Оптический канал

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Оптический канал

Сообщение Ejj » 24 окт 2015, 18:32

Поворачиваться за чем будем, то есть на что нацеливаться?
Какие угловые скорости потребуются, какая точность?

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Условия съёмки

Сообщение Kalinkin » 24 окт 2015, 18:36

gionov писал(а):Да, что мы просто тупо будем смотреть в бесконечность и фотографировать мчащийся поезд неподвижной камерой. Любой фотограф поворачивается за движущимся объектом.


Время экспозиции в секунду это слишком жирно. Если за секунду пролетаем 7500 пикселей, логично что нужна будет выдержка в 1/7500 секунду)
Но опять так, всё будет зависеть от выбранного фокусного расстояния. Чем больше фокус, тем больше влияние скорости на смаз.
Теоретически смаз можно компенсировать.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Оптический канал

Сообщение gionov » 24 окт 2015, 18:43

Ejj писал(а):Поворачиваться за чем будем, то есть на что нацеливаться?
Какие угловые скорости потребуются, какая точность?

Вращаться с постоянной скоростью, шагая оптической осью по поверхности. Если высота 20 км, то это радиус, а длина окружности 120 км, то есть скорость вращения примерно 1 оборот за 100 секунд. Если погрешность в угловой скорости 1% то скорость смещения поверхности около 15 м/с, выдержка нужна будет 0.01 с. Вполне нормальная при освещённости Луны.

Kalinkin писал(а):Время экспозиции в секунду это слишком жирно. Если за секунду пролетаем 7500 пикселей, логично что нужна будет выдержка в 1/7500 секунду)

Я вообще-то, писал не секунду, а 0.1 секунды, что потребует точности скорости вращения около 0.1%
Последний раз редактировалось gionov 24 окт 2015, 18:46, всего редактировалось 1 раз.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Условия съёмки

Сообщение Kalinkin » 24 окт 2015, 18:44

BarsMonster писал(а):
Kalinkin писал(а):Оке, извините, СОВСЕМ неверен.
Минимальный кружок рассеяния системы равен r=1.22*(длинну волны)*(фокусное расстояние)/(диаметр входного зрачка).
Диаметр входного зрачка будет влиять на предел углового разрешения, умножим это на фокус и получим предел линейного разрешения.
Добиться дифракционного предела очень непросто( и ведёт это всё к усложнению оптической системы)

Работа на дифракционном пределе - штатный режим астрономической оптики. Это не просто, но это обычное, достижимое дело. Если это не скорректированный ньютон - дифракционно-ограниченное поле будет всего несколько миллиметров (но все равно будет), а для Ричи-Кретьена и скорректированного Ньютона (возможно даже гиперболического) - существенно больше. Это естественно только в случае если мы говорим о точности изготовления зеркал в лямбда/8 по волновому фронту, что в рамках этого проекта вполне достижимо.

Также вполне обычным делом для космоса является изготовление зеркал, а иногда и элементов конструкции из Ситалла/Zerodur-а, что невозможно для линзовой оптики. Это также в рамках этого проекта вполне возможно.

Kalinkin писал(а):На зеркально-линзовые системы накладываются многие ограничения из-за особенности их конструкции.

Давайте для четкости всегда будем упоминать, о субапертурных или полноапертурных линзовых корректорах мы говорим. Полноапертурные корректоры в зеркальных системах и мне кажутся неоптимальными для этого класса задач. А системы с субапертурными корректорами и катадиоптриками-то не всегда называют.

Ну и всегда остается чисто зеркальный Ричи-Кретьен, который все любят, в том числе и в космосе.


На сколько я понял, под астрономической оптикой вы понимаете телескопы для наблюдения за звёздами или чем-то крайне удалённым.
Эти системы имеют крайне малое угловое поле, 1-2 градуса, а то и меньше. В результате в этих системах практически нет наклонных пучков и все аберрации влияющие на изображения являются осевыми, и добиться корректировки до дифракционного качества возможно относительно простыми системами.
В нашем случае скорее нужно говорить о системах для аэрофотосъёмке поверхности, с угловыми полями 20-30 градусов, и добиться дифракционного качества не так просто.

