автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Исследование оптико-электронных систем измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного радиотелескопа

На правах рукописи

БУЗЯН Артем Тимофеевич

ии^и5Б087

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРКЦИИ ПОЛНОПОВОРОТНОГО РАДИОТЕЛЕСКОПА

Специальность: 05.11.07 - Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт -Петербург 2007

003056087

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном университете информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

ИЛ. Коняхин

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор кандидат технических наук, доцент

Л.Н. Андреев В.В. Ефимов

Ведущая организация - Институт проблем машиноведения

Российской Академии Наук

Защита диссертации состоится " ^.А." .^..(^/т^/1-А... 2007 г. в<^ч мин. на заседании специализированного совета Д 212.227.01 при Санкт-Петербургском Государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 190000 г. Санкт-Петербург, переулок Гривцова, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах) просим высылать по адресу: 197101, СПб, Кронверкский пр., 49, СПб ГУ ИТМО

Ученый секретарь

специализированного совета Д 212.227.01 Красавцев В.М.

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из основных направлений развития современной радиоастрономии является исследование объектов Вселенной в миллиметровом диапазоне длин волн. Освоение диапазона длин волн, занимающего промежуток между широко используемыми сантиметровым и оптическими диапазонами в радиосистемах и радиоастрономии позволит решить ряд важнейших научных проблем (вопросы формирования, физики и эволюции звезд и галактик; геодинамика и геотектоника) и практических задач (координатно-временное обеспечение научной и хозяйственной деятельности, сверхточная спутниковая и космическая навигация).

В настоящее время Россией реализуется крупный проект по созданию радиообсерватории миллиметрового диапазона на плато Суффа (Узбекистан). Основным инструментом обсерватории будет полноповоротный радиотелескоп (РТ) типа РТ-70 с параметрами: основное зеркало (ОЗ) - осесимметричный фрагмент параболоида с фокусным расстоянием 21 метр, составленный из 1200 отражающих щитов; диаметр ОЗ - 70 метров; диаметр контррефлектора (KP) - 3 метра.

Особенностью РТ как средства исследований в миллиметровом диапазоне длин волн являются высокие требования к качеству параболической поверхности ОЗ (среднее квадратическое отклонение точек поверхности от теоретического параболоида не более 0,05 мм), стабильности взаимного расположения основного зеркала ОЗ и KP (соответственно 0,0В мм), точности наведения зеркальной системы по углам азимута и места (допустимая погрешность 1,5...2угл. сек). Вместе с тем многотонный вес, температурные изменения приводят к деформациям элементов конструкции РТ: нарастающим линейным смещениям точек поверхности ОЗ, достигающим в краевой зоне величины 30 мм, смещению KP на величину до 60 мм. Для достижения требуемых параметров отражающих элементов РТ необходимо использовать системы адаптации поверхности ОЗ и подстройки положения KP, оснащенные электромеханической системой коррекции возникающих деформаций.

Команды управления для электродвигателей отработки формируются в соответствии с измеренным положением щитов ОЗ и KP. Развитие оп-тоэлектроники и оптических средств измерения определяет эффективность применения в качестве первичных измерительных преобразователей оптико-электронных систем (ОЭС), реализующих дистанционные высокоскоростные измерения пространственных координат.

Использование серийно выпускаемых сканирующих измерительных ОЭС соответствующего класса (лазерные сканеры, трекеры, радары фирмы Leica и проч.) практически невозможно, поскольку для реализации высокоточных измерений координат на дистанции порядка десятков метров необходимо продолжительное (до единиц минут) сканирование одной контрольной точки. Следовательно, продолжительность полного цикла

определения положения 1200 щитов ОЗ многократно превысит допустимое время коррекции деформаций (15 минут по предварительным данным). Таким образом, необходима разработка специальных ОЭС измерения пространственных координат.

Указанные обстоятельства определяют актуальность темы диссертации, посвященной исследованию высокоточных ОЭС определения пространственного положения объектов для метрологического обеспечения систем адаптации отражающих элементов РТ.

Целью диссертации является теоретическое и экспериментальное исследование оптико-электронных систем измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного радиотелескопа, функционирующего в миллиметровом диапазоне длин волн, а также разработка принципов построения указанных систем, методов расчёта параметров и характеристик их компонентов.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать ОЭС метрологического обеспечения действующих полноповоротных РТ, выявить методы и средства измерения, перспективные для использования в системах адаптации поверхности 03 и положения КР;

- разработать принципы построения ОЭС контроля деформаций элементов РТ-70 миллиметрового диапазона, определить структуру и методы измерения, используемые отдельными подсистемами;

- исследовать варианты построения измерительного канала оптико-электронной подсистемы измерения положения элементов ОЗ и КР РТ-70, найти и оптимизировать соотношения между параметрами их компонентов и алгоритмы измерения по критерию уменьшения погрешности;

- разработать принципы построения и реализовать компьютерные модели для исследования измерительного канала оптико-электронной подсистемы измерения положения элементов 03 и КР РТ-70 на системотехническом уровне;

- на основе компьютерной модели выполнить экспериментальные исследования соотношений между параметрами элементов ОЭС и ее метрологическими параметрами (диапазон измерения, рабочая дистанция, точность), а также проанализировать влияние основных составляющих погрешности измерения;

- проверить правильность полученных теоретических положений и алгоритмов моделирования экспериментальными исследованиями на реализованном макете измерительных каналов оптико-электронной подсистемы измерения положения элементов ОЗ и КР РТ-70.

Методы исследования. Для теоретического анализа применяются соотношения геометрической оптики, элементы теории геодезических изме-

рений, а также разработанные на их основе методики исследования соотношений между параметрами измерительных ОЭС.

В экспериментальной области используются детерминированные и имитационные компьютерные модели функциональных элементов измерительных каналов и элементов ОЭС. Также используется физические модели (макеты), реализующие основные компоненты и алгоритмы функционирования ОЭС.

Новые научные результаты и основные положения, выносимые на защиту.

1. Принципы построения и структура ОЭС измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного радиотелескопа миллиметрового диапазона типа РТ-70 и аналогичных крупногабаритных сооружений, в соответствии с которыми:

- ОЭС является «закрытой» измерительной системой с основным базовым элементом, расположенным внутри несущих элементов конструкции без возможности прямого визирования с окружающей земной поверхности;

- оптимальной является трехуровневая неоднородная структура ОЭС, в которой первые два уровня (от основания РТ) являются автоколлимационными углоизмерительными системами, а третья системой измерения пространственных координат контрольных точек на поверхности ОЗ иКР;

- системы первых двух уровней измеряют угловые деформации элементов крепления и наведения зеркальной системы с последующим учетом измеренных величин в системах ориентации РТ по углу мести и углу азимута; координаты контрольных точек, измеренных системой третьего уровня используются для выработки команд управления адаптивными системами коррекции формы поверхности 03 и ориентации КР.

2. Принципы построения системы контроля деформаций третьего уровня, в соответствии с которыми измерительные каналы системы базируются на опорном кольце РТ и представляют собой ОЭС, использующие метод триангуляции в варианте «прямой угловой засечки» как обеспечивающие большую точность измерения при малых базовых расстояниях по сравнению с системами на основе метода трилатерации в варианте «прямой линейной засечки».

