ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ «ЛУНОХОДА-1»

[Pavel]

Так как боюсь, все это выльется в нечто большее чем имхо Старого на этом форуме, то решил выложить эту статью, причем в текстовом виде, для свободного поиска в поисковых системах.
Отдельное, огромное спасибо 7-40 за сканирование книжки.


ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ «ЛУНОХОДА-1»
А. С. Селиванов, В. М. Говоров, 13. В. Засецкий, В. А. Тимохин[/size]


1. Телевизионные устройства

Создание подвижной научной лаборатории — «Лунохода-1», который является новым типом космического автомата, потребовало определенного совершенствования всех радиотехнических систем, используемых в космических исследованиях, в том числе и телевизионных устройств, выполняющих на луноходе ряд важных функций.

Телевизионные устройства «Лупохода-1» образуют единый комплекс, предназначенный для решения следующих основных задач:

         управления  движением  лунохода;

      исследования геолого-морфологнчсскнх и топографических особенностей лунной поверхности;

       наблюдения Земли к Солнца для целей навигации.

В соответствии с этими задачами и специфическими условиями работы приборов на борту самоходного аппарата выбирались принцип действия и основные параметры телевизионных систем лунохода. При проектировании лунохода было установлено, что оптимальным образом решить все перечисленные  выше   задачи   с   помощью
телевизионной системы одного типа, даже имеющей в своем составе несколько передающих камер, не удастся.

Действительно, для исследования структуры лунной поверхности л наблюдений Солнца и Земли для навигации, которые должны выполняются на луноходе, необходима весьма высококачественная телевизионная система, дающая изображение с малыми геометрическими и яркостными искажениями, имеющая высокое угловое разрешение при большом угле обзора, т. о. большую четкость. Для такой системы допустима низкая скорость передачи изобра-жения, ее работа может происходить во время стоянок лунохода, когда объекты передачи неподвижны.

Кроме того, условия передачи телевизионного  сигнала   по   радиоканалу   на  стоянке улучшаются,   так   как   облегчается   работа остронаправленной антенны и стабильно обеспечивается высокое отношение сигнал/ шум, необходимое для получения высоко-качественного изображения. При определенном снижении скорости передачи возможна телевизионная связь и  через ненаправленую антенну лунохода, что решает основные задачи даже в аварийной ситуации.

В то же время телевизионная система для управления движением работает и процессе перемещения лунохода и дает оперативную информацию о характере рельефа местности впереди него. Поэтому скорость передачи изображения системой должна быть относительно большой и согласованной со скоростью движения лунохода. Необходимые параметры радиолинии связи, по которой передается такое изображение, получаются более высокими и достигаются За счет усложнения аппаратуры. Так, например, установка на луноходе остронаправленной антенны, которой должна сохранять ориентацию на Землю, но время его движения, обусловлена в первую очередь потребностями в «быстрой» телевизионной   передаче.

Однако к телевизионной системе для управления, по сравнению с системой для научных наблюдений, предъявляются меньшие требования по четкости и угловой разрешающей способности, так как еe основное назначение — обеспечивать надежное опознавание лишь тех. сравнительно крупных препятствий — камней, кратеров, трещин, которые представляют опасность для движения лунохода.


Таким образом, рациональным было построение телевизионного комплекса лунохода из двух систем передачи изображения, существенно различных по своим функциям и рабочим параметрам. Это, в свою очередь, повлекло за собой paзличиe по принципу действия, положенному в основу этих систем.

В результате сравнительного анализа и экспериментальной проверки в условиях, близких к натуральным, наилучшей для исследования структуры и топографический съемки лунной поверхности, а также для наблюдения светил была признана телевизионная система, имеющая передающие камеры с оптико-механической панорамной разверткой, а для управления движением лунохода — электронная система малокадрового телевидения.

[Shin]

А выходные данные на книжку?

[KBOB]

Ладно здаюсь! луноход круче спирита и оппортунити.  :wink:
http://www.oldgazette.ru/mk/15061971/text1.html#7

[Pavel]

3. Малокадровая телевизионная система[/size]

Как было отмечено, данная система построена на принципах электронного мало-кадрового телевидения. Основное отличие малокадровых   телевизионных    систем    от вещательных состоит в значительно меньшей скорости передачи изображения (частоте смелы кадров), что допустило в некоторых прикладных применениях телевизионной техники. В данном случае использование малокадрового телевидения обусловлено несколькими причинами.