И вообще, прежде чем выбирать какая конкретно нам нужна система, необходимо определиться с параметрами системы, и только потом переходить в конструктиву.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Оптический канал

Сообщение gionov » 24 окт 2015, 18:49

Зачем большие поля? Мы же не картографировать Луну собрались. Пусть будет поле 1 градус, что с высоты 10 км даёт около 200 м и кадр, скажем 2048х2048 пикселей с разрешением 10 см на пиксель.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Оптический канал

Сообщение Kalinkin » 24 окт 2015, 18:50

gionov писал(а):
Ejj писал(а):Поворачиваться за чем будем, то есть на что нацеливаться?
Какие угловые скорости потребуются, какая точность?

Вращаться с постоянной скоростью, шагая оптической осью по поверхности. Если высота 20 км, то это радиус, а длина окружности 120 км, то есть скорость вращения примерно 1 оборот за 100 секунд. Если погрешность в угловой скорости 1% то скорость смещения поверхности около 15 м/с, выдержка нужна будет 0.01 с. Вполне нормальная при освещённости Луны.

Kalinkin писал(а):Время экспозиции в секунду это слишком жирно. Если за секунду пролетаем 7500 пикселей, логично что нужна будет выдержка в 1/7500 секунду)

Я вообще-то, писал не секунду, а 0.1 секунды, что потребует точности скорости вращения около 0.1%


Что должно вращаться вокруг чего?
И если мне не изменяет память разговор шёл о 10 км орбите.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Оптический канал

Сообщение gionov » 24 окт 2015, 18:54

Ejj писал(а):Поворачиваться за чем будем, то есть на что нацеливаться?

Если бортовой компьютер будет хотя-бы по мощности как у телефона, то легко можно отслеживать по величине смаза угловую скорость и корректировать её вдоль орбиты. Я даже могу написать такую программку и проэмулировать её работу.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Оптический канал

Сообщение gionov » 24 окт 2015, 18:57

Kalinkin писал(а):Что должно вращаться вокруг чего?
И если мне не изменяет память разговор шёл о 10 км орбите.

Вращаться должен аппарат целиком вокруг оси перпендикулярной плоскости орбиты.
Орбита называлась от 10 до 80 км. Я, для примера, взял 20 км.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Оптический канал

Сообщение Ejj » 24 окт 2015, 18:58

Kalinkin писал(а):Что должно вращаться вокруг чего?
И если мне не изменяет память разговор шёл о 10 км орбите.

Что-то я тоже потерял нить рассуждения.
У нас скорость 1,6 км/с для ИСЛ и 2,4 км/с для пролетной траектории.
За 1/100 секунды АМС сместиться по траектории на 16 м в первом случае и на 24 м во втором.
Кроме того, у нас низкая орбита с влиянием масконов, поэтому:
1. Системе ориентации и ДУ спутника придется работать почти до начала съемки, чтобы обеспечить вывод АМС с точностью в единицы километров. Возможно точность будет выше - но вряд ли точнее первых сотен метров. При этом время выхода в район съемки будет так же плавать как минимум на секунды.
2. Система навигации должна работать до самого начала съемки и начать работу как можно скорее после ее завершения.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Оптический канал

Сообщение Ejj » 24 окт 2015, 18:59

gionov писал(а):Если бортовой компьютер будет хотя-бы по мощности как у телефона, то легко можно отслеживать по величине смаза угловую скорость и корректировать её вдоль орбиты. Я даже могу написать такую программку и проэмулировать её работу.

Это все замечательно - только орбита нашей АМС нестабильна.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Оптический канал

Сообщение gionov » 24 окт 2015, 19:47

Ejj писал(а):Что-то я тоже потерял нить рассуждения.
У нас скорость 1,6 км/с для ИСЛ и 2,4 км/с для пролетной траектории.

Будем рассматривать только круговую орбиту.
Ejj писал(а):За 1/100 секунды АМС сместиться по траектории на 16 м в первом случае и на 24 м во втором.

