Диссертация (1025532), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

диффузно-отражающую поверхность можно считать ламбертовой впределах узкого диапазона углов, то, с учетом коэффициента отражения  ( ) ,спектральная плотность энергетической яркости поверхности будет равна:Le ( )  ( )  Ee ( ),(4.5)Спектральная плотность энергетической яркости передается оптическойсистемой аппаратуры на светочувствительную поверхность фотоприемногоустройства. Расчет спектральной плотности энергетической облученности вплоскости приемников изображения определяется по формуле [87]:Ee' ( )   Le ( )   ап ( )4K 2(4.6),где  ап ( ) – спектральный коэффициент пропускания оптической системыаппаратуры;K – диафрагменное число оптической системы аппаратуры.Интегральная плотность потока, регистрируемая каждым элементом ФПУ,определяется выражением:2   E e ( )   2 d ,(4.7)1гдеS() отн.ед.–спектральнаячувствительностьфотоприемногоустройства;1 , 2 – коротковолновая и длинноволновая границы падающего наэлемент спектрального диапазона по шкале длин волн;δ2 – площадь элемента матрицы ФПУ.Зависимость выходного сигнала на любом элементе приемника отзначений эффективной энергетической яркости L описывается зависимостью[135]:N  A L  D ,где А – крутизна градуировочной характеристики;D – смещение градуировочной характеристики.(4.8)122Значения величин А и D с помощью коэффициентов коррекциичувствительности и темнового сигнала приводятся при наземной калибровке кединым значениям для всех элементов строки.

УК в процессе эксплуатациипозволяет контролировать изменения значений А и D и уточнять, принеобходимости, коэффициенты коррекции, восстанавливая тем самым ГХаппаратуры.Точность контроля чувствительности с помощью УК (точность бортовойкалибровки) определяется в основном стабильностью светового потока ЛН,которая зависит от характеристик стабилизации источника питания. Дляметрологических целей рекомендуется стабилизация по току, при которойустраняются погрешности, связанные с изменением сопротивления цепипитания и благоприятная для продления ресурса лампы.Разработанная методика расчета радиометрических характеристик иметодика спектральной калибровки были внедрены на ПАО «Красногорскийзавод им.

С.А. Зверева» в устройстве бортовой радиометрической калибровкиаппаратуры ГСА-РП для космического аппарата «Ресурс-П».4.2. Фотограмметрические задачи гиперспектральной аппаратуры ДЗЗОдними из главных задач, решаемыми при обработке информации ДЗЗ,являются картографическая координатная привязка и определение формы иразмеров объектов на снимках. Чтобы извлекать из цифровых снимковмаксимум полезной информации, необходимо устранять присутствующие в нихперспективные и масштабные искажения, сдвиги изображения, смазы,размытия и т.д.

Эти искажения типичны для реальной съемки, т. к. даженебольшое изменение ориентации спутниковой платформы приводит ксущественным пространственным искажениям на снимке из-за большого«плеча» при съемке с большой высоты.Для геометрической коррекции изображений широко распространенадвухэтапная коррекция с использованием полиномиальной модели искажений,123наземных контрольных точек и геометрических контуров [1, 136]. Данныйметод, именуемый полиномиальной коррекцией, имеет следующие недостатки:–данные дважды подвергаются повторной дискретизации;–не всегда удается подобрать полином, нужной степени точности;–дляобеспечениямалогозначениярезультирующейневязкитребуется большое количество наземных контрольных точек.Кроме того, эти методы вносят существенные искажения в спектральныехарактеристики объектов на снимках [136], что особенно критично длягиперспектральных систем.

Более сложный, но и более эффективный подход сточки зрения сохранения спектральной информации заключается в учете всехпоправокспомощьюодноэтапнойкоррекцииидискретизациисиспользованием физических моделей съемки, для построения которыхнеобходимо иметь подробную информацию об элементах ориентированияснимка. Также эта информация позволит осуществлять координатную привязкуснимков ДЗЗ с погрешностью, ограниченной пространственным разрешениемаппаратуры.Элементы внутреннего ориентирования – зависимость координат точки наснимке от углового положения входной связки лучей – вычисляются во времяфотограмметрической аттестации аппаратуры и заносятся в ее паспорт.Элементы внешнего ориентирования – линейные координаты аппаратуры вмомент съемки, направление и разворот оптической оси – определяютположение связки визирующих лучей в инерциальной системе координат.Положение космическогокоординат(ИСК)аппарата (КА) в инерциальнойописываетсяшестьюпараметрамисистеме(Рисунок4.6):эксцентриситетом и наклонением орбиты, долготой восходящего узла,аргументом перигея и истинной аномалией [137].124Рисунок 4.6.

Орбитальные элементыДля синхронизации измерений и съемок, построения ориентации,вычисления точных параметров орбиты, программного наведения, автономногопланирования сеансов съемки и определения навигации является обязательнымиспользование автономной спутниковой системы навигации ГЛОНАСС/GPS. Вкачестве примера прибора спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS в Таблице15 приведены технические характеристики аппаратуры КМ-737(Носитель)разработки АО "МКБ "Компас" [138].Таблица 15.ХарактеристикаОбщее количество каналов приемаПогрешность определения координат (СКП, 1σ)Погрешность определения скорости (СКП, 1σ)Частота обновления данныхПотребляемая мощностьЭлектропитаниеЗначение1215 м0,1 м/сдо 10 Гцне более 8 Втот 18,5 до 36 В125Измерение линейных координат для построения параметров орбитыобычно осуществляется средствами космического аппарата.