3. Соотношения между параметрами измерительного канала измерительной системы третьего уровня, обеспечивающие минимизацию погрешности измерения при различных схемах построения системы.

4. Принципы построения детерминированных и имитационных компьютерных моделей измерительных каналов ОЭС третьего уровня (как при использовании триангуляционного, так и трилатерационного методов), позволяющих исследовать влияние первичных погрешностей, а также результаты выполненных с их помощью исследований.

5. Принципы организации структуры и алгоритм функционирования

ОЭС третьего уровня, в соответствии с которыми положение поверхности 03 определяется по результатам измерения линейных смещений ограниченного количества контрольных точек (порядка 40 визирных целей) на ней с последующей аппроксимацией параболоидом.

6. Также защищаются разработанные автором:

- алгоритм определения координат при построении ОЭС в соответствии с «методом прямой линейной засечки», исключающий вариант получения неоднозначного результата;

- методика экспериментального исследования составляющих погрешности измерения ОЭС третьего уровня с использованием разработанных моделей и макетов;

- результаты экспериментального исследования макетов измерительных каналов ОЭС.

Практическая ценность работы.

1. Получены выражения для чувствительности измерения линейных координат визирной цели посредством ОЭС, использующей методы триангуляции и трилатерации;

2. Выполнен анализ составляющих погрешности измерения ОЭС, использующей метод триангуляции для практического варианта использования в составе измерительного канала систем РТ-70.

3. Результаты экспериментов на компьютерных моделях позволили выработать пути упрощения структуры и повышения точности измерения систем третьего уровня контроля деформаций элементов РТ-70.

4. Эксперименты с макетами измерительных каналов ОЭС позволяют оптимизировать соотношения между параметрами опто-электронных компонентов по критерию повышения точности и увеличения диапазона измерения координат визирной цели.

Внедрение результатов работы отражено двумя актами внедрения методик расчета параметров ОЭС систем контроля перемещения объектов и практических алгоритмов моделирования влияния шумов и конструк-торско-технологических погрешностей на точность ОЭС измерения деформаций в отраслевой лаборатории кафедры Оптико-электронных приборов и систем СПб ГУ ИТМО, а также в учебном процессе СПб ГУ ИТМО.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

- XXXII научная и учебно-методическая конференция СПб ГИТМО (ТУ), посвященная 300-летию Санкт-Петербурга, Санкт-Петербург, Россия, 4-7 февраля 2003 года.

- Третья международная конференция молодых ученых и специалистов «0птика-2003», Санкт - Петербург, 2003 г;

-VI Международная конференция «Прикладная оптика» 18-21 октября 2004, СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2004.

преподавательского состава СПб ГУ ИТМО, 2004 года;

- XXXIV научная и учебно-методическая конференция СПб ГУ ИТМО, 2005 года;

- II межвузовская конференция молодых учёных, СПб: СПбГУ ИТМО, 2005 г.;

- Четвертая международная конференция молодых ученых и специалистов «0птика-2005» СПб, 2005 г.;

- VII Международная конференция «Прикладная оптика-2006» 16-20 октября 2006, СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2006,

Диссертационные исследования были поддержаны грантами: Федерального агентства РФ по образованию для аспирантов вузов (2004) и Правительства Санкт-Петербурга для студентов, аспирантов вузов и академических институтов (2006).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 статьях и тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложения Работа содержит 142 страницу, включая 54 рисунка; библиографический список включает 74 наименования.

II КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность работы. Указываются контрольно-измерительные задачи, средства решения которых составляют область диссертационных исследований, рассматриваются их особенности, определяемые характеристиками элементов конструкции полноповоротного радиотелескопа миллиметрового диапазона. Формулируются цель и задачи диссертационного исследования.

В Главе 1 на основе анализа известных систем контроля деформаций элементов радиотелескопов разработаны общие принципы построения оптико-электронной системы измерения деформаций повышенной точности, обеспечивающей функционирование радиотелескопа (РТ) в миллиметровом диапазоне длин волн.

Анализ показал, что системы контроля деформаций действующих радиотелескопов аналогичных'по конструкции РТ-70 - в Уссурийске (Россия) и Евпатории (Украина)) принципиально обеспечивают работу только в сантиметровом (и более длинноволновом) диапазоне длин волн, поскольку не позволяют измерить (и, следовательно, скомпенсировать влияние) взаимные угловые и линейные смещения элементов отражающей системы: щитов отражающей поверхности основного зеркала (ОЗ) и контр-рефлекгора (КР).

Полномасштабный контроль деформаций реализован на функционирующем в миллиметровом диапазоне РТ NRAO GBT-100 (Грин Бэнк, США). Особенностью РТ GBT является реализация ОЗ (диа-

метр 100 м) в виде внеосевого фрагмента параболоида, что определило возможность использования однородной двухуровневой «открытой» структуры системы контроля положения его элементов. Деформации поверхности 03 и смещения КР измеряются оптико-электронными измерительными каналами относительно промежуточной базы — фермы КР (система второго уровня). Пространственное положение контрольных точек промежуточной базы аналогичными измерительными средствами определяется относительно жесткой базы - наземных реперов, расположенных в непосредственной близости от основания РТ (система первого уровня). В результате решаются две задачи: измеряются смещения вследствие деформаций КР и щитов поверхности ОЗ относительно номинального положения (с последующей коррекцией их положения), а также определяются точные значения параметров наведения РТ: угла азимута и угла места.

Рассмотренная двухуровневая однородная структура не может использоваться для создания системы контроля положения элементов РТ-70, функционирующего в миллиметровом диапазоне длин волн с осесиммет-ричным параболоидальным 03, поскольку отсутствуют измерительные средства, позволяющие с требуемой точностью измерять положение КР (или ферм крепления КР) как промежуточной базы на расстоянии его возможного наблюдения с окружающей земной поверхности (не менее 300...400 метров от основания РТ).

В результате анализа различных вариантов разработана трехуровневая неоднородная «закрытая» структура системы контроля положения элементов РТ-70.

Базовым элементом всего измерительно-управляющего комплекса РТ-70 является трехосная гиростабилизированная платформа (ГСП), расположенная на пересечении азимутальной и угломестной оси внутри несущей сигары зеркальной системы (см. рис. 1). Измерение углового положения относительно ГСП исполнительных осей следящих электросиловых приводов наведения 03 и КР по азимуту и углу места выполняется с достаточной точностью (0,5") дискретными электромеханическими преобразователями угла. Однако, вследствие деформаций элементов конструкции угловое положение оси диаграммы направленности РТ будет отличаться от измеренного преобразователями угла.

Компоненты системы третьего уровня (III на рис. 1 ) размещены на жестком элементе конструкции - опорном кольце в вершине 03 и включают две отдельные подсистемы: измерения координат точек поверхности 03 (ИКОЗ на рис. 1) и измерения положения КР (ИПКР). Измерительные каналы каждой подсистемы определяют координаты визирных целей, размещенных в контрольных точках, соответственно, ОЗ и КР относительно опорного кольца как промежуточной базы.

