ГРНТИ 29.31 Оптика
В статье предложена оптическая схема и выполнен детальный расчет параметров объектива с высокими оптическими характеристиками, предназначенного для корреляционного некогерентного четырехканального пеленгатора. Разработанное решение реализуемо на базе доступных материалов и современных технологий производства оптики. Однако достижение высоких оптических характеристик (высокого разрешения, минимальных аберраций и широкого поля зрения) потребовало значительного числа ресурсоемких элементов, что усложняет практическую реализацию. В связи с этим дополнительно исследована возможность компромиссного повышения оптических характеристик объектива для оптического корреляционного пеленгатора с учетом экономически оправданных схем, материалов и стандартных оптических элементов. В рамках расчета компромиссных вариантов предложены и обоснованы две альтернативные оптические схемы: первый вариант основан на известном окуляре Государственного оптического института (ГОИ) с модификацией для пеленгации, второй — на единичном параболическом зеркале с упрощенной конструкцией. Выполнены численные расчеты с использованием специализированного программного обеспечения, описаны ключевые параметры предложенных объективов (фокусное расстояние, апертура, коэффициент передачи), а также ограничения применения (чувствительность к вибрациям, температурные эффекты). Полученные результаты позволяют создать как объектив с высокими оптическими характеристиками для некогерентного корреляционного пеленгатора, так и компромиссный вариант для практических исследований корреляционного сигнала в реальных условиях, что способствует развитию доступных систем пеленгации.
корреляционный пеленгатор, объектив, окуляр, качество изображения, система технического зрения
1. Cocaud C., Kubota T. Autonomous navigation near asteroid based on visual SLAM // Proceedings of the 23rd International Symposium on Space Flight Dynamics. Pasadena, 2012. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.issfd.org/ISSFD_2012/ISSFD23_AD_5.pdf (дата обращения: 09.04.2025).
2. Cocaud C., Kubota T. SLAM-based navigation scheme for pinpoint landing on small celestial body // Advanced Robotics. 2012. Vol. 26. Iss. 15. P. 1747–1770. DOIhttps://doi.org/10.1080/01691864.2012.685227. https://doi.org/10.1080/01691864.2012.685227
3. Jaumann R., Schmitz N., Koncz A., et al. The camera of the MASCOT asteroid lander on board Hayabusa 2 // Space Science Reviews. 2017. Vol. 208. P. 375–400. DOIhttps://doi.org/10.1007/s11214-016-0263-2. https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-016-0263-2
4. Viola P.A., Jones M.J. Rapid object detection using a boosted cascade of simple features // Proceedings of the 2001 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. Kauai: IEEE, 2001. Vol. 1. P. 511–518. DOIhttps://doi.org/10.1109/CVPR.2001.990517. https://ieeexplore.ieee.org/document/990517
5. Bellerose J., Vaughan A.T., Bhaskaran S., et al. Double asteroid redirection test (DART): navigating to obliteration // Acta Astronautica. 2024. Vol. 219. P. 417–432. DOIhttps://doi.org/10.1016/J.ACTAASTRO.2024.02.021. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576524000857
6. Жуков Б.С., Жуков С.Б. Алгоритм автономного выбора места посадки КА «Фобос Грунт» по телевизионным изображениям // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8, № 2. С. 281–288.
7. Балдина Е.А., Бессонов Р.В., Гришин В.А. и др. Оценка возможности использования карты береговых линий GSHHG для автономной оптической навигации космических аппаратов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13, № 3. С. 217–228. DOIhttps://doi.org/10.21046/2070-7401-2016-13-3-217-228. http://d33.infospace.ru/d33_conf/sb2016t3/217-228.pdf
8. Жуков Б.С., Жуков С.Б., Форш А.А. Возможности навигационных измерений по лимбу Земли в видимом и ближнем ИК диапазоне // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12, № 2. С. 61–76.
9. Аванесов Г.А., Жуков Б.С., Сметанин П.С. Стенд для отработки технологии автономной припланетной навигации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18, № 3. С. 108–117. DOIhttps://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-3-108-117. http://d33.infospace.ru/jr_d33/2021v18n3/108-117.pdf
10. Жуков Б.С., Полянский И.В., Жуков С.Б. Автономная оптическая навигация на окололунных орбитах и при посадке на Луну с помощью сверхширокоугольной камеры // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 2. С. 24–35. DOIhttps://doi.org/10.21046/2070-7401-2017-14-2-24-35. http://d33.infospace.ru/d33_conf/sb2017t2/24-35.pdf
11. Буслаев С.П. Техническое зрение искусственного интеллекта в будущих задачах посадок и перемещений космических аппаратов // Научное значение трудов К.Э. Циолковского: история и современность: материалы 55-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского, Калуга, 15–17 сентября 2020 г. Ч. 2. Калуга: ИП Стрельцов И.А., 2020. С. 86–89.
12. Косова А.Е., Кориков А.М. Автоматическая посадка малых беспилотных летательных аппаратов с использованием компьютерного зрения // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2017. Т. 20, № 3. С. 191–196.
13. Лобанов А.А., Можаров Г.А., Филонов А.С. Оптический пеленгатор для автономной посадки космического зонда на малые тела Солнечной системы // Фотоника. 2022. Т. 16, № 5. С. 404–415. DOIhttps://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.5.404.414. https://www.photonics.su/files/article_pdf/9/article_9512_786.pdf
14. Кузнецов-Фетисов И.Н., Якубовский С.В. Разработка инструментария для анализа оптических систем в области аберраций третьего порядка в программе Zemax // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2022. Т. 66, № 4. С. 101–115. DOIhttps://doi.org/10.30533/0536-101X-2022-66-4-101-115. https://www.elibrary.ru/download/elibrary_50467449_31597421.pdf
15. Боголюбов И.А., Лобанов А.А. Расчет объектива некогерентного оптического корреляционного пеленгатора с низкими и средними оптическими характеристиками // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2024. Т. 68, № 5. С. 143–154. DOIhttps://doi.org/10.30533/GiA-2024-045. https://miigaik.ru/journal/archive/2024/2024_68_5_RU/GiA-2024-045.pdf
16. Поляков М.П., Хохлов Д.Д., Быков А.А. Апохроматический объектив для изображающих спектральных систем видимого, ближнего и коротковолнового инфракрасного диапазонов спектра // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2025. Т. 25, № 4. С. 585–590. DOIhttps://doi.org/10.17586/2226-1494-2025-25-4-585-590. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2025-25-4-585-590
17. Табачков А.Г., Латыев С.М., Фролов Д.Н. Унификация конструкций линзовых микрообъективов // Оптический журнал. 2011. Т. 78, № 1. С. 38–44.
18. Семенов А.В., Табачков А.Г., Мухина Е.Н. и др. Модернизация конструкции микрообъектива для возможности работы с разными покровными стеклами // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 4. С. 23–28. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://applied-research.ru/article/view?id=12177 (дата обращения: 23.04.2025).
19. Арасланов Д.Ю., Табачков А.Г. Разработка и исследование конструкции широкопольных микрообъективов // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1-1. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19278 (дата обращения: 23.04.2025).
20. Андреев Л.Н., Ежова В.В., Дегтярева Г.С. Модульное проектирование оптических систем // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2014. Т. 57, № 3. С. 57–62.
21. Zhang Z., You Z., Chu D. Fundamentals of phase-only liquid crystal on silicon (LCOS) devices // Light: Science and Applications. 2014. Vol. 3, No. 10. P. e213. DOIhttps://doi.org/10.1038/lsa.2014.94. https://doi.org/10.1038/lsa.2014.94
