RU2387584C1 - Small-sized system for video surveillance of ground environment - Google Patents

Small-sized system for video surveillance of ground environment Download PDF

Info

Publication number
RU2387584C1
RU2387584C1 RU2008148884/11A RU2008148884A RU2387584C1 RU 2387584 C1 RU2387584 C1 RU 2387584C1 RU 2008148884/11 A RU2008148884/11 A RU 2008148884/11A RU 2008148884 A RU2008148884 A RU 2008148884A RU 2387584 C1 RU2387584 C1 RU 2387584C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
small
platform
series
noise
video surveillance
Prior art date
Application number
RU2008148884/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Александрович Замарин (RU)
Олег Александрович Замарин
Original Assignee
Олег Александрович Замарин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Александрович Замарин filed Critical Олег Александрович Замарин
Priority to RU2008148884/11A priority Critical patent/RU2387584C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2387584C1 publication Critical patent/RU2387584C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used for rapid analysis of the environment in conditions for limited observation due to presence of natural and artificial obstacles. The system for video surveillance of the ground environment has a small uncontrolled non-stabilised platform for mounting an onboard observation complex, where the said platform is joined to a parachute. The said observation complex comprises series-connected onboard observation chamber, analogue-to-digital converter, onboard formatting device, data compression unit, noise-immune coder, spectrum spreading unit, phase modulator and a transmitter with a transmission antenna. The ground complex comprises series-connected radio receiver with a reception antenna, a matched filter, noise-immune code decoder, video signal generation unit and a monitor.
EFFECT: shorter reconnaissance time, simplification of the procedure of controlling a video surveillance system and reduction of weight and size of the load carrying platform with preservation of the image transmission quality.
4 dwg

Description

Предлагаемая малогабаритная система относится к области видеонаблюдения и может быть использована для оперативного изучения окружающей обстановки в условиях ограниченных возможностей наблюдения из-за наличия естественных и искусственных препятствий, в частности горных структур, лесных массивов, карьеров, дамб и т.д. При этом предлагаемая малогабаритная система видеонаблюдения может быть использована для решения следующих задач:The proposed small-sized system relates to the field of video surveillance and can be used to quickly study the environment in conditions of limited monitoring capabilities due to the presence of natural and artificial obstacles, in particular mountain structures, forests, quarries, dams, etc. Moreover, the proposed small-sized video surveillance system can be used to solve the following problems:

- оперативная рекогносцировка на незнакомой местности, в частности обнаружение засады при движении колонны в опасных местах;- operational reconnaissance in unfamiliar areas, in particular the detection of an ambush when the column moves in dangerous places;

- обнаружение естественных и искусственных образований (водоемы, постройки, карьеры и т.п.) в непосредственной близости от места дислокации;- detection of natural and artificial formations (reservoirs, buildings, quarries, etc.) in the immediate vicinity of the location;

- обнаружение брошенной, угнанной или замаскированной техники (автомобили и т.п.);- detection of abandoned, stolen or disguised equipment (cars, etc.);

- обнаружение пропавших туристов, угнанных животных (например, отара овец или стадо крупного рогатого скота) и т.п.- detection of missing tourists, stolen animals (for example, a flock of sheep or a herd of cattle), etc.

В настоящее время для решения разнообразных задач наблюдения земной поверхности известны способы, системы и устройства для видеонаблюдения за наземной обстановкой, а именно:Currently, to solve various problems of observing the earth's surface, methods, systems and devices for video surveillance of the terrestrial situation are known, namely:

- патент РФ RU 2.279.999 С2, B64D 47/08, опубликован 20.07.2006;- RF patent RU 2.279.999 C2, B64D 47/08, published July 20, 2006;

- патент РФ RU 2.272.753 С2, В64С 39/02, опубликован 27.03.2006;- RF patent RU 2.272.753 C2, B64C 39/02, published 03/27/2006;

- патент РФ RU 2.248.307 C1, B64C 29/00, G08C 21/00, опубликован 20.03.2005;- RF patent RU 2.248.307 C1, B64C 29/00, G08C 21/00, published March 20, 2005;

- патент США US 6.712.312 ВА, В64С 33/02, опубликован 30.03.2004;- US patent US 6.712.312 VA, B64C 33/02, published March 30, 2004;

- патент США US 5.575.438 A, B64D 47/00, опубликован 19.11.1994;- US patent US 5.575.438 A, B64D 47/00, published November 19, 1994;

- патент Франции FR 02.707.386 A1, F41H 13/00, В64С 39/10, В64С 39/02, B64D 47/00, опубликован 13.01.1995;- French patent FR 02.707.386 A1, F41H 13/00, B64C 39/10, B64C 39/02, B64D 47/00, published 01/13/1995;

- патент ЕПВ ЕР 1.391.681 A1, F41G 3/02, опубликован 25.02.2004;- EPO patent EP 1.391.681 A1, F41G 3/02, published February 25, 2004;

- РОСТИЧ Р. Разработка в США перспективных беспилотных летательных аппаратов для ВМС // Зарубежное военное обозрение. 2003, № 7, с.61-63.- ROSTICH R. Development of promising unmanned aerial vehicles for the Navy in the USA // Foreign Military Review. 2003, No. 7, pp. 61-63.

