logo search
Фотограмметрия

§ 104 Обработка радиолокационных снимков

Применение радиолокационной съемки для целей картографиро­вания поверхности планет позволяет проводить съемку незави­симо от времени суток, погодных условий, наличия облачного по­крова. Сдерживающими факторами широкого применения этой съемки является низкая разрешающая способность по сравнению с фотосъемкой и сложность фотограмметрической обработки по­лученных радиолокационных изображений. Последний недостаток устраняется аналитическими методами обработки, которые опи­раются на электронно-вычислительную технику и электронно-оп­тические методы преобразования фотоизображений.

В качестве примера применения радиолокационной съемки для целей картографирования небесных тел можно привести съемку с автоматических межпланетных станций «Венера-15, -16» поверхности планеты Венера, из-за густого облачного покрова которой использовать традиционные методы фотосъемки не пред­ставляется возможным. На борту станции были установлены радиолокатор бокового обзора (РЛБО) и радиовысотомер (РВ), которые согласно программе включались поочередно. РЛБО про­водил съемку с отклонением на 10° вбок от плоскости орбиты станции. РВ измерял высоту фотографирования вдоль отвесной линии, направленной на центр масс планеты.

Принцип радиолокационной съемки с помощью радиолока­тора бокового обзора состоит в следующем. РЛБО с помощью бортового передатчика производит облучение поверхности пла­неты. Отраженные сигналы после приема записывает запоминаю­щее устройство и в удобное для радиосвязи время передает на Землю, где они воспроизводятся на экране телевизора и записы­ваются на магнитную ленту для дальнейшей обработки.

В отличие от фотографических изображений радиолокацион­ная панорама представляет изображение поверхности планеты в виде точек — радиояркостей элементарных участков местности, положение которых на РЛ-панораме поперек движения станции зависит от расстояний (наклонных дальностей Rs) станции до участков местности. Так как диаграмма направленности РЛБО обеспечивает радиооблучение узкой полосы местности поперек движения станции, РЛ-панорама состоит из последовательных полос-строк, каждая из которых получена в определенный мо­мент времени t. Положение элемента радиояркости в строке оп­ределяется углом р (рис. 134, а) отклонения радиолокационного луча от плоскости орбиты станции. Последовательное соединение строк осуществляется под условием, что элементы радиояркости, имеющие одинаковые углы β, должны лежать на параллельных прямых.

Наклонная дальность определяется согласно зависимости Rs = 0,5ctc, где с — скорость распространения электромагнитных волн, а tc— время прохождения сигнала от излучателя до точки местности и обратно.

Значения β, t и Rs задают положение элементарного участка местности, соответствующего одному элементу РЛ-панорамы, в орбитальной системе координат SXФYФZФ (рис. 134,6), которая перемещается совместно со станцией, и ее положение на момент времени t определяется следующим образом. Начало системы координат совпадает с центром излучения антенны РЛБО. Плос­кость SXФZФ совпадает с плоскостью орбиты станции. Ось SXФ направлена вдоль вектора движения станции, ось SZФ совпадает с радиусом-вектором станции R, а ось SYФ дополняет систему до правой. Радиус-вектор станции на определенный момент вре­мени t рассчитывают по формуле

где а — большая полуось орбиты; е — эксцентриситет орбиты; v — истинная аномалия станции.

Вычисление прямоугольных координат точек поверхности пла­неты в планетоцентрической системе координат OXYZ произво­дится следующими преобразованиями:

где (R—Rscos β) и Rssin β — координаты точки поверхности пла­неты в системе координат ОХФУФZФ, которая параллельна SОХФУФZФ; A2 — матрица разворота системы координат ОХФУФZФ к положению OXπYπZπ, соответствующему моменту прохода стан­цией перицентра; А1 — матрица разворота системы координат OXπYπZπ к положению планетоцентрической системы координат OXYZ. Элементы матрицы А1определяют по величинам, харак­теризующим положение орбиты и ее перицентра в планетоцентрической системе координат.

Если при обработке нужно знать сферические координаты то­чек (широту φ и долготу λ), то используют зависимости

из которых можно найти

Величину радиуса-вектора Ri точки (см. рис. 134, а) можно вычислить по формуле

Ri= (Х2 + Y2 + Z2)1/2, но необходимо отме­тить, что рельеф местности вызывает изменение положения точки на РЛ-панораме, например, точка I будет смещена и займет по­ложение, соответствующее точке I'. В результате будет измерен угол β', а не β, и, таким образом, все дальнейшие расчеты будут приближенными без учета рельефа планеты. Для его учета ис­пользуют показания радиовысотомера, с помощью которого вы­полняют радиопрофилирование. В связи с тем что станция на соседних витках проходит над полосой местности, снятой радио­локатором, из показаний РВ можно найти высоту полета Н над точкой I и, следовательно, вычислить ее радиус-вектор Ri = R—Н. В результате угол β, который используется в преобразо­ваниях (315), определяют по формуле

По вычисленным значениям координат λi, φi, Ri рассчиты­вают координаты точек в выбранной картографической проекции и с помощью подключенных к ЭВМ выходных фотопечатающих устройств печатают фотокарту.