Система второго уровня (II на рис. 1) определяет угловое положение опорного кольца (промежуточной базы) относительно ГСП как основного базового элемента. Измерительный канал системы использует автоколли-

мационный метод измерения углов поворота и включает оптико-электронный автоколлиматор АК1, расположенный на внутренней поверхности опорного кольца и отражающий контрольный элемент КЭ1, расположенный на внешней конструкционной базе корпуса ГСП.

. Контррефлектор

Рис.1. Система измерения деформаций элементов конструкции РТ-70 (ГСП с контрольными элементами изображена отдельно в увеличенном масштабе)

Практическое исполнение ГСП предполагается на основе уникального прецизионного электростатического гироскопа разработки ЦНИИ "Электроприбор" (Санкт-Петербург), обеспечивающего измерение углов поворота в диапазоне 360° с точностью 1,5". Указанная точность измерения для угла азимута реализуется в течение 3-х часов, по истечении которых необходима калибровка датчиков угла азимута ГСП. Эта калибровка обеспечивается измерительной системой первого уровня (I на рис. 1).

Базами системы первого уровня являются шесть реперных вертикальных плоскостей, расположенных под известными азимутальными углами. Для калибровки датчиков угла азимута РТ разворачивается до совмещения угломестной оси с ближайшей реперной плоскостью. Каждая реперная плоскость определяется осями двух излучающих коллиматоров (на рисунке - ИК1, ИК2), расположенных вблизи основания РТ. Принимающими коллиматорами, соответственно, ПК1 и ПК2 измеряется угловое положение жестких элементов конструкции — цапф угломестной оси относительно реперной плоскости. Двумя дополнительными измерительными каналами, определяется угловое положение ГСП относительно цапф как промежуточных баз. Каждый измерительный канал по структуре аналогичен системе второго уровня и включает автоколлиматор, установленный на внутренней поверхности цапфы (АК2 и АКЗ) и контрольный элемент (КЭ2, КЭЗ) - расположенный на внешней конструкционной базе корпуса ГСП. В результате угловые датчики ГСП привязываются к реперным плоскостям.

Известны технические решения оптико-электронных автоколлимационных угломеров, позволяющие обеспечить требуемые метрологические параметры измерительных каналов систем первого и второго уровней (рабочая дистанция 10...15 метров, диапазон до 10 угл. мин, погрешность измерения до 2 угл. сек. при использовании алгоритмов компенсации систематической погрешности измерения вследствие виньетирования рабочего пучка). В диссертации подробно исследуются системы третьего уровня.

В Главе 2 рассмотрены принципы построения и соотношения между параметрами элементов оптико-электронных измерительных каналов системы третьего уровня. Исследуются средства измерения трех пространственных координат контролируемой точки, использующие методы триангуляции («угловой засечки») и трилатерации (линейной засечки).

Оптико-электронная система (ОЭС), реализующая метод «угловой засечки» включает две видеосистемы, центры входных зрачков объективов которых смещены друг относительно друга на некоторое базовое расстояние В (рис. 2). Координатная плоскость ХОЪ приборной системы координат полагается совпадающей с плоскостью опорного кольца. Видеосистемами измеряются углы визирования и1,о2 точечного источника излучения (визирной цели в виде полупроводникового излучающего диода) в вертикальной плоскости и углы ср1, <р2 между базовой линией (ось ОХ) и направлением на источник излучения в горизонтальной плоскости. Координаты визирной цели определяются из выражений (1):

9>0+^{п - <р2) 2 - <р2)

у =0.5-^х2 + г2 • )+ 0.5• ^г2+(в~х )2 • tg(v2 ) (О

Изображение 1

Микропроцессор

Рис 2. Оптико-электронная система по методу «угловой засечки»

Из анализа выражений (1) при малых угловых полях видеосистем (тогда ср1«ц1 и ф2«ц2) следуют условия минимизации погрешности измерения пространственного положения визирной цели (как диагонали параллелепипеда погрешностей отдельных координат): у « 0 и ц1 = ц2, которые определяют расположение визирной цели в плоскости осей объективов видеосистем симметрично относительно их центров. Наименьшего значения погрешность измерения достигает при г = В/2, то есть при расположении визирной цели в вершине плоского прямого угла, образованного линиями визирования.

Альтернативой методу «угловой засечки» является метод «линейной засечки», в соответствии с которым оптико-электронная измерительная система включает три дальномера, расположенных на плоскости базового кольца в реперных точках с известными координатами (рис. 3).

Координаты х,у,г визирной цели определяются по измеренным расстояниям £1,£2,£3 от каждой реперной точки до визирной цели как решения системы из трех квадратных уравнений. Известные вычислительные формулы, основанные на линеаризации системы уравнений в ряде практических случаев не позволяют однозначно определить искомые величины. Найдены устойчивые вычислительные алгоритмы для определения координат

д3с3 -а3с, Ь. д, + Ь,а,

(2)

Ь,а, + Ь,а,

где параметры а„Ь, линейные, с, - квадратичные функции (¡=1,2,3) от координат Х1 Дз,У1 дз реперных точек и измеренных расстояний.

Анализ выражений (2), (3) показывает, что погрешность измерения пространственного положения минимизируется для визирных целей, расположенных на оси конуса, окружность основания которого проходит через реперные точки. Погрешность минимальна при расположении визирной цели в вершине правильного тетраэдра, образованного пересечением линий визирования с каждой реперной точки.

Из сравнения двух типов ОЭС по точности при метрологических параметрах, определяемых габаритами РТ-70 (диаметр опорного кольца В = 8 м, расстояние до КР - 21,350 м, расстояние до щита на периферии ОЗ -39 м) показывает, что при малых базах (порядка нескольких метров) погрешность измерения меньше для реализации по методу «угловой засечки» (рис. 4).

Выявленное преимущество по точности ОЭС, использующих метод «угловой засечки» определило их дальнейшее исследование на компьютерных и физических моделях.

В Главе 3 рассмотрены алгоритмы функционирования и реализована компьютерная модель измерительного канала системы третьего уровня на основе ОЭС по методу «угловой засечки». ОЭС моделируется на уровне структурной схемы (рис. 2) по следующему алгоритму. Сначала для ряда положений точечного источника излучения (визирной цели) определяются координаты изображений на ПЗС-матрицах каждой видеосистемы.

dang

Cime

Ol

0 01

Рис.4. Зависимость относительной погрешности измерения от величины базы (масштаб полулогарифмический); aang для системы по методу «угловой засечки» (—), CTiine для системы по методу «линейной засечки» (—)

Далее, имитируется алгоритм микропроцессорной обработки видеокадров с учетом моделируемых шумов, определяются углы визирования ul, о2 и ф1, ф2 по выражениям:

где ц1, ц2 — углы между оптической осью объектива каждой видеосистемы и базовой линией (ось ОХ). Затем по выражениям (1) вычисляются «измеренные» ОЭС координаты визирной цели, при этом имитируются изменения параметров элементов измерительной цепи. В результате определяется зависимость погрешности измерения координат от величины влияющего фактора.