Первая, основная причина вызвана общими для связи на больших расстояниях ограничениями, которые приводят к уменьшению объема и скорости передачи информации с космических аппаратов. В настоящее время передача телевизионного изображения, близкого по своим параметрам к вещательному стандарту (625 строк при 25 кадрах и секунду), cвободно осуществляется со спутников Земли, но организация такой передачи с поверхности Луны пока встречает большие технические трудности. Например, телевизионные передачи, которые велись с Лупы космонавтами кораблей «Аполлон» через устанавливаемую на ее поверхности неподвижную антенну диаметром около 2 м, имели пониженные четкость и частоту кадров (около 250 строк при 10 кадрах в секунду) [4].

Есть еще одна особенность, характерная именно для лунохода как подвижного объекта. В процессе движения лунохода по местности со сложным рельефом положение его остронаправленной антенны (а именно такая антенна нужна для передачи телевидения, даже малокадрового) может быстро измениться, что требует специальных мер по механической развязке антенны с корпусом лунохода и точной автоматической стабилизации ее  и направлении на Землю.

Отмеченный трудности в принципе преодолимы, но, очевидно, ценой больших технических «затрат», связанных с увеличением веса и усложнением аппаратуры. Наземные испытали» на лунодроме — имитаторе лунной поверхности — показали, что вождение лунохода с заданной скоростью (несколько сотен метров в час по местности средней пересеченности) обеспечивается при довольно медленной передаче изображения — от единиц до десятков секунд на одни кадр. При этом надо отметить, что повышение скорости передачи изображения не приводит к существенному увеличению подвижности лунохода, так как при прочих равных условиях ее ограничивает прежде всего большая задержка сигнала в контуре управления движением. Помимо времени, необходимого для передачи телевизионного кадра, эта задержка складывается из времени распространения сигнала от Луны и обратно, времени, необходимого для анализа поступающей информации, принятии решения,    подачи    управляющих    команд   и



Рис. 36. Малокадровая телевизионная система

реакции исполнительных органов. В наиболее благоприятных условиях суммарное время задержки составляет, примерно 6 сек, практически оно больше.

Эти исходные данные и послужили основой для проектирования малокадровой системы телевидения для управления луноходом. Важным требованием, предъявленным к такой системе, было обеспечение ее работы в нескольких режимах по скорости передачи: 3,2; 5,7; 10,9 и 21,1 сек на один кадр, которые можно было устанавливать по командам с Земли, тем самым приспосабливаясь к конкретным условиям связи скорости передвижения и рельефу местности. Таким образом, система должна была обладать адаптивными свойствами, характерными, но в меньшей степени, также и для других космических телевизионных систем. Однако независимо от режима работы системы водитель лунохода должен иметь одинаковые, по возможности оптимальные, условия наблюдения изображения. Поэтому параметры системы выбраны так, чтобы геометрически (т. е. но структуре телевизионного растра),они совмещались со стандартом разложения вещательного телевидения. Это в конечном счете дает возможность, используя специальные преобразовательные устройства па приемном пункте, с минимальными потерями качества наблюдать изображение на обычном телевизионном видеоконтрольном устройстве (или телевизоре) в виде отдельных, меняющихся подобно диапозитивам,   неподвижных   кадров.

На рис. 36 показан внешний вид телевизионной системы управления луноходом, которая состоит из двух передающих камер и связанного с ними моноблока, содержащего ряд узлов электроники и автоматики. Камеры располагаются внутри герметичного корпуса лунохода, в специальных приливах, закрытых иллюминаторами. Одна камера (№ 5) установлена в центральной части корпуса, другая (№ 6) — с правой стороны (см. рис. 30). Обычно работает один полукомплект (одна камера и часть моноблока), другой полукомплект находится в резерве, однако предусмотрено одновременное включение двух камер, что  позволяет оперативнo получать стереопары телевизионных снимков с базой 400 мм. Вес. всей телевизионной. системы 12 кг, потребляемая мощность 25  вт (для  одного  полукомплекса).


Рис. 37. Блок-схема одного полукомплекта малокадровой телевизионной системы


Укрупненная электрическая блок-схема (рис. 37) дает представление о внутренней структуре одного полукомплекта системы. Телевизионная камера выполнена на передающей трубке типа видикон.
Основное отличие видикона, используемого в данной малокадровой системе, от аналогичных передающих трубок, нашедших широкое применение в вещательном телевидении, состоит в способности сравнительно длительного и регулируемого запоминания (от 3 до 20 сек) сигналов изображения. При этом передающая камера работает, подобно фотоаппарату, в режиме короткого экспонирования слоя с помощью затвора.

