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弹道相机

/ballistic camera/
条目作者文贡坚

文贡坚

最后更新 2022-12-23
浏览 139
最后更新 2022-12-23
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固定式(即非跟踪式)、宽视场的光学弹道测量设备。

英文名称
ballistic camera
所属学科
信息与通信工程

主要用于精密弹道测量。工作时由2台或2台以上的弹道相机共同对准目标飞行区的同一空域,对飞过此空域的目标在统一指令下进行拍照或摄像,事后或实时根据已知的相机站点的坐标及目标对站点的方位角、高低角,通过交会计算得到目标的空间位置。 

弹道相机工作时视轴指向固定,它以恒星或码盘作为定向基准,并以照相干板多次重复拍摄目标。以电荷耦合器件取代照相干板,并具有实时输出功能的弹道相机称为实时弹道相机。弹道相机的机架是三轴(垂直轴、水平轴、视准轴)地平装置,视准轴可绕水平轴旋转,而视准轴和水平轴一同绕垂直轴旋转。高精度弹道相机视准轴的定向以恒星为定向基准来确定,即工作时仪器对准预定的不同方向,在同一底板上对恒星和运动目标进行连续多次摄像。用恒星来确定相机的视轴方向可避免轴系误差和码盘误差的影响。此外,弹道相机的拍照机架是固定不动的,没有动态引起的误差,因此,弹道相机能达到很高的测角精度,为1″~2″。 

弹道相机由弹道相机本体(含照相干板)、程序控制记录仪、光电接收装置、闪光光源(含石英钟系统)、时统终端和坐标测量仪等部分组成,如图所示。所有测量设备全部安装在专用的车辆上,机动性较好,能单个独立工作,在通信、调度和地面灯光导航等系统配合下完成对目标的摄影任务。

弹道相机组成框图弹道相机组成框图

①弹道相机本体。弹道相机本体由摄影主镜头、机架、快门、仪器罩和监视望远镜等组成。相机可绕方位和俯仰轴转动,用于摄取目标(主要是闪光源)和恒星图像。为防止拍摄时快门振动而影响相机定向精度,快门单独安置在外地基工作罩上,与相机本体分离。

②程序控制记录仪。程序控制记录仪主要由程序信号产生器、时间记录及显示监视等部分组成。它的主要功能有:产生系统工作程序指令;为各种程序指令产生不同的时间延时;记录各种指令信号、目标信号(回答信号或闪光信号)及事件的绝对时间;对程序状态进行显示及报警。

③光电接收装置。光电接收装置接收来自目标的闪光信号,将其变为电信号,供控制记录仪记录闪光时间用。

④闪光光源(飞行石英钟)。闪光光源分机载和弹载两种。机载光源的闪光频率由石英钟控制,使闪光与地面时统信号同步,从而保证地面光测仪器同步拍照,弹载光源根据任务要求另行研制。

⑤时统终端。时统终端产生各种标准频率信号,作为整个弹道相机控制系统的工作基准。可与外来信号同步(包括靶场时统中心来自有线或无线以及来自授时台的信号),时间同步误差小于2微秒,并能以有线或无线方式接受来自靶场指挥中心起飞信号。

⑥坐标测量仪。这是一种事后数据处理设备,用于测量照相干板上记录的目标像和恒星像的坐标。 

根据目标弹道轨迹信息记录方式,弹道相机可分为两类:利用干板作记录介质式弹道相机和利用电荷耦合器件靶面完成目标弹道轨迹记录与测量的实时弹道相机。自20世纪60年代中期开始到80年代初期,中国先后研制的201、190、191和192弹道相机均为干板式弹道相机。由于干板需多次曝光,要求天空背景很暗、目标发光,所以干板式弹道相机通常在夜间工作。20世纪80年代末以后,中国研制的GD-341终点弹道炸点测量系统和GK-321连发弹道测量系统中的弹道相机均为电荷耦合器件靶面的实时弹道相机,并且可以白天工作。

  • 刘利生,吴斌,吴正荣,等.外弹道测量精度分析与评定.北京:国防工业出版社,2010.
  • 刘利生,郭军海,刘元,等.空间轨迹测量融合处理与精度分析.北京:清华大学出版社,2014.
  • 何照才,胡保安.光学测量系统.北京:国防工业出版社,2002.

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