ЕНЕРГЕТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК АВТОМАТИЧНИХ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ СИСТЕМ СПОСТЕРЕЖЕННЯ МАЛОРОЗМІРНИХ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ

Автор(и)

  • Ігор Кравченко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-9223-057X
  • Володимир Микитенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-7213-9368
  • Єлизавета Васильчук Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.64(2).2022.269956

Ключові слова:

енергетичне розділення, оптико-електронні системи спостереження, еквівалентна шуму різниця температур

Анотація

Велика популярність невеликих безпілотних літальних апаратів (БПЛА) в задачах дистанційних спостережень вимагає подальшого вдосконалення не тільки носія, але й бортової апаратури. Стандартними засобами спостереження для БПЛА є телевізійні камери, а в більш дорогих технічних рішеннях – тепловізійні камери. Ефективність функціонування цих пристроїв насамперед залежить від просторової та енергетичної роздільної здатності вхідних блоків, що містять оптичну систему та приймач випромінювання. Особливість формування корисного сигналу оптико-електронними системами спостереження (ОЕСС) на невеликих відстанях, що є характерним для малорозмірних БПЛА, полягає в необхідності першочергового забезпечення достатньої енергетичної чутливості.

У статті розроблено метод визначення енергетичного розділення автоматичних ОЕСС невеликої дальності дії в складі двох інформаційних каналів – телевізійного та тепловізійного. Обґрунтовано, що для спрощених розрахунків доцільно як показники якості використовувати функції еквівалентної шуму різниці яскравості та еквівалентної шуму різниці температур відповідного каналу. Наведено приклади розрахунків енергетичного розділення телевізійного та тепловізійного каналів ОЕСС з матричними приймачами випромінювання. Досліджено вплив задньої фокусної відстані та діаметру вхідної зіниці об’єктивів на енергетичне розділення для дуальності спостереження від 0,5 км до 2 км. Показано, що в ОЕСС із змінним збільшенням перевагу мають об’єктиви з більшим діаметром вхідної зіниці – вони забезпечують більш рівномірну енергетичну чутливість при зміні фокусної відстані. Розроблені розрахункові методи можна застосовувати для багатоспектральних ОЕСС, що працюють у видимому та інфрачервоному діапазонах спектру.

Біографії авторів

Ігор Кравченко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

старший  викладач

Володимир Микитенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук, доцент, професор

Посилання

Unmanned Aerial Vehicle Market By Product (Small UAV, Tactical and Strategic UAV), By Point of Sale (Aftermarket, OEM), By Technology, By System, By Wing Type, By Application, By End-Use, and By Region Forecast to 2030. [Online]. Available: https://www.emergenresearch.com/industry-report/unmanned-aerial-vehicle-market

Unmanned combat aerial vehicle. [Online]. Avail-able: https://en.wikipedia.org/wiki/Unmanned_combat_aerial_vehicle

The Drone Databook. [Online]. Available: https://dronecenter.bard.edu/files/2019/10/CSD-Drone-Databook-Web.pdf

C. Yang, “A high resolution airborne four-camera imaging system for agricultural applications”, Comput. Electron. Agric. 88 (2012), pp.13–24.

USG-400. [Online]. Available: https://ukrspecsystems.com/drone-gimbals/usg-400

S. A. H. Mohsan, M. A. Khan, F. Noor, I. Ullah, and M. H. Alsharif, “Towards the Unmanned Aer-ial Vehicles (UAVs): A Comprehensive Review”, Drones, 2022, no. 6, pp. 1-147. DOI:10.3390/drones6060147

G. C. Holst, Electro-Optical Imaging System Per-formance. Fifth Edition. JCD Publishing, 2008.

Axel Baumann, Marco Boltz, Julia Ebling, etc. “A Review and Comparison of Measures for Auto-matic Video Surveillance Systems”, Hindawi Pub-lishing Corporation EURASIP Journal on Image and Video Processing, vol. 2008, Article ID 824726, pp. 1-30. DOI:10.1155/2008/824726

K. Chrzanowski, Testing thermal imager. Warsaw: Military University of Technology, 2010.

G. D. Boreman, Modulation transfer function in optical and electro-optical systems. Second edi-tion. Bellingham, Washington: SPIE Press, 2021.

V. G. Kolobrodov, G. S. Tymchyk, B. V. Sokol, V. I. Mykytenko, “Temperature resolution of computerintegrated polarization thermal imager”, Journal of Thermoelectricity, 2020(4), pp. 22–37, 2020.

V. G. Kolobrodov, V. I. Mykytenko, “Refinement of thermal imager minimum resolvable tempera-ture difference calculating method”, Proceedings of SPIE, vol. 9809, (2015), 98090C.

Vollmer Michael. Infrared Thermal Imaging. Fundamentals, Research and Applications. Sec-ond Edition. – Wiley – VCH, Weinheim, Germany, 2018.

Igor G. Chyzh, Valentin G. Kolobrodov, Anatoly V. Molodyk, Volodymyr I. Mykytenko, Grygorij S. Tymchik, etc. “Energy resolution of dual-channel opto-electronic surveillance system”, Proceedings of SPIE, vol. 11581, 115810K (2020).

WLP Uncooled Infrared Detectors. [Online]. Available: https://www.gst-ir.net/uploads/products/pdf/wlp-uncooled-infrared-detectors.pdf

KAF-0402 - 768 (H) x 512 (V) Full Frame CCD Image Sensor. [Online]. Available: https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/ON%20Semiconductor%20PDFs/KAF-0402_Rev2_Apr2015.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-24

Як цитувати

[1]
І. Кравченко, В. Микитенко, і Є. . Васильчук, «ЕНЕРГЕТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК АВТОМАТИЧНИХ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ СИСТЕМ СПОСТЕРЕЖЕННЯ МАЛОРОЗМІРНИХ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ», Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., вип. 64(2), с. 18–25, Груд 2022.

Номер

Розділ

МЕТОДИ І СИСТЕМИ ОПТИЧНО-ЕЛЕКТРОННОЇ ТА ЦИФРОВОЇ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