Авіаційний комплекс дистанційного зондування АКДЗ-30 - засіб моніторингу природного середовища та попередження природних катастроф
Побудова, інформаційні можливості авіаційного комплексу дистанційного зондування природного середовища АКДЗ-30, його розміщення на борту літака. Прогнозування, попередження та моніторінг наслідків природних і антропогенних критичних ситуацій та катастроф.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 02.11.2018 |
| Размер файла | 683,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Авіаційний комплекс дистанційного зондування АКДЗ-30 - засіб моніторингу природного середовища та попередження природних катастроф
В.М. Цимбал, Центр радіофізичного зондування Землі
ім. А.І. Калмикова НАН та НКА України, Київ,
В.І. Лялько, Центр аерокосмічних досліджень Землі
Інституту геологічних наук НАН України, Київ,
В.І. Волошин, Державне підприємство Дніпрокосмос,
Дніпропетровськ
Анотації
В роботі аналізуються особливості побудови та інформаційні можливості авіаційного комплексу дистанційного зондування природного середовища АКДЗ-30. Комплекс складається з узгоджених за своїми характеристиками недорогих систем - двохчастотної радіолокаційної (РБО 8-мм діапазону та РСА 23-см діапазону) системи, сканеру інфрачервоного діапазону, багатоканального відеоспектрометра, цифрової відеокамери, засобів глобального позиціювання, бортової та наземної обробки та інтерпретації даних. Комплекс розміщено на борту літака АН-30 МНС України та призначено для вирішення широкого кола практичних та наукових завдань і, перш за все, прогнозування, попередження та моніторінгу наслідків природних і антропогенних критичних ситуацій та катастроф, моніторингу природного середовища, пошуку проявів корисних копалин тощо.
В работе анализируются особенности построения и информационные возможности авиационного комплекса дистанционного зондирования естественной среды АКДЗ-30. Комплекс состоит из согласованных по своим характеристикам недорогих систем - двухчастотной радиолокационной (РБО 8-мм диапазона и РСА 23-см диапазона) системы, сканера инфракрасного диапазона, многоканального видеоспектрометра, цифровой видеокамеры, средств глобального позиционирования, бортовой и наземной обработки и интерпретации данных. Комплекс размещен на борту самолета АН-30 МЧС Украины и предназначен для решения широкого круга практических и научных задач и, прежде всего, прогнозирования, предупреждения и мониторинга последствий природных и антропогенных критических ситуаций и катастроф, мониторинга природной среды, поиска проявлений полезных ископаемых и т.п.
In article the features of construction and data extracting capabilities airborne complex of remote sensing of the natural environment ACRS-30 are analysed. The complex consists of inexpensive systems, matched on the characteristics, - double-frequency radar (Ka-band SLAR and L-band SAR) system, IR scanner, multichannel videospectrometer, digital video camera, GPS and systems of onboard and terrestrial data processing. The complex is located onboard a AN-30 airplane of Ministry of Defence of Natural Environment of Ukraine, he is intended for the solution of a broad circle of the practical and scientific problems. It first of all prediction, prevention and monitoring of consequences of natural and anthropogenous catastrophes and critical situations, monitoring of the natural environment, searching for of manifestations of minerals and many other things.
авіаційний комплекс дистанційне зондування
Основний зміст дослідження
В роботі аналізуються особливості побудови та інформаційні можливості авіаційного комплексу дистанційного зондування природного середовища АКДЗ-30. Комплекс складається з узгоджених за своїми характеристиками недорогих систем - двохчастотної радіолокаційної (РБО 8-мм діапазону та РСА 23-см діапазону) системи, сканеру інфрачервоного діапазону, багатоканального відеоспектрометра, цифрової відеокамери, засобів глобального позиціювання, бортової та наземної обробки та інтерпретації даних. Комплекс розміщено на борту літака АН-30 МНС України та призначено для вирішення широкого кола практичних та наукових завдань і, перш за все, прогнозування, попередження та моніторінгу наслідків природних і антропогенних критичних ситуацій та катастроф, моніторингу природного середовища, пошуку проявів корисних копалин тощо.