Из известных систем и устройств для видеонаблюдения земной поверхности наиболее близким решением к предлагаемой системе является «Система наблюдения за наземной обстановкой» (патент РФ RU 2.248.307 С1, B64C 29/00, G08C 21/00, опубликован 20.03.2005), выбранная в качестве базового объекта.Of the known systems and devices for video surveillance of the earth’s surface, the closest solution to the proposed system is the “Surveillance System for Terrestrial Situation” (RF patent RU 2.248.307 C1, B64C 29/00, G08C 21/00, published March 20, 2005), selected in as a base object.

Базовая система-прототип относится к системам, использующим беспилотные летательные аппараты (БЛА) для наблюдения с воздуха за участками местности и объектами на ней и передачи видеоизображений земной поверхности и объектов на мобильный наземный комплекс наблюдения и управления (наземный терминал).The basic prototype system relates to systems using unmanned aerial vehicles (UAVs) for air observation of terrain and objects on it and for transmitting video images of the earth’s surface and objects to a mobile ground monitoring and control complex (ground terminal).

Для передачи сигналов изображения участков местности и объектов в поле зрения аппаратуры наблюдения на БЛА установлен бортовой комплекс наблюдения и слежения, включающий в себя камеры наблюдения и слежения, аналого-цифровой преобразователь, бортовое форматирующее устройство, блок сжатия данных и передатчик изображений (передатчик информационного сигнала), обеспечивающий передачу информационного сигнала по радиоканалу на мобильный наземный комплекс наблюдения и управления.To transmit image signals of the terrain and objects in the field of view of the surveillance equipment, an on-board surveillance and tracking system is installed on the UAV, including surveillance and tracking cameras, an analog-to-digital converter, an onboard formatting device, a data compression unit, and an image transmitter (information signal transmitter) , providing the transmission of an information signal over the air to a mobile ground-based monitoring and control system.

Кроме того, бортовой комплекс наблюдения и слежения содержит высотомер, бесплатформенный инерциальный блок, два блока памяти, корреляционное устройство, микропроцессор, блок рулевых машинок и исполнительные устройства. При этом корреляционное устройство обеспечивает формирования сигнала корреляционной функции двух изображений, поступающих из блоков памяти, и подачи этого сигнала на один из входов микропроцессора, который преобразует указанный сигнал корреляционной функции в команды управления блоком рулевых машинок БЛА.In addition, the on-board monitoring and tracking system contains an altimeter, a strapdown inertial unit, two memory units, a correlation device, a microprocessor, a block of steering machines and actuators. In this case, the correlation device provides the formation of the signal of the correlation function of two images coming from the memory blocks, and supplying this signal to one of the inputs of the microprocessor, which converts the specified signal of the correlation function into control commands of the UAV steering machine block.

В мобильном наземном комплексе наблюдения и управления имеются приемник изображений, обеспечивающий прием по радиоканалу информационных сигналов изображения от передатчика изображений, и портативный персональный компьютер, предназначенный для отображения получаемых изображений местности и объектов, находящихся в поле зрения аппаратуры наблюдения.In the mobile ground-based monitoring and control system, there is an image receiver that provides the reception of information image signals from the image transmitter via a radio channel, and a portable personal computer designed to display the received images of the terrain and objects in the field of view of the observation equipment.

Кроме того, мобильный наземный комплекс наблюдения и управления содержит передатчик, обеспечивающий передачу по радиоканалу сигналов управления (команд) полетом БЛА и ориентацией его в пространстве на приемник команд, расположенный на борту БЛА, а также формирователь кадра.In addition, the mobile ground-based monitoring and control system includes a transmitter that provides radio channel transmission of control signals (commands) for UAV flight and its orientation in space to a command receiver located on board the UAV, as well as a frame shaper.

Технический результат от применения прототипа выражается в упрощении системы, снижении габаритов бортовой аппаратуры БЛА и наземной части, а также в повышении удобства применения.The technical result from the use of the prototype is expressed in simplifying the system, reducing the size of the onboard equipment of the UAV and the ground, as well as to increase the usability.

Схема, отображающая структуру и принцип применения базовой системы-прототипа, изображена на фигуре 1.A diagram showing the structure and principle of application of the basic prototype system is shown in figure 1.

Базовая система-прототип работает следующим образом.The basic prototype system works as follows.