ср2 + arctg^yf"j (pl =^ + arctg{xyf^

(4)

Моделирование выявило основные приборные составляющие погрешности измерения: погрешность вследствие отклонения фокусного расстояния объективов видеосистем от номинального значения, взаимное неравенство их фокусных расстояний, отклонения величины базы. Указанные погрешности являются систематическими и их влияние может быть устранено предварительной калибровкой сначала каждой видеосистемы, а затем ОЭС в целом.

Base м

Йз внешних факторов наиболее влияющим является регулярная рефракция воздушного оптического тракта. Погрешность измерения, определяемая отклонением оптического пучка вследствие рефракции может быть устранена приборными средствами (измерение рефракции с компенсацией ее влияния) или выбором периода функционирования РТ (работа в период «спокойных температур» или в ночное время).

10 мм

сху

0 1

0 01

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Отношение сигнал/шум

Рис 5. Зависимость погрешности измерения координат визирной цели от отношения сигнал/шум (масштаб полулогарифмический); сху - координат х,у (-) , ctz - координаты z (—)

Наиболее значимой флуктуационной составляющей является погрешность вследствие неточного измерения координат изображения визирной цели матричным анализатором каждой видеосистемы. Причиной возникновения погрешности являются шумы и дискретность приемной площадки ПЗС матрицы. Из результатов моделирования влияния флуктуа-ционных шумов (рис. 5.) для наиболее сложных условий измерения, соответствующих положению визирной цели на периферийном щите поверхности 03 (дистанция L = 39 м) следует, что при динамическом диапазоне используемой ПЗС матрицы 55Д6 (помечено вертикальным маркером) требуемая точность измерения (среднее квадратическое значение погрешности не более о =0.05 мм, горизонтальный маркер) достигается для смещений ду>. Погрешность измерения координаты z (по дальности) несколько превышает допустимую.

Результаты исследования для конкретных реализаций ОЭС (ПЗС матрица SONY ICX259AL, фокусное расстояние объективов 450 мм, погрешность измерения координат изображения не более 0,05 пиксела) показали (рис. 6), что при измерении пространственного положения КР (дистанция 22,35 м), реализуется требуемая точность измерения (среднее квадратическое значение погрешности а <0.08 мм) всех трех координат. Для

\\ \ \ ~ \ V, 600 -

0 05 ---- ---- — — —

ОЭС измерения координат визирной цели на щите ОЗ (£ = 39 м) требуемая точность (а <0.05 мм) достигается при измерении координат ду (Для координаты г - только в 45% случаев).

Рис 6 Результаты 100 экспериментов на модели, отсортированные по возрастанию величины; аг_кя, °ху кл - средние квадратические значения погрешности измерения координат визирной цели на контррефлекторе, <т2 ,аХу - на щите поверхности основного зеркала)

В Главе 4 исследуются принципы построения системы контроля положения элементов РТ-70 третьего уровня как совокупности измерительных каналов на основе ОЭС, реализующих метод «угловой засечки». Определено, что требуемая точность измерения принципиально достижима при использовании в ОЭС несканирующих диннофокусных видеосистем с малым угловым полем, измеряющих координаты одной визирной цели. Поскольку поверхность ОЗ составлена из 1200 щитов , реализация системы по принципу «одна ОЭС-одна визирная цель» практически невозможна.

Важной особенностью РТ-70 является гомология конструкции, в соответствии с которой результатом малых деформаций исходного (номинального) параболоидального ОЗ является также параболоид, но с несколько иными параметрами. Таким образом, для определения положения поверхности ОЗ после деформаций достаточно определить смещения относительно малого количества визирных целей с последующим построением аппроксимирующего параболоида как нового положения поверхности ОЗ. Математическая модель показывает, что для определения координат поверхности аппроксимирующего параболоида необходимо измерение не менее чем в 40 точках его поверхности.

Регулярность формы параболоидального ОЗ позволяет для известного начального положения визирной цели вычислить ее смещение вдоль оптической оси одной из видеосистем (изменение дальности) по измерен-

0

количество

50

100

ному смещению .у по вертикали (первая видеосистема при <р1 = ц1, рис. 2). Следовательно из структуры ОЭС измерительного канала можно исключить одну видеосистему.

Предложена общая структура системы третьего уровня, включающая 40 измерительных каналов (видеосистем), объединенных в 8 базовых блоков, расположенных по окружности опорного кольца. Каждый блок объединяет 5 видеосистем, измеряющих смещения ху визирных целей соответственно в пяти контрольных точках (см. рис. 7).

Рис 7 Структура измерительной системы третьего уровня (изображены один

базовый блок и один измерительный канал контроля положения КР)

Изменение пространственного положения КР относительно 03 определяется посредством измерения координат трех его точек. Визирная цель, установленная в каждой точке регистрируется одним из трех измерительных каналов, каждый из которых включает две видеосистемами (в соответствии с рис. 2). Расчеты и исследования на моделях подтверждают возможность реализации измерительной системы рассмотренной структуры.

В Главе 5 рассмотрены результаты экспериментальной проверки достоверности полученных результатов теоретического анализа и компьютерного моделирования.

По разработанным методикам спроектирован и реализован макет измерительного канала системы третьего уровня в виде ОЭС, включающей две видеосистемы (в соответствии с рис. 2), сопряженные с компьютером. Видеосистемы 1 и 2 макета закреплены на гранитобетонном столе фирмы «ЕКБМА» с базовым расстоянием между центрами зрачков объективов В = 510 мм. Визирная цель 3, расположенная на дистанции 3 метра, закреплена на трехкоординатном измерительном столе 4, позволяющем обеспечить смещение визирной цели в трех взаимно перпендикулярных направ-

Базовый блок

Контрольные точки

лениях с погрешностью не более 0,001 мм.

Параметры макета: Фокусное расстояние объектива видеосистемы 450 мм, анализатор - ПЗС матрица SONY ICX259AL (Туре 1/3) CCD, форматом 752 х 582, размер пиксела 6,50 х 6,25 мкм. Визирная цель на основе полупроводникового излучающего диода SFH 485 Р (Siemens) с мощностью излучения 10 мВт.

При экспериментах снимались статические характеристики макета ОЭС при смещении визирной цели по всем трем координатным осям в диапазоне±15 мм.

Результаты экспериментов показали, что статические характеристики измерения трех координат линейны во всем диапазоне измерения. Средняя квадратическая погрешность измерения перемещений визирной цели составили: по оси ОХ - ах = 0,003 мм, по оси OY - ау = 0,004 мм; по оси OZ — csz — 0,03 мм. После пересчета к условиям практической измерительной задачи (база В = §000 мм, дистанция до периферийной точки 03 39 метров, до КР - 22,35 м) прогнозируемые погрешности измерения составят: сг'Х 0,033 мм, ст'у = 0,044 мм, cr'z - 0,083 мм

Рис. 8. Общий вид макета измерительных каналов ОЭС третьего уровня

Эксперименты с макетом ОЭС показали правильность разработанных методик расчета параметров элементов измерительных каналов и адекватность используемых компьютерных моделей и подтвердили принципиальную возможность практической реализации необходимой точности измерения ОЭС третьего уровня.

III ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Рассмотрены принципы построения оптико-электронной системы измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного РТ, функционирующего в миллиметровом диапазоне длин волн, а также структура и алгоритмы функционирования отдельных подсистем.

2. Выполнен сравнительный анализ двух вариантов ОЭС, использующих метод триангуляции и трилатерации, соответственно, исследованы зависимости чувствительности измерения координат объекта от параметров элементов структурной схемы. Результаты анализа позволили выявить систему, использующую метод триангуляции как оптимальную для построения измерительного канала системы контроля поверхности ОЗ и положения КР.

3. Исследование составляющих погрешности измерения ОЭС на разработанных компьютерных моделях выявило наиболее значимые первичные погрешности элементов измерительной цепи, что позволило выработать рекомендации по повышению точности измерения.

4. Для проверки достоверности полученных результатов спроектированы макеты ОЭС, лежащих в основе измерительной системы контроля поверхности 03 и положения КР радиотелескопа РТ-70; экспериментальное исследование макетов подтвердило принципиальную возможность реализации систем измерения с требуемыми метрологическими свойствами.

5. Полученные теоретические положения и экспериментальные результаты могут использоваться для построения ОЭС измерения деформаций и мониторинга состояния крупногабаритных объектов промышленности и энергетики.

Результаты диссертации отражены в следующих публикациях.

1. Бузян А.Т. Оптимизация данных для энергетического расчета оптико-электронных систем на основе ПЗС-матриц. // Сборник трудов конференции молодых ученых и специалистов "Оптика 2003", Санкт - Петербург, Россия, 20-23 октября 2003 г, Санкт-Петербург, СПб: ГОИ с. 52-55.

2. Бузян А. Т., Коняхин И. А. Особенности энергетического расчета оптико-электронных измерительных систем на основе матриц ПЗС. // Научно-технический вестник СПб ГИТМО(ТУ). Вып. 9. Подготовка научных кадров: методики, технологии, результаты. / Под ред. Ю. А. Гатчина, СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003. с. 68-70

3. Бузян А.Т. Разработка и исследование оптико-электронной системы измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного радиотелескопа // Сборник трудов Второй межвузовской конференции молодых учёных 28-31 марта 2005 года. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005., с. 120-122.

4. Бузян А.Т. Исследование системы контроля положения элементов конструкции радиотелескопа РТ-70 на физической модели // 0птика-2005. Труды четвертой международной конференции молодых ученых и специалистов "0птика-2005". Санкт-Петербург, 17-21 октября 2005./ Под ред. проф. В. Г. Беспалова, проф. С.А. Козлова. СПб: СПбГУ ИТМО, 2005.298-300 с.

5. Бузян А.Т. Исследование системы контроля положения элементов конструкции радиотелескопа РТ-70 на компьютерной модели// VI международная конференция. "Прикладная оптика". Санкт-Петербург, стр 215-217

6. И.А. Коняхин, А.Т. Бузян. Моделирование ОЭС измерения пространственных координат на основе метода "прямой угловой засечки" // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Т. 18, "Результаты научно-исследовательских работ". СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005.304-307 с.

7. А.Т. Бузян, И.А. Коняхин Исследование эффективности полнофакторных экспериментов на макете типового канала системы контроля положения элементов конструкции радиотелескопа РТ-70 // VII Международная конференция «Прикладная оптика-2006» 16-20 октября 2006, СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006., с.129-133.

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении «Университетские телекоммуникации"

197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49. Тел (812) 233-46-69. Тираж 100 экз.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ СМЕЩАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ.

1.1 Система контроля радиотелескопа РТ-70 Симеиз Крым.

1.2. Структура системы контроля положения элементов РТ-70 Уссурийск

Россия)

1.3 Система контроля поверхности РТ ШАО вВТ-ЮО (Грин Бэнк, США).

1.4. Разработанная структура системы контроля положения элементов РТ-70 Суффа

2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ ЭЛЕМЕНТОВ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ СИСТЕМЫ ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ.

2.1 Общий вид соотношений между параметрами элементов и точностные характеристики ОЭС, использующей метод «линейной засечки».

2.2 Соотношения между параметрами элементов и точностные характеристики ОЭС на основе метода «линейной засечки», используемой для построения измерительного канала системы третьего уровня.

2.3 Общий вид соотношений между параметрами элементов и точностные характеристики ОЭС, использующей метод «угловой засечки».

2.4 Соотношения между параметрами элементов и точностные характеристики ОЭС на основе метода «угловой засечки», используемой для построения измерительного канала системы третьего уровня.

2.5. Сравнительный анализ ОЭС, использующих метод триангуляции («угловой засечки») и трилатерации («линейной засечки»).

3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ СМЕЩАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ.

3.1 Алгоритм измерения ОЭС «прямой угловой засечки».

3.2 Анализ основных составляющих погрешности измерения.

3.3 Принципы построения модели ОЭС основанной на методе прямой угловой засечки.

3.4 Используемая методика экспериментального исследования моделей

3.5 Анализ результатов экспериментального исследования модели ОЭС.

Актуальность работы. Одним из основных направлений развития современной радиоастрономии является исследование объектов Вселенной в миллиметровом диапазоне длин волн. Освоение диапазона длин волн, занимающего промежуток между широко используемыми сантиметровым и оптическими диапазонами в радиосистемах и радиоастрономии позволит решить ряд важнейших научных проблем (вопросы формирования, физики и эволюции звезд и галактик; геодинамика и геотектоника) и практических задач (координатно-временное обеспечение научной и хозяйственной деятельности, сверхточная спутниковая и космическая навигация).

В настоящее время Россией реализуется крупный проект по созданию радиообсерватории миллиметрового диапазона на плато Суффа (Узбекистан). Основным инструментом обсерватории будет полноповоротный радиотелескоп (РТ) типа РТ-70 с параметрами: основное зеркало (03) - осесимметрич-ный фрагмент параболоида с фокусным расстоянием 21 метр, составленный из 1200 отражающих щитов; диаметр 03 - 70 метров; диаметр контррефлектора (КР) - 3 метра.

Особенностью РТ как средства исследований в миллиметровом диапазоне длин волн являются высокие требования к качеству параболической поверхности 03 (среднее квадратическое отклонение точек поверхности от теоретического параболоида не более 0,05 мм), стабильности взаимного расположения основного зеркала 03 и КР (соответственно 0,08 мм), точности наведения зеркальной системы по углам азимута и места (допустимая погрешность 1,5. .2 угл. сек). Вместе с тем многотонный вес, температурные изменения приводят к деформациям элементов конструкции РТ: нарастающим линейным смещениям точек поверхности 03, достигающим в краевой зоне величины 30 мм, смещению КР на величину до 60 мм. Для достижения требуемых параметров отражающих элементов РТ необходимо использовать системы адаптации поверхности 03 и подстройки положения КР, оснащенные электромеханической системой коррекции возникающих деформаций.

