CC BY
9
сравнению с когерентными. В результате некогерентные РЛС неспособны выявлять доплеровское смещение частоты принимаемого сигнала и, как следствие, не могут выделять движущие цели, наблюдаемые на фоне пассивных помех, реализовывать режим синтезирования апертуры антенны, разрешать цели, следующие в плотных боевых порядках. Кроме того, дальность действия некогерентных РЛС при одинаковых условиях меньше дальности когерентных РЛС.
В этой связи некогерентные РЛС применяются в основном при обнаружении воздушных целей в свободном пространстве и при наблюдении земной поверхности с низким разрешением (более 100 м).
Достоинства некогерентных РЛС — простота и низкое требование к узлам. В них также осуществляется накопление импульсных сигналов в целях повышения отношения сигнал/шум, однако некогерентное накопление значительно менее эффективно, чем когерентное.
Таким образом, в целях получения широких информационных возможностей современные РЛС строятся по принципу когерентных систем. Для извлечения полного объема информации, содержащейся в параметрах принимаемого сигнала, необходимо обеспечить оптимальные прием и обработку данного сигнала. Наиболее полную информацию о цели позволяет получить организация когерентного приема и обработки радиолокационного сигнала.
Cписок литературы
1. Ветровой профайлер Ка диапазона. Результаты сравнительных натурных испытаний / В.В. Стерлядкин [и др.] // III Всероссийские Армандовские чтения. Муром, 2013. С. 158-163.
2. Стерлядкин В.В., Горелик А.Г., Щукин Г.Г. Обзор методов и средств ветрового зондирования атмосферы // III Всероссийские Армандовские чтения. Муром, 2013. С. 24-42.
3. Радиоприемные устройства: учебник для вузов / Н.Н. Фомин, Н.Н. Буга, О.В. Головин и др.; под редакцией Н.Н. Фомина. 3-е издание, стереотип. М.: Горячая линия — Телеком, 2007.
4. Основные принципы радиолокации. [Электронный ресурс] URL: https://radartutorial.eu (дата обращения: 09.06.2022).
5. Особенности некогерентной и когерентной обработки радиолокационных сигналов. [Электронный ресурс] URL: https://vuzdoc.org (дата обращения: 09.06.2022).
Мотало Роман Валерьевич, магистр, старший оператор, era_1@mil.ru, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
REVIEW OF METHODS AND TOOLS OF RADAR SOUNDING OF THE ATMOSPHERE
R.V. Motalo
The general principles of radar sounding of the atmosphere, methods for determining the parameters of the state of the atmosphere by incoherent and coherent radar stations are considered. The advantages and disadvantages of means of atmospheric sounding are discussed.
Key words: coherent signal, non-coherent signal, signal processing, radar.
Motalo Roman Valerievich, magister, senior operator, era_1@mil.ru, Russia, Anapa, FGAU «MIT
«ERA»
УДК 681.786.67
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-322-325
ОБОСНОВАНИЕ ПОСТРОЕНИЯ НОВОГО КЛАССА ТЕПЛОВИЗИОННЫХ СИСТЕМ
А.В. Трегубов, С.О. Коваленко
Обоснование построения нового класса тепловизионных систем. Для решения этой задачи должны быть разработана концепция построения тепловизеров с квазицветовым представлением изображений, проведены сравнительные исследования с измерительными ТпВ с «псевдоцветовым» представлением изображений, проведены экспериментальные исследования по построению элементов системы контроля военной техники и гражданских объектов, а также окружающей обстановки в цветном тепловизионном варианте.
Ключевые слова: тепловизионная система, тепловизер, трехспектральный приёмник, QWIP.
Обнаружение объектов, а также поверхностных и подповерхностных неоднородностей на различных ландшафтах и сложных фонах с оценкой критериев эффективности представления изображений в режиме «квазицвет» в сравнении с ранее известными черно-белыми представлениями и
322
представлениями в режиме «псевдоцвет» в измерительных ТпВ обусловливают необходимость разработки квазицветовых ТпВ в интересах: развития ВВТ и для использования в задачах охраны границ, в том числе водных рубежей РФ; борьбы с незаконными вооруженными формированиями; 101 гражданских применений для обнаружения выбросов (утечек) углеводородов, дистанционного обнаружения экологических загрязнений на морской и земной поверхности, контроля аварийных зон на линиях электропередач, контроля аварийных ситуаций на железнодорожном транспорте (износ контактной сети, путепроводов, подстанций электроснабжения), проводки судов в ледовой обстановке, уточнения толщины льда, обнаружения и оконтуривания трещин, пригодных для проводки судов, выявления людей с повышенной температурой тела в аэропортах, вокзалах, медицинских учреждениях и т.д. с целью предотвращения распространения инфекций.
Рис. 1. Тепловизер «Прогресс». Дистанция 300 м
В настоящее время остро стоит проблема создания многоцветных тепловизионных систем оперативного контроля в вышеперечисленных обстановках на дальностях, существенно превышающих дальность видения в условиях естественной освещённости. Современные ТпВ достигли высокой степени совершенства, однако они создают черно-белое изображение объектов, контрасты которого образуются в одном спектральном интервале ИК излучения вследствие разности (контраста) температур или спектральной плотности энергетической светимости (интегральной по всему интервалу). Остаётся неисследованной возможность создания цветного ТпВ, аналогичного цветной телевизионной камере, и те преимущества, которые даёт цветное изображение объектов в ИК области спектра, соответствующее их спектральной плотности энергетической светимости. Современный уровень развития тепловизионной техники создаёт возможность для постановки такой работы. Цветной тепловизер может быть построен по схеме черно-белого, но вместо односпектрального ИК приёмника, принимающего излучение в интервале 8-14 мкм, должен быть применен трехспектральный приёмник, работающий в трех интервалах ДХ1 = 2,2-2,8 мкм, Д^2 = 3,2-5,6 мкм, Д^3 = 8-12,5 мкм либо в одном окне прозрачности атмосферы, но разбитый на участки, например, 8-9,5, 9,5-11, 11-12,5 мкм с режимом интегрального приёма 8-12,5 мкм. Три сигнала приёмника поступают соответственно на синий, зелёный и красный входы цветного кинескопа, воспроизводящего цветное изображение исследуемой поверхности в интервале спектра 8-12,5 мкм. Предлагаемая к разработке система основана на принципе создания цветного тепловидения (ИК видения) и должна обладать теми же преимуществами, которые имеет цветные фотография, кино, телевидение по отношению к черно-белым. Большинство реальных поверхностей (при земной температуре) селективно излучают (и отражают) ИК излучение (в том числе в интервале 8-14 мкм) с той же мерой селективности, с которой они отражают солнечное излучение в видимом диапазоне 0,4-0,8 мкм [42]. Поэтому цветовой трехспектральный контраст двух участков поверхности, 102 имеющих различные коэффициенты излучения и одинаковую температуру, значительно выше (в общем случае), чем черно-белый (односпектраль-ный) контраст. Несмотря на усложнение прибора, цветной ТпВ должен обладать весьма значительными преимуществами по отношению к черно-белому в большинстве областей применения тепловидения, в том числе в военной разведке в ночных условиях и в научных исследованиях малоразмерных целей. Новизна постановки исследований состоит в том, что в ходе выполнения работ будут проведены теоретические, лабораторные и натурные исследования по созданию экспериментального образца широкозахватной высокочувствительной тепловизионной аппаратуры ИК диапазона, позволяющей формировать спектрально-селективные изображения с повышенной чувствительностью. Реализация этих методов позволит получить дополнительные отличительные признаки, что приведёт соответственно к повышению эффективность ВВТ.
Поколение тепловизионной системы строго говоря не связано с качеством генерируемого изображения, поколение тепловизионной системы связано с габаритными размерами, массой, производственными затратами и надежностью тепловизионной системы. Поколение тепловизионной системы указывает на потенциал модуля детектора, но не описывают качество тепловизионной камеры. Для пра-
вильной оценки тепловизионной системы не достаточно оценить только качество генерируемого изображения, влияющего на возможности обнаружения, распознавания и диапазонов идентификации, но также необходимо определить другие параметры тепловизионной системы, такие как масса, габаритные размеры, устойчивость к суровым атмосферным условиям, а также удобство использования ею. В настоящее время на международном рынке все чаще встречаются тепловизионные системы с интегрированными в них дополнительными модулями, такими как GPS модуль, лазерный дальномер, гониометр, ТВ камера, работающая в дневных условиях и лазерная указка. Использование таких дополнительных модулей значительно увеличивают возможности тепловизионной камеры. Проведение оценки и сравнения тепловизионных систем является довольно сложной и рискованной задачей, решение которой требует учета ряда факторов, которые варьируются в зависимости от нужд конечного пользователя.
Рис. 2. Изображение получено на тепловизионной системе Termo Cam cматричным QWIP
В СПбГУ ИТМО и во ФГУП НПК «ГОИ им. С.И. Вавилова» имеется многолетний опыт по созданию и проведению испытаний аналогов предлагаемой аппаратуры. Подобная аппаратура разрабатывается для авиационных и морских носителей. Аппаратура для решения задач освещения обстановки должна иметь высокое пространственное разрешение, достаточную чувствительность (< 0,01К) ИК канала на нужных длинах волн излучения и иметь цифровую обработку сигнала. Ряд задач НИР, в частности построения тепловых изображений в режиме формирования изображений «псевдоцвет», решён в разработанной системе Thermo Tracer TH 9100 SL (Япония). Наиболее характерным зарубежным аналогом является разработанная аппаратура «Лайнскан» (США) и её модификации, а также японской фирмы Thermographic systems. Качество изображений объектов наблюдения в ИК диапазоне, получаемых в благоприятных погодных условиях, по разработкам последних лет уже приближается к качеству изображений видимого диапазона. Видимое улучшение изображений достигается за счёт применения дополнительной обработки изображений (внутреннее электронное сканирование) в реальном масштабе времени. Особо высокое качество видеоизображений в ИК диапазоне достигается на ТПС, построенных на современных матричных приёмниках излучения с элементарными приёмниками. Качество тепловизионных изображений и дальность обнаружения объектов в ИК диапазоне значительно ухудшается в условиях тумана, дождя и задымлённости. Существенным шагом к решению задач обеспечения качественного наблюдения объектов в неблагоприятных погодных условиях явится создание комплексированных систем наблюдения в ИК и СВЧ диапазонах спектра за счет дополнительной информации, получаемой в субмиллиметровом диапазоне. Ближайшее направление по совершенствованию ТПС - создание ТпВ с естественным восприятием получаемых изображений в квазицвете.
Список литературы
1. Богомолов П.А., Сидоров В.И., Усольцев И.Ф. Приемные устройства ИК систем. М.: Радио и связь, 1987. 208 с.
2. Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники. М.: Сов. радио, 1978.
3. Красильников Н.Н. Теория передачи и восприятия изображений. М.: Радио и связь, 1986.
4. Логвиненко А.Д. Чувственные основы восприятия пространства. М.: МГУ, 1985.
5. Хряпов В.Т., Пономаренко В.П., Буткевич В.Г. и др. Пороговые фотоприемники и матрицы ИК-диапазона. Оптический журнал,1992, №12. С. 33-44.
6. Бакланов М.Р., Демьяненко М.А. и др. Фотоприемники ИК-диапазона на основе многослойных квантовых ям GaAs/AlGaAs. Оптический журнал, 1992, №12. С. 45-48.
324
7. Колбин М.Н., Романов О.Г. Фотоприемники на основе примесного германия для тепловидения. Оптический журнал, 1992, №12. С. 49-51.
Трегубов Артем Викторович, бакалавр, старший оператор, era_1@mil.ru, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»,
Коваленко Сергей Олегович, магистр, старший оператор, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
JUSTIFICATION OF THE CONSTRUCTION OF A NEW CLASS OF THERMAL IMAGING SYSTEMS
A.V. Tregubov, S.O. Kovalenko
Justification of the construction of a new class of thermal imaging systems. To solve this problem, the concept of constructing thermal imagers with a quasi-color representation of images should be developed, comparative studies with measuring TpV with a "pseudo-color" representation of images should be carried out, experimental studies on the construction of elements of the control system of military equipment and civilian objects, as well as the environment in a color thermal imaging version.
Key words: thermal imaging system, thermal imager, three-spectral receiver, QWIP.
Tregubov Artem Victorovich, bachelor, senior operator, era_1@mil.ru, Russia, Anapa, FGA U «MIT
«ERA»,
Kovalenko Sergey Olegovich, magister, senior operator, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»
УДК 541.13
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-325-328
ОРГАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ
И МОЩНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
А.А. Пеньков
Способы производства и использования энергии в мире постоянно меняются, развиваются. С растущим населением планеты и постоянно растущим уровнем жизни, ожидается, что спрос на энергию удвоится к 2050 году. Чтобы смягчить наиболее экзистенциальные угрозы изменения климата, выбросы должны достичь нуля до того же года. Это означает, что растущие потребности в энергии должны удовлетворяться за счет использования только возобновляемых источников энергии.
Ключевые слова: литий-ионные аккумуляторы, электроды, наноразмерный уровень, электрохимический.
В будущем возобновляемые источники энергии системы хранения электроэнергии (СХЭ), как ожидается, будут играть важную роль, как в подвижном, так и в стационарном положении. В настоящее время литий-ионные аккумуляторы являются наиболее практичными и экономически эффективными СХЭ для решения глобальных проблем, включая выбросы парниковых газов транспортным сектором (28% всех выбросов) [1].
В то время как литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) достигают относительно высокой плотности энергии в небольших объемах, им не хватает плотности мощности, необходимой для быстрой зарядки;
Например, даже самые современные станции «быстрой зарядки» от «Tesla» занимают около 30 минут [2], что на порядок медленнее потребительского стандарта, т.е. времени, необходимого для зарядки. Для достижения этих целей необходима высокая удельная мощность.
В ЛИА и других аккумуляторных технологиях электроды играют ключевую роль в определении скорости, с которой аккумулятор может заряжаться и разряжаться. Большинство коммерческих ЛИА имеют кристаллические неорганические катоды, такие как LiFePO4 и LiCoO2. Они заряжаются за счет интеркаляции Li+ в слои жесткой кристаллической решетки или в результате конверсионных реакций; оба процесса являются кинетически лимитирующими.
За последние два десятилетия растет интерес к разработке альтернативных электродов, материалов на основе органических малых молекул и полимеров. Органические материалы выигрывают за счет их технологичности, низкой стоимости, потенциала для вторичной переработки и относительно низкой токсичности [3]. Кроме того, органические материалы обладают большей структурной гибкостью, которая может поддерживать легкую диффузию ионов (рис. 1).
325