После запуска БЛА путем передачи сигналов управления (команд), формируемых в мобильном наземном комплексе наблюдения и управления и передаваемых по радиоканалу с помощью передатчика команд на приемник команд, находящийся на борту БЛА, выводится оператором в район применения (в район расположения интересующих объектов). В районе применения БЛА управляется сигналами управления, которые вырабатываются с помощью корреляционного устройства и микропроцессора и подаются в блок рулевых машинок БЛА. В процессе полета БЛА в районе применения с помощью бортового комплекса наблюдения и слежения, содержащего камеры наблюдения и слежения, формируются изображения участков местности и объектов в поле зрения аппаратуры наблюдения. Полученные изображения преобразуются в информационные сигналы, которые с помощью передатчика информационного сигнала передаются по радиоканалу на мобильный наземный комплекс наблюдения и управления. Оператор мобильного наземного комплекса наблюдения и управления имеет возможность наблюдать получаемое изображение на экране монитора портативного персонального компьютера. Изображение объекта передается с борта дистанционно управляемого БЛА в текущем времени.After the UAV is launched by transmitting control signals (commands) generated in the mobile ground-based monitoring and control complex and transmitted over the air using the command transmitter to the command receiver located on board the UAV, the operator displays in the area of application (in the area where the objects of interest are located). In the area of application, the UAV is controlled by control signals that are generated using a correlation device and a microprocessor and are fed to the block of steering machines of the UAV. During the flight of the UAV in the area of application using an onboard surveillance and tracking system containing surveillance and tracking cameras, images of terrain and objects are formed in the field of view of the surveillance equipment. The resulting images are converted into information signals, which are transmitted via an information signal transmitter over the air to a mobile ground-based monitoring and control system. The operator of a mobile ground-based monitoring and control system has the ability to observe the resulting image on the screen of a portable personal computer. The image of the object is transmitted from the board of a remotely controlled UAV in the current time.

Описанная базовая система-прототип предназначена для применения на оперативно-тактическом уровне и характеризуется таким применением БЛА, когда носитель аппаратуры наблюдения может преодолевать десятки и даже сотни километров до объектов наблюдения. Кроме того, БЛА может обеспечить длительное время наблюдения, определяемое его тактико-техническими характеристиками. В таких условиях достигаемый эффект (результативность системы наблюдения) оправдывает затраты на запуск БЛА, его управление, стоимость самого БЛА и обеспечивает должный уровень критерия «Эффективность-стоимость». Вместе с тем применение подобной системы наблюдения за участками местности и объектами на тактическом уровне совершенно неэффективно. Дело в том, что решение задач небольшой подвижной группой, как правило, проводится на участках местности размерами от сотен метров до одного-двух километров. В таких условиях запускать БЛА, выводить его на малый участок местности, который БЛА будет пролетать очень быстро, возвращать обратно и многократно повторять указанные операции неэффективно, особенно с точки зрения затрат времени на проведение операции по рекогносцировке. Кроме того, существующие БЛА, в том числе БЛА в системе-прототипе, являются громоздкими для транспортировки малочисленной мобильной группой и дорогими системами с точки зрения тактического уровня применения.The described basic prototype system is intended for use at the operational-tactical level and is characterized by such an application of UAVs, when the carrier of the surveillance equipment can travel tens or even hundreds of kilometers to the objects of observation. In addition, the UAV can provide a long observation time, determined by its tactical and technical characteristics. In such conditions, the achieved effect (the effectiveness of the monitoring system) justifies the cost of launching the UAV, its management, the cost of the UAV itself and ensures the proper level of the Efficiency-Cost criterion. However, the use of such a system for monitoring terrain and objects at a tactical level is completely ineffective. The fact is that the solution of problems by a small mobile group, as a rule, is carried out on areas of the area with sizes ranging from hundreds of meters to one or two kilometers. Under such conditions, launching a UAV, taking it to a small area of the terrain, which the UAV will fly very quickly, returning and repeatedly repeating these operations is inefficient, especially from the point of view of time spent on reconnaissance operations. In addition, existing UAVs, including UAVs in the prototype system, are cumbersome for transportation by a small mobile group and expensive systems in terms of tactical level of application.

Для устранения указанных недостатков системы-прототипа предлагается малогабаритная система видеонаблюдения за наземной обстановкой.To address these shortcomings of the prototype system, a small-sized video surveillance system for terrestrial conditions is proposed.

Предлагаемая малогабаритная система видеонаблюдения за наземной обстановкой включает в свой состав малогабаритную неуправляемую нестабилизированную платформу, механически соединенную с парашютом, бортовой комплекс наблюдения, включающий в себя камеру наблюдения, аналого-цифровой преобразователь, бортовое форматирующее устройство, блок сжатия данных (оптико-электронный блок) и тракт передачи изображений (информационного сигнала), обеспечивающий передачу информационного сигнала по радиоканалу на наземный мобильный комплекс наблюдения. Кроме того, предлагаемая малогабаритная система видеонаблюдения имеет мобильный наземный комплекс наблюдения (наземный терминал), содержащий тракт приема изображений, обеспечивающий прием по радиоканалу информационных сигналов изображения от передатчика изображений, и портативный персональный компьютер, предназначенный для отображения получаемых изображений местности и объектов, находящихся в поле зрения аппаратуры наблюдения.The proposed small-sized video surveillance system for terrestrial conditions includes a small-sized uncontrolled unstabilized platform mechanically connected with a parachute, an on-board surveillance system including a surveillance camera, an analog-to-digital converter, an on-board formatting device, a data compression unit (optoelectronic unit) and image transmission path (information signal), providing the transmission of the information signal over the air to the ground-based mobile observation complex Eden. In addition, the proposed small-sized video surveillance system has a mobile ground-based monitoring complex (ground terminal) containing an image receiving path for receiving information signals from the image transmitter via a radio channel, and a portable personal computer designed to display the received images of the terrain and objects located in the field view of observation equipment.

