Диплом. Аналитический обзор v5 (1089157), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 1.11 ОЭМ «Фокус-Д»

Оптико-электронный модуль (ОЭМ) содержит приборный блок (ПБ), установленный на платформе, закрепленной на опорно-поворотном устройстве (ОПУ), выполненном с возможностью вращения в двух плоскостях: азимутальной и угломестной. В корпусе ПБ расположены охлаждаемый тепловизор для обнаружения и распознавания объектов ночью и цветная видеокамера для обнаружения и распознавания объектов днем. ОПУ соединено с ПБ посредством кабеля и включает связанные с контроллером азимутальный и угломестный приводы.

Большая дальность действия тепловизора достигается за счет применения охлаждаемого матричного детектора с высокой чувствительностью (0,025К) и узкопольной оптики (узкое поле зрения 0,45×0,6 градуса).

ОЭМ выполнен с обеспечением возможности вращения подвижной части опорно-поворотного устройства по азимуту - вкруговую, по углу места - в диапазоне ±35 градусов со скоростями до 60 градусов в секунду.

Охлаждаемый тепловизор и цветная видеокамера установлены на опорной площадке, под которой может быть расположен нагревательный элемент.

ОЭМ выполнен с возможностью работы в режиме непрерывного кругового обзора.

Корпус ПБ снабжен защитным козырьком.

Модуль выполнен с возможностью подключения по меньшей мере к одному процессорному блоку, имеющему на входе устройство преобразования аналогового видеосигнала в цифровой.

Сочетание в одной системе оптико-электронных средств (тепловизора и видеокамеры), работающих в различных диапазонах спектра, позволяет обнаруживать и распознавать объекты (цели) как днем, так и ночью.

Поле зрения - одна из основных характеристик ОЭМ. Оно характеризует угловые размеры того участка местности, в пределах которого одновременно можно наблюдать цели, не перестраивая изделие и не вращая его модуль. Чем меньше поле зрения, тем больше дальность обнаружения и распознавания целей (при других аналогичных характеристиках прибора). Увеличенная по сравнению с аналогом дальность обнаружения объектов достигнута применением в тепловизоре узкопольной оптики (поле зрения до 0,45×0,6 градуса) совместно с высокочувствительным матричным детектором.

ОЭМ позволяет осуществлять автономную работу при подключении его к процессорным блокам (компьютерам), имеющим на входе устройства преобразования аналогового видеосигнала в цифровой при помощи загруженного в него программного средства «АРМ Фаворит ОЭМ» версии 1.2.

Программное обеспечение ОЭМ позволяет осуществлять совокупность следующих режимов работы:

- управление в ручном режиме с помощью стандартных органов управления компьютера (клавиатура, манипулятор «Мышь», манипулятор «трек-бол», манипулятор «джойстик»);

- режим автоматизированного создания панорамных изображений с 10 контрольными точками и работы в данном режиме по контрольным точкам;

- режим программного сканирования местности по заранее задаваемым оператором траекториям;

- режим детектора движения с выдачей сигнала тревоги при появлении движущегося объекта либо во всем поле зрения модуля, либо в нескольких (до пяти) специальных зонах повышенного внимания;

- режим автоматического или ручного документирования обстановки в виде записей одиночных стоп-кадров или непрерывных видеороликов;

- режим подстройки тепловизора под температурные особенности наблюдаемой местности;

- режим автоматического сопровождения движущихся объектов по видеоизображению.

Конструктивно и электрически модуль может сопрягаться с другими средствами наблюдения, например радиолокационными станциями, и осуществлять совместную работу с ними путем приема по сети Ethernet команд целеуказания.

Нормальное функционирование ОЭМ возможно в пределах прямой видимости. Наиболее эффективное применение указанного модуля обеспечивается на открытой, преимущественно равнинной местности (на суше) или на морском побережье. Чем сложнее рельеф местности, тем меньше величина такого параметра, как коэффициент вскрытия обстановки, и менее эффективным становится применение модуля.

Предложенный модуль имеет следующие дальности обнаружения и распознавания объектов в нормальной прозрачности атмосферы:

- обнаружение цели типа «человек» днем и ночью - 5-7,5 км;

- обнаружение цели типа «автомобиль» днем и ночью - 6-9 км;

дальность распознавания больших целей (строения, крупные корабли, самолеты) - не менее 20 км.

Примечание. Под нормальной прозрачностью атмосферы понимается воздушная среда, состояние которой на уровне моря характеризуется давлением 1,033 кг/см ², плотностью 0,125 кг × с²/м⁴ , температурой 15°С и средним коэффициентом прозрачности, равным 0,85, определенным по методу Бугера.

ОПУ модуля позволяет изменять положение оптической оси в пределах:

- по азимуту - круговое (n × 360°) или секторное, задаваемое программным путем;

- по углу места ±35 градусов.

Точность сопряжения оптических осей приборов модуля составляет не хуже 0,1 градуса.

