Dosahy OE přístrojů v reálných podmínkách

Transkript

1 Dosahy OE přístrojů v reálných podmínkách Teodor Baláž, Zdeněk Řehoř Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

2 Činnost OE přístrojů L a,, Cn D, f, 2w cíl OEP Det., Rek, ident lokalizace L, d, k s 2

3 3

4 Množství informace tgw H 0,85 SP log 2 2 m D 50 mm, w 2, m 256 4

5 VIS NIR MW LW = (0,38 = (0,75 (8 ( ) 0,75) 1,7) m m 5

6 Dosah OE přístroje s 2 max S S cosa cos m NEP o c f M, T N E cíl a ds w H = H' D DET s f 6

7 Johnsonovo kritérium p h d d 7

8 Johnsonovo kritérium ,7 2,7, 1 n n E n n n n P E E n

9 Johnsonovo kritérium vzor detekce rozpoznání identifikace 9

10 Transmitace atmosféry absorbce disperze a f, w, p, T, f, w, p, T, s s Sníţení kontrastu a dosahu turbulence 2 C n Deformace obrazu, chyba zaměření 10

11 Turbulence o teplota vzduchu T v 36 C teplota asfaltového povrchu T a 45 C t 60 s 1/ 1000 z t e vzdálenost rychlokamery od objektu s 307 m s Snímací objektiv CORRECTAL S5LPJ9034 2x, f 300 mm c 9 telekonvertorem h 1,5 m 11

12 Turbulence Snímek hodnocené videosekvence a zprůměrovaný snímek name

13 Turbulence 13

14 Turbulence Fluktuace okamžité polohy těžiště. Na levém obrázku jsou uvedeny i odlehlé hodnoty. Na pravém snímku jsou odlehlé hodnoty odstraněné. 14

15 Turbulence Fluktuace okamžité polohy těžiště ve směru osy x i s odlehlými hodnotami ve směru osy y i s odlehlými hodnotami. 15

16 Turbulence fluktuace okamžité plochy obrazu cíle fluktuace okamţitého relativního jasu cíle. S 112,48 12, 81 c p 2 L Ls L 5,

17 Turbulence , o teplota vzduchu T v 24 C Laser CCD rychlokamera REDLAKE, snímková frekvence 100 snímků za sekundu, t 60 s 1/ 1000 z t e vzdálenost rychlokamery od objektu s 2095 m Snímací objektiv CORRECTAL S5LPJ9034 s telekonvertorem 2x, f 300 mm c 9 17

18 Turbulence 18

19 I.č. Kamery Planckův zákon M, T 5 c 2 exp c c 1 T c hc 3,7415 Wm hc , mk k 19

20 M Wienův posuvný zákon 6 x max [ m] T [um] 20

21 Stefanův Boltzmanův zákon 21 d 1 exp d, T c c t T L T L K Wm 10 5,6697, T T L 4 T T L T M

22 Spektrální emisivita 22 T L T L T,,, 4, T T L T T M

23 23

24 24

25 Snímaný objekt Te e e T c c e Rušivý parazitní objekt c e c e zrcadlo T K 25

26 26

27 27

28 T k [-] t [min] t [min] t [min] 28

29 , Od rušivého objetku odraz v zrcadle 29

30 30

31 Ekvivalentní teploty 31 4 T T T e Teplota úhrnného záření T e Teplota záře T L T T c c T L, ln Teplota chromatičnosti T C ,, ln 1 1 c T T T T c

32 H [W m-2 um-1] Intenzita vyzařování H [W m-2 um-1] H [W m-2 um-1] 4.5 x 10-3 T 320 K, 0, M ,74 Wm [m] x x x M ,6 Wm M ,75 Wm [m] x [m] x 10 32

33 Podíl intenzity vyzařování 33, d d, d 2 1 T M M 1 exp, T c c T M 0,068 p Slunce

34 Teplotní kontrast T M T M T M T M C

35 Orientační dosah nočních přístrojů různých generací Gen 2 Gen 3 Super Gen 2 Gen 4 Termovizní 1000m osvětlení 10-5 lx (tmavá noc), cíl - vozidlo, kontrast C = 0,3 35

36 [mrad] K stanovení základních parametrů PNV ( 0,45 0,64 L 0,42) k 0,

37 Schéma PNV 37

38 Aktivní přístroj CÍL PNV - AKTIVNÍ IR filtr reflektor objektiv EOP okulár vlastní přístroj 38

39 Pasivní přístroj CÍL PNV- Pasivní Záření noční oblohy objektiv ZJO okulár vlastní přístroj 39

40 Zesilovač jasu obrazu vnější fotoelktrický jev elektroluminiscence fotokatoda stínítko VIS VIS - proud e zesílení - 40

41 Vývoj konstrukčního uspořádání ZJO 41

42 U = 18 kv - + anoda luminofor - fotokatoda 42

43 První ZJO - EOP 43

44 44

45 45

46 46

47 Charakteristiky ZJO určující dosah PNV Charakteristika ZJO Rozměr Poměř signál/ šum [SNR] Rozlišovací schopnost [čar/mm], [lp/mm] Citlivost fotokatody [μa/lm] Zesílení Maximální výstupní jas stínitka Ekvivalentní osvětlení pozadí [EBI, μlx] 47

