Optoelectronic methods for detecting air objects and measuring their coordinates

Authors

  • 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

Keywords:

optics, electron, method, detection, air, object, measurement, coordinate.

Abstract

The analysis of optical-electronic methods (OEM) is carried out in order to select and study an OEM capable of solving the problems of detecting and determining the coordinates of small unmanned aerial vehicles. With this aim in view, various OEM measurements of distance to objects are considered. Optoelectronic methods (OEM) in the measurement modes are characterized by high accuracy, which leads to their successful integration with electronic complexes for various purposes. The authors proposed to classify the OEM according to the physical principle into two large groups: active and passive OEM for measuring range. Interference and modulation methods are evaluated. The considered active methods are highly accurate, but require significant energy consumption and do not provide secrecy of work. Passive OEM range measurements are considered in more depth. The OEM with matrix sensors are subdivided into single-chamber and stereoscopic. Methods, that do not require the participation of the human visual apparatus in taking measurement readings and provide complete automation of decision-making, are of particular interest. The considered photosensitive sensors that detect air objects, both day and night, have a matrix structure and can be integrated into a single optoelectronic system for detecting and measuring range. The advantage of the matrix OEM is the ability to use simultaneously all three sensors for day, night and thermal vision, which will allow reliable detection, recognition and measurement of coordinates of small air objects.

References

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.

How to Cite

Карташов, В., Корытцев, И., Шейко, С., Олейников, В., Зубков, О., & Бабкин, С. (2020). Optoelectronic methods for detecting air objects and measuring their coordinates. Radiotekhnika, 3(202), 153–159. https://doi.org/10.30837/rt.2020.3.202.16

Issue

Section

Articles

Most read articles by the same author(s)

1 2 > >>