Тракт передачи изображений (информационного сигнала) содержит последовательно соединенные помехоустойчивый кодер, блок расширения спектра информационных сигналов, фазовый модулятор, собственно передатчик и передающую антенну. Помехоустойчивый кодер и блок расширения спектра передаваемого сигнала в совокупности обеспечивают требуемое качество передачи изображений (информационного сигнала). Действительно, использование в радиолинии помехоустойчивого кодирования позволяет на приемной стороне обнаруживать и исправлять определенное число ошибок, которые могут иметь место при передаче сигналов по радиоканалу. Число обнаруживаемых и исправляемых ошибок определяется типом и параметрами используемого помехоустойчивого кода. Процедура расширения спектра передаваемого сигнала (формирование сложного сигнала) в совокупности с оптимальным приемом с помощью согласованного фильтра в наземном терминале обеспечивают улучшение отношения сигнал/шум и тем самым повышение качества передачи сигналов. Применение мер для повышения помехозащищенности радиолинии в предлагаемой малогабаритной системе видеонаблюдения за наземной обстановкой имеет принципиальный характер в силу следующих факторов:The image (information signal) transmission path contains a noise-resistant encoder connected in series, an information signal spectrum expansion unit, a phase modulator, a transmitter itself, and a transmitting antenna. The interference-free encoder and the spreading spectrum block of the transmitted signal together provide the required quality of image transmission (information signal). Indeed, the use of noise-resistant coding in the radio line allows detecting and correcting a certain number of errors that can occur when transmitting signals over the air. The number of detected and correctable errors is determined by the type and parameters of the error-correcting code used. The procedure for expanding the spectrum of the transmitted signal (forming a complex signal), together with optimal reception using a matched filter in the ground terminal, provides an improvement in signal-to-noise ratio and thereby improving the quality of signal transmission. The application of measures to increase the noise immunity of the radio line in the proposed small-sized video surveillance system for terrestrial conditions is fundamental in view of the following factors:

- значительное уменьшение амплитуды передаваемого сигнала, которое может иметь место в радиолинии при работе с подвижными нестабилизированными объектами;- a significant decrease in the amplitude of the transmitted signal, which can occur in a radio line when working with mobile unstabilized objects;

- низкая мощность передатчика, расположенного на малогабаритной платформе, где сложно обеспечить сколько-нибудь значительную мощность источника питания.- low power of the transmitter, located on a small platform, where it is difficult to provide any significant power source.

Тракт приема информационного сигнала в наземном терминале содержит приемную антенну, радиоприемник, согласованный фильтр, в котором осуществляется сжатие сложного сигнала и тем самым улучшение отношения сигнал/шум, декодер помехоустойчивого кода, блок формирования видеосигнала изображения, который поступает на монитор для восстановления изображения, получаемого в бортовом комплексе наблюдения.The information signal receiving path at the ground terminal contains a receiving antenna, a radio receiver, a matched filter, in which a complex signal is compressed and thereby improving the signal-to-noise ratio, an error-correcting code decoder, an image video signal generating unit, which is sent to the monitor to restore the image received in airborne surveillance system.

Технический результат от применения предлагаемой малогабаритной системы оперативного видеонаблюдения за наземной обстановкой выражается в повышении оперативности (сокращении времени) проведения операции рекогносцировки на местности, снижении массогабаритных характеристик бортовой аппаратуры, в повышении удобства применения системы, а также в существенном снижении стоимости данной системы применительно к решаемому уровню задач. Предлагаемая малогабаритная система оперативного видеонаблюдения за наземной обстановкой является на сегодняшний день единственным вариантом решения задач подобного уровня.The technical result from the use of the proposed small-sized system for operational video surveillance of the terrestrial situation is expressed in increasing the efficiency (reducing time) of conducting reconnaissance operations on the ground, reducing the weight and size characteristics of the on-board equipment, increasing the usability of the system, and also significantly reducing the cost of this system in relation to the level being solved tasks. The proposed small-sized system for operational video surveillance of the terrestrial situation is today the only option for solving problems of this level.

Структурные схемы бортового комплекса наблюдения и приемного тракта наземного терминала предлагаемой малогабаритной системы видеонаблюдения за наземной обстановкой представлены на фиг.2.Structural diagrams of the airborne observation complex and the receiving path of the ground terminal of the proposed small-sized video surveillance system for terrestrial situation are presented in figure 2.