Верно.
Ejj писал(а):Кроме того, у нас низкая орбита с влиянием масконов, поэтому:
1. Системе ориентации и ДУ спутника придется работать почти до начала съемки, чтобы обеспечить вывод АМС с точностью в единицы километров. Возможно точность будет выше - но вряд ли точнее первых сотен метров. При этом время выхода в район съемки будет так же плавать как минимум на секунды.
2. Система навигации должна работать до самого начала съемки и начать работу как можно скорее после ее завершения.

Система навигации (акселерометры, гироскопы, вычисление текущего положения и ориентации, расчёт траектории на несколько следующих витков) должна работать непрерывно. Корректировки с помощью маршевых двигателей и двигателей ориентации при этом малы и могут выполняться через 2/3 витка или ещё реже через кратное время. Здесь как раз достаточно самого мелкого ионного двигателя RIT µX на 50 микроньютонов.
Система съёмки в то же время использует прогноз траектории и корректирует вращение аппарата. Полученные снимки Луны (начиная с большого расстояния, сразу после отделения от носителя и нахождения Луны) являются обратной связью для уточнения ориентации и положения (при этом можно также использовать снимки лимба Луны).
Последний раз редактировалось gionov 24 окт 2015, 19:59, всего редактировалось 3 раз.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Оптический канал

Сообщение gionov » 24 окт 2015, 19:48

Ejj писал(а):
gionov писал(а):Если бортовой компьютер будет хотя-бы по мощности как у телефона, то легко можно отслеживать по величине смаза угловую скорость и корректировать её вдоль орбиты. Я даже могу написать такую программку и проэмулировать её работу.

Это все замечательно - только орбита нашей АМС нестабильна.

Естественно, в интегратор входит гравитационная карта Луны, поэтому траектория вычисляется точно.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Оптический канал

Сообщение Ejj » 24 окт 2015, 21:11

У нас, Человечества в 2015 году, нет гравитационной карты Луны, позволяющей точно вычислить орбиту на высоте ниже 50 км. Да и на высоте 50 км точность вычисления орбиты будет весьма относительной. Хватит этой "относительной" точности для вывода АМС в точку съемки с нулевым отклонением?

Аполлон-10 за полвитка на орбите 113х14км отклонился к югу на несколько километров. Насколько при этом сместился апоцентр его орбиты - я не нашел, но скорее всего больше, чем перицентр, про который известно. Куда бы улетел КА через 2/3 витка по такой орбите - вопрос хороший, в НАСА на него предпочли не отвечать, а провести коррекцию сразу.

Так что вы не могли бы подтвердить свои заявления какими-то обоснованиями?
Поймите меня правильно, мне тоже очень хочется все сделать просто. Но есть сомнения в простой реализуемости.
Последний раз редактировалось Ejj 24 окт 2015, 21:29, всего редактировалось 1 раз.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Оптический канал

Сообщение Kalinkin » 24 окт 2015, 21:24

gionov писал(а):Зачем большие поля? Мы же не картографировать Луну собрались. Пусть будет поле 1 градус, что с высоты 10 км даёт около 200 м и кадр, скажем 2048х2048 пикселей с разрешением 10 см на пиксель.

И получим отличный кадр в соотношении спичечный коробок/футбольное поле. Что дальше с ним делать?

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Оптический канал

Сообщение Kalinkin » 24 окт 2015, 21:26

gionov писал(а):
Kalinkin писал(а):Что должно вращаться вокруг чего?
И если мне не изменяет память разговор шёл о 10 км орбите.

Вращаться должен аппарат целиком вокруг оси перпендикулярной плоскости орбиты.
Орбита называлась от 10 до 80 км. Я, для примера, взял 20 км.


Можно схемку накидать, я чёт не понимаю

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Оптический канал

Сообщение Ejj » 24 окт 2015, 21:32

Kalinkin писал(а): И получим отличный кадр в соотношении спичечный коробок/футбольное поле. Что дальше с ним делать?

gionov расчитывает этим "спичечным коробком" точно накрыть объект съемки.
А вращением платформы, на которой стоит камера, то есть самой АМС, компенсировать ее пространственное перемещение за время снимка.
Идея, которая мне нравится, но вот в ее реализуемости очень большие сомнения.

