Cechy termowizji, techniki nocnej obserwacji.

Transkrypt

1 Cechy termowizji, techniki nocnej obserwacji

2 1800 r. Sir William Herschel odkrycie promieniowania podczerwonego 1821 r. Thomas Johann Seebeck odkrycie zjawiska termoelektrycznego 1829 r. Leopoldo Nobil skonstruowanie pierwszego termostosu 1833 r. Macedonio Melloni udoskonalenie budowy termostosów 1881 r. Samuel P. Langley skonstruowanie bolometru

3

4 Podczerwień (promieniowanie podczerwone) (ang. infrared, IR) - promieniowanie elektromagnetyczne o długości fal pomiędzy światłem widzialnym a falami radiowymi. Oznacza to zakres od 780 nm do 1 mm. Każde ciało o temperaturze większej od zera bezwzględnego emituje promieniowanie cieplne. Już w temperaturze kilku kelwinów ciała emitują promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie dalekiej podczerwieni, ciała o temperaturze pokojowej emitują najwięcej promieniowania o długości fali rzędu 10 μm. Przedmioty cieplejsze emitują więcej promieniowania i o mniejszej długości, co pozwala na ich łatwe wykrycie.

5 Zdjęcie w świetle widzialnym Zdjęcie w bliskiej podczerwieni

6 Funkcjonuje kilka podziałów podczerwieni na pasma, używanym w Polsce jest: bliska podczerwień (ang. near infrared, NIR), 0,7-5 μm średnia podczerwień (ang. mid infrared, MIR), 5-30 μm daleka podczerwień (ang. far infrared, FIR), μm Należy jednak zaznaczyć, że terminologia ta jest płynna i stosowana w różny sposób w różnych zastosowaniach - np. termografia posługuje się tymi samymi nazwami dla innych przedziałów długości fal.

7 Termografia, Medycyna, Prace naukowe, Służby mundurowe (policja, wojsko, straż graniczna, służba celna, straż pożarna, itp.) Diagnostyka urządzeń mechanicznych, obwodów elektrycznych i budynków.

8 Termografia to proces obrazowania w paśmie średniej podczerwieni (długości fali od ok. 0,9 do 14 μm). Pozwala on na rejestrację promieniowania cieplnego emitowanego przez ciała fizyczne w przedziale temperatur spotykanych w warunkach codziennych, bez konieczności oświetlania ich zewnętrznym źródłem światła; dodatkowo, na dokładny pomiar temperatury tych obiektów. Proces termografii znajduje zastosowanie w termowizji.

9

10 W użyciu są dwie odmiany termografii: Bierna detektor rejestruje promieniowanie podczerwone wysyłane przez przedmioty i jeśli nie są one oświetlone przez inne źródła podczerwieni, to ich promieniowanie zależy od ich temperatury. Zasada ta umożliwia zbudowanie termowizora, który pozwala widzieć w ciemności obiekty cieplejsze od otoczenia. Na tej zasadzie działa pirometr służący do zdalnego pomiaru temperatury. Czynna polega na emisji podczerwieni i skierowaniu jej na obserwowany obiekt oraz obserwacji zwróconego sygnału. Najpopularniejszym źródłem podczerwieni są ciała rozgrzane, dioda LED świecąca w podczerwieni, ale czasami wykorzystuje się też półprzewodnikowe lasery podczerwone.

11 Termowizor optoelektroniczne urządzenie obrazowe analizujące tzw. temperaturowe promieniowanie podczerwieni. Występuje w wersjach obserwacyjnych oraz pomiarowych.

12 Wyróżnia się następujący podział kamer termowizyjnych: krótkofalowe (SW) 2 5µm średniofalowe (MW) -3 8µm długofalowe (LW) 8 14µm

13 Detektory w kamerach termowizyjnych mogą być: pojedyncze (tzw. skanery punktowe) linijkowe (tzw. skanery linijkowe) budowane w postaci matryc (ang. FPA - Focal Plane Array), składających się np. z 320x240 pojedynczych detektorów (pikseli).

14

15 System Valeo Aktywnego Widzenia Nocnego w Podczerwieni Dwufunkcyjny moduł projekcji (światło widzialne i podczerwień) z żarówką halogenową jako źródłem podczerwieni. Przetwarzanie sygnału w celu usunięcia rozmazania obrazu. Wyświetlanie obrazów w czasie rzeczywistym z możliwością wyboru ergonomicznych ekranów.

16 1. Obiektyw 2. Fotokatoda 3. Płytka mikrokanałowa 4. Zasilacz wysokiego napięcia 5. Luminofor 6. Okular

17 Generacja 0 Aktywne wzmocnienie 1-10 Generacja 1 Pasywne wzmocnienie , kaskadowo Generacja 2 Pasywne wzmocnienie do Generacja 3 Fotokatoda z arsenku galu GaAs, Generacja 4 Wydłużenie żywotności 1 i 2 generacji używa się długości fali nm zaś dla przetworników 3 i 4 generacji stosowane są długości około nm

18

19

20 Lepsza jakość Więcej możliwości Nowe, powoduje, że poprzednie wygląda staro.. Dlaczego tracić obiekt na sekundę, kiedy zmieniamy pole widzenia???