На фигуре 2 приняты следующие обозначения:In figure 2, the following notation:

- 1 - камера наблюдения;- 1 - surveillance camera;

- 2 - аналого-цифровой преобразователь;- 2 - analog-to-digital converter;

- 3 - бортовое форматирующее устройство;- 3 - on-board formatting device;

- 4 - блок сжатия данных;- 4 - data compression unit;

- 5 - помехоустойчивый кодер;- 5 - noise-resistant encoder;

- 6 - блок расширения спектра;- 6 - block expansion of the spectrum;

- 7 - фазовый модулятор;- 7 - phase modulator;

- 8 - передатчик, подключенный к передающей антенне;- 8 - a transmitter connected to a transmitting antenna;

- 9 - радиоприемник с приемной антенной;- 9 - a radio with a receiving antenna;

- 10 - согласованный фильтр для фазоманипулированного сигнала;- 10 - matched filter for the phase-shifted signal;

- 11 - декодер помехоустойчивого кода;- 11 - decoder error-correcting code;

- 12 - блок формирования видеосигнала изображения;- 12 - block forming the video signal of the image;

- 13 - монитор (ПЭВМ).- 13 - monitor (PC).

Принцип расширения спектра информационного сигнала (сигнала изображения) представлен на фиг.3.The principle of expanding the spectrum of the information signal (image signal) is presented in figure 3.

Схема, отображающая структуру и принцип применения предлагаемой малогабаритной системы видеонаблюдения за наземной обстановкой, изображена на фиг.4, где приняты следующие обозначения:A diagram depicting the structure and principle of application of the proposed small-sized video surveillance system for terrestrial situation is depicted in figure 4, where the following notation is accepted:

- 14 - парашют;- 14 - parachute;

- 15 - малогабаритная неуправляемая нестабилизированная платформа;- 15 - small-sized uncontrolled unstabilized platform;

- 16 - камера;- 16 - camera;

- 17 - мобильный наземный комплекс наблюдения (наземный терминал);- 17 - mobile ground surveillance system (ground terminal);

- 18 - зона наблюдения.- 18 - observation area.

Бортовой комплекс наблюдения предлагаемой малогабаритной системы видеонаблюдения за наземной обстановкой содержит последовательно соединенные камеру наблюдения 1, аналого-цифровой преобразователь 2, бортовое форматирующее устройство 3, блок сжатия данных 4, помехоустойчивый кодер 5, блок расширения спектра 6, фазовый модулятор 7 и передатчик 8, выход которого подключен к передающей антенне.The on-board monitoring complex of the proposed small-sized video surveillance system for terrestrial conditions contains a serially connected surveillance camera 1, analog-to-digital converter 2, on-board formatting device 3, data compression unit 4, noise-resistant encoder 5, spectrum expansion unit 6, phase modulator 7 and transmitter 8, output which is connected to the transmitting antenna.

В свою очередь, приемный тракт наземного терминала предлагаемой малогабаритной системы видеонаблюдения за наземной обстановкой содержит последовательно включенные приемную антенну, радиоприемник 9, согласованный фильтр 10, декодер помехоустойчивого кода 11, блок формирования видеосигнала изображения 12 и монитор 13.In turn, the receiving path of the ground terminal of the proposed small-sized video surveillance system for terrestrial conditions contains a receiving antenna, a radio receiver 9, a matched filter 10, an error-correcting code decoder 11, an image video signal generating unit 12, and a monitor 13.

В таком составе радиолиния передачи изображений с малогабаритной платформы на наземный терминал обеспечивает качество передачи изображений не хуже, чем в прототипе, в условиях подвижной нестабилизированной платформы и низкого энергообеспечения системы.In this composition, the radio link for transmitting images from a small platform to a ground terminal provides the quality of image transmission not worse than in the prototype, in the conditions of a mobile unstabilized platform and low power supply to the system.

В состав предлагаемой малогабаритной системы видеонаблюдения входят следующие основные элементы (фиг.4).The composition of the proposed small-sized video surveillance system includes the following main elements (figure 4).

Парашют 14 механически соединяется с малогабаритной неуправляемой (нестабилизированной) платформой 15, на которой размещается бортовой комплекс наблюдения, включающий камеру 16 и передающий тракт.The parachute 14 is mechanically connected to a small uncontrolled (unstabilized) platform 15, which houses an airborne surveillance system, including a camera 16 and a transmission path.

Мобильный наземный комплекс наблюдения (наземный терминал) 17 содержит тракт приема сигналов изображения, обеспечивающий прием по радиоканалу информационных сигналов изображения от передатчика изображений, и портативный персональный компьютер, предназначенный для отображения на мониторе получаемых изображений местности (зона наблюдения) 18 и объектов.The mobile ground-based observation complex (ground terminal) 17 contains an image signal receiving path for receiving image information signals from an image transmitter via a radio channel, and a portable personal computer designed to display received terrain images (observation zone) 18 and objects.