На поточний час в світі створена значна кількість високотехнологічних та досить ефективних радіолокаційних, інфрачервоних та оптичних систем дистанційного зондування Землі як з космічних, так і з авіаційних носіїв. Такі системи добре відомі. При цьому космічні та авіаційні системи не конкурують між собою, а в значній мірі доповнюють одна одну. Так космічні засоби дистанційного зондування мають корисну спроможність глобального спостереження - вони дозволяють миттєво оглянути великі важкодосяжні та віддалені території, що дозволяє отримувати "миттєві відбитки" різноманітних глобальних явищ в атмосфері, на океанській поверхні та суходолі.
В той же час авіаційні системи дозволяють організувати на обмежених територіях багаторазові та регулярні спостереження, що особливо необхідно при контролі швидкоплинних процесів природних та техногенних катастроф (при розлитті нафтопродуктів на морській поверхні, повінях, лісових пожежах тощо). Крім цього, зондування з літака дозволяє оперативно оптимізувати умови зйомки по висоті, напрямку, кутам освітлення тощо.
Незважаючи на абсолютно очевидні переваги новітніх засобів авіаційного дистанційного зондування, наприклад радіолокаційних, їх використання до сих пір обмежено в основному рамками дослідних проектів, що не дозволяє в повній мірі реалізувати на практиці їх потенційні корисні можливості. Це викликано рядом причин, серед яких як нерозуміння більшістю практичних споживачів реальних можливостей цих засобів, так і до значної міри висока вартість отримуваних даних. Наприклад, висока вартість даних більшості сучасних авіаційних радіолокаційних систем дистанційного зондування обумовлюється як високою вартістю виготовлення цих технічно складних засобів, так і значними витратами на експлуатацію авіаційних носіїв. Таким чином, нам здається неможливим суттєве розширення використання даних радіолокаційного дистанційного зондування і, відповідно, досягнення високої економічної ефективності авіаційних систем, без значного зменшення цих витрат.
Для забезпечення привабливої для практичних споживачів вартості даних дистанційного зондування дуже важливо використовувати мінімально-достатні за своїм складом недорогі комплекси апаратних засобів зондування, строго узгоджені за своїми можливостями з завданнями, що вирішуються. Ці засоби повинні мати можливість успішно функціонувати при розміщенні на невеликих літаках, витрати на експлуатацію яких значно менші ніж у більших літаків.
Фахівці ЦРЗЗ ім. А.І. Калмикова в співдружності з фахівцями ЦАКДЗ, АНТК ім. О.К. Антонова та ДП Дніпрокосмос створили авіаційний багатопрофільний комплекс дистанційного зондування АКДЗ-30, який побудовано за таким мінімально достатнім принципом та забезпечує невисоку вартість отримуваних даних.
Особливості комплексу АКДЗ-30
До складу апаратних засобів авіаційного комплексу дистанційного зондування природного середовища входять: двохчастотна радіолокаційна система, що складається з радіолокатора бокового огляду з реальною апертурою антени РБО 8-мм діапазону та радіолокатора бокового огляду 23-см діапазону з синтезуванням апертури антени РСА, скануючий радіометр інфрачервоного діапазону, трасовий багатоканальний спектрометр оптичного діапазону, аерофотокамери та відеокамера, система бортової обробки, накопичування, інтерпретації та відображення інформації, а також навігаційний приймач системи GPS. Комплекс АКДЗ-30 орієнтовано на вирішення широкого кола наукових і практичних завдань, перш за все на оперативне виявлення провісників та моніторінг проявів різноманітних природних і техногенних катастроф, критичних ситуацій (таких як водопілля, розлиття на водній поверхні нафтопродуктів, льодові затори, великомасштабні пожежі тощо), а також пошук проявів корисних копалин, виявлення суден-порушни-ків кордонів морських економічних і промислових зон та ін. Комплекс розміщено на борту літака української розробки АН-30, який має відносно невеликі експлуатаційні витрати і при цьому задовільні льотні характеристики.
Системи комплексу АКДЗ-30
Основні параметри систем дистанційного зондування комплексу АКДЗ-30 наведені в таблицях 1 - 3. Основною особливістю радіолокаційної системи комплексу АКДЗ-30 є синхронне використання радіолокатора бокового огляду з реальною апертурою антени РБО 8-мм діапазону та радіолокатора з синтезуванням апертури антени РСА 23-см діапазону, які мають досить близькі за потенціалом та просторовим розрізненням характеристики, що значно розширює інформаційні можливості всієї системи. При цьому РБО 8-мм діапазону використовує тільки вертикальну поляризацію сигналів, що випромінюються та приймаються, а РСА 23-см діапазону - може використовувати любі комбінації поляризацій.