Аппаратура ОЭМ потребляет мощность не более 100 W при напряжении питания 24 V при положительных температурах окружающей среды и не более 350 W при отрицательных температурах (с учетом работы системы подогрева).

Масса модуля (без кабеля снижения) - не более 45 кг.

Время подготовки к работе при положительных температурах окружающей среды:

- для наблюдения днем с помощью видеокамеры - не более 1 мин;

- для наблюдения ночью с помощью тепловизора - не более 8 мин.

1.7 ОЭС «СОТА»

Мониторинг КС/ЧС в Москве имеет две особенности:

• Быстрое изменение высотного профиля городской застройки и как следствие появление зон «архитектурного закрытия»

• Наличие в городе большого количества пожароопасных и химически опасных объектов, требующих детального круглосуточного контроля

Для преодоления этих факторов разработчики и исследователи МГТУ МИРЭА предложили и реализовали на уровне опытного образца проект создания распределенной сети оптико-электронного мониторинга состоящей из малогабаритных постов контроля, архитектура которых подобна асдм «Лидар».

Радиус действия состовляет 2-3 км. Образец изображен на рисунке 1.12

Рис. 1.12 ОЭС «СОТА»

ОЭС «СОТА» оснащена тепловизором «СКАТ», видеокамерой и панорамной системой наблюдения состоящий из фотоаппаратов Canon Power Shot.

Ниже приведена таблица основных параметров системы.

1.8 Анализ и постановка задачи.

Проанализируем заявленные характеристики систем «Лесной Дозор» и «Хранитель». В обеих системах для мониторинга используются купольные видеокамеры. Характеристики обеих камер очень близки друг к друг. Для анализа возьмем купольную камеру Pelco SureVision IM10LW-V системы «Хранитель» которая немного выигрывает по характеристикам.

Фокусное расстояние данной камеры калибруется от 2,8 мм до 10 мм. Максимальное разрешение камер данной серии 1280*960 точек (пикселей). Чувствительный элемент: 1/3" КМОП-сенсор, прогрессивная развертка. Ширина ПЗС-матрицы для данной камеры 4,8 мм.

Существует простая формула для определения фокусного расстояния:

F=C*D/W

где F – фокусное расстояние объектива, С – ширина ПЗС-матрицы, D – расстояние от камеры до объекта и W – это ширина объекта, который мы собираемся наблюдать.

Преобразуем формулу к следующему виду:

W=C*D/F

Возьмем расстояние до объекта D=10 км при фокусном расстоянии F=10 мм.

Тогда: W=10км*4,8мм/10мм=4,8 км

То есть на расстоянии 10 км от телекамеры мы будем наблюдать участок шириной 4,8 км. Разрешение камеры по горизонтали 1280 точек (пикселей). То есть в одной точке (пикселе) будет находится участок шириной 3,75 метра.

Руководствуясь обычной логикой для обнаружения угрозы, в нашем случае шлейфа выброса аэрозоли, необходимо наблюдать его минимум в 10 точках (пикселях). Приходим к выводу, что данная камера на расстоянии 10 км зафиксирует шлейф шириной не менее 37,5 метров. Разработчики системы заявляют дальность обнаружения угрозы 30 км. Соответственно проделав те же просчеты но для расстояния 30 км, получим фиксируемую ширину шлейфа не менее 112,5 метров. Полученные данные свидетельствуют о неэффективности данной системы на расстояния более 5 км.

Рассмотрим другие характеристики данной камеры

Матрицы имеет размер в треть дюйма, максимально разрешение 1280*960. В принципе не плохие показатели, но для наблюдения на больших расстояний мы считаем их не достаточными, при этом производитель заявляет чувствительность до 0,0013 лк, но данная чувствительность является возможной только при работе в режиме малого разрешения. При работе в режиме с максимальным разрешением чувствительность падает до 1, а то и 2-3 лк. Что ярок характеризует отсутствие эффективности данной камеры в темное время суток. Отношение сигнал/шум 50 дБ является немного выше стандарта, но все равно не удовлетворяет требованиям для работы с большими расстояниями.

Так же явно то, что системы «Хранитель» и «Лесной дозор» не эффективны при неблагоприятной метеорологической обстановке, ибо обладают только обычным визирующим каналом.

Нынешняя обстановка на планете требует существования и эксплуатации систем раннего обнаружения лесных пожаров. Существующие системы заявляют сомнительные характеристики и возможности. Используя опыт и навыки разработчиков выше описанных систем, приступаем к разработке проекта МПК для обнаружения лесных пожаров средствами телевизионно-тепловизионного мониторинга. Система должна соответствовать следующим условиям работы: диапазон освещенности: от 10 ^-3 до -10⁵ люкс, МДВ от 10 до 30 км, влажность до 100%, фиксируемый выброс аэрозоли (дыма) шириной от 5 м на расстоянии до 30 км с оптической плотностью от 200*10^{-4 1}/_м , температурные рамки: от -40^о до +40^о.

24

Характеристики

Список файлов ВКР