Предлагаемая малогабаритная система видеонаблюдения за наземной обстановкой функционирует следующим образом.The proposed small-sized video surveillance system for terrestrial conditions operates as follows.

Малогабаритная неуправляемая нестабилизированная платформа с бортовым комплексом наблюдения и передающим трактом 15 с помощью порохового заряда и пускового устройства (по аналогии с осветительными ракетами) выводится на требуемую высоту (например, на высоту 200 м). На заданной высоте раскрывается парашютное устройство 14, и малогабаритная неуправляемая нестабилизированная платформа 15 начинает плавный спуск (например, со скоростью 0,5 м/с), что обеспечивает зависание платформы над исследуемой местностью (зона наблюдения) 18. Так, например, при скорости снижения 0,5 м/с снижение с высоты 200 м до высоты 150 м происходит за 100 с. Указанного времени вполне достаточно для формирования устойчивого изображения камерой 16, его обработки и регистрации на наземном терминале 17 для последующего изучения и анализа оператором.A small-sized uncontrolled unstabilized platform with an on-board observation complex and a transmitting path 15 is brought to the required height (for example, to a height of 200 m) using a powder charge and a launching device (by analogy with lighting missiles). At a given height, the parachute device 14 is opened, and the small-sized uncontrolled unstabilized platform 15 starts a smooth descent (for example, at a speed of 0.5 m / s), which ensures that the platform hangs over the study area (observation zone) 18. So, for example, at a descent rate 0.5 m / s decrease from a height of 200 m to a height of 150 m occurs in 100 s. The indicated time is quite sufficient for the formation of a stable image by the camera 16, its processing and registration at the ground terminal 17 for subsequent study and analysis by the operator.

В зависимости от задач и местных условий запуск малогабаритной неуправляемой платформы можно осуществлять с выносом вправо (влево), вперед, вправо вперед (влево вперед) по ходу движения или по месту дислокации (фиг.4).Depending on the tasks and local conditions, the launch of a small-sized uncontrolled platform can be carried out with a shift to the right (left), forward, right forward (left forward) in the direction of travel or at the place of deployment (Fig. 4).

После вывода платформы и ее зависания включается бортовой комплекс наблюдения и передающий тракт. При этом изображение местности в пространстве оптической системы камеры наблюдения 16 преобразуется в электрические сигналы в цифровом виде (блоки 1 и 2), которые подвергаются форматированию с целью формирования цифрового потока изображения (блок 3) и дополнительной обработке с целью сокращения избыточности представления данных (сжатие данных) (блок 4).After the output of the platform and its freezing, the on-board observation complex and the transmitting path are switched on. In this case, the image of the terrain in the space of the optical system of the surveillance camera 16 is converted into electrical signals in digital form (blocks 1 and 2), which are formatted to form a digital image stream (block 3) and additional processing to reduce the redundancy of data representation (data compression ) (block 4).

Подготовленный для передачи цифровой сигнал изображения с выхода блока сжатия данных подвергается помехоустойчивому кодированию (блок 5) и расширению спектра (блок 6). При этом для расширения спектра передаваемого сигнала используется процедура перемножения информационных символов (сигналы изображения) и символов псевдослучайной последовательности при мультипликативном представлении символов (х∈{1,-1}), (фиг.3) или процедура сложения по модулю два при аддитивном представлении символов (х∈{0,1}). Для иллюстрации на фиг.3 представлена процедура расширения спектра данных (х∈{1,-1}) с помощью линейной рекуррентной последовательности максимальной длины (М-последовательность) с формирующим полиномом А(Х)=X4+X1+1 и длиной N=15. Расширение спектра информационных сигналов позволяет сформировать несущие сигналы с большой базой, равной длине N расширяющей псевдослучайной последовательности.The digital image signal prepared for transmission from the output of the data compression unit is subjected to noise-resistant coding (block 5) and spreading of the spectrum (block 6). In this case, to expand the spectrum of the transmitted signal, the procedure is used to multiply information symbols (image signals) and pseudo-random sequence symbols with a multiplicative representation of symbols (x∈ {1, -1}), (Fig. 3) or the modulo-two addition procedure for the additive representation of symbols (x∈ {0,1}). To illustrate, figure 3 presents the procedure for expanding the spectrum of data (x∈ {1, -1}) using a linear recursive sequence of maximum length (M-sequence) with the forming polynomial A (X) = X 4 + X 1 +1 and length N = 15. The expansion of the spectrum of information signals allows the formation of carrier signals with a large base equal to the length N of the expanding pseudorandom sequence.

Цифровой информационный поток с выхода блока расширения спектра подается в фазовый модулятор с целью переноса спектра цифрового сигнала на радиочастоту (несущую частоту), откуда поступает в передатчик и излучается передающей антенной.The digital information stream from the output of the spectrum expansion unit is fed to a phase modulator to transfer the spectrum of the digital signal to the radio frequency (carrier frequency), from where it enters the transmitter and is emitted by the transmitting antenna.