Інформація обох радіолокаторів обробляється безпосередньо на борту літака в реальному часі, на борту проводиться накопичення, візуалізація отриманих зображень, а також проводиться перезапис інформації на додатковий бортовий компьютер для оперативної інтерпретації даних, що особливо необхідна протягом моніторінгу швидкоплинних катастрофічних процесів.
На рисунку 1 наведено структурну схему систем дистанційного зондування комплексу АКДЗ-30.
Таблиця 1. Основні параметри радіолокаційної системи авіаційного комплексу дистанційного зондування АКДЗ-30
|
Робочий діапазон хвиль |
8 мм |
23 см |
|
|
Тип радіолокатора |
РБО |
РСА |
|
|
Поляризація сигналів |
ВВ |
ВВ, ГГ, ВГ, ГВ |
|
|
Потужність імпульсу, що передається |
16 КВт |
0.5 КВт |
|
|
Тривалість імпульсу, що передається |
43 нсек |
10 мксек |
|
|
Діапазон робочих висот |
500-7000 м |
||
|
Рабоча смуга огляду |
15к м |
||
|
Середне просторове розрізнення |
7-10 м |
||
|
Гранична ЕПР, що виявляється |
0.03 м2 |
0.025 м2 |
|
|
Обробка інформації |
цифрова на борту |
||
|
Відображення інформації |
на моніторі IBM PC |
||
|
Загальна маса |
85 КГ |
70 КГ |
|
|
Загальна потужність, що споживається |
1 КВт |
1 КВт |
|
|
Обслуговуючий персонал |
1 оператор |
1 оператор |
Таблиця 2. Основні характеристики аерофотоапаратів, що використовуються в складі комплексу дистанційного зондування АКДЗ-30
|
Параметри |
АФА-41/7,5 |
АФА-41/10 |
АФА-41/20 |
|
|
Тип об'єктиву |
Ортогон-1 |
МРО-2 |
Оріон-20 |
|
|
Фокусна відстань |
75 мм |
100 мм |
200 мм |
|
|
Відносний отвір |
1: 6,8 |
1: 8 |
1: 6,3 - 1: 22 |
|
|
Кут поля зору |
1190 |
1040 |
650 |
|
|
Ширина захвату (Н = 6000 м) |
14,4 км |
10,8 км |
5,4 км |
|
|
Протяженність маршруту (перекривання 60%, Н = 6000 м) |
1612 км |
1210 км |
605 км |
Таблиця 3. Основні характеристики сканеру інфрачервоного діапазону “Малахіт-1”
|
Найменування параметру |
Значення |
|
|
Тангенціальна швидкість W/H, с-1 |
0.05 - 0.36 |
|
|
Огляд на місцевості |
3.4Н |
|
|
Митт'єве поле зору, рад |
1.75Ч10-3 |
|
|
Спектральний діапазон, мкм |
8 - 14 |
|
|
Енергетичне розрізнення на рівні 20°С, при відношенні сигналу до шуму рівному 1. °С |
0.1 - 0.15 |
|
|
Швидкість обертання скануючої призми, об/хв |
2250 |
|
|
Частота строк, Гц |
150 |
|
|
Полоса пропущення електронного тракту |
1Гц - 150.0 кГц |
|
|
Фотоплівка |
Тип 42Л |
|
|
Швидкість протягнення плівки, мм/с |
0.8 - 7.2 |
Рисунок 1. Структурна схема систем дистанційного зондування комплексу АКДЗ-30
Інформаційні можливості комплексу дистанційного зондування АКДЗ-30
На поточний момент фахівці ЦРЗЗ ім. А.І. Калмикова та ЦАКДЗ завершили створення та випробування першої черги комплексу АКДЗ-30, до складу якої входить РБО 8-мм діапазону, ІЧ сканер “Малахіт-1”, аерофотоапарати, відеоспектрометр та відеокамера. Найближчим часом буде завершено створення РСА 23-см діапазону, після чого комплекс буде їм додатково обладнаний. Крім цього можливе додаткове обладнання комплексу РСА 215-см діапазону замість РСА 23-см діапазона. Цей варіант обладнання орієнтований в першу чергу на використання в країнах з сухим грунтом, де в повній мірі можливо використати ефект підповерхневого зондування ультракороткохвильовим радаром [1].
