27. Телевизионные системы траекторных наблюдений
Точность определения угловых координат движущихся объектов определяется крутизной пеленгационной характеристики, зависящей от ширины луча диаграммы направленности антенной системы – чем уже луч, тем выше точность измерения угловых координат. Для получения узких лучей, требуется увеличивать габариты антенных систем, что затрудняет слежение за быстро перемещающимися объектами, или переходить к использованию локационной аппаратуры, работающей в диапазоне более коротких волн. Этим обуславливается создание телевизионных устройств определения координат движущихся объектов, в которых роль антенн выполняют системы оптических линз, сочетающие малые габариты с узкой направленностью.
Как правило, подобные системы измеряют только угловые координаты, поэтому для определения дальности до объекта используется измерение угловых координат с нескольких точек. При этом по принципу действия можно выделить следящие телевизионные устройства и устройства с фиксированной ориентацией.
В системах с телевизионными датчиками, имеющими фиксированную ориентацию (примером может служить аппаратура БАМ-А Нижнетагильского СКБ измерительной аппаратуры), снимается изображение определенной области пространства, после чего производится обработка полученных изображений. По результатам обработки определяются отклонения объекта от центра изображения (оптической оси) для каждого телевизионного устройства, которые в сумме с известными углами ориентации телевизионных датчиков дают угловые координаты объекта. В качестве источников изображения можно использовать и результаты синхронной фотосъемки. Недостатком таких систем является их приспособленность к определению координат только на участке траектории, укладывающимся в пределы кадра. Так размеры плоскости в которой аппаратура БАМ-А позволят измерять координаты и скорости зависит от расстояния до базы твердотельных телевизионных датчиков «Сапфир» и для расстояния 500 метров составляет 10 х 10 метров.
В следящих телевизионных устройствах используют передающие телевизионные трубки в которых предусмотрено сканирование поверхности фотокатода по определенному закону. Примером подобной телевизионной трубки может служить диссектор, устройство которого показано на рисунке 5.19.
Изображение области через объектив попадает на поверхность фотокатода 1, при этом с участка фотокатода, на котором сфокусирован источник светового излучения, происходит более интенсивное выделение свободных электронов, движущихся в сторону анода 4. Фокусирующая катушка 2 объединяет поток электронов в пучок, а система отклоняющих катушек 3 обеспечивает попадание в отверстие анода только электронов излученных с определенной области фотокатода5. Прошедшие в отверстие электроны попадают в электронный умножитель 7, где провоцируют лавинообразный процесс перехода электронов между динодами 5. Последний динод 6 подключается непосредственно к нагрузке, отрицательное напряжение на которой будет соответствовать уровню освещенности просматриваемого участка фотокатода.
Рис. 5. 11. Диссектор.
Если под действием отклоняющих токов электронное изображение на фотокатоде развертывается в горизонтальном и вертикальном направлениях в виде креста (рис. 5.20 а), то выходной сигнал будет представлять собой импульсы, длительность которых зависит от величины смешения освещенного пятна от центра фотокатода. Крестообразная развертка создается с помощью двухполярных пилообразных токов, причем токи вертикальной и горизонтальной развертки сдвинуты на четверть периода развертки (рис. 5.20 б). Импульсы рассогласования по азимуту выдаются, когда действует горизонтальная развертка, а по углу места – при вертикальной развертке. В рассмотренном примере освещенное пятно не отклоняется по вертикали, поэтому импульсы рассогласования по углу места имеют одинаковую амплитуду, а по разности длительностей импульсов рассогласования по азимуту специальная схема вырабатывает сигнал, управляющий приводом наведения оптической системы в азимутальной плоскости.
Рис. 5. 12. Формирование сигнала рассогласования.
В качестве примера подобной аппаратуры можно привести систему внешнетраекторных измерений «Трасса», разработанную СКБ измерительной аппаратуры. Данная система имеет в своем составе два телевизионных следящих теодолита (рис. 5.21), средства связи, а также аппаратуру синхронизации, видеорегистраторы и ЭВМ, объединенные в единый пост управления. Система «Трасса» обеспечивает:
- автоматическую обработку данных с теодолитов на ПЭВМ поста управления;
- регистрацию видеоизображения объекта с помощью телевизионных камер;
- наведение следящих теодолитов оператором или по данным РЛС;
- автоматическое обнаружение, захват и слежение за объектом излучения на борту;
- прогнозируемое слежение за объектом при его кратковременном экранировании в поле зрения теодолитов;
- определение координат объекта с высокой точностью (на дальности 2 км ошибка измерения всего 1 метр);
- сопровождение объектов с угловыми скоростями до 50 град/с.