4 ил.

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности панельного сооружения и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, представляющей рой точек {Xi, Yi, Z, i=l, n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости. По сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 5 мм. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации панельного сооружения. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей для оперативного определения степени деформации сооружения. 6 ил.

Изобретение относится к космической технике, в частности к средствам дистанционного зондирования Земли. В многозональном сканирующем устройстве для дистанционного получения изображений полного диска Земли с геостационарной орбиты сформированы два независимых оптических информационных канала, объединенных общим корпусом и обслуживаемых общими электронными блоками: питания, телеметрии, терморегулирования и т.д., c раздельным формированием изображений в видимом и в инфракрасном диапазонах спектра. В инфракрасном диапазоне используются интерференционные фильтры. Технический результат - уменьшение времени получения изображений, увеличение частоты обновления информации, увеличение отношения сигнал/шум, повышение отказоустойчивости. 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области дистанционного зондирования Земли. Способ радиометрической коррекции изображения от многоэлементного фотоприемника инфракрасного диапазона предусматривает выбор на фотоприёмнике не чувствительных к излучению от объекта съёмки элементов, сравнение сигналов от упомянутых нечувствительных элементов в разный момент времени и коррекцию изображения. Способ позволяет повысить точность принимаемого сигнала.

Способ азимутальной-угломестной индикации в оптико-локационных системах содержит формирование из зондирующего и контрольного лазерных излучений комбинированного оптического пучка, изменениие направлений зондирующего и контрольного лазерных пучков, разделение и суммирование зондирующего и отраженного от объекта и контрольного лазерных пучков. При этом зондирующий пучок диафрагмируется радиально-щелевой диафрагмой зондирующего зеркала. Производят формирование теневой метки в зондирующем пучке и световой метки, прошедшей через радиально-щелевую диафрагму. Световую метку проецируют на поверхность лимба. Технический результат заключается в обеспечении прямой визуальной индикации направленности зондирующего излучения по азимуту и углу места. 2 н. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2013-11-10 2013-11-09T00:40:07
Наверх