Команды управления для электродвигателей отработки формируются в соответствии с измеренным положением щитов 03 и KP. Развитие опто-электроники и оптических средств измерения определяет эффективность применения в качестве первичных измерительных преобразователей оптико-электронных систем (ОЭС), реализующих дистанционные высокоскоростные измерения пространственных координат.

Использование серийно выпускаемых сканирующих измерительных ОЭС соответствующего класса (лазерные сканеры, трекеры, радары фирмы Leica и проч.) практически невозможно, поскольку для реализации высокоточных измерений координат на дистанции порядка десятков метров необходимо продолжительное (до единиц минут) сканирование одной контрольной точки. Следовательно, продолжительность полного цикла определения положения 1200 щитов 03 многократно превысит допустимое время коррекции деформаций (15 минут по предварительным данным). Таким образом, необходима разработка специальных ОЭС измерения пространственных координат.

Указанные обстоятельства определяют актуальность темы диссертации, посвященной исследованию высокоточных ОЭС определения пространственного положения объектов для метрологического обеспечения систем адаптации отражающих элементов РТ.

Целью диссертации является теоретическое и экспериментальное исследование оптико-электронных систем измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного радиотелескопа, функционирующего в миллиметровом диапазоне длин волн, а также разработка принципов построения указанных систем, методов расчёта параметров и характеристик их компонентов.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать ОЭС метрологического обеспечения действующих полноповоротных РТ, выявить методы и средства измерения, перспективные для использования в системах адаптации поверхности 03 и положения КР; разработать принципы построения ОЭС контроля деформаций элементов РТ-70 миллиметрового диапазона, определить структуру и методы измерения, используемые отдельными подсистемами; исследовать варианты построения измерительного канала оптико-электронной подсистемы измерения положения элементов 03 и КР РТ-70, найти и оптимизировать соотношения между параметрами их компонентов и алгоритмы измерения по критерию уменьшения погрешности;

- разработать принципы построения и реализовать компьютерные модели для исследования измерительного канала оптико-электронной подсистемы измерения положения элементов 03 и КР РТ-70 на системотехническом уровне;

- на основе компьютерной модели выполнить экспериментальные исследования соотношений между параметрами элементов ОЭС и ее метрологическими параметрами (диапазон измерения, рабочая дистанция, точность), а также проанализировать влияние основных составляющих погрешности измерения;

- проверить правильность полученных теоретических положений и алгоритмов моделирования экспериментальными исследованиями на реализованном макете измерительных каналов оптико-электронной подсистемы измерения положения элементов 03 и КР РТ-70.

Методы исследования. Для теоретического анализа применяются соотношения геометрической оптики, элементы теории геодезических измерений, а также разработанные на их основе методики исследования соотношений между параметрами измерительных ОЭС.

В экспериментальной области используются детерминированные и имитационные компьютерные модели функциональных элементов измерительных каналов и элементов ОЭС. Также используется физические модели макеты), реализующие основные компоненты и алгоритмы функционирования ОЭС.

Новые научные результаты и основные положения, выносимые на защиту,

1. Принципы построения и структура ОЭС измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного радиотелескопа миллиметрового диапазона типа РТ-70 и аналогичных крупногабаритных сооружений, в соответствии с которыми:

- ОЭС является «закрытой» измерительной системой с основным базовым элементом, расположенным внутри несущих элементов конструкции без возможности прямого визирования с окружающей земной поверхности;

- оптимальной является трехуровневая неоднородная структура ОЭС, в которой первые два уровня (от основания РТ) являются автоколлимационными углоизмерительными системами, а третья системой измерения пространственных координат контрольных точек на поверхности 03 и КР;

- системы первых двух уровней измеряют угловые деформации элементов крепления и наведения зеркальной системы с последующим учетом измеренных величин в системах ориентации РТ по углу мести и углу азимута; координаты контрольных точек, измеренных системой третьего уровня используются для выработки команд управления адаптивными системами коррекции формы поверхности 03 и ориентации КР.

2. Принципы построения системы контроля деформаций третьего уровня, в соответствии с которыми измерительные каналы системы базируются на опорном кольце РТ и представляют собой ОЭС, использующие метод триангуляции в варианте «прямой угловой засечки» как обеспечивающие большую точность измерения при малых базовых расстояниях по сравнению с системами на основе метода трилатерации в варианте «прямой линейной засечки».

3. Соотношения между параметрами измерительного канала измерительной системы третьего уровня, обеспечивающие минимизацию погрешности измерения при различных схемах построения системы.

4. Принципы построения детерминированных и имитационных компьютерных моделей измерительных каналов ОЭС третьего уровня (как при использовании триангуляционного, так и трилатерационного методов), позволяющих исследовать влияние первичных погрешностей, а также результаты выполненных с их помощью исследований.

5. Принципы организации структуры и алгоритм функционирования ОЭС третьего уровня, в соответствии с которыми положение поверхности 03 определяется по результатам измерения линейных смещений ограниченного количества контрольных точек (порядка 40 визирных целей) на ней с последующей аппроксимацией параболоидом.

6. Также защищаются разработанные автором: алгоритм определения координат при построении ОЭС в соответствии с «методом прямой линейной засечки», исключающий вариант получения неоднозначного результата; методика экспериментального исследования составляющих погрешности измерения ОЭС третьего уровня с использованием разработанных моделей и макетов; результаты экспериментального исследования макетов измерительных каналов ОЭС.

Практическая ценность работы.

1. Получены выражения для чувствительности измерения линейных координат визирной цели посредством ОЭС, использующей методы триангуляции и трилатерации;

2. Выполнен анализ составляющих погрешности измерения ОЭС, использующей метод триангуляции для практического варианта использования в составе измерительного канала систем РТ-70.

3. Результаты экспериментов на компьютерных моделях позволили выработать пути упрощения структуры и повышения точности измерения систем третьего уровня контроля деформаций элементов РТ-70.

4. Эксперименты с макетами измерительных каналов ОЭС позволяют оптимизировать соотношения между параметрами оптоэлектронных компонентов по критерию повышения точности и увеличения диапазона измерения координат визирной цели.

Структура диссертационной работы

Диссертация включает Введение, пять Глав и Заключение.

5.4 Выводы по результатам эксперимента

1. Подтверждена работоспособность созданного программного обеспечения разработанного макета типового измерительного канала, в частности, алгоритмов определения координат изображения визирной цели в плоскости анализа ИОЭП.

2. Доказана эффективность разработанного программного обеспечения фильтрации изображения визирной цели на фоне близлежащих предметов.

3. Подтверждена правильность выбора состава оптоэлектронных компонентов макета типовой измерительной системы и расчета их параметров.

4. Полученные экспериментальные данные позволили выявить в качестве дополнительного влияющего фактора угловой размер излучающей площадки визирной цели. Доказано, что в случае превышения углового размера визирной цели в 10 рад погрешность измерения разработанной видеосистемы значительно возрастает (см. результаты экспериментов с "крупноразмерной" визирной целью).