Було проведено кілька комплексних випробувань комплексу АКДЗ-30 в літніх та зимових умовах. На рисунку 2 (а, б) наведено фотографії АКДЗ-30, на рисунку 3 - приклад комбінованого радіолокаційно-інфрачервоно-відео зображення місцевості в районі с. Добре Озеро (Ніжинського району, Чернігівської області), що було отримано влітку 2002 р. за допомогою комплексу АКДЗ-30.
Заключення
Вже перші випробування першої черги авіаційного комплексу дистанційного зондування природного середовища АКДЗ-30 переконливо довели його великі інформаційні можливості та перспективність його використання для попередження природних та антропогенних катастроф, екологічного моніторингу тощо. Україна отримала ефективний універсальний інструмент дистанційного зондування.
Рисунок 2 а. Зовнішній вигляд літака АН-30 із установленим на ньому комплексом АКДЗ-30
Рисунок 2б. Внутрішній вигляд салону літака АН-30 із встановленими рабочими місцями операторів комплексу АКДЗ-30
Рисунок 3. Комбіноване зображення (складене з радіолокаційного, інфрачервоного та відео зображень) місцевості біля сел.
Добре Озеро (Ніжинський район, Чернігівська обл.), отримане за допомогою комплексу АКДЗ-30. На радіолокаційному зображенні добре спостерегаються прояви на поверхні грунту підповерхневої води (приклади відмічені на РБО зображенні маленькими стрілками), а також рослинність (навіть відрізняється стерня з різним рівнем зкошування). Використовуючи сумісно РБО та ІЧ дані можливо дійти висновку, що в місці поміченому на ІЧ зображення довгою стрілкою спостерегається небезпечне підтоплення грунту, яке простягається під залізничну колію
Перелік посилань
1. Kalmykov, A., Tsymbal, V. et al: The Two-Frequency Multipolarisation L/VHF Airborne SAR for Subsurface Sensing. AEU Int. Electron.commun.50 (1996) No 2, 145-149.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Ідея методу фазового спотворення, її головний зміст та значення. Фокусування випромінювання в умовах турбулентної атмосфери на об'єкт. Формування світлових пучків із заданими властивостями. Метод амплітудного зондування. Багатоканальна фазова модуляція.
реферат [208,4 K], добавлен 09.03.2011Розробка сенсорного вимикача з пультом дистанційного керування, призначенного для сенсорного вмикання та вимикання освітлення. Визначення основних обмежень на проектування. Підготовка схеми випромінювача коротких імпульсів. Обґрунтування конструкції.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 28.09.2010Характеристика моніторингу, як системи спостереження і контролю навколишнього середовища. Аналіз автоматизованої системи контролю радіаційної обстановки та спектрометричного посту контролю. Особливості вимірювальних перетворювачів температури і вологості.
курсовая работа [210,9 K], добавлен 06.03.2010Підхід до побудови радіотрас. Класифікація радіотрас. Основний енергетичний розрахунок радіоканалу зв'язку. Побудова прольоту з максимальною протяжністю та визначення його типу. Розрахунок множника послаблення. Вибір приймально-передавальної антени.
дипломная работа [4,7 M], добавлен 18.06.2015Диктофонна станція як розподільний пристрій для автоматичного дистанційного керування записом усної інформації на диктофон і автоматичним розподілом завантаження їх за часом; практичне значення та сфери застосування. Оцінка ефективності станції.
реферат [22,9 K], добавлен 25.03.2011Проектування електрорадіоелемента системи дистанційного управління на основі радіотелефону. Технологічний процес виготовлення кварцового резонатору. Розрахунок допусків основного параметра ЕРЕ з урахуванням впливу вологості, температури та старіння.
