Управляемые ракеты

А.С.> Нельзя Солнце позволяет корректировать две оси, для коррекции трёх нужен ещё один объект, например, Луна.

 

Можно наверно добавить стабилизацию по контрастному изображению на земле. Если высота позволяет.

здесь:



на AVR8515 и дешовой камере распознавание и отслеживание постых объектов:
Easy Image Processing: Camera Interfacing for Robotics

ну и еще ранбше я приводил CmuCAM на ATmega128

======

А есть гдето пример отслеживания положения солнца? посмотреть ...

а как узнать что не вращаешся вокруг направления на солнце?

Круто!
Ваш покорный слуга разрабатывал и строил как солнечные так и звёздные датчики (оптические каналы).
И у меня нет такой уверенности, что такими простыми способами (телекамера (здесь ошибка уже в названии оптической системы, строящей изображение обьекта, находящегося не в бесконечности, а на расстоянии соизмеримом с F - системы), закопчённое стекло - аналог нейтрального фильтра, отсутствие бленды, лимитирующей FoV)) можно реализовать надёжное получение стабильного управляющего сигнала от реперного обьекта относительно осей ракеты. И всё это на гигантских фоновых засветках от дневного неба и от аэрозольного рассеяния в атмосфере, которые не подавишь копотью и простой стекляшкой, а низкая скорость data adquisition бытовой камеры и бытовой электроники, вряд ли позволит компенсировать все эти ошибки оптического канала. Причем я ещё ничего не сказал об аберрациях на углах поля.
На самом деле речь идёт о создании датчика грубой ориентации по солнцу. Такие датчики в большинстве случаев строятся без оптического усиления. То есть БЕЗ ВСЯКОЙ ОПТИКИ. Они делятся на два основных типа: датчики с рассеивающим элементом (диффузором) или косинусные и датчики с теневым полем.
Косинусные датчики: в схему такого датчика входит нейтральный фильтр, молочное стекло, тёмно-красный фильтр, приёмник излучения (чувствительный в этой области) и усилитель. Тёмно-красный и нейтральный фильтр предназначены для согласования спектрального диапазона источника и приёмника и нормализации (ослабления) потока излучения от солнца, падающего на приёмник. Молочное стекло рассеивает падающее излучение и создаёт на чувствительной площадке освещённость, меняющуюся пропорционально косинусу угла падения (Ламбертов источник). Угловая характеристика такого датчика представляет собой Гауссиан (колокол). Обычно такой датчик делают по двухканальной схеме с небольшим углом между осями. Это позволяет получить координатор Солнца, имеющий угловую, (пеленгационную) характеристику.
Теневой датчик имеет вместо молочного стекла диафрагму, которая смещена с оси на определённый угол (равный широте места, например). Электрический сигнал с приёмника появляется только при наличии угла рассогласования. Также используют два канала.
Отдельная тема - датчики точной ориентации по Солнцу. Они уже применяют оптические системы и различные маски для определения рассогласования по координатам. В современных системах вместо масок используется привязка к GPS (собственные координаты обьекта). Всё это с успехом используется на орбитальных платформах.
Наиболее простыми и пригодными для нашего случая (баллистическая ракета) являются датчики определения положения солнца в системе координат ракеты.
В простейшем случае это 6 канальный датчик, работающий в телесном угле 4 пи ср.
Он имеет 6 измерительных головок, каждая из которых имеет телесный угол 90х90º.
Каждая головка имеет бленду конусной формы и приёмник излучения (оборудованный теми же фильтрами и полевыми диафрагмами). В результате имеем бортовую измерительную систему с 6 элементарными датчиками, которая основывается на том, что направлению визирования на С. в каждый данный момент времени соответствует облучение приёмника определённого элементарного датчика. При этом косинусы углов элементарных датчиков заранее известны, а следовательно будет известным положение солнца в системе координат, связанной с ракетой.
Ладно, если кто-то всерьёз соберётся строить такой датчик, то рекомендую всё же хотя бы прочесть что-то по теме, а не изобретать камеру-обскуру.

Посмотрите-ка это видео.

Может можно не усложнять.

Это без всяких фильтров, только зеркало (кусок поверхности HDD, из новых, почти бесцветный).
Это кусок видео со старта, когда оторвало хвост, камера начала снимать небо и солнце.
Хуже работать не стала.

http://www.rlan.narod.ru/video/sun.wmv

А что там за чёрная точка в центре солнца? Откуда она?

Затмение

Ничего не делал, только вошел...

Само

А.С.> А на диске соляризация в полный рост - превращение позитива в негатив.

Интересно, как это получается? Почему там, где большой зашкал, получается чёрный цвет?

Если это закономерно и воспроизводимо, может по этому чёрному пятну и следить за солнцем?

А.С.> датчик от мыши я уже испытывал. Даже без модификации

 

Если найдешь время опиши пожалуйста поподробней, чтоб попробовать.

т.е. просто микросхема с дыркой, прикрытой фильтром 4х, вся

 

Спасибо за уважительные слова, но я вовсе не для этого написал тот постинг. Carajo! Вы гораздо продвинутее нас в электронике, так возмите то, что было нами наработано и двигайте вперёд на новой элементной базе. Ну вот ты сделал (вернее использовал части готового оптико-электронного устройства) ТОФН (технологический образец для физической настройки) оптико-электронного датчика грубой ориентации. Для работы по Солнцу ему недостаёт пакета спектрального и нейтрального фильтра, а также диффузора. С этим твоя мышь обретёт все свойства вполне приличного солнечного датчика. Я сам сделал камеру для первого аргентинского спутника на базе коммерческой KODAK digital (1997 год, ещё с механическим затвором) с простейшим широкоугольным солнечным датчиком-сенсором отключения электроники на период ориентации. И они нормально работали на орбите в течение 4 месяцев. И с мышью экспериментировал (с обычной, используя оптронную пару). И оптическая мышь, если её апградить вполне будет работать на борту ракеты. Доведи только её до ума. Я бы тебе посоветовал спросить в любой технической библиотеке (в бауманке и физтехе наверняка есть) книжку: "Оптические приборы наведения и ориентации космических аппаратов", Я. М. Ивандиков, Москва, М., 1979. Там приведены основные схемы всех типов бортовых оптических датчиков. Удачи.

a_centaurus, 17.10.2005 16:06:31:

Для работы по Солнцу ему недостаёт пакета спектрального и нейтрального фильтра, а также диффузора.