4. При экспериментах с макетом ОЭС получены результаты, подтверждающие возможность реализации измерительной системы контроля положения элементов РТ-70 третьего уровня с требуемой точностью. В частности, экспериментальные оценки средней квадратической погрешности измерения перемещений визирной цели составили: по оси ОХ - ах = 0,003 мм, по оси ОУ - ау = 0,004 мм; по оси 02-аг = 0,03 мм. После пересчета к условиям практической измерительной задачи (база В = 8000 мм, дистанция до периферийной точки 03 39 метров, до КР - 22,35 м) прогнозируемые погрешности измерения составят: а'х = 0,033 мм, а'у = 0,044 мм, о'г = 0,083 мм

5. В целом результаты экспериментов подтвердили правильность принципов, положенных в основу разработки и создания макета типового измерительного канала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Рассмотрены принципы построения оптико-электронной системы измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного РТ, функционирующего в миллиметровом диапазоне длин волн, а также структура и алгоритмы функционирования отдельных подсистем.

2. Выполнен сравнительный анализ двух вариантов ОЭС, использующих метод триангуляции и трилатерации, соответственно, исследованы зависимости чувствительности измерения координат объекта от параметров элементов структурной схемы. Результаты анализа позволили выявить систему, использующую метод триангуляции как оптимальную для построения измерительного канала системы контроля поверхности 03 и положения КР.

3. Исследование составляющих погрешности измерения ОЭС на разработанных компьютерных моделях выявило наиболее значимые первичные погрешности элементов измерительной цепи, что позволило выработать рекомендации по повышению точности измерения.

4. Для проверки достоверности полученных результатов спроектированы макеты ОЭС, лежащих в основе измерительной системы контроля поверхности 03 и положения КР радиотелескопа РТ-70; экспериментальное исследование макетов подтвердило принципиальную возможность реализации систем измерения с требуемыми метрологическими свойствами.

5. Полученные теоретические положения и экспериментальные результаты могут использоваться для построения ОЭС измерения деформаций и мониторинга состояния крупногабаритных объектов промышленности и энергетики.

Результаты диссертации отражены в следующих публикациях.

1. Бузян А.Т. Оптимизация данных для энергетического расчета оптико-электронных систем на основе ПЗС-матриц. // Сборник трудов конференции молодых ученых и специалистов "Оптика 2003", Санкт - Петербург, Россия, 20-23 октября 2003 г, Санкт-Петербург, СПб: ГОИ с. 52 - 55.

2. Бузян А. Т., Коняхин И. А. Особенности энергетического расчета оптико-электронных измерительных систем на основе матриц ПЗС. // Научно-технический вестник СПб ГИТМО(ТУ). Вып. 9. Подготовка научных кадров: методики, технологии, результаты. / Под ред. Ю. А. Гатчина, СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003. с. 68-70

3. Бузян А.Т. Разработка и исследование оптико-электронной системы измерения деформаций элементов конструкции полноповоротного радиотелескопа // Сборник трудов Второй межвузовской конференции молодых учёных 28 - 31 марта 2005 года. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005., с. 120-122.

4. Бузян А.Т. Исследование системы контроля положения элементов конструкции радиотелескопа РТ-70 на физической модели // 0птика-2005. Труды четвертой международной конференции молодых ученых и специалистов "0птика-2005". Санкт-Петербург, 17-21 октября 2005./Под ред. проф. В. Г. Беспалова, проф. С.А. Козлова. СПб: СПбГУ ИТМО, 2005. 298-300 с.

5. Бузян А.Т. Исследование системы контроля положения элементов конструкции радиотелескопа РТ-70 на компьютерной модели// VI международная конференция. "Прикладная оптика". Санкт-Петербург, стр 215-217

6. И.А. Коняхин, А.Т. Бузян. Моделирование ОЭС измерения пространственных координат на основе метода "прямой угловой засечки" // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Т. 18, "Результаты научно-исследовательских работ". СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005. 304-307 с.

7. А.Т. Бузян, И.А. Коняхин Исследование эффективности полно-факторных экспериментов на макете типового канала системы контроля положения элементов конструкции радиотелескопа РТ-70 // УП Международная конференция «Прикладная оптика-2006» 16-20 октября 2006, СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006., с.129-133.

Материалы диссертационного исследования могут использоваться в научно-исследовательских, конструкторских и проектных организациях при разработке оптико-электронных систем определения пространственного положения смещаемых объектов методом угловой засечки.

1. Баран П.И. Геодезические работы при монтаже и эксплуатации обо-рудования.-М.:Недра, 1990. 233 с.:ил.

2. Неумывакин Ю.К. Автоматизация геодезических измерений в мелиоративном строительстве.- М., Недра, 1984.

3. Карапетян Б.К. Колебание сооружений, возведенных в Армении. -Ереван: Айастан, 1987г. -250 с.

4. Кирочкин Ю.И., Журавлев И.А., Мухин Б.Л., Уланов В.А. Общие принципы геодезического обеспечения сооружения ускорительно-накопительного комплекса (УНК).-М., типография Института Физики высоких энергий, 1991.

5. Щеглов П.В. Проблемы оптической астрономии. М.: Наука, 1980.271 с.

6. Зацаринный А.В. Автоматизация высокоточных инженерно-геодезических измерений. М. Недра, 1976.

7. Сытник B.C. Лазерные геодезические приборы в строительстве. М, Стройиздат, Будапешт, Мюсекл, 1988.

8. Высокоточные угловые измерения / Под ред. Ю.Г. Якушенкова, М.: Машиностроение, 1987 480 с.

9. Пат. 7345703 (Франция) Appareal de mesure sans contact de déplacements dans un espace tridimensionnel / Bernard Marcel Geoffroy. N2255611; Опубл. 18.07.75. МКИ GOI b 11 /16 Прибор для безконтактного измерения перемещений в трехмерном пространстве.

10. Ю.Пат. 3375750 (США) Three axies optikal aligment device / EUis C.R., Barker A.L. Заявл. 15.09.69 N138525; Опубл. 2.04.68 МКИ. GOI с 6 / 01; НКИ 88-14.- Трехосный оптический прибор для выравнивания.

11. Пат. 3816000 (США) Three axies aligment means / Fiedler G.C. Заявл. 24.01.72 N219997; Опубл. 11.06.74 МКИ. GOI b 11 /26; НКИ кл 356-152.-Трехосное выравнивающее устройство.

12. Вагнер Е.Т., Митрофанов В.Н., Барков В.Н. Лазерные и оптические методы контроля в самолето строении. М.: Машиностроение, 1977 176 с.

13. Голубовский Ю. М., Пивоварова JI. Н. Фотоэлектрические автоколлиматоры.// Оптический журнал. 1992. No9.

14. Афанасьев В. А., Жилкин А. М., Усов В. С. Автоколлимационные приборы. -М.: Недра, 1982

15. Михеев C.B., Коняхин И.А. Исследование системы контроля положения кооперируемых объектов на физической модели // VII Международная конференция «Прикладная оптика-2006» 16-20 октября 2006, СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006., с.129-133.

16. Джеррард А., Бёрч Дж.М. Введение в матричную оптику. Под ред. Барноски М. Перевод с английского канд. физ.-мат. Наук Божкова А.И., Власова Д.В. М.: Мир, 1978. 341 с.

