Статья

Название статьи ОБНАРУЖИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ВСЕПОГОДНОСТЬ СИСТЕМ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ НА БАЗЕ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ И ТЕЛЕВИЗИОННЫХ КАМЕР
Автор Е.Н. Семашкин, Т.В. Артюшкина, А.В. Болотников, Т.В. Гарбузова
Рубрика РАЗДЕЛ II. СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ
Месяц, год 10, 2015
Индекс УДК 623.4.021
DOI
Аннотация Целью данной статьи является определение всепогодности телевизионных и тепловизионных приборов для основных типов климата: холодного (Диксон), умеренного (Москва), теплого влажного (Батуми) жаркого сухого (Ашхабад). Для этого на основе эмпирических законов распределения температуры и относительной влажности воздуха разработан метод моделирования закона распределения дальности метеовидимости в различных климатических зонах, где верхняя и нижняя границы значений дальности метеовидимости являются функциями дефицита влажности. Достоверность моделирования была подтверждена экспериментальными исследованиями видимости объектов из высотной лаборатории в Туле, расположенной на территории АО «КБП». Основной алгоритм дополнен моделями дымок, туманов, осадков. Ослабление оптических и инфракрасных сигналов дымками оценивалось по модели В.Л. Филиппова, согласно которой дымки подразделяются на несколько видов в зависимости от температуры воздуха и времени года. Модель туманов базируется на законе распределения дальностей метеовидимости в туманах в течение года, модель осадков – на законе распределения годовой длительности осадков различной интенсивности. Оценка ослабления инфракрасных сигналов атмосферными газами (кислородом и водяным паром) осуществлялась при помощи таблиц Пассмана–Лармора, представляющих собой зависимость спектрального коэффициента пропускания инфракрасного излучения от длины волны и толщины слоя осажденной воды. Дальность действия наблюдательных приборов определялась с помощью теории линейной фильтрации, когда ослабленные атмосферой контрасты от наблюдаемого объекта сравниваются с контрастом, разрешаемым оптическим прибором. Расчеты по дальности действия производились для таких объектов наблюдения, как человек, легковой автомобиль и танк. Оценка всепогодности проводилась для телевизионной камеры и тепловизоров с диапазоном длин волн 3–5 мкм и 8–12 мкм. Моделирование показало, что на дальностях 5 км тепловизор превосходит телевизионную камеру в холодном климате в 2 раза, в умеренном и теплом показатели близки, в Ашхабаде показатели практически равны. При увеличении дальности до 10 км показатели всепогодности тепловизоров превосходят показатели телевизионной камеры в холодном климате на порядок, а в умеренном – в 2 раза.

Скачать в PDF

Ключевые слова Системы технического зрения; тепловизор; телекамера; дальность действия; всепогодность
Библиографический список 1. Шипунов А.Г., Семашкин Е.Н. Дальность действия, всесуточность и всепогодность телевизионных и тепловизионных приборов наблюдения. – М.: Машиностроение, 2011. – 218 с.
2. Филиппов В.Л., Мирумянц С.О. Аэрозольное ослабление ИК-радиации в «окнах прозрачности» атмосферы // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. – 1971. – Т. 8. № 7. – С. 818-819.
3. Бартенева О.Д., Довгялло Е.Н., Полякова Е.А. Экспериментальные исследования оптических свойств приземного слоя атмосферы // Труды ГГО. – Л.: Гидрометеоиздат, 1967. – Вып. 220. – 244 с.
4. Asano S. Light scattering properties of spheroidal particles. – 1979.
5. Cai Q., Liou K.-N. Theory of time-dependent multiple back-scattering from clouds // J. Atm. Sci. – 1981. – Vol. 38, No. 7. – P. 1452-1466.
6. Cameson A.L.H., Quaife R.D. The yearly distribution of rainfall intensities // Meteoral. Mag. – 1965. – Vol. 94, No. 115. – С. 4.
7. Davis J.M., Cox S.K., McKee T.B. Vertical and horizontal distributions of solar absorption in finite clouds // J. Atm. Sci. – 1979. – Vol. 36, No. 10. – P. 1976-1984.
8. Grassl H. Bestimmung der Grossenverteilung von Wolkenelementen aus spektralen Transmissionsmessungen // Beitr. Phys. Atm. – 1970. – Vol. 43, No. 4. – P. 255-284.
9. Hensen J. E., Cheyney H. Theoretical spectra scattering of ice clouds in the near infrared // J. Geoph. Research. – 1969. – Vol. 74, No. T-13. – P. 3337-3346.
10. Kerker M. The scattering of light and other electromagnetic radiation. – New-York, London Acad, Press, 1969. – 645 p.
11. Mie G. A contribution to the optics of turbid media, especially colloidal metallic suspensions // Annal. Phys. – 1908. – Vol. 25, No.4. – P. 377-445.
12. Pawlina A. Some features of ground rain pattern measured by radar in North Italy // Radio Sci. – 1984. – Vol. 19, No. 3. – P. 855-861.
13. Piass G.N., Kattawar G.N. Radiative transfer in water and and ise clouds in the visible and infrared region // J. Appl. Optics. – 1971. – Vol. 10, No. 4. – P. 738-748.
14. Rusk A.N., Williams D., Querry M.R. Optical constants of water in the infrared // J. Opt. soc. Amer. – 1971. – Vol. 61, No. 7. – P. 895-903.
15. Sassen K. Infrared (10,6 ) scattering and extinction in laboratory water and ise clouds // Appl. Opt. – 1987. – Vol. 20, No. 2. – P. 185-193.
16. Sassen K., Liou K.-N. scattering of polarized laser light by water droplet, mixed-phase and ice crystal clouds. Part 1: Angular scattering patterns // J. Atm. Sci. – Vol. 36, No. 5. – P. 838-851.
17. Schaaf J.W., Williams D. Optical constants of ice in the infrared // J. Opt. Soc. Amer. – 1973. – Vol. 63, No. 6. – P. 720-732.
18. Siedentopf H., Reger E. Met. Zeit. – 1944. – No. 61. – P. 114.
19. Warren S.G. Optical constants of ice from ultraviolet to the microwave // Appl. Opt. – 1984. – Vol. 18, No. 8. – P. 1206-1225.
20. Wickramasinghe N.C. Light scattering functions for small particles with applications in astronomy. – London. Adam Hilger, 1973. – 506 p.

Comments are closed.