48 48

49 49

50 Rozlišovací schopnost ZJO jako f-ce osvětlení 50

51 Rozlišovací schopnost ZJO jako f-ce osvětlení 60 čar/mm a rozdílné úrovně jasu 20 čar/mm a rozdílné úrovně jasu 51

52 52

53 MTF 53

54 MTF 54

55 S f 55

56 56

57 Luminiscenční stínitka 57

58 Luminiscenční stínitka XR5 s P43 XR5 s ONYX 58

59 Halo jev ZJO 3. a 4. generace 59

60 Simrad 60

61 Simrad 61

62 Princip činnosti ILD 62

63 Halem 2 63

64 Halem 2 Technische Daten Sender Typ Nd:YAG-Laser mit Ramanzelle Wellenlänge 1543 nm Laserklasse 1M EN 60825/2003 Augensicherheitsabstand (NOHD) 0 m Pulsenergie 10 mj Pulsdauer 5 ns Strahldivergenz 0,8 mrad Meßrate 0,5 Hz Empfänger Typ InGaAs-PIN-Diode alternativ: InGasAs-Avalanche-Diode Beobachtungsoptik Typ 8 x 56 Sehfeld 110 mrad Entfernungsanzeige Datenanzeige 2 x 5stellig, LED, Helligkeit einstellbar Meßbereich 50 m m Meßgenauigkeit 5 m Doppelzielauflösung 20 m Nahzielunterdrückung einstellbar in 10-m-Schritten bis zu 5000 m Erstziel-/Letztziel-Logik wählbar 64

65 Aktivní odrazná plocha objektu 65

66 Vadná detekce cíle c 0,2 s f s s c 0,65 66

67 terč s vyznačenou posloupností záměrných bodů 67

68 číslo záměrného bodu p. č s s s s s s s s s s s Δs číslo záměrného bodu p. č s s s s s s s s s s s Δs

69 Uspořádání experimentu - přesnost navedení v c D v t 69

70 Vyhodnocení Měřící terč Zaměřovací terč Záměrný kříţ Obraz ze zaměřovače Při vyhodnocování byla zjištována změna polohy záměrného kříţe vůči poloze pomocného měřícího terče 70

71 moving moving 3000 m 71

72 pomer [-] pomer [-] pomer [-] Zjištěné poměry výškové a šířkové chyby zamíření zaměřovače a jejich střední hodnoty 6 4 stojici - pohyblivy rsp= mereni [-] 25 pohyblivy - stojici 8 rps= mereni [-] 25 pohyblivy - pohyblivy 4 rpp= mereni [-] 25 72

73 1,94 1 1,37 terč MĚŘENÍ 1 KŘIŢOVATKA V DOPADOVÉ PLOŠE y střecha D = 2345 m y 0,6 mrad D zamířeno na střed terče, pohyb terčem doprava po 0,1m 73

74 pt [-] pt [-] 1 pt ze byla zmerena spravna dalka D=<2345,2350> D=<2345,2355> chyba zamireni [mrad] 1 podminena pt spravne detekce dalky D=<2345,2350> D=<2345,2355> chyba zamireni [mrad] 74

75 Hodnoty výběrové pravděpodobnosti změření skutečné dálky cíle Po v % Pravděpodobnost správné detekce dálky ,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 D = 5000m D = 4500m D = 4000m D = 3500m D = 3000m D = 2500m D = 2000m D = 1500m D = 1000m Směrodatná odchylka stranového zamíření Sigma(Psi) v mrad 75

76 Hustoty pravděpodobnosti sign. a šumový proud p fa i T p i di 0 d 1 fa p i T p i di p p (i) p (i ) N p d p (i + i ) N S 0 i T i S i p fa 76 76

77 Závislost p d na poměru (S/N) p fa. 1) p fa = 0,1; 2) p fa = 0,01; 3) p fa = ; 4) p fa = ; 5) p fa = p d s S N ~ S/N i i N 77

78 i [na] ILD S = 600 m Cíl 3,5 mrad s pozadí Proud na prahovém detektoru ILD t - t0 [ns]

79 Přijatý výkon po odrazu od obj P p P v r v S c s 2 c o 2 S s VP 2 exp 2a atm s b. a. P p /P v a atm c. a atm a atm s [m] 79 79

80 Dohlednost do 300 m d = 2350 m d < 1300 m 80

81 měřen í dálka měření dálka a 65 dc, 65 dc od Slunce

82 Spektrum Slunce 82

83 Princip POED 83

84 Princip POED X=234 X=123 Y=567 Y=569 D =

85 POED 85

86 OS POED 86

87 Chyba měření dálky s POED s 2 cos 2 a ds f b f 2 sin a K f b f cos sina 2 a ds s 2 K 87

88 Srovnání chyb dálkoměru s různými ohniskovými vzdálenostmi objektivů, křivka 1 - f 150 f 250 f 300 f 500 f 650 s 0, 02s 88