17. Источники и приёмники излучения.: Методические указания/ A.JI. Андреев, В.Л. Мусяков, С.Н. Ярышев, А.Р. Стрелков. СПб.:ИТМО, 1998. -49 с.

18. Андреев А.Л., Коняхин И.А., Коротаев В.В., Мусяков В.Л., Панков Э.Д., Тимофеев А.Н. Проблемы создания оптико-электронных систем для определения взаимного положения разнесенных в пространстве объектов. Оптический журнал, N 8,1995, с.8-12.

19. Хейгеман Л., Янг Д. Прикладные итерационные методы: Пер. с англ. М.: Мир, 1986.448с.

20. Батян П.В., Коняхин И.А.,. Тимофеев А.Н. Формирователь базового направления. Информационный листок N 384-94 ЦНТИ, 1994.

21. Коняхин И.А. Панков Э.Д. Трехкоординатные оптические и ОЭ угломеры. М.: Недра 1991.

22. Проектирование оптико-электронных приборов: учебное пособие для студентов втузов / Под ред. Ю.Г. Якушенкова, М.: Машиностроение, 1990-432 с.

23. Афанасьев В. А. Оптические измерения: Учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. школа, 1981. — 229 с, ил.

24. Батян П.В., Коняхин И.А.,. Тимофеев А.Н. Формирователь базового направления. Информационный листок N 384-94 ЦНТИ, 1994.

25. А.Н. Джабиев, И.А. Коняхин, Э.Д. Панков. Автоколлимационные углоизмерительные средства мониторинга деформаций. — СПб: СПбГИТ-МО(ТУ), 2000. 197 с.

26. Парвулюсов Ю. Б. и др, Проектирование оптико-электронных приборов: Учеб. пособие для студентов втузов/Ю.Б. Парвулюеов, В. П. Сол-датов Ю.Г. Якушенков; Под общ. ред.Ю. Г. Якушенкова.—М.: машиностроение, 1990. —432 с: ил.

27. Системы технического зрения (принципиальные основы, аппаратное и математическое обеспечение)/А.Н Писаревский, А.Ф. Чернявский, Г.К. Афанасьев и др.; Под общ. ред. А.Н.Писаревского, А.Ф. Чернявского. Л.: Машиностроение, 1088. -424 с.

28. Соломатин В.А. Системы контроля и измерения с многоэлементными приемниками. -М.: Машиностроение, 1992. 128 с.

29. Батян П.В., Коняхин И.А.,. Лукьянов Г.Н. Установка оперативного мониторинга жилых и промышленных сооружений. Информационный листок N 312-95, ЦНТИ, 1995.

30. Андреев А.Л. Коняхин И.А. Методические указания к выполнению УИРС. Ленинградский институт точной механики и оптики, 1986.

31. Деденко Л. Г., Керженцев В. В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента. М.: изд-во МГУ, 1977.

32. Селиванов М.Н., Фридман А.Э., Кудряшова Ж.Ф. Качество измере-ний:Метрологическая справочная книга.-Л:Лениздат, 1987 295 е., ил.

33. Быстрые алгоритмы цифровой обработки изображений/Т.С.Хуанг, Дж."0. Эклунд, Г.Дж. Нуссбаумер и др.; Под ред. Т.С. Хуанга:Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1984. -224с., ил

34. Численные методы в инженерных исследованиях/В. Е. Краске-вич, К. X. Зеленский, В. И. Гречко.— К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986.— 263 с.

35. Дьяконов В.П. Система MathCAD: Справочник. М.: Радио и связь, 1993 - 128 с. Саутин С.Н. Пунин А.Е. Мир компьютеров и химическая технология. - Л.: Химия, 1991. -144 с.

36. Парфенов В.Г. Регрессионный и корреляционный анализ. Обработка результатов наблюдений при измерениях. /Учебное пособие / Ленинградский институт точной механики и оптики, 1983.

37. Парфенов В.Г. Статистические методы исследования в оптическом приборостроении. / Учебное пособие / Ленинградский институт точной механики и оптики, 1980.

38. Коняхин И.А. Панков Э.Д. Трехкоординатные оптические и оптико-электронные угломеры. -М.: Недра 1991.

39. Андреев А.Л. Автоматизированные телевизионные системы наблюдения. Ч. 2. Арифметико-логические основы и алгоритмы / Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования.- СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005.

40. Высокоточные угловые измерения/Д.А. Аникст, K.M. Константинович, И.В. Меськин, Э.Д. Панков. Под ред. Ю.Г. Якушенкова, М.: Машиностроение, 1987 480 с.

41. Андреев A.JL, Нужнн А.В., Панков Э.Д. О повышении точности по-зиционно-чувствительного датчика на ПЗС// Изв. ВУЗов — Приборостроение, 1984., № 4, с. 70-77.

42. Михеев С.В. Анализ методов ввода видео кадра, сформированного ПЗС измерительной системы в ЭВМ. // Сборник трудов конференции "Оптика 2003" 20-23 октября 2003 г. Санкт-Петербург. СПб: ГОИ с 151-152.

43. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. М.: Радио и связь, 1991. - 264 е.: ил.

44. Ерофейчев В.Г. Инфракрасные фокальные матрицы // Оптический журнал. 1996. - Т. 63, № 6. - С. 4-17.

45. А.Ф. Илларионов, Н.С. Кардашев, Д.А. Компанеец и др. Математические вопросы подстройки отражающей поверхности главного зеркала радиотелескопа РТ-70 к положению идеального параболоида М.: ИКИ, 1988. -67 с.

46. Magnan P. Detection of Visible Photons in CCD and CMOS: A Comparative View // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2003. -Vol.504.-P.199-212

47. Mapson-Menard H.C., Castelli C.M. and others. Performance evaluation of an Active Pixel Sensor Test Structure for space science applications // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2003. - Vol. A 513.1. P. 313-316.

48. Helmers H., Schellenberg M. CMOS vs. CCD sensors in speckle inter-ferometry // Optics & Laser Technology. 2003. - Vol.35. - P.587-595

49. Infrared and Electro-Optical System Handbook /Ed. by J.S. Accetta and D.L. Shumaker. Bellingham: SPIE Proc., 1993. - 3024 p.

50. Passeri D., Placidi P., Petasecca M. and others. Design and test of innovative CMOS pixel detectors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2004. - Vol. A 535. - P. 421-423.

51. Kester W., Wurcer S., Kitchin C. High Impedance Sensors // Analog Devices, 2000

52. Salomon P.M., Gross W.S. Microprocessor controled CCD Star Tracker - AIAA Paper, 1976 N116, pi

53. Davis J. Consideration of atmosferic turbulence in laser design //Appl.Optics. 1966.V.5, N1. P.139-147.

54. Председатель: проф. КоротаевВ. В. члены комиссии: доц. Мусяков В.Л.доц. Андреев В. Л.

55. Составила настоящий акт в том, что в дисциплине "Специальные вопросы конструирования и технологии оптических приборов" (кафедра Оптико-электронных приборов и систем) используются материалы диссертационной работы аспиранта Бузяна А.Т.

56. Члены комиссии: к. т. н., доц. к. т. н., доц.

57. Мусяков В. Л. Андреев А.Л.