Рис. 38. Расположение камер малокадровой   телевизионной системы (вид сбоку)

[Pavel]

Электромеханический затвор, установленный перед видиконом, имеет основную выдержку 1/25 сек: при такой выдержке не происходит заметного смаза изображения по время движения лунохода. Телевизионный сигнал после усиления в камере поступает на преобразователь и затем на модулятор передатчика. Время срабатывания затвора, длительность кадра, а также ширина спектра телевизионного сигнала, формируемого преобразователем, задаются синхрогенератором, управляемым по командам с Земли.
Командное управлении используется также для переключения револьверной головки с   набором нейтральных светофильтров,
установленной перед видиконом, регулировки амплитуды видеосигнала и установки дополнительных выдержек: более короткой — 1/50 сек и более длинных — до 20 сек; последние дают резкое повышение чувствительности системы и могут быть использованы на стоянках для проведения ряда научных экспериментов.
Камера снабжена одним широкоугольным объективом с F = 6,7 мм и D/F = 1:4. Угол зрения каморы в горизонтальной плоскости составляет около 50 градусов (см. рис. 30), а в вертикальной 38, причем ось визирования камер наклонена вниз на 15° (рис. 38 ).

Телевизионное изображение передается на Землю на несущей частоте 750 кгц. В модуляторе к этому сигналу замешивается опорная частота бортового генератора, необходимая для синхронизации наземных устройств. Приемный наземный комплекс малокадрового телевидения состоит из аппаратуры демодуляции, синхронизации, преобразования и регистрации изображения. С помощью командных устройств происходит управление режимами работы телевизионной бортовой аппаратуры.

Узкополосный телевизионный сигнал, передаваемый малокадровой системой, после преобразования в стандартные параметры подается на видеоконтрольные устройства пульта управления для водителей, штурманов и других членов экипажа, непосредственно управляющих движением лунохода с Земли. Одновременно изображение транслируется группе научно-технического руководства, а также в Координационно-вычислителышй центр.

Система обеспечивает сквозную четкость изображения около 400 линий для объектов с высоким контрастом и 300 линий — для малоконтрастных. На краях поля четкость надает примерно на 50 линий. О практической разрешающей способности и качестве работы системы можно судить по полученной с расстояния около 10.м фотографии (рис.39), где видна посадочная платформа.

Угловая разрешающая способность малокадровой системы в несколько раз меньше, чем у панорамных камер. Поэтому  много-
численные несущественные для вождения мелкие детали рельефа, видимые на панорамах, практически незаметны на экранах видеоконтрольных устройств. Типичная последовательность снимков, передаваемых малокадровой системой, по которым можно проследить движение лунохода, приведена на рис. 40. В верхнем углу каждого снимка фиксируются его номер и время получения.

Изображения, даваемые малокадровой системой, используются не только для вождения. По ним, с учетом показаний других приборов, строятся топографические схемы движения и изучаются особенности рельефа вдоль трассы лунохода. Тем самым связывается между собой информации, полученная на основе панорамных съемок, сделанных на стоянках.

За первые три месяца работы "Лунохода-1" его телевизионные системы передали около 100 панорам и их фрагментов и более трех тысяч отдельных снимков. Накопленный опыт показывает, что принципы, положенные в основу телевизионного комплекса лунохода, оправдали себя на практике.

ЛИТЕРАТУРА

1.  Первые панорамы лунной поверхности. т I. М., "Наука", 1966.
2.  Первые панорамы лунной поверхности. т II. М., "Наука", 1966.
3.  А. С. Селиванов, В. М.  Говоров, А. С. Титов, В. П. Чемоданов. Техника кино и телевидения, 1968, № 1
4. L. L. Nimyer, E. L. Svensson. ISMPTE, 1970, 79, № 10, 926-930.

[Pavel]

Рис. 39. Изображение посадочной ступени, переданное малокадровой  телевизионной системой

Крупнее:
http://ido.kemsu.ru/space/foto/r39.jpg



Рис. 40. Последовательность нескольких изображений полученных малокадровой  телекамерой в процессе вождения лунохода

Крупнее:
http://ido.kemsu.ru/space/foto/r40.jpg


Если на них ничего нельзя разобрать, то я папа римский...

[Pavel]

А выходные данные на книжку?

Точно не знаю, книжка у 7-40. Но думаю вот эта:

"Передвижная лаборатория на Луне "Луноход-1" под редакцией академика А.П.Виноградова, "Наука", М., 1971 г.

[X]

На небе справа светящийся след ввиде подковы, что это?

[Братушка]

А вот информация о других применяемых в СССР телекамерах для АМС.
http://www.mentallandscape.com/V_Cameras.htm#Venera13

[El Selenita]

А выходные данные на книжку?

Точно не знаю, книжка у 7-40. Но думаю вот эта:

"Передвижная лаборатория на Луне "Луноход-1" под редакцией академика А.П.Виноградова, "Наука", М., 1971 г.