21

22 Ciągłe powiększenie optyczne 12,5 x 4 ustawienia/fov:s Wąskie 1,5 Średnie 4,5 Szerokie 12 Super szerokie 18,8

23

24 Wysoka temperatura Mil std 810 F 501,4 (+55 C) Niska temperatura Mil std 810 F 507,4 (-32 C) Deszcz Mil std 810 F 506,4 2.8 bar(64km/h or 19m/s) Wilgotność Mil std 810 F 507,4 (10 days temp change 20-60deg) Wibracje Mil std 810 F 514,4 Szok Mil std 810 F 516,5 EMC&ESD Mil std 416 E Oblodzenie Mil std 810 F 521,2 Obladzający deszcz Pył i Piach Mil std 810 F 510,4

25

26 Tu kończymy tu

27 HRC µm Detekcja: Człowiek:12,5km; Pojazd: 19km Rozpoznanie: Człowiek: 4,9km; Pojazd: 9,2km

28 Odległość ok. 2.5 km Temperatura 8 C Dzień wilgotny, po deszczu, Szwecja, pole widzenia 1,5 FoV

29

30 With 2x digital zoom

31

32

33 THV2000 HRC 3 FOV Ciągły zoom 12.5x & 4 FOV Detekcja człowieka Detekcja człowieka 12.5km 10 km Detektor 320x2 40 LWIR Detektor 640x480 MWIR Brak DDE Nowe płynne DDE Spełnia Spełnia + Wiecej szczegółów i większy zasięg

34

35 Elementy zainstalowane w głowicy obserwacyjnej PJN4

36 Głowica obserwacyjna składa z następujących elementów: Kamera termowizyjna Kamera CCD Dalmierz laserowy Sensor północy

37 Głowica zapewnia przemieszczanie sensorów w azymucie i elewacji, z automatycznym pomiarem kąta azymutu położenia osi optycznej sensorów Kamera termowizyjna pozwala monitorować teren w nocy i w dzień Kamera CCD pozwala monitorować teren za dnia

38 Dzięki dalmierzowi laserowemu można określić odległość obiektu od samochodu Dalmierz laserowy w połączeniu z GPS pozwala określić współrzędne położenia obiektu obserwowanego Sensor północy pozwala ustalić położenie kamery względem północy

39 Kamera termowizyjna Ranger HRC TM Detektor o rozdzielczości 640x480 wykonany z InSb (Antymonek Indu) Obudowa odporna na działanie czynników atmosferycznych Zoom optyczny 12,5x Zoom cyfrowy 2x, 4x

40

41 Kamera termowizyjna Ranger HRC TM System DDE Digital Detal Enhancement Cyfrowy przetwarzacz obrazu Automatyczne wzmocnienie sygnału Ustawianie ostrości auto, manualna NUC Non-Uniformity Correction

42 Kamera termowizyjna Ranger HRC TM Kamera termowizyjna trzeciej generacji przystosowana do pracy ciągłej Kamera jest wyposażona w detektor chłodzony który nie wymaga obsługi Czas uruchomienia (czas do osiągnięcia pełnej funkcjonalności) nie jest dłuższy niż 6 min przy temperaturze otoczenia 20 C

43 Kamera termowizyjna Kamera posiadać, trzy przełączane pola widzenia: szerokie (WFOV) 25 (wymiar poziomy); średnie (MFOV) 7,8 (wymiar poziomy); wąskie (NFOV) 1,3 (wymiar poziomy).

44 Kamera termowizyjna Kamera spełnia normy: Wartości MRTD pomierzone dla WFOV są zgodnie z normą NATO STANAG No Wartości MRTD pomierzone dla MFOV zgodnie z normą NATO STANAG No Wartości MRTD pomierzone dla NFOV zgodnie z normą NATO STANAG No. 4349

45 Kamera termowizyjna Kamera posiada wbudowany automatyczny system lokalizacji i sygnalizacji uszkodzeń (BITE). Współczynnik kamery MTBF wynosi 8000 h. Kamera posiada przesłonę soczewki, która zabezpiecza detektor przed promieniowaniem w czasie spoczynku i soczewkę przed uszkodzeniami mechanicznymi. Istnieje możliwość zmiany polaryzacji oraz wybranie palety kolorów

46 Kamera CCD SONY FCB-EX-980SP Matryca kamery Super HAD CCD Obiektyw: zoom 26x, stabilizacja obrazu, SMART system kontroli obiektywu

47

48

49 Kamera CCD SONY FCB-EX-980SP Kamera rejestruje obraz kolorowy scenerii oświetlonej na poziomie 10 luksów przy prędkości migawki nieprzekraczającej 0,02 s Zakres temperaturowy przechowywania kamery: -20 do 60 Waga bez obudowy 230 g Kamera umożliwia wykrycie (w szerokim polu widzenia) i rozpoznanie (w wąskim polu widzenia) obiektu o wymiarze 1,5 x 1,5 m i kontraście 30% z odległości 5 km

50 Kamera CCD SONY FCB-EX-980SP Electronic-Flip (E-Flip) Function Alarm Function Auto ICR (IR Cut-filter Remowal) Mode Stabilizacja obrazu DSP high digital signal Processing

51 Dalmierz laserowy CELT2 Dalmierz laserowy zapewnia pomiar odległości w zakresie m w warunkach dobrej widoczności (zakres widzialności atmosferycznej 20 km). Dokładność pomiaru ± 5 m. Dalmierz laserowy wykonuje pomiar odległości do pierwszego obiektu.

