CC BY
17
УДК 004.312
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ДИНАМИКИ ТЕПЛОВИЗИОННОЙ
СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ
Т. А. Акименко, Е.В. Филиппова
Представлено исследование статических характеристик и приведено исследование пространственной динамики тепловизионной системы наблюдения.
Ключевые слова: статические зависимости, метод Коши, оптический сигнал, фотоэлектронный преобразователь, объектив, пространственная динамика.
Для исследования статических характеристик тепловизионной системы наблюдения используются геометрические соотношения, вытекающие из особенностей конструкции исследуемых элементов. При этом, поскольку речь идет об их пространственном расположении, они исследуются в декартовой системе координат. При получении основных статических зависимостей использованы следующие системы координат (рисунок):
система координат предметной плоскости хОуг, в которой ось х' совпадает с направлением главной оптической оси объектива О и направлена в сторону объектива, ось у направлена поперек сканируемого пространства («слева направо») и параллельна линейному фотоэлектронному преобразователю, который осуществляет электронное сканирование сцены, ось г направлена вдоль сканируемого пространства («сверху вниз») и параллельна направлению механического сканирования;
система координат ХО "У2, связана с фотоэлектронным преобразователем, в которой определяются координаты пикселей и величины заднего отрезка объектива, ось Х совпадает с главной оптической осью объектива и направлена от фотоэлектронного преобразователя к объективу, ось У проходит через центры фоточувствительных ячеек фотоэлектронного преобразователя, и ее направление совпадает с направлением опроса ячеек при электронном сканировании, ось 2 перпендикулярна осям Х и У.
Ф(х, у, ¿)
~£(х, У, г)
''И
Сканирующий фотоприёмник
Система механического сканирования Фотопри-ё мн ик
о
М
Блок
управления
Функциональная схема тепловизионной системы наблюдения
497
Все системы координат являются правыми.
Плоскости Оу2, объектива и О'Г2 являются параллельными. Если точка А помещена в системе координат в точку с координатами (0, уа, 2а ), то в соответствии с законами геометрической оптики, координаты проекции определяются по зависимости:
— т — - -'
(0, Га , 2А ) = - (0, УА , 2А ) = — (0, УА , ^А ) = (0, УА , *а ), (1)
где - - задний отрезок объектива; - - передний отрезок объектива; - -задний фокус объектива;-' - передний фокус объектива.
Исследование пространственной динамики преобразований сигнала в тепловизионной системы наблюдения связано с решением дифференциальных уравнений вида
Е (ф( у, 2), Е (Г, 2), УЕ (Г, 2), V 2 Е (Г, 2 ),...)= 0, (2)
где Ф( у, 2) - оптический сигнал в предметной плоскости; Е(Г, 2) - оптический сигнал в плоскости расположения фотоэлектронного преобразователя;
У =
' Э Э ^ „2
V ЭГ 'Э2 у
V2
^Э 2 Э 2
ЭГ2 Э22
Для решения дифференциальных уравнений существует метод Ко-ши. Согласно этому методу, уравнение (2) заменяется на алгебраическое уравнение с помощью применения к правой части равенства (2) интегрального преобразования вида
у, V ^ )=
= ¥ (ф(у,2),Е(Г,2),УЕ(Г,2),V2Е(Г,2),...)ф(г,2,Vу,V2]рИс12 = 0, (3)
— 7 —7
где ф(г, 2, V у, V 2) - двумерная базисная функция, называемая ядром преобразования; Vу, V 2 - пространственные частоты сигнала по координатам Г и 2, соответственно; у, V 2) - пространственный спектр сигнала по базису ф(г, 2, V у, V 2).
После разрешения получившегося алгебраического уравнения относительно Е (<Ву, ) с помощью обратного преобразования
7 7 / > , >
Е (Г, 2 )= | | Е(шу, V 2 )ф—1 (Г, 2, Шу, V 2 2 (4)
— 7 —7
где ф—1 (г, 2,Vу, V2) - ядро обратного преобразования, определяется вид сигнала Е(Г, 2).
В качестве ядра прямого и обратного преобразования ниже будут использованы гармонические функции вида
ф(у, 2, ю у, ю ) = ехр(— №уУ — ); (5)
ф—1 (г , 2, юу, ю2) = ехр(]ЮуУ + ]ю22), (6)
I—- 2р 2Р где ] = л/— 1; юу =—, ю2 =--круговые пространственные частоты по
Пу П 2
координатам У и 2, соответственно; Пу, п2 - линейные пространственные
частоты в парах линий на миллиметр.
Данная статья выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках проекта 2.3121/ГЗ "Параллельные полумарковские процессы в системах управления мобильным роботом".
Список литературы
1. Акименко Т. А. Нагрев поверхности мишени подвижным лазерным лучом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 2. С. 17-24.
2. Филиппова Е.В., Акименко Т.А. Приемники излучения теплови-зионных приборов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 2. С. 203-207.
3. Akimenko T., Dunaev V., Gorbunova O. Simulation of surface heating process with laser // NAA'16 (Sixth Conference on Numerical Analysis and applications) Bulgaria, Lozenetz. June 16-21, P. 150 - 157.
4. Akimenko T. Dunaev V., Larkin E. Computer simulation of the surface heating process by the movable laser // Proceedings of 5th International Workshop on Mathematical Models and their Applications Krasnoyarsk. Russia. November 7-9, 2016. P. 11 - 17.
5. Акименко Т. А., Филиппова Е.В. Формирование изображения на приемнике теплового излучения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч.1. С. 13-21.
Акименко Татьяна Алексеевна, канд. техн. наук, доцент, ШпШп72@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Филиппова Екатерина Вячеславовна, лаборант, kisskin a hk.ru Россия, Тула, Тульский государственный университет,
STUDY OF THE STATIC CHARACTERISTICS AND SPATIAL DYNAMICS OF THE HEAT AND VISION SYSTEM OF OBSERVA TION
T.A. Akimenko, E. V. Philippova 499
A study of static characteristics is presented and the study of the spatial dynamics of a thermal imaging observation system is given.
Key words: static dependencies, Cauchy method, optical signal, photoelectric converter, lens, spatial dynamics.
Akimenko Tatiana Alekseevna, candidate of technical sciences, docent, tantan 72@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Filippova Ekaterina Vyacheslavovna, laboratory assistant, kisskin@,bk.ru, Russia, Tula, Tula State University.
УДК 621.396.67
АНАЛИЗ СФЕР ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА В СИСТЕМЕ МУНИЦИПАЛЬНОГО КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА
Н.Л. Алымов, А.А.Горшков, В. А. Кочетков, И.В. Солдатиков
Анализируются сферы применения средств беспроводного доступа в системе ЖКХ. Осуществляется обоснование необходимости совершенствования системы технического диагностирования средств беспроводного доступа с антенными решетками.
Ключевые слова: ИТ-технологии, широкополосный беспроводный доступ, ЖКХ, "интернет вещей", "умный город", средства беспроводной связи.
Введение
Одним из основных факторов влияния научно-технического прогресса на все сферы деятельности человека является широкое использование новых информационных технологий (ИТ). Среди наиболее важных и массовых сфер, в которых информационные технологии играют решающую роль, особое место занимает сфера жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Направлениями развития ЖКХ является рост уровня технической оснащенности инженерных объектов и использование современных информационных технологий для контроля их работы. Прежде всего, это объекты энергоресурсообеспечения - котельные и центральные тепловые пункты, насосные станции, и объекты энергоресурсопотребления - производственные, жилые и административные здания, транспорт.
Автоматизация процессов управления элементами коммунального хозяйства, совершенствование ИТ-инфраструктуры ЖКХ, реализация технологий "умный дом" и "умный город" определяются нормативно-правовыми актами и технико-экономическими факторами [1]:
500
