Фрагмент 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике"

и повышения помехозащищенности за счет пространственной селекции в комплексах управления БЛА с радиусом действия от 50 км и более используются остронаправленные антенные системы... Поскольку объекты связи в процессе полёта подвергаются воздействию достаточно большого количества некоррелированных между собой случайных векторов, подчиняющихся нормальному закону распределения, то можно считать, что вероятность рассеяния объектов связи "А" и "Б" в плоскости, перпендикулярной вектору их скорости, определяется двумерной случайной величиной, подчиняющейся двумерному нормальному закону распределения. По докладу Сухачева А. Б. на конференции "Современное телевидение"

 

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей  - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

 

28 июля 2012 - Компания Analog Devices, Inc. (ADI) представила инерциальный измерительный модуль (inertial measurement unit, IMU) с 10 степенями свободы, произведенный по технологии МЭМС, в который встроен алгоритм совмещения показаний отдельных датчиков, обеспечивающий повышенную точность определения ориентации в задачах стабилизации платформ, навигации и измерительной аппаратуре. Инерциальный измерительный модуль ADIS16480 является новейшим дополнением к линейке модулей МЭМС iSensor® компании Analog Devices и включает в себя трехосевой акселерометр, трехосевой гироскоп, трехосевой магнетометр, датчик давления и процессор ADSP-BF512 Blackfin®, интегрированные в одном корпусе. В состав ADIS16480 входит обобщенный фильтр Калмана (extended Kalman filter, EKF), который производит совместную обработку изменяющихся во времени сигналов датчиков для достижения исключительно точного позиционирования при одновременном сокращении финансовых затрат и времени разработки по сравнению с применением других инерциальных измерительных модулей МЭМС. Это свойство особенно полезно в системах, требующих позиционирования в режиме реального времени при сложном, непрерывном и динамическом характере движения – например, в задачах навигации военных и коммерческих летательных аппаратов, позиционирования перемещаемых платформ, в промышленной робототехнике и беспилотных транспортных средствах.

Калмановская фильтрация – это математический алгоритм, который определяет текущее состояние переменного процесса на фоне шумов на основании сопоставления измерений от множества источников, взятых на временном интервале, в оценивателе состояния с предсказанием. Встроенный в ADIS16480 фильтр Калмана совмещает показания от отдельных датчиков инерциального измерительного модуля для формирования исключительно точной оценки ориентации даже в самых сложных рабочих условиях, характеризующихся постоянным, непредсказуемым движением. Благодаря реализации фильтра в процессорном ядре Blackfin компания Analog Devices позволяет разработчикам сократить время проектирования и финансовые затраты, связанные с написанием программного обеспечения, применением внешних средств обработки и тестированием, которые характерны для использования других инерциальных измерительных модулей МЭМС.

Обладающий шириной полосы 330 МГц, что в 6 раз больше по сравнению с конкурирующими решениями, инерциальный измерительный модуль МЭМС iSensor ADIS16480 с 10 степенями свободы основан на комбинации высокопроизводительной технологии iMEMS® компании Analog Devices и ее опыта в прецизионной обработке сигналов датчиков, которая обеспечивает высокую точность взаимной ориентации осей (0.05 градусов) и отличный уровень нелинейности (0.01%). Каждый инерциальный измерительный модуль МЭМС подвергается индивидуальной калибровке при изготовлении, что значительно сокращает время и риски при проектировании и интеграции, а также гарантирует крайне низкую чувствительность к тепловому дрейфу. 

 

ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (БПЛА) [В. Д. Смирнов, И. В. Кнороз, Р. В.Пронин, ФГУП НИИТ, Санкт-Петербург]; DEVELOPMENT THERMAL IMAGING SYSTEM PROBLEM FOR PILOTLESS VEHICLE [V. D. Smirnov, I. V. Knoros, R. V. Pronin, Russia, St.-Petersburg] По докладу на 17-й Международной научно-технической конференции «СОВРЕМЕННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ»

Для решения проблемы обнаружения с борта БПЛА малоконтрастных тепловых объектов [1] в условиях низких облученностей целесообразна разработка двух- или трехканальных телевизионно-обнаружительных опознавательных систем весьма малых размеров, работающих в различных спектральных диапазонах (с учетом окон прозрачности атмосферы), охватывающих видимую, ближнюю инфракрасную и дальнюю инфракрасную (“тепловую”) области спектра. Конструктивно такая система (из двух или трех каналов) должна быть (для сокращения габаритов) оптически соосно совмещенной.

На рис.1 представлен один из вариантов построения трехканальной системы, предложенной в работе [1].