52 Dalmierz laserowy CELT2 Dalmierz laserowy odbiera sygnalizację 3.ech odbitych od celów Maksymalna rozbieżność wiązki laserowej mierzona na poziomie 70 % energii wyjściowej wynosi 0,5 mrad Rozróżnialność - minimalna odległość między dwoma celami znajdującymi się w wiązce lasera, przy której otrzymuje się 2 echa wynosi 20 m

53 Dalmierz laserowy CELT2 Generowana długość fali promieniowanie jest bezpieczne dla oka ludzkiego i wynosi 1,5 μm, Maksymalny zasięg: m Waga: 1,1 kg Dalmierz laserowy posiadał układ rejestrujący liczbę wygenerowanych impulsów, wyniki pomiaru jest dostępne dla operatora systemu na ekranie monitora. Dalmierz laserowy jest odwzorowaniem celownika na ekranie monitora

54 Dalmierz laserowy CELT2 Dywergencja promieniowania laserowego Dywergencja promienia laserowego w laserowym odległościomierzu wynosi 0,5 mrad. Oznacza to że promień laserowy zwiększa swoją średnicę wyjściową z 0,5 cm po pokonaniu odległości 1 kilometra liniowo do średnicy 50 cm.

55 Dalmierz laserowy

56 Dalmierz laserowy Rozproszenie zwrotne bez przeszkód Jeśli promień laserowy natrafi bez przeszkód na cel, to w zależności od wielkości obiektu docelowego ulegnie rozproszeniu zwrotnemu całkowicie lub częściowo. Maksymalny zasięg zależy od warunków pogodowych, widoczności, warunków rozproszenia zwrotnego celu.

57 Dalmierz laserowy Rozproszenie zwrotne bez przeszkód

58 Dalmierz laserowy Rozproszenie zwrotne od przeszkód (drzewa, budynki) Jeśli wiele obiektów położonych jest jeden za drugim na linii celowania lasera, dochodzi do powstania jednego echa laserowego lub kilku ech. Wskutek rozproszenia cząsteczek promienia laserowego na obiektach leżących na linii celowania zasięg zmniejsza się.

59 Dalmierz laserowy Rozproszenie zwrotne od przeszkód (drzewa, budynki)

60 Dalmierz laserowy Funkcja pierwszego echa Funkcja pierwszego echa jest stosowana, jeśli określona ma być odległość celu, rozpoznanego definitywnie jako obiekt pierwotny na pierwszym planie. Jeśli funkcja pierwszego echa jest aktywna, pokazywany jest najpierw obiekt najbliższy. Wszystkie znajdujące się za nim obiekty pokazywane są, odpowiednio do ich odległości w kolejności narastającej.

61 Dalmierz laserowy Funkcja pierwszego echa

62 Dalmierz laserowy Funkcja ostatniego echa Funkcja ostatniego echa jest stosowana, jeśli określona ma być odległość celu, rozpoznanego definitywnie jako ostatni obiekt w tle. Jeśli funkcja ostatniego echa, jest aktywna, na pierwszym miejscu pokazywany jest obiekt najbardziej oddalony.

63 Dalmierz laserowy Funkcja ostatniego echa

64 Dalmierz laserowy Funkcja bramki odległościowej Dzięki zastosowaniu funkcji bramki odległościowej ustawiać można dowolne przedział odległości (np m m), w których odbywa się pomiar. Z tego przedziału odległości pokazywanych jest maksimum trzy wartości odległości.

65 Dalmierz laserowy Funkcja bramki odległościowej

66 Sensor północy Sensor we współpracy z pozostałymi elementami głowicy oraz oprogramowaniem umożliwia osobom prowadzącym obserwację ustalenie położenia samochodu względem północy.

67

68

69 Panel sterowania Alarm

70 Dalmierz laserowy

71 Mapy

72 Istotną funkcją, dla operatora systemu obserwacyjnego jest ogrzewanie dachu, stosowane w przypadkach oblodzenia pojazdu. czas grzania: 20 minut W przypadku wystąpienia problemów z głowicą optyczną należy skorzystać z przycisku RESET GŁOWICY.

73 W przypadku wystąpienia awarii systemu sterującego układem napędowym masztu, użytkownik może opuścić maszt za pomocą układu awaryjnego, dostępnego po otworzeniu obudowy masztu w przedziale technicznym Możliwe jest awaryjne opuszczenie masztu w przypadku problemów z instalacją elektryczną i brakiem zasilania silnika masztu.

74

75

76

77

78 Źródła