Пристрій для визначення місцевої вертикалі

1. Пристрій для визначення місцевої вертикалі, що містить щонайменше один оптикоелектронний канал, що містить об'єктив, зв'язаний із затвором та приймачем випромінювання (ПВ), 3 36592 4 пляє в оптико-електронний канал пристрою, крім Для того, щоб підвищити частоту дискретизатого, новим є те, що ПВ виконано у вигляді мікроції, необхідно ЛПВ розмістити під кутом α до дотиболометричних лінійних приймачів випромінюванчної до градієнту, сформованого на межі космічноня. го простору та інфрачервоного альбедо Землі. В На Фіг.1 представлено схему пристрою для такому випадку частота Найквеста підвищиться до визначення місцевої вертикалі. На Фіг.2 представвеличини: лено спосіб розміщення двох мікроболометричних uN=(2a·cosa)-1 (2) Завдяки запропонованому розміщенню ЛПВ ЛПВ під кутом a до дотичної до градієнту, сформованого на межі космічного простору та інфрачепід кутом до дотичної до градієнту, сформованого рвоного альбедо Землі, потік світлової енергії якона межі космічного простору та інфрачервоного го потрапляє в оптико-електронний канал альбедо Землі, збільшується частота дискретизапристрою, здвигнутих один відносно одного на ції, що підви щує точність при скануванні. півпіксела. Приймач випромінювання є основним елеменПристрій містить щонайменше два мікроболотом пристрою для визначення місцевої вертикалі. метричні ЛПВ 1-6 та 7-12, позиціоновані під кутом Він встановлюється у фокальну площину інфрачеα до дотичної до градієнту 13, який формується на рвоного об'єктива і служить для перетворення межі інфрачервоного альбедо Землі 14 та космічсвітлового потоку в електричний сигнал. За кланого простору 15. Випромінювання, яке надходить сифікацією приймачів випромінювання мікроболов оптико-електронний канал 16 пристрою, фокусуметр належить до теплових ПВ і працює в спектється об'єктивом 17 у фокальну площину, де розральному діапазоні l1...l 2=8..14мкм. Принцип міщено ЛПВ. роботи мікроболометричного ПВ полягає у зміні На елементи 5, 6, 11, 12 сенсора ЛПВ потрапелектричного опору фоточутливого елемента під ляє випромінювання, що надходить від інфрачердією падаючого електромагнітного випромінюванвоного альбедо Землі 14. Слабше випромінювання. У зв'язку з тим, що коефіцієнт поглинання виня, яке надходить від градієнту, потрапляє на промінювання майже не залежить від довжини елементи 3, 4, 9, 10. В разі точного визначення хвилі, мікроболометр, як тепловий ПВ, неселектимісцевої вертикалі, пікселі 1, 2, 7, 8 будуть направний, тобто у робочій спектральній області l1≤l≤l2 влені на ділянку космічного простору 15 та інфрайого чутливість і виявлювальна здатність - постійні червоне випромінювання на вказані пікселі не повеличини [3]. траплятиме. ìRD (l ) = RDth Перед фокальною площиною розміщений заí * * î D (l ) = Dth твор 18, який шляхом вибіркового блокування час(3) тини випромінювання забезпечує потрапляння на Мікроболометричний ПВ має такі переваги, як ЛПВ тільки випромінювання від градієнту 13. ЛПВ можливість реакції на випромінювання, яке не змірозміщені таким чином, що сусідні дискретні фонюється у часі (немає необхідності у модуляції), точутливі елементи здвигнуті один відносно одновідсутність системи вимушеного охолодження, яка го та повернуті під кутом α до дотичної до градієнв декілька раз збільшує габарити та масу приладу, ту, сформованого на межі космічного простору та а також його вартість. Завдяки використанню мікінфрачервоного альбедо Землі, який потрапляє в роболометра суттєво спрощується конструкція оптико-електронний канал пристрою. Таке позиціпристрою, зменшуються габарити. Такі переваги є онування забезпечує підвищення точності визнаособливо актуальними для космічних систем. чення місцевої вертикалі, так як дозволяє отримаПриклад конкретного виконання. При сканути точне зображення інфрачервоного градієнту ванні електронним способом у випадку, коли кут «Земля-космічний простір» 13. Виходи ЛПВ зв'яa=0° (див. Фіг.2), частота дискретизації Найквеста зані з блоком обробки сигналу 19, який по наявнодорівнюватиме: сті або відсутності сигналу на певних пікселах uN1=(2a·cos0 о)-1=(2a)-1 (4) шляхом електронного сканування визначає полоЗавдяки запропонованому розміщенню ЛППЗ ження КА відносно напрямку місцевої вертикалі. під кутом до дотичної до градієнту, сформованого Ефективність представленого пристрою для на межі космічного простору та інфрачервоного визначення місцевої вертикалі визначається теоальбедо Землі, збільшується частота дискретизаремою Шеннона, яка дозволяє проводити дискреції, що підви щує точність при скануванні. тизацію без втрат інформації, а отже частотою При повернутій під кутом 45° системі ЛПВ, дискретизації Найквеста. Згідно теоремі Найквесздвигнути х один відносно одного на півпіксела, та, максимально відтворювана частота для цифрозмір фоточутливого елемента приймача випрорового пристрою складає половину частоти дисмінювання по вертикалі зменшується в 1,4 рази кретизації. Частота дискретизації пов'язана з (див. Фіг.2): періодом розташування фоточутливи х елементів -1 a = cos 45o = 1. 4 ЛПВ. В тому випадку, коли ЛПВ розташовано перb (5) пендикулярно до дотичної до градієнту, сформоЧастота Найквеста при цьому дорівнюватиме: ваного на межі космічного простору та інфрачерuN2=(2a·cos45о)-1=(1.4a)-1 (6) воного альбедо Землі, частота дискретизації ( дорівнює а -1, де а - розмір оточутливого елементу ЛПВ (див. Фіг.2), а частота Найквеста при цьому дорівнюватиме: uN=(2a)-1 (1) ) Отже частота дискретизації ЛПВ розміщеного під кутом 45° до дотичної до градієнту, сформованого на межі космічного простору та інфрачервоного альбедо Землі uN2 більша за частоту uNl, яка 5 36592 6 відповідає випадку, коли ЛПВ розташовано перпе1. Оптико-электронные приборы космических ндикулярно до дотичної до градієнту, сформовааппаратов. Изнар А.Н., Павлов А.В., Федоров Б.Ф., ного на межі космічного простору та інфрачервоМ, «Ма шиностроение», 1972, стр.368. ного альбедо Землі. Це забезпечує підвищення 2. US Patent 5,744,801. Earth horizon sensor ефективності сканування, а отже і точність визнаwith staggered array of sensors. Apr. 28, 1998. МПК чення місцевої вертикалі. G01 J5/10. Використані джерела інформації: 3. Проектування тепловізійних і телевізійних систем спостереження: Підручник /В.Г. Колобродов, М.І. Ли холіт - К.: НТУУ «КПІ», 2007. - 364с. Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601