Траектории сканирования прн использовании вращающихся клиньев

>4

Уравнение траектории

0,25...4 1...1,1

<0,25 >-0,25

р= 2acos -, Ф

ш^ + Ша p=a[5-l-4cos (mi+wa)]

р=а[ 104-6со8(ш1-Юа)/]

Вид траектории

Розеточная

Спиральная: шаг спирали

Ц ! - №2

S = 4 а sin

Ш1 + С02

X (Ф+)Х

Ш! - Ш2

X sin ----п;

Ш1 + Ш2

период полного цикла (свертки и развертки)

Ц ! - Юг

2(Ш1+Ш2)

Эпициклоидальная Гнпоциклондальная

В

1емя bd определяется частотой п вращения барабана и углом обзора у: Юу/2 ЯП, поэтому предельно допустимая частота вращения барабана

пред < 60 Y /2з1-

(5.5)

Линейная ширина / участка местности, просматриваемого за один оборот барабана, составляет / = ЯЛумгн- п/60, где И - высота полета летательного аппарата: N - число зеркальных граней барабана, Умгн - мгновенный угол зрения. Так как система обзора должна работать без пропусков, то смежные участки должны соприкасаться илн перекрываться, т. е. ширина / участка, просматриваемого в единицу времени, должна быть не меньше скорости V носителя:

>v.

где b - коэффициент перекрытия (О < 6 < 2). Очевидно,

пред

мин

(5.6)

Из формул (5.5) и (5.6) видно, что существует как верхний, так и нижний допустимые пределы частоты вращения зеркального барабана; максимальная частота, кроме этого, ограничивается механическими иозможно-стями системы и обычно не превышает 3000 мин-*. Для уменьшения скорости вращения барабана стремятся увеличить число его отражающих граней. Максимальное число граней iVMaKc=2it/[0,5 (у +Дт)]. где 0,5 получается за счет удвоения скорости отраженного луча, а - дополнительный угол.

Рис. S.I8. Сканирующее устройство со строчной разверткой (а) и кривые, характеризующие изменение VjH (б).

тоо

480 600 ого М101750

который учитывает запас времени, отводимого на просмотр каждой строки (для разделения строк между собой и возврата электронной схемы в исходное состояние перед началом просмотра строки).

При полетах над гористыми районами расстояние по вертикали от самолета до визируемых объектов местности может за одну секунду изменяться от нескольких десятков до нескольких тысяч метров прн неизменной путевой скорости самолета. За счет этого возникают большие скачки величин VIM, что требует применения в аппаратуре специальных вычислителей отношения VIH и компенсаторов изменения этого отношения.

Величину VIH принято выражать числом радиан в секунду, определяющим скорость углового перемещения самолета относительно некоторой фиксированной точки местности. На рис. 5.18, б приведены кривые, дающие представление о практически встречающихся отношениях VIH. Сигналы, вырабатываемые вычислителем V/Я, используются для регулирования частоты вращения развертывающего зеркала так, чтобы выполнялось неравенство (5.6). Недостатки рассмотренной системы строчного обзора пространства определяются зависимостью частоты вращения зеркального барабана от скорости полета носителя при заданном коэффициенте перекрытия строк и необходимостью вращения с большой скоростью крупноразмерных оптических элементов (табл. 5.9). Помимо этого, излучающие объекты находятся на разных расстояниях от носителя в пределах угла обзора, что приводит к различию сигналов от одинаковых объектов, расположенных в разных местах зоны обзора.

Этого недостатка лишена система с коническим обзором (рис. 5.19), в которой мгновенное поле зрения вращается относительно определенного направления, называемого осью сканирования. Ось сканирования обычно совмещают с направлением местной вертикали. В этом случае размер площадки земной поверхности, проектируемой в каждый момент времени на приемник излучения остается неизменным.

В соответствии с обозначениями, принятыми на рис. 5.19, имеем следующее выражение для угловой скорости вращения мгновенного угла зрения:

Чш1 ш = -

60 Я/cos а

2згя 60

sin а.

Время засветки приемника Тмгн

60 Y

2nnsin а

п <

60Y

, . - мин-. (5.7)

2лйх т sin а

Ширина / кольцевой зоны на местности, просматриваемой за одни оборот мгновенного угла зрения, определяется зависимостью

; cos а = Иумт/ cos а;

из условия соприкосновения смежных строк имеем п 60 > bV, где у - скорость носителя; b - коэффициент перекрытия. Очевидно,

Умгн 60 cos2 а

бОбУ cos а

(5.8)

Формулы (5.7) и (5.8) определяют пределы допустимых скоростей вращения сканирующего объектива.

В сканирующем устройстве, предложенном М. М. Мнрошннковым и Е. Я- Кариженским, используется усеченная зеркальная пирамида, вращаемая двигателем и расположенная перед объективом (рнс. 5.20). Грани пирамиды имеют разные углы наклона к оси; за один оборот пирамиды, имеющей N граней, осуществляется сканирование N полей и создается растр. Максимальное значение углового размера строки Yz зависит от числа граней и коэффициента %, связывающего угол поворота пирамиды с углом отклонения опгнческой оси прибора: Yz = 2л/(УУ/Х). Эгому значению угла соответствует время Tz обзора одного поля кадра; полное время обзора кадра Т^у = 60/п, где п - угловая скорость вращения пирамиды.

Коэффициент г| использования пирамидального зеркала определяется зависимостью: т] = I -- arctg (DJD06 - 1) NIn, где Dq - диаметр основания пирамиды; ©об - диаметр входного зрачка объектива.

При сравнительно малых габаритах системы (d0/d06 = 2 ...4) большее значение т) получается только при N < 3. При большом числе граней значительную величину коэффициента использования т) можно получить при

Таблица 5.9

Габаритные размеры элементов строчной системы

обзора пространства, выраженные через диаметр объектива