Однако, точноевычисление углового положения оптической оси ГСА возможно, только если свысокой точностью известно угловое положение измерительных приборовотносительно приборной системы координат (ПСК) аппаратуры. С цельюминимизациипромежуточныхзвеньевконструкции,ихнеобходимоустанавливать непосредственно на корпус ГСА, поэтому устройство контроляуглового положения оптической оси ГСА в процессе съемки должно бытьвключено в состав аппаратуры.4.2.1. Устройство контроля углового положения оптической осигиперспектральной аппаратуры в процессе съемкиОриентация оптической оси аппаратуры ДЗЗ в пространстве требуетвысокоточных измерений, выполняемых полностью автономными средствами.Традиционнотакимисредствамиявляются звездные датчикиугловойориентации (ЗД) [139-141].

Звездные датчики, использующие принципориентации по группе звезд позволяют стабильно вычислять углы трехоснойориентации собственной системы координат относительно инерциальнойсистемы координат (ИСК). Однако любой, даже самый высокоточный ЗД сосреднеквадратической погрешностью вычисления координат направления осивизирования (σX,Y) не более 1…2 угл.с., обладает тем недостатком, что величинапогрешности σZ определения угла разворота вокруг оси визирования составляет20 угл.с., в виду малой базы измерений [142]. Сравнительные характеристикинескольких моделей современных отечественных и зарубежных звездныхдатчиков представлены в Таблице 16:126Таблица 16.Технические характеристики звездных датчиковНазваниеБОКЗ-М60/1000,ИКИ РАН(Россия)БОКЗ-МФ01,ИКИ РАН(Россия)Астрол-17,НПО «Лептон»(Россия)348К, НПП«ГеофизикаКосмос»(Россия)Astro-APS,Jena Optronik(Германия)SED36, Sodern(Франция)Hydra, Sodern(Франция)CT-602, BallAerospace(США)Погрешностьопределенияориентации,xy/z, угл.с.Угловоеполе,угл.

град.Частотаобновленияинформации,ГцМасса,кгГабариты, мм1,3 / 7,516×1644,8432×240×2173/1516×1642248×180×1712/1020×15220,512581791,6/-20×2061,16132×2101,5/1520×20302120×120×2280,3/2,225×2583,7130×130×4603/2522,6×22,6161,6142×2833/-8×8105,4178×250Для получения углового положения оптической оси ГСА в инерциальномпространстве с равной точностью по трем осям требуется система из не менеедвух ЗД, сориентированных таким образом, что их визирные оси взаимноперпендикулярны (Рисунок 4.7) [142-144], под контролем единого блокауправления,измеренияматематической обработке.которыхследуетподвергатьоперативной127Рисунок 4.7.

Варианты расположения звездных датчиков на корпусе ГСАТакие вычисления требуют точного знания взаимного расположениязвездных датчиков. При установке звездных датчиков на аппаратуруизмеряется расположение базовых поверхностей ЗД в приборной системекоординат (ПСК) аппаратуры и их взаимное положение с помощьювысокоточных углоизмерительных приборов.В СК звездных датчиков ось ZЗД параллельна оси визирования, оси XЗД иYЗД лежат в плоскости фотоприёмного устройства и образуют правуюортогональную СК (Рисунок 4.8).XЗДZЗДYЗДРисунок 4.8. СК звездного датчикаСовременные звездные датчики определяют ориентацию собственнойсистемы координат в инерциальном пространстве (Рисунок 4.9) сравнениемугловых расстояний конфигурации полученных изображений звезд с угловымирасстояниями между звездами бортового каталога (хранится в памяти ЗД). Приэтом осуществляется вычисление с высокой точностью угловых координат α, β128визирной оси ЗД (ось ZЗД), вектора ориентации на группу звезд наблюдаемыхЗД и θ – угла разворота системы координат вокруг ZЗД, величина этого углавычисляется с меньшей точностью и требует уточнения.

Выходная информацияот ЗД может выдаваться в виде матрицы направляющих косинусов ориентацииСК ЗД относительно ИСК, привязанного к середине времени экспонированияПЗС-матрицы:M ЗД  ИСК sin  cos   cos  sin  sin   cos  cos   sin  sin  sin   cos  sin    sin  sin   cos  sin  cos  sin  sin  cos   cos  sin   cos  cos  . (4.9)cos  cos cos  sin sin  ZИZЗДθβYИαXЗДXИРисунок 4.9. СК инерциальная и звездного датчика4.2.2. Методикарасчетаугловогоположенияоптическойосигиперспектральной аппаратуры в процессе съемкиНа аппаратуру в общем случае будет устанавливаться n ≥ 2 звездныхдатчиков расположенных оптимальным образом.

Каждый i-ый звездный датчикбудет устанавливаться с углами (Ai, hi. wi) в приборной системе координат(ПСК) (Рисунок 4.10).129XПСКZЗДiXЗДiwihiZПСКAiYПСКРисунок 4.10. Связь ПСК и СК ЗДМатрица перехода от СК ЗД к ПСК будет иметь вид:M ЗД  ПСК cos h cos w sin A sin w  cos A cos w sin h - cos A sin w  sin A cos w sin h  - cos h sin w sin A cos w+ cos A sin h sin w sin A sin h sin w  cos A cos w.

Характеристики

Список файлов диссертации