Аватар пользователя
voyager-1
Сообщений: 41
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 18:34

Сообщение voyager-1 » 24 окт 2015, 21:52

Так что вы не могли бы подтвердить свои заявления какими-то обоснованиями?

Позволю себе за человека ответить, есть данные с аппарата LRO, он уже сделал качественную карту, даже орбита близка к нашей - 20/160 км.
711352main_Zuber-3-pia16587-43_946-710.jpg
711352main_Zuber-3-pia16587-43_946-710.jpg (204.33 KiB) 2538 просмотра

Есть данные по ближнему УФ излучению Луны (правда не совсем то, что нам надо - там столкновение КА с Луной рассматривали)
402252main_LCROSS_results10_full.jpg
402252main_LCROSS_results10_full.jpg (101.13 KiB) 2538 просмотра

Есть ещё исследования NASA по видимому свету.
Последний раз редактировалось voyager-1 26 окт 2015, 16:06, всего редактировалось 1 раз.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Оптический канал

Сообщение Kalinkin » 24 окт 2015, 22:08

Ejj писал(а):
Kalinkin писал(а): И получим отличный кадр в соотношении спичечный коробок/футбольное поле. Что дальше с ним делать?

gionov расчитывает этим "спичечным коробком" точно накрыть объект съемки.
А вращением платформы, на которой стоит камера, то есть самой АМС, компенсировать ее пространственное перемещение за время снимка.
Идея, которая мне нравится, но вот в ее реализуемости очень большие сомнения.


Проще ввести оптическую компенсацию перемещения изображения.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re:

Сообщение gionov » 24 окт 2015, 22:43

voyager-1 писал(а):
Так что вы не могли бы подтвердить свои заявления какими-то обоснованиями?

Позволю себе за человека ответить, есть данные с аппарата LRO, он уже сделал качественную карту, даже орбита близка к нашей - 20/160 км.

Да, спасибо, примерно эту карту я и имел в виду.
Данные возьму с
http://pds-geosciences.wustl.edu/missions/grail/
Последний раз редактировалось gionov 24 окт 2015, 23:18, всего редактировалось 2 раз.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Оптический канал

Сообщение gionov » 24 окт 2015, 22:46

Kalinkin писал(а):Проще ввести оптическую компенсацию перемещения изображения.

Что вы имеете в виду?
Переношу сюда тему "Система съёмки"
Здесь предлагаю обсуждать:
1. Оптическую систему телескопа. (Уже обсуждается на viewtopic.php?f=80&t=15)
2. Систему стабилизации изображения.
3. ПЗС и сопутствующую электроннику. (Уже обсуждается на viewtopic.php?f=80&t=15)
4. Систему хранения изображений и их предварительной обработки.

Приведу свои фантазии, которые раньше писал на
https://boomstarter.ru/projects/zelenyi ... y/comments

Одна отдельная вращающаяся камера хорошо подходит. Её питание от солнечной батареи на поверхности + аккумулятор+ модуль Wi-Fi для передачи данных. По-моему, это будет лучше, чем заставлять вращаться весь аппарат. В принципе, камера может вращаться внутри аппарата не задевая за него. Тогда её вращение можно даже контролировать с помощью электромагнитного поля.
А запитывать камеру можно бесконтактным способом через электромагнитные катушки.
Оптику тоже можно не вращать и закрепить на аппарате. Оставить вращаться лишь бесконтактный ротор с ПЗС матрицей (для надёжности всё же лучше 2 матрицы или даже 3 и можно разнотипных). На боках ротора катушки для запитки, в серёдке - силовая и управляющая электроника, модуль Wi-Fi, по периметру - ПЗС матрицы и постоянные магниты для управления вращением и точным позиционированием (то есть фокусировкой).
Диаметр ротора - около 15 см, толщина - 5 см. Тогда оптикой может быть, например, телескоп системы Максутова и всё это уместится в заявленные габариты.

Можно, например, распотрошить зеркалки Canon и Nikon, оставить лишь электронику и ПЗС вместе со слотами для Flash памяти, а по USB порту через модуль Wi-FI (или напрямую по Wi-Fi если взять зеркалку с такой возможностью) скидывать фотки в основную систему аппарата.


Вернуться в «Обоснование выбора целевой аппаратуры»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость