Регистрирующее устройство для захвата и хранения тепловизионных данных модульного типа

Галянтич Алексей Николаевич; Киселев Михаил Владимирович; Свищев Алексей Александрович; Шелковой Денис Сергеевич

УДК 621.384.3

РЕГИСТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАХВАТА И ХРАНЕНИЯ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ДАННЫХ МОДУЛЬНОГО ТИПА

Алексей Николаевич Галянтич

Филиал ОАО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, начальник отдела спецтехники, тел. (383)216-08-57

Михаил Владимирович Киселев

Филиал ОАО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, кандидат технических наук, директор, тел./факс (383)225-68-40, тел.(383)225-87-46

Алексей Александрович Свищев

Филиал ОАО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, инженер II категории, тел. (383)216-08-57, e-mail: svischev.aa@ya.ru

Денис Сергеевич Шелковой

Филиал ОАО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, кандидат технических наук, начальник лаборатории тепловидения, тел. (383)216-08-57, e-mail: shelden@ngs.ru

Разработано регистрирующее устройство для захвата и хранения тепловизионных данных, которое представляет собой электронный модуль, устанавливаемый в блок электронной обработки тепловизионного канала. Основной функциональной задачей данного устройства является захват и сохранение потока тепловизионных данных на внутреннем носителе, с последующей передачей данных на ПЭВМ. Конструкция модуля предусматривает использование в жестких условиях эксплуатации.

Ключевые слова: тепловидение, система сбора данных, цифровая обработка данных.

RECORDING DEVICE TO CAPTURE AND STORE THERMAL DATA MODULE TYPE

Alexey N. Galyantich

Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., №ad of Special Department, tel. (383)216-08-57

Michael V. Kiselev

Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Ph. D., Director, tel./fax (383)225-68-40, tel. (383)225-87-46

Alexey A. Svischev

Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Engineer II Сategory, tel. (383)216-08-57, e-mail: svischev.aa@ya.ru

Denis S. Shelkovoy

Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Ph. D., Head of Laboratory Thermal Imaging, tel. (383)216-08-57, e-mail: shelden@ngs.ru

Developed recording device to capture and store thermal imaging data, which is an electronic module that is installed in the electronic unit of thermal processing channel. The main functional purpose of this device is to capture and preserve the flow of thermal imaging data on domestic media, with subsequent data transmission on the PC. Module design provides for the use in harsh environments.

Key words: thermovision, capture system, digital data processing.

Одним из направлений деятельности ОАО «ПО «Уральский оптико-механический завод» является разработка и производство оптико-электронных систем (далее в тексте - ОЭС) для авиационной техники, таких как оптико-локационные системы для самолетов и гиростабилизированные круглосуточные обзорно-прицельные системы для вертолетов [1].

При эксплуатации вышеуказанных систем актуальной задачей является возможность обеспечения записи изображения, получаемого тепловизионным каналом во время выполнения полетного задания. Полученные данные необходимы для комплексного анализа и оценки качества работы узлов тепловизион-ного канала, алгоритмов цифровой обработки и других применений.

Основные требования, предъявляемые к регистрирующему устройству:

- осуществление записи видеопотока без сжатия для его последующего статистического анализа;

- конструктивная совместимость с блоком электронной обработки тепло-визионного канала ОЭС (модульный тип с соответствующими размерами);

- электрическая совместимость логических уровней и формата цифрового потока от тепловизионного канала ОЭС.

Структурная схема регистрирующего устройства показана на рис. 1.

Принцип функционирования регистрирующего устройства заключается в следующем: регистрирующее устройство устанавливается в блок электронной обработки тепловизионного канала ОЭС и осуществляет захват и сохранение цифрового потока данных тепловизионного изображения на внутреннем носителе во время функционирования тепловизионного канала. После захвата данных от тепловизионного канала осуществляется передача сохраненных тепло-визионных данных на ПЭВМ через интерфейс USB 2.0 или Ethernet 100 для их дальнейшего анализа.

Основные параметры и характеристики разработанного регистрирующего устройства приведены в табл.

Внешний вид опытного образца регистрирующее устройство для захвата и хранения тепловизионных данных показан на рис. 2.

Регистрирующее устройство позволяет производить запись от двух входных каналов по выбору, такая настройка производится программно. Сохраненные тепловизионные данные на ПЭВМ просматриваются при помощи специально разработанной программы визуализации тепловизионных данных.

Рис. 1. Структурная схема регистрирующего устройства

Элементная база и конструкция регистрирующего устройства предусматривает использование в жестких условиях эксплуатации. Шасси регистрирующего устройства выполнено из алюминиевого сплава.

Основными конструкторско-технологическими особенностями регистрирующего устройства являются: 10-слойная печатная плата выполнена по 5 классу точности по ГОСТ Р 53429-2009; применены малогабаритные электрорадиоэлементы (пассивные - типоразмер 0402; микросхемы в корпусах BGA с шагом 0,65 мм).

В состав комплекта программно-математического обеспечения входят:

• адаптированная версия ОС Linux (поставка на карте памяти MicroSD);

• комплект драйверов;

• программа визуализации записанных тепловизионных данных.

Таблица

Основные параметры и характеристики регистрирующего устройства

Операционная система Linux

Объем памяти для хранения данных, Гб 62

Максимальный размер кадра* 2048x1536

Максимальная частота кадров*2, Гц 100

Длительность записи данных*3, мин, не менее 60

Сжатие видеопотока нет

Глубина яркости, бит 14

Интерфейс USB / Ethemet 100

Потребляемая мощность, Вт, не более 4

Габариты (печатного узла), мм, не более 170x146x10

Диапазон рабочих температур, °С от минус 40 до 85

* - для частоты кадров 10 Гц

*2 - для формата кадра 320x256

о

* -для частоты кадров 100 Гц, формат кадра 320x256

Рис. 2. Внешний вид опытного образца регистрирующего устройства

для захвата и хранения тепловизионных данных

В итоге, с учетом вышеизложенных требований в Филиале ОАО «ПО «УОМЗ» «Урал-СибНИИОС» спроектировано и изготовлено уникальное регистрирующее устройство, позволяющее производить захват и хра-

нения тепловизионных данных, которое представляет собой электронный модуль, устанавливаемый в блок электронной обработки тепловизионного канала. Функциональной задачей данного устройства является захват и сохранение потока данных на внутреннем носителе, с последующей передачей на ПЭВМ.

На базе разработанного регистрирующего устройства планируется проектирование регистрирующих устройств с форм-фактором под требования заказчика для ОЭС различного применения со следующими основными параметрами:

- суммарный объем памяти для хранения данных до 512 Гб;

- максимальный размер кадра Full HD;

- максимальная частота кадров 200 Гц (для формата кадра 800x600);

- сжатие видеопотока (без сжатия, H.264, JPEG);

- интерфейс USB / Gigabit Ethernet.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Каталог специальной продукции УОМЗ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://uomz.ru/download/Katalog_spec_RUS_ENG_web.pdf.

RECORDING DEVICE TO CAPTURE AND STORE THERMAL DATA MODULE TYPE

Текст научной работы на тему «Регистрирующее устройство для захвата и хранения тепловизионных данных модульного типа»