Оптико-електронні методи виявлення повітряних об’єктів та вимірювання їхніх координат

Автор(и)

  • В.М. Карташов
  • И.В. Корытцев
  • С.А. Шейко
  • В.Н. Олейников
  • О.В. Зубков
  • С.И. Бабкин

DOI:

https://doi.org/10.30837/rt.2020.3.202.16

Ключові слова:

оптика, електрон, метод, виявлення, повітря, об’єкт, вимірювання, координата.

Анотація

Проведено аналіз оптико-електронних методів (ОЕМ) з метою вибору і дослідження ОЕМ, здатного вирішувати завдання виявлення і визначення координат малих безпілотних літальних апаратів. Для даного застосування розглянуто різні ОЕМ вимірювання дальності до об'єктів. Оптико-електронні методи (ОЕМ) в режимах вимірювань характеризуються високою точністю, що обумовлює їх успішну інтеграцію з радіоелектронними комплексами різного призначення. Авторами запропоновано класифікувати ОЕМ за фізичним принципом на дві великі групи: активні і пасивні ОЕМ вимірювання дальності. Оцінено інтерференційні і модуляційні методи. Розглянуті активні методи мають високу точність, але вимагають значних енергетичних витрат і не забезпечують скритність роботи. Більш глибоко розглянуто пасивні ОЕМ вимірювання дальності. ОЕМ з матричними сенсорами поділяються на однокамерні і стереоскопічні. Особливий інтерес представляють методи, які не потребують участі зорового апарату людини в знятті вимірювальних відліків і забезпечують повну автоматизацію прийняття рішення. Розглянуті фоточутливі сенсори, що виявляють повітряні об'єкти, як вдень, так і вночі, мають матричну структуру і можуть бути інтегровані в єдину оптико-електронну систему виявлення і вимірювання дальності. Перевагою матричних ОЕМ є можливість одночасного використання всіх трьох датчиків денного, нічного та теплового бачення, що дозволить проводити надійне виявлення, розпізнавання та вимірювання координат малих повітряних об'єктів.

Посилання

Аснис Л.А., Васильев В.П. и др. Лазерная дальнометрия. Москва : Радио и связь, 1995. 256с.

Бокшанский В.Б., Бондаренко Д.А. и др. Лазерные приборы и методы измерения дальности. Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 92 с.

Hammer M., Hebel M., Laurenzis M., Arens M. Lidar-based detection and tracking of small UAVs // International Society for Optics and photonics, 2018. Vol. 10799. P. 107990.

Evenson K., Wells J., Speed of light from direct frequency and wavelength measurement of the methane stabilized laser // Phyls Rev.Lett. 1972. Vol. 29, No. 19. P. 1346–1349.

Коломийцов Ю.В. Интерферометры. Ланинград : Машиностроение, 1976. 296 с.

Bercovich G., Shafir E. Optical methods for distance and displacement measurements // Adv. Opt. Photonic. 2012. P. 441–473.

Wu H., Zhang F., Liu T., Absolute distance measurements by chirped pulse interferometry using a femtosecond pulse laser // Opt.Express. 2015. Vol. 23, No.24. P. 31582–31593.

Baumann E., Comb-calibrated frequency-modulated continuous wave lidar for absolute distance measurements // Opt. Lett. 2013. Vol. 38, No.12. P. 2026 – 2028.

Вильнер В., Лаврюшин А.,Рудь Е. Оценка возможностей светолокационного измерителя дальности с накоплением // Фотоника. 2007. С. 22–26.

Фуфаев А.В., Фёдорцев Р.В. Повышение точности измерения дистанции в дальномерном канале прибора наблюдения с использованием полупроводникового лазера // Приборы и методы измерений. 2013. №2. С. 95-102.

Власов В.Г., Лазнева Э.В. Метод гетеродинного приема излучения, амплитудно-модулированного в диапазоне 5 – 50 МГц, с помощью фотодиода // Опт.- мех. пром. 1968. №10. С. 5 – 8.

Попов Ю.В., Утенков Б.И. Методы управления режимом работы фотоэлектронных умножителей // Опт.- мех. пром. 1976. №2. С. 65–71.

Zhang W. Comb-referenced frequency sweeping interferometry for precisely measuring large stepped structures // Appl. Opt.2018. Vol. 57,No.5. C. 1247–1253.

Shihua Zhang, Zheyi Xu, Benyong Chen, Liping Yan, and Jiandong Xie. Shihua Zhang Sinusoidal phase modulating absolute distance interferometer combining frequency sweeping and multiwavelength intrferometry // Optics Express . Vol. 26. Issue 7. Pp. 9273-9284.

Gunnar Arisholm . Combined range ambiguity resolution and noise reduction in lidar signal processing // Opt. Eng. 2018. Vol. 57, No.7. P.73 – 103.

Медведев А.В., Гринкевич А.В., Князева С.Н. Современные подходы к созданию пассивных дальномеров // Фотоника. 2017. №8/68. С.30 – 37.

Juan Luis Nieves Multispectral synthesis of daylight using a commercial digital CCD // Appl. Opt. 2005. Vol.44, No.27. P. 5696 – 5703.

Ямбаев Х.К., Староверов С.З. Особенности фоточувствительных приемников с зарядовой связью и их возможности в геодезии и метрологии // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017.

Donald E. Groom. Recent progress on CCDs for astronomical imaging // Optical and IR Telescope Instrumentation and Detectors. 2000. Proc.Vol. 4008.

Волков В.Г. Высокочувствительные телевизионные камеры для обеспечения безопасности // Системы управления, связи и безопасности. 2016. №3. С.66 – 94.

Night vision technologies handbook. Homeland security. 2013. 34 p.

Рева В.П. и др. ПЗС-фотоматрицы с электронным умножением // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2017. № 1-2. С.33 – 37.

Сизов Ф.Ф., Чувствительность матриц ПЗС с электронным умножением // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2018. № 2. С.9 – 14.

Стафеев В.И., Болтарь К.О., Бурлаков И.Д., Акимов В.М. и др. Матричные фотоприемные устройства среднего и дальнего инфракрасных диапазонов спектра на основе фотодиодов из CdxHg1−xTe // Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39, вып. 10. С. 1257-1265.

Lohrmann D., Littleton R., Reese C. et al. Uncooled long-wave infrared small pixel focal plane array and system challenges // Opt. Eng. 2013. Vol.52, No.6. 061305.

Иванов С. Д., Косцов Э. Г. Автометрия. Тепловые приемники неохлаждаемых многоразмерных тепловизионных матриц. 2015. Т. 51, № 6. С.79-88.

Masafumi Kimata. Uncooled infrared focal plane arrays //wiley.com/doi/full/10.1002/tee. 22563. 2017.

Волков В.Г. Тепловизионные приборы для спецтехники //bnti.ru/showart.asp. 2012.

Патент RU2680265. Способ определения дальности до движущегося воздушного объекта методом пассивной локации / А.И. Стучилин, заявитель и патентообладатель. 2019.

Патент RU 2568335C1. Способ измерения дальности до объекта по его изображениям преимущественно в космосе / А.И. Смирнов, заявитель и патентообладатель. 2015.

Патент RU 0002579532 .Оптико-электронный стереоскопический дальномер / А.В. Зубарь, заявитель и патентообладатель. 2016.

Патент RU 2681518 Способ определения дальностей до объектов в пассивных системах видения / В.К. Клочко, Нгуен Конг Хоай – авторы. Патентообладатель – Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет". 2019.

##submission.downloads##

Номер

Розділ

Статті