Да, эта. Отдельная благодарность Таллинской обсерватории, из фондов которой книжка одолжена.

[Pavel]

http://ido.kemsu.ru/space/foto/r39(640).jpg

На небе справа светящийся след ввиде подковы, что это?

Ну и вопрос! Конечно это космический крейсер Плохов класса Альдебаран.

[Pavel]

А выходные данные на книжку?

Точно не знаю, книжка у 7-40. Но думаю вот эта:

"Передвижная лаборатория на Луне "Луноход-1" под редакцией академика А.П.Виноградова, "Наука", М., 1971 г.

Да, эта. Отдельная благодарность Таллинской обсерватории, из фондов которой книжка одолжена.

А уж как благодарны Селиванову и товарищам за то, что изготовили камеры и написали статью, даже слов нет!    

[Старый]

Рис. 39. Изображение посадочной ступени, переданное малокадровой  телевизионной системой.

Найдите на этом изображении кратеры. А потом возьмите план-схему местности и поглядите где они на самом деле.

Рис. 40. Последовательность нескольких изображений полученных малокадровой  телекамерой в процессе вождения лунохода

А что мы видим здесь? Перманентное чёрное пятно перед носом Лунохода? Независимо от его перемещения которое можно проследить по перемещению характерного камня с правой стороны.

[Logan]

Это называется тенью :wink:

[KBOB]

Это называется тенью :wink:

Тень от камня падает однако в другую сторону.
Хотя это зависит от взаимного раположения софитов!

[Pavel]

http://ido.kemsu.ru/space/foto/r39(640).jpg
Рис. 39. Изображение посадочной ступени, переданное малокадровой  телевизионной системой.
Найдите на этом изображении кратеры. А потом возьмите план-схему местности и поглядите где они на самом деле.

Не знаю как у вас. Но никаких серьезных кратеров на картинке нет. Только небольшие каешки. И это, между прочим, хорошо заметно. Изучали бы фотографии апполонов, хорошо представляли себе рельеф.  Ничего особенного там нет. Сравнение с панорамами телефотометров подтверждает мою правоту.

http://www.mentallandscape.com/C_Luna17_Horz01.jpg

Кратеров нет. Камни есть.

http://ido.kemsu.ru/space/foto/r40(640).jpg

 А что мы видим здесь? Перманентное чёрное пятно перед носом Лунохода? Независимо от его перемещения которое можно проследить по перемещению характерного камня с правой стороны.

А что мы видим здесь? Мы видим фразу:

" Независимо от его перемещения, которое можно проследить по перемещению характерного камня с правой стороны"

Которая явно показывает, что Старый смог разобраться картинках и смог узнать кто куда двигался. И разглядеть камень, причем, думаю, не один. А значит недавние заявления:

"О том что в телекамеры было нихрена не видно будет гвоздём номера."

"Впереди было видно только чтото мутно-белое и луноход из-за этого постоянно кудато вляпывался. "

"И показыванием пальцем на телефотометры на реальном луноходе в музее Лавки. И рассказ как водители рулили луноходом по этим панорамам. "

деваулированы.

[Pavel]

Что до пятна. То для начала оно явно частично совпадает с особенностями грунта.
Но также, между прочим, потемнения характерны для всех видиконов (Вы, конечно, предпочли забыть).

Конечно, мы помним, что советские электроны куда хуже электронов майд ин USA, но  напоминаю:

Потемнение Сурвеора:



Крупнее:
http://history.nasa.gov/SP-168/p65a.jpg

И даже. О БОЖЕ!!  :twisted:
У Вояджеров.



Доброе NASA, само показала артефакты матрицы видикона.

Причем все это я уже приводил. При желании эти артефакты можно найти на любых видиконах США. Там Рейнджеры, Маринеры и т д.

[Старый]

Доброе NASA, само показала артефакты матрицы видикона.
Причем все это я уже приводил. При желании эти артефакты можно найти на любых видиконах США. Там Рейнджеры, Маринеры и т д.

Очень приятно. Вероятно поэтому на них видиконы поменяли на ПЗСы. Ну а у нас будет на телефотометры.  

[Pavel]

Доброе NASA, само показала артефакты матрицы видикона.
Причем все это я уже приводил. При желании эти артефакты можно найти на любых видиконах США. Там Рейнджеры, Маринеры и т д.

Очень приятно. Вероятно поэтому на них видиконы поменяли на ПЗСы. Ну а у нас будет на телефотометры.  

Не понял, это про что? Кажись мы оба перешли на ПЗС? Причем мы даже раньше?

Другое дело, что США перешли на ПЗС с видиконов, мы с ФТУ и ФЭУ.

[X]