курсовая работа [182,7 K], добавлен 26.04.2012Особливості фетального моніторингу розвитку серцевого ритму ембріона. Можливості електрокардіограми плоду для визначення захворювань та відхилень. Математичні основи виділення сигналу електрокардіограми плода методом його сліпого розділення до біосигналу.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 22.06.2015Технології широкополосного доступу по оптичному волокну. Передача та прийом інформації у пасивних оптичних мережах PON. Використання стандарту Ethernet в корпоративних мережах. Імовірність виникнення критичних ситуацій у пасивній оптичній системі.
реферат [343,0 K], добавлен 21.11.2010Розрахунок аналогового фільтра, його частотних характеристик, діаграм нулів та полюсів. Моделювання процесів обробки сигналу із застосуванням обчислювального середовища MatLab. Розрахунок цифрового рекурсивного фільтру та його порівняння з аналоговим.
курсовая работа [420,8 K], добавлен 05.01.2011Пристрої захисту офісу. Аналіз мікропроцесорних охоронних датчиків. Апаратна частина та принципова схема. Вибір типу контролера, наведення його технічних характеристик. Підбір елементів схеми, калькуляція виробу. Вибір середовища та мови програмування.
курсовая работа [982,3 K], добавлен 15.02.2012Загальний устрій і тактико-технічні характеристики радіостанцій Р-123, Р-173. Розміщення радіостанцій в танку. Призначення, склад і загальний устрій танково-переговорних пристроїв Р-124, розміщення його елементів. Порядок усунення несправностей.
презентация [10,3 M], добавлен 23.09.2013Розвиток атомістики: розкриття таємниці атома та вплив атомістики на подальший розвиток природознавчих галузей. Дослідження складової матерії. Наукові дослідження природних процесів: еволюція повітроплавання; радіо та телеграф; зародження генетики.
контрольная работа [29,0 K], добавлен 25.12.2008Розрахунок статистичного перетворювача струму на біполярних транзисторах. Розрахунок кола зворотного зв'язку. Оцінка діаметрів проводів обмоток та перевірка можливості їх розміщення у вікні магнітопроводу. Знаходження температури перегріву трансформатора.
контрольная работа [367,0 K], добавлен 28.09.2014Функції та система команд мікроконтролера PIC16F84A, його технічні характеристики й організація пам'яті. Розробка керуючого автомату на мікроконтролері для пристрою світлових ефектів, побудова його електричної схеми та створення програмного забезпечення.
курсовая работа [255,0 K], добавлен 03.12.2013Вимірювання та аналіз неелектричних діагностичних параметрів. Класифікація діагностичного устаткування за інформаційною ознакою. Автономні джерела напруги. Діагностичні комп’ютери останнього покоління. Функціональні можливості діагностичного адаптера.
контрольная работа [4,0 M], добавлен 05.10.2010Разработка функциональной схемы детектора, выбор типа микропроцессорной системы. Реализация узлов управления и обработки, интерфейса RS-232, преобразователя уровней напряжения TTL/LVTTL. Расчёт частоты синхроимпульсов микроконтроллера, световой индикации.
дипломная работа [780,5 K], добавлен 26.05.2015Автоматизация технологических процессов на газоперерабатывающем заводе. Требования к создаваемой АСУТП. Управления процессом регенерации аминового сорбента. Структурная схема контура автоматического регулирования; контроллеры, модульные базовые платы.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 31.12.2015Визначення перехідної функції об’єкта керування. Побудова кривої розгону об’єкта. Обчислення і побудова комплексно-частотної характеристики (КЧХ) об’єкта. Побудова КЧХ розімкнутої автоматичної системи регулювання. Запас сталості за модулем і фазою.
курсовая работа [158,4 K], добавлен 23.06.2010Цифрові методи синтезу синусоїдальної напруги. Програмна реалізація цифрової частини. Функції управління генератором. Загальні питання охорони праці. Характеристика виробничого середовища. Небезпечні й шкідливі виробничі фактори. Метеорологічні умови.
аттестационная работа [551,8 K], добавлен 08.07.2016Організація систем вводу-виводу інформації в ПК. Розрахунок функціональної та принципової схем корелятора. Показники надійності блока імітатора. Техніко-економічне обґрунтування розробки міжперіодного корелятора. Охорона праці і навколишнього середовища.
дипломная работа [655,4 K], добавлен 05.07.2012
