Мобильный комплекс траекторных измерений ZETLAB
В настоящее время актуальной является задача автоматизации измерений траекторных параметров, а так же параметров быстротекущих процессов с последующей оперативной обработкой результатов измерений при испытаниях высокоскоростных изделий ракетных комплексов. Автоматизация измерений в данной области способствует значительному повышению точности измерений и скорости выдачи результата измерений. Так время предоставления результатов траекторных измерений при использовании мобильного комплекса ZETLAB снижается с нескольких часов до десятков минут. Кроме того в рамках комплекса обеспечивается визуализация многих принципиально важных параметров таких как отображение траектории объекта и подсвечивание координаты падения на плане местности.
Цель проведения траекторных измерений заключается в определении параметров движения различных объектов: ракет, артиллеристских снарядов, летательных аппаратов, в том числе беспилотных. Для подобного рода измерений зачастую применяются оптические измерительные средства, интегрированные в комплекс. В дальнейшем для обозначения различных функционально-законченных частей комплекса будет применяться термин «сегмент».
Очевидно, что регистрация объекта путем проведения одной лишь видеосъемки не позволяет с достаточной точностью и скоростью определить координату и точное время падения и последующего подрыва, поскольку последующая обработка производится оператором. Например, в случае контроля ракеты, путем взаимного анализа времен соприкосновения с землей и последующего подрыва можно определить её заглубление.
Исходя из вышесказанного, становится понятным необходимость совершенствования методов, лежащих в основе траекторных измерений и автоматизация траекторных измерений с целью повышения точности результатов и скорости обработки данных. Компания ZETLAB сделала значительный прорыв в этом направлении за счет применения революционного решения, которое объединяет несколько принципиально разных сегментов в рамках единого комплекса:
- сегмент высокоскоростной съемки,
- сегмент видеосъемки высокого разрешения (HD)
- сегмент определения координат места встречи объекта с наземной целью и точного времени их соприкосновения по показаниям сейсморегистраторов.
Кроме того, замена сейсморегистраторов на акустические регистраторы позволяет отрабатывать случай наземных и воздушных целей.
Общее описание комплекса траекторных измерений ZETLAB
В настоящем мобильном комплексе траекторных измерений ZETLAB в качестве той части, которая производит оптическое наблюдение за движущимся объектом, регистрация производится на основе двух принципов: высокоскоростной видеосъемки ивидеосъемки высокого разрешения (HD). Сопоставление и дальнейшая обработка данных видеорегистрации производятся на посту сбора и обработки информации. Регистрация точного времени, пеленгация и локализация места падения объекта или встречи его с целью производится по показаниям сейсмического сегмента, в основе которого лежит анализ показаний нескольких разнесенных в пространстве сейсморегистраторов. Суть работы сейсмического сегмента заключается в регистрации сейсмической волны, которая возникает в момент соприкосновения объекта с землей и, распространяясь во всех направлениях, постепенно воздействует на различные сейсмодатчики, установленные в зоне контроля, после чего сейсморегистратор предоставляет информацию на пост сбора и обработки данных, где происходит определение точного времени и координат с последующей визуализацией на заранее загруженном плане местности.
Подобного рода испытания довольно сложны в реализации, поэтому при проведении измерений необходим одновременный учет множества параметров и решение многих задач, перечислим некоторые из них:
- планирование сеанса измерений;
- регистрация объекта наблюдения путем проведения высокоскоростной видеосъемки и съемки высокого разрешения в момент приближения к заданной цели;
- определение точного времени в момент встречи объекта с целью (или с землей) и координат места их встречи;
- определение параметров траектории объекта;
- определение полного полетного времени объекта.
О технических характеристиках комплекса и об устройстве комплекса
Как видно из сокращенного перечня решаемых комплексом задач крайне важны технические характеристики самого комплекса: угол поворота устройства по азимуту и углу места, время записи видеоинформации для камеры высокого разрешения и камеры высокоскоростной съемки, среднее квадратическое отклонение привязки кадров видеоинформации к шкале СЭВ, поле зрения устройства видеосъемки по диагонали для объектива в различных диапазонах, среднее квадратическое отклонение определения координат на различныхвысотах (в том числе, на сверхнизких, до 50 м и ниже), среднее квадратическое отклонение геодезической привязки мест постов видеорегистрации и поста точки встречи объекта с землей.
Оборудование мобильного комплекса траекторных измерений ZETLAB состоит из нескольких транспортировочных контейнеров (по одному на каждый пост комплекса) и индивидуально упакованных мачт, геодезических штативов, генератора электрического тока автономного.
Последовательность работ при проведении траекторных измерений и развертыванию комплекса на местности
Последовательность работ при проведении траекторных испытаний довольно проста и понятна, заключается в последовательном выполнении нескольких действий: развертывание комплекса на местности, проведение видеорегистрации, обработка результатов видеорегистрации и свертывание комплекса.
Этап развертывания комплекса на местности, производится эффективно и быстро в довольно сжатые сроки, и включает в себя установку постов наблюдения видеокамер (рисунок 1), высокоскоростной видеорегистрации (рисунок 2), видеофиксации высокого разрешения (рисунок 3). После проведения регистрации информация эффективно обрабатывается и визуализируется на посту сбора и обработки информации (рисунок 4).
 Рисунок 1 — Структурная схема поста наведения видеокамер |
 Рисунок 2 — Структурная схема поста высокоскоростной видеорегистрации |
 Рисунок 3 — Структурная схема поста видеорегистрации высокого разрешения |
 Рисунок 4 — Структурная схема поста сбора и обработки информации |
Этап проведения видеорегистрации включает в себя дистанционное включение постов и дистанционное завершение видеорегистрации оператором, либо автоматически по сигналу, поступающему от сейсмостанции (рисунок 5).
Рисунок 5 — Типовая схема расположения постов при проведении видеорегистрации мобильным комплексом траекторных испытаний
Этап обработки результатов видеорегистрации и свертывание комплекса:
- определение точного времени в момент встречи объекта с целью (или с землей);
- перенос информации с постов видеорегистрации на ПЭВМ обработки информации;
- построение 2-мерных и 3-мерных траекторий.
- определение координат места встречи объекта с землей по показаниям сейсморегистраторов, а так же визуализация результатов измерения (рисунок 6). Типовая схема сбора и обработки информации с сейсмодатчиков в ПО ZETView мобильного комплекса траекторных испытаний изображена на рисунке 7.
- свертывание комплекса, путем поочередного объезда мест расположений постов и упаковывания оборудования в соответствующие контейнеры, обычно занимающее часы, производится легко по причине небольших габаритов используемой аппаратуры.
Рисунок 6 — Визуализация результата локализации источника сейсмического воздействия методом обратных корреляционных функций
Рисунок 7 — Типовая схема пеленгации c применением 4 сейсмодатчиков в ПО ZETView комплекса МКТИ. Слева — внешний вид трехкомпонентного сейсмодатчика
Выигрышной позицией комплекса является автоматизация измерений, быстрое предоставление информации для последующего анализа и визуализация результатов измерения в удобном для оператора виде. Применение комплекса значительно снижает трудозатраты и финансовые затраты, а также повышает качество результатов измерений и достигается при использовании минимального количества оборудования на основе серийно производимой продукции ZETLab.