Рис.1. Принципиальная оптическая схема телевизионно-обнаружительного комплекса

1 – сверхчувствительная (опознавательная) телевизионная камера видимого и ближнего инфракрасного диапазонов спектра,

2 – матричный ПЗС серии Exwave HAD,

3 – полупрозрачное зеркало,

4 – плоскость установки либо матричного ПЗС, работающего в «тепловом» диапазоне (∆λ = 8-14 мкм) спектра, либо анализатора изображения типа «равномерная решетка»,

5 - одноэлементный приемник «теплового» излучения,

6 – плоскость установки матричного ПЗС для регистрации излучения в спектральном интервале ∆λ = 3–5 мкм,

7 – чисто зеркальная оптическая система для двух спектральных каналов (∆λ = 3–5 мкм и ∆λ = 8-14 мкм).

В этой системе первый телевизионный канал должен работать в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра (∆λ = 0,4–1,1 мкм, на базе современного матричного ПЗС фирмы «Sony» серии “Exwave HAD).

Данный канал (рис.2) с целью решения задачи опознания обнаруживаемого объекта должен обладать максимально возможной [2] контрастной чувствительностью и наибольшим разрешением (работа в коротковолновой области спектра по сравнению с «тепловой» длинноволновой областью характеризуется наибольшим теоретическим разрешением).

Для сокращения габаритов аппаратуры (рис.1) этот канал должен располагаться перед контрзеркалом (в «мертвой зоне») чисто зеркальной оптики телескопа, являющейся оптической системой второго и третьего телевизионных каналов.

Разработка отечественных малогабаритных «тепловых» приемников (работающих в спектральных интервалах ∆λ = 3–5 мкм и ∆λ = 8–14 мкм) до настоящего времени является сложной задачей и поэтому создание тепловизионной аппаратуры, работающих в вышеуказанных интервалах спектра в целом проблематично.

Первые макетные образцы таких приемников имеют следующие приближенные характеристики [3]:

1) матричный ПЗС (на барьерах Шотки) для спектрального интервала ∆λ = 3–5 мкм:

а) разрешение – 256 х 290 (черезстрочная развертка);

б) размер чувствительного элемента (пикселя) – 50 х 33 мкм;

в) рабочая температура – 80 К (принудительное охлаждение приемника);

г) предельное тепловое разрешение - ∆Т = 0,06 К;

Следует отметить, что создаваемая аппаратура на базе данного матричного ПЗС имеет большие габариты и характеризуется большим энергопотреблением из-за необходимости принудительного охлаждения приемника излучения и поэтому не может быть рекомендована для использования на БПЛА;

Последние два типа приемников излучения работают без принудительного охлаждения, аппаратура, построенная на их базе, имеет сравнительно небольшие габариты, характеризуется малым энергопотреблением и может быть рекомендована для малогабаритных беспилотных технических средств наблюдения.

Но существенным недостатком этих ИК-приемников излучения является (по сравнению с охлаждаемыми фотоэлектрическими приемниками) их низкая чувствительность

Для решения проблемы обеспечения БПЛА малогабаритными телевизионно-обнаружительными камерами следует обратить внимание на разработки для этих задач новых малогабаритных тепловых приемников излучения.

В частности, за рубежом начаты разработки новых перспективных «микроконсольных» ИК-приемников.

Основные характеристики этих неохлаждаемых приемников представлены в таблице 1

2) матричный ПЗС (на базе микроболометрических систем) для спектрального интервала ∆λ = 8-14 мкм:

а) разрешение – 240 х 320;

б) размеры пикселя – 51 х 51 мкм;

в) пороговая облученность в рабочем спектральном диапазоне (при облученности фона 2 х 10-3 Вт/см2) – 5 х 10-6 Вт/см2;

г) регистрируемая разность температур, эквивалентная шуму – 0,08 К;

д) потребляемая мощность – не более 19 Вт.

3) пироэлектрический электронно-оптический преобразователь [4] («Пироэоп») для спектрального интервала ∆λ = 8-14 мкм:

а) разрешающая способность – 20 лин/мм;

б) коэффициент усиления сигнала – 105;

в) минимально различимый перепад температур – 0,05º С;

г) точность измерения температуры – 2ºС;

д) чувствительность мишени «пироэопа» - 5 мка/Вт;

е) диапазон измеряемых температур – от –10º С до + 500º С.

Рис. 3. Малогабаритная суперчувствительная (опознавательная) телевизионная камера (разработка НИИ телевидения) для регистрации объектов в спектральном интервале ∆λ = 0,4–1,1 мкм.

Литература

1. В. Д. Смирнов. Авторское свидетельство на полезную модель П.М.90101548 от 21.01. – 1999 г. БИ, №18, 2000 г.

2. В. Д.Смирнов. Оптико–электронные сканирующие системы. СПб., изд-во «Петербургский институт печати», 2004.

3. ХVII Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения. Тезисы докладов. М., ГНЦ РФ ГУП НПО «Орион», 2002.

4. 11-я Всероссийская научно-техническая конференция «Современное телевидение». Труды конференции. М., МКБ «Электрон», 2003.