СРЕДСТВА ДЛЯ ТРАЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Кинотеодолиты используются: для стационарной установки (обычно на башне) и в передвижном варианте. Последняя модификация дает возможность выполнять траекторные измерения при изменении направления измерительной трассы или величины базы между кинотеодолитами.

Конструкция стационарного кинотеодолита имеет значительные габаритные размеры и массу. Точность измерения им углов очень высока. Для обеспечения этого требуется постройка башен специальной конструкции, обеспечивающей ее необходимую жесткость.

Кинотеодолиты имеют ряд положительных свойств:

· высокую точность измерения углов;

· возможность получения наглядной картины (в виде фильма) протекающего процесса;

· возможность выполнения измерений в воздушном пространстве почти без ограничения.

К недостаткам кинотеодолитов можно отнести:

· ограничение их применения в случае плохих метеоусловий (туман, облачность и т.п.);

· зависимость получения изображений от освещенности;

· сложность наведения кинотеодолита на летательный аппарат при больших его удалениях;

· большое влияние атмосферной рефракции в приземном слое воздуха на точность измерений.

Перед съемкой кинотеодолиты подлежат проверке и юстировке в соответствии с инструкцией по их эксплуатации. На рис. 9 показан общий вид кинотеодолита.

Рис. 9. Общий вид кинотеодолита.

Результаты измерений углового положения летательного аппарата кинотеодолитом (углы и ) регистрируются покадрово на фотопленке. Если летательный аппарат находится на пересечении перекрестия, то оптическая ось главного телескопа кинотеодолита точно направлена на летательный аппарат, и его положение можно определить по показаниям вертикального и горизонтального лимбов кинотеодолита. Если же изображение летательного аппарата не совпадает с центром кадра, т.е. имеет место неточность слежения, то это следует учитывать при определении истинных значений углов и . Для уменьшения неточности слежения в составе кинотеодолита предусматривается следящая система, воспринимающая инфракрасное излучение от летательного аппарата приемниками, расположенными на кинотеодолите. Для точного определения координат летательного аппарата и поправок на ошибки слежения нужно знать фокусное расстояние объектива кинотеодолита и положение оптического центра снимка в момент регистрации. Эти величины, определяемые заводом, являются его константами. Важной характеристикой кинотеодолита является дальность фотографирования по отрицательному контрасту. Существенным при этом является сохранение постоянства фокусного расстояния объектива кинотеодолита в условиях эксплуатации, так как дефокусировка порядка 0,1 мм приводит к уменьшению дальности фотографирования на 20 ... 30%.

У оптических измерительных средств, в том числе и кинотеодолитов, источником информации является изображение летательного аппарата на фотопленке. За критерий качества изображения принимается разрешающая способность фотооптической системы, величина которой обратна предельно разрешающему линейному расстоянию между двумя точечными или линейными объектами съемки.

Разрешающая способность зависит от многих факторов, сопутствующих съемке (апертура объектива, освещенность) и обработке фотопленки (тип пленки, режим фотохимической обработки) и т.п. Другими важнейшими характеристиками кинотеодолита являются его изобразительные свойства, оцениваемые оптической передаточной функцией.

Оптическая передаточная функция характеризует свойства оптических измерительных средств по передаче спектра пространственных частот от летательного аппарата к его изображению. Модуль оптической передаточной функции, называемый частотно–контрастной характеристикой, определяет снижение контраста, а аргумент, представляющий собой фазово–частотную характеристику – продольное смещение изображения по отношению к тому, которое должно быть при идеальной оптике.

Таким образом, работа оптических измерительных средств в значительной мере зависит от:

· оптических характеристик измерительной трассы;

· тщательности юстировки и фокусировки кинотеодолитов;

· правильности экспонирования;

· типа фотоматериала и его фотохимической обработки.

Суммарная погрешность оптических измерений зависит не только от конструктивных особенностей и технического состояния оптических измерительных средств, но также и от физического состояния атмосферы. Атмосферная земная рефракция может значительно исказить выполняемые кинотеодолитами измерения углов места ( ) в приземных слоях воздуха. Например, погрешность от рефракции может достигать 35'. Кроме влияния на величину суммарной погрешности, атмосфера вызывает ослабление интенсивности электромагнитной (световой) волны, что приводит к уменьшению дальности действия оптических измерительных средств. Поправки на рефракцию в значения углов места учитываются выражением: , где – действительный угол места летательного аппарата; – поправка на вертикальную рефракцию.

Величина зависит от температуры, влажности и давления атмосферы, а также от угла места и дальности до летательного аппарата от измерительного пункта.

Колебания изображения летательного аппарата из-за турбулентности атмосферы не вызывают систематической погрешности в измерениях вертикальных углов, но случайные погрешности увеличиваются до 40 ... 45" и больше и могут быть оценены только качественно.

При использовании кинотеодолитов необходимо соблюдение следующих условий:

· прямая видимость летательного аппарата с измерительного пункта во всей необходимой зоне полета летательного аппарата;

· перекрытие измерительных зон кинотеодолитами с соседних измерительных пунктов для получения непрерывных измерений траектории летательного аппарата;

· минимум методической погрешности, т.е. выбор трассы полета перпендикулярно измерительной базе на таком расстоянии от измерительного пункта, чтобы угловые скорости и ускорения при отслеживании кинотеодолитами летательного аппарата не превышали допустимых для кинотеодолита величин.

Для уменьшения влияния атмосферной рефракции кинотеодолиты устанавливаются на башнях высотой ~ 5 м. Геодезическая привязка точек установки кинотеодолитов проводится с погрешностями, не превышающими 30 см.