Тепловізійні системи спостереження безпілотних авіаційних та космічних приладів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПінчук, Богдан Юрійович
dc.date.accessioned2021-12-20T09:31:55Z
dc.date.available2021-12-20T09:31:55Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenThe dissertation work is devoted to solving the scientific problem of improving the image quality and efficiency of unmanned, aviation and space thermal imaging viewing systems by matching the parameters and characteristics of the system, changing the focal length of the objective and additional rotation angles of sighting. The first section reflects the relevance of this topic based on an overview of the areas of application and purpose of thermal imaging viewing systems (TIVS), that is analysis of the current state and prospects. The conditions in which aircraft TIVS work are considered and the modern requirements necessary to formulate the purpose and tasks of research are defined. The directions of research of ways of improvement of technical characteristics of TIVS which are based on the analysis of dependence of quality of the thermal imaging image on arbitrary angles of sighting and accounted of dynamic of movement are substantiated. In the second section processes are formalized that form the image of the moving TIVS when the deviation of the TIVS at the angles of sighting from the nadir that which will estimate the amount of blur and deformation of the projection points of the focal plane array (FPA). A model for determining the velocity of the observation point is proposed, which allows to calculate the velocity of the image movement in the focal plane, depending on the trajectory of the orbit, coordinates and inclination of the spacecraft. A model for determining the angular velocity of the TIVS additional rotation to solve the problem of effective observation of an object over a long period of time is described. The technique of angular motion is described, which describes the physics of deformation of the projection points of the FPA on the Earth's surface (ES) during the deviation of the TIVS at the angles of sighting. The third section is devoted to the development and improvement of a physical and mathematical model (PMM) for the study of the conversion of infrared radiation from ES to a thermal imager (operator) under different conditions of observation. In this section the basic analytical expressions and dependences are received, techniques are developed and algorithms of calculations which will be used for the analysis of quality and efficiency of TIVS are described. PMM information transformations for TIVS aircraft are developed, which takes into account the characteristics of observation conditions, backgrounds, objects, motion dynamics, optical system and FPA. An algorithm is presented that allows to calculate the spatial resolution and to simulate the deformation of the projection of the FPA’s pixels on the plane taking into account the curvature of the Earth. Possible ways to improve the technical characteristics of the main blocks of the system involved in the formation and transformation of information, and to improve the linear resolution on Earth’s surface (LRES) are identified. The fourth section is devoted to the development of new methods to increase the spatial resolution of the TIVS, the coordination of components and parameters of the TIVS and analysis of their effectiveness. The dependence of the modulation transfer function (MTF) on the presented TIVS constructions is analyzed and shown. The difference between ground and aircraft TIVS, and the need to take into account the flight characteristics of the carriers during the design. The criterion which allows to estimate efficiency of TIVS taking into account flight characteristics of their carrier is offered. The proposed solution is related to the problem of shifting the mercury cadmium telluride matrices with the TDI. The need for additional rotation of the TIVS at the angle of yaw is substantiated. A model is developed for determining the required angular coordinates and angular velocities for additional rotation of the viewing angles at the appropriate time. An approach has been proposed that keeps the spatial resolution almost constant throughout the field of view by changing the focal length of the objective when it deviates from nadir. The necessity to coordinate the Airy disk radius of the with the FPA’s pixel size and to coordinate the velocity of the observation point with the frequency of the FPA is substantiated. The formula is obtained for determining the effective path length for sloped routes, which takes into account the rarefaction of the atmosphere and is necessary to calculate the transmittance of the atmosphere. An expression is proposed that reflects the dependence of the signal-to-noise ratio (SNR) on the angles of sighting, taking into account the influence of the atmosphere. On the basis of the developed PMM the software which allows to estimate quality of the developed thermal imaging and television systems of supervision and to synthesize new systems is created. The fifth section focuses on the experimental verification and confirmation of the obtained PMM by computer simulation in famous software products and using a digital camera. The effect of a parallel line, which occurs when the deformation of the projection of pixels on the ES due to the deviation of the viewing angles, and the physical principle of forming projections of conditional lines of rows and columns, which explains the manifestation of this effect. Theoretically is obtained results were confirmed by modeling in the programs "Compass 3D" and "Zemax", as well as by the results obtained on a digital camera. Software for analysis of images obtained from a digital camera has been created.uk
dc.description.abstractukДисертаційна робота присвячена вирішенню наукової задачі підвищення якості зображення та ефективності безпілотних, авіаційних та космічних тепловізійних систем спостереження шляхом узгодження параметрів і характеристик системи, зміни фокусної відстані об’єктива та додатковим доворотом за кутами візування. Розроблено метод розрахунку просторового розрізнення тепловізійної системи спостереження, який полягає у врахуванні впливу відхилення візирної осі від надиру на деформацію проекції пікселів та дозволяє більш достовірно розрахувати лінійне розділення на місцевості. Удосконалено фізикоматематичну модель, яка описує процес перетворення інфрачервоного випромінювання від земної поверхні до тепловізійної системи спостереження на літальному апараті, шляхом врахування впливу динаміки руху при відхиленні візирної осі від надиру, що краще і точніше характеризує якість отримуваного тепловізійного зображення. Запропоновано та науково обґрунтовано нові методи підвищення просторового і енергетичного розділення, які базуються на додатковому довороті тепловізійної системи спостереження за кутами візування та зміні фокусної відстані об’єктива в залежності від кутів візування, що дозволило зменшити розмиття зображення.uk
dc.format.page28 с.uk
dc.identifier.citationПінчук, Б. Ю. Тепловізійні системи спостереження безпілотних авіаційних та космічних приладів : автореф. дис. … канд. техн. наук. : 05.11.07 – oптичні прилади та системи / Пінчук Богдан Юрійович. – Київ, 2021. – 28 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/45578
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectтепловізійна система спостереженняuk
dc.subjectдистанційне зондування Земліuk
dc.subjectмодуляційна передавальна функціяuk
dc.subjectпросторове розділенняuk
dc.subjectлінійне розділення на місцевостіuk
dc.subjectвідхилення за кутами візуванняuk
dc.subjectшвидкість переміщення зображенняuk
dc.subjectthermal imaging viewing systemuk
dc.subjectremote sensing of the Earthuk
dc.subjectmodulation transfer functionuk
dc.subjectspatial resolutionuk
dc.subjectlinear resolution on the Earth’s surfaceuk
dc.subjectdeviations in the angles of sightinguk
dc.subjectimage displacement velocityuk
dc.subject.udc621.384.3uk
dc.titleТепловізійні системи спостереження безпілотних авіаційних та космічних приладівuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Pinchuk_aref.pdf
Розмір:
1.08 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (КІОНС)
Автореферати (вільний доступ)