 

Ясен пень, про диффузор и нейтральный фильтр я и сам догадался, а спектральный зачем?

Только мне хочется угловое разрешение повысить. Я считал, какая точность нужна, чтобы зацепиться за орбиту, при высоте точки бросания всего 145 км (активный участок очень короткий), получается - минут шесть, в крайнем случае - десять. Т.е. от одной трети до одной пятой диаметра солнечного диска.

А где граница между "грубым" и "точным" определением? Ввод полётного задания в УР-100 происходил с точностью плюс-минус три угловых секунды, в то время как уход ГСП за время активного участка заведомо был больше. Мне таких точностей не нужно, да и не добиться.

такого датчика уже понадобится что-то типа оптической скамьи или угломера.

 

Это называется: Калибровка углового поля зрения. Нужен стабилизированный источник света с молочным фильтром и простейший коллиматор из зрительной трубы или даже сферического зеркала. Датчик устанавливается на поворотном столике с лимбом хотя бы с разрешением 0.5º так, чтобы ось вращения проходила через плоскость приёмника. Снимается диаграмма угловой чувствительности для одной плоскости. Затем датчик поворачивается вокруг своей оптической оси на 90º и измерения повторяются. Полученный "колокол" даст вам пространственное распределение угловой чувствительности по двум осям. Остаётся точно привязать посадочный интерфейс датчика к осям ракеты. Хорошо сделать простейшие мех. испытания "уронив" датчик в контейнере с определённой высоты на твёрдую гладкую поверхность, чтобы убедиться в его работоспособности после воздействия ускорения.

а спектральный зачем?

 

Спектральный фильтр (тёмно-красный ок. 0.630 мкм) ставят: 1. чтобы согласовать спектральный поток источника со спектральной чувствительностью приёмника (н.р. Siс). Для практических расчётов излучение фотосферы Солнца приравнивается к излучению АЧТ (абс. чёрного тела) с Т = 6000 К. По закону Вина максимум излучения фотосферы соответствует 0.5 мкм. Спектральная чувствительность приёмника определяется еще и материалом защитного окна. Поэтому узкая спектральная полоса делает более простым согласование и настройку усилителя.
2. Стеклянные подложки фильтров в случае использования спектрального фильтра не будут давать искажения изображения на краевых углах поля зрения из-за разности оптического хода для лучей различных длин волн.
Для повышения разрешения нужно использовать совмещённую схему грубого и точного датчика. Первый уже описан, второй (с привязкой положения солнца к системе координат ракеты) обычно использует узконаправленные бленды и секторные приёмники. Представь себе сотовую структуру положенную на поверхность матричного приёмника. Тогда каждому колодцу-бленде будет соответствовать свой кусок изображения на матрице. Тогда остаётся калибровкой определить ответ этих участков на изменение освещённости за счёт бленды.
Я думаю, что разрешение такой системы можно довести до 3`, что вполне достаточно для выведения обьекта на низкую орбиту.
Кроме того необходим датчик горизонта. Он будет давать репер по другому углу.
Его схема аналогична солнечному датчику грубой ориентации, хотя может быть дополнена активной оптикой. Вот тут телекамера будет работать.
На фото пример: кадр нашей камеры переделанной из КОДАК 40 с борта SAC_A. Высота ок. 650 км. Внизу Австралия. С высоким контрастом видна линия горизонта.

Можно выступить сугубому не специалисту ?

Крутится уже несколько лет в голове оптическая схема, которая позволяет практически без элетроники и сложных оптоэектронных устройств решать несколько задач .
В том числе для определения угловых координат солечного зайчика.

Постораюсь объяснить на пальцах, но можно и нарисовать.

Для простоты представим одну угловую координату.

За тонкой прорезью (или системой линз, но должна работать и щель)
расположено вращающееся зеркало (1-но, 2-х, 3-х, 4-х стороннее и тд.) с любой но постоянной угловой скоростью.
перед зеркалом расоложен 2 фотоприемника.
на один падает отраженный луч от щели. на другой падает луч от источника , жестко закрепленного с фотоприемниками.
Дальше с этих фотоприемников максимумы сигналов ( чтобы не реагировать на размытие граници тени) заходят на сщетчик, который считает число колебаний кварца (деленного) между двумя пиками. Сие есть измеренная угловая разница.

Может комментарий дадите

в чем сложность 1-2х стороннего зеркала из полированного (амальгированного серебром) металла ? За стекло мало кто возьмется. А с металлом спокойно работают.

И вчем сложность его вращать равномерно ? С маховичком например.
Вот микромоторчик от НМЖД вращает и быстро и равномерно..

Кварц то можно и на тысячу и на сто тысяч поделить.
Соответсвенно скорости вращения не велики.

а измерительная электроника получается простой.

1. Регулирующщая схема сложная, но легко выдирается с винта.

2.в принципе можно при измерении угла (а не угловой скорости) вообще избавиться от зависимости от скорости и устойчивости скорости вращения зеркала и даже убрать кварц ...
но это требует доступ к лабораториии захолустного ВУЗа , как минимум, при изготовлении девайса .