На приемной стороне радиолинии происходит прием и усиление радиосигналов в радиоприемнике (блок 9), выделение символов информационного сообщения (изображения) с помощью согласованного фильтра 10, декодирование помехоустойчивого кода с целью обнаружения и исправления ошибок (блок 11), формирование сигналов изображения (процедура, обратная процедуре сжатия данных) (блок 12) и отображение на мониторе (блок 13).On the receiving side of the radio line, radio signals are received and amplified in the radio receiver (block 9), the symbols of the information message (image) are selected using the matched filter 10, the error-correcting code is decoded to detect and correct errors (block 11), image signals are generated (the reverse procedure data compression procedure) (block 12) and display on the monitor (block 13).

Параметры радиолинии, мощность излучения, вид и параметры помехоустойчивого кода, вид и параметры расширяющей псевдослучайной последовательности выбираются и обосновываются на этапе разработки и создания малогабаритной системы видеонаблюдения. При этом наличие блока прямого расширения спектра и согласованного фильтра является принципиальным отличием предлагаемой системы от базовой системы-прототипа.The parameters of the radio line, the radiation power, the type and parameters of the error-correcting code, the type and parameters of the expanding pseudo-random sequence are selected and justified at the stage of development and creation of a small-sized video surveillance system. Moreover, the presence of a direct spectrum extension unit and a matched filter is a fundamental difference between the proposed system and the basic prototype system.

Указанное обстоятельство обусловлено необходимостью обеспечения требуемого качества передачи изображения в условиях ограниченного энергообеспечения и возможного резкого уменьшения амплитуды радиосигналов. Ограниченное энергообеспечение и возможность резкого уменьшения амплитуды радиосигналов являются следствием перехода к малогабаритной нестабилизированной платформе. Вместе с тем применение несущих сигналов с большой базой, равной длине N расширяющей последовательности, за счет расширения спектра информационных сигналов обеспечивает на выходе согласованного фильтра улучшение отношения сигнал/шум в 2·N раз (при когерентной согласованной фильтрации) и в N раз - при некогерентной согласованной фильтрации. Указанное обстоятельство является важнейшим инструментом обеспечения требуемого качества передачи изображений.This circumstance is due to the need to ensure the required quality of image transmission under conditions of limited power supply and a possible sharp decrease in the amplitude of radio signals. Limited power supply and the possibility of a sharp decrease in the amplitude of radio signals are the result of the transition to a small-sized unstabilized platform. At the same time, the use of carrier signals with a large base equal to the length N of the extension sequence, by expanding the spectrum of information signals, provides an output signal-to-noise ratio improvement of 2 · N times (with coherent matched filtering) and N times with incoherent consistent filtering. This circumstance is the most important tool for ensuring the required quality of image transmission.

Таким образом, предлагаемая малогабаритная система видеонаблюдения за наземной обстановкой по сравнению с базовой системой-прототипом и другими аналогичными системами применительно к ситуациям тактического уровня существенно сокращает время рекогносцировки (в некоторых ситуациях временной фактор может быть чрезвычайно критичным), упрощает процедуру управления системой видеонаблюдения, существенно уменьшает массогабаритные характеристики несущей платформы, а также имеет значительно меньшую стоимость и при этом сохраняет качество передачи изображений.Thus, the proposed small-sized video surveillance system for terrestrial situations, compared with the basic prototype system and other similar systems in relation to tactical level situations, significantly reduces reconnaissance time (in some situations, the time factor can be extremely critical), simplifies the video surveillance system management procedure, significantly reduces weight and size characteristics of the supporting platform, and also has a significantly lower cost and at the same time retains the qualities about transferring images.

Технический результат от применения предлагаемой малогабаритной системы видеонаблюдения за наземной обстановкой выражается в существенном сокращении времени рекогносцировки, упрощении процедуры управления системой видеонаблюдения, уменьшении массогабаритных характеристик несущей платформы при сохранении качества передачи изображений, а также в существенном снижении стоимости данной системы применительно к решаемому уровню задач.The technical result from the application of the proposed small-sized video surveillance system for terrestrial conditions is expressed in a significant reduction in reconnaissance time, simplification of the video surveillance system control procedure, reduction of the overall dimensions of the carrier platform while maintaining image transmission quality, as well as in a significant reduction in the cost of this system in relation to the level of tasks being solved.

Claims (1)

Малогабаритная система видеонаблюдения за наземной обстановкой, содержащая последовательно соединенные бортовую камеру наблюдения, аналого-цифровой преобразователь, бортовое форматирующее устройство и блок сжатия данных, последовательно соединенные бортовой передатчик и передающую антенну, а также последовательно соединенные приемную антенну и радиоприемник и последовательно соединенные блок формирования видеосигнала изображения и монитор, отличающаяся тем, что в нее введены парашют, малогабаритная неуправляемая нестабилизированная платформа для размещения бортового комплекса наблюдения, последовательно соединенные помехоустойчивый кодер, блок расширения спектра и фазовый модулятор, а также последовательно соединенные согласованный фильтр и декодер помехоустойчивого кода, при этом малогабаритная неуправляемая нестабилизированная платформа механически соединена с парашютом, выход блока сжатия данных подключен к входу помехоустойчивого кодера, выход фазового модулятора соединен с входом передатчика, выход радиоприемника подключен к входу согласованного фильтра, а выход декодера помехоустойчивого кода соединен с входом блока формирования видеосигнала изображения. A small-sized video surveillance system for terrestrial conditions, containing a series-connected on-board surveillance camera, an analog-to-digital converter, an on-board formatting device and a data compression unit, series-connected an on-board transmitter and a transmitting antenna, as well as a series-connected receiving antenna and a radio receiver and series-connected video image forming unit and a monitor, characterized in that a parachute is inserted into it, a small-sized uncontrolled unstable this platform for placement of an on-board observation complex, a noise-resistant encoder, a spreading unit and a phase modulator connected in series, as well as a matched filter and a noise-free code decoder in series, while the small-sized uncontrolled unstabilized platform is mechanically connected with a parachute, the output of the data compression block is connected to the input of the noise-resistant encoder, the output of the phase modulator is connected to the input of the transmitter, the output of the radio is connected to the input consistently filter, and the output of the error-correcting code decoder is connected to the input of the video image forming unit.
RU2008148884/11A 2008-12-11 2008-12-11 Small-sized system for video surveillance of ground environment RU2387584C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148884/11A RU2387584C1 (en) 2008-12-11 2008-12-11 Small-sized system for video surveillance of ground environment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008148884/11A RU2387584C1 (en) 2008-12-11 2008-12-11 Small-sized system for video surveillance of ground environment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2387584C1 true RU2387584C1 (en) 2010-04-27

Family

ID=42672550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008148884/11A RU2387584C1 (en) 2008-12-11 2008-12-11 Small-sized system for video surveillance of ground environment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2387584C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543084C2 (en) * 2013-05-30 2015-02-27 Олег Игоревич Шнурков Lowered prospecting module "svetlyachok"
RU2578494C1 (en) * 2014-12-11 2016-03-27 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" System for horizon targeting and video surveillance
RU2748517C1 (en) * 2020-04-06 2021-05-26 Александр Сергеевич Потапов Method for multi-channel remote video surveillance on construction and industrial sites and mobile video registration system for implementation thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543084C2 (en) * 2013-05-30 2015-02-27 Олег Игоревич Шнурков Lowered prospecting module "svetlyachok"
RU2578494C1 (en) * 2014-12-11 2016-03-27 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" System for horizon targeting and video surveillance
RU2748517C1 (en) * 2020-04-06 2021-05-26 Александр Сергеевич Потапов Method for multi-channel remote video surveillance on construction and industrial sites and mobile video registration system for implementation thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7911497B2 (en) Method and apparatus for video on demand
CN102741655B (en) HAE UAV and method of operating thereof
Boroson et al. The lunar laser communication demonstration: NASA’s first step toward very high data rate support of science and exploration missions
US10313010B2 (en) Laser communications in super-geosynchronous earth orbit
Peter et al. Modulating retro-reflector lasercom systems at the Naval Research Laboratory
Walther et al. Air-to-ground lasercom system demonstration design overview and results summary
CN105371818A (en) Ranging obstacle avoidance instrument and ranging obstacle avoidance method for unmanned aerial vehicle
Arikawa et al. ALOS-2 launch and early orbit operation result
JP2006517656A (en) Integrated GPS inertial system
Goetz et al. Modulating retro-reflector lasercom systems for small unmanned vehicles
RU2387584C1 (en) Small-sized system for video surveillance of ground environment
Caris et al. SARape-synthetic aperture radar for all weather penetrating UAV application
Schieler et al. NASA’s terabyte infrared delivery (TBIRD) program: Large-volume data transfer from LEO
KR20220094242A (en) Disaster monitoring system of steep slope land by using DRON and operating method thereof
Kubo-oka et al. Optical communication experiment using very small optical transponder component on a small satellite RISESAT
US10250336B1 (en) Optical identification beacon
Sun et al. Simultaneous laser ranging and communication from an Earth-based satellite laser ranging station to the Lunar Reconnaissance Orbiter in lunar orbit
Kornfeld et al. Reconstruction of Entry, Descent, and Landing Communications for the Phoenix Mars Lander
Kornfeld et al. Entry, descent, and landing communications for the 2007 Phoenix Mars lander
RU2346852C1 (en) Air-borne system of probing earth's surface
Boroson et al. Overview of the Mars laser communications demonstration project
Shimmin et al. The successful PhoneSat wifi experiment on the Soarex-8 flight
Ivanov et al. Space Debris Identification, Classification and Aggregation with Optimized Satellite Swarms
Thueux et al. DAZZLE project: UAV to ground communication system using a laser and a modulated retro-reflector
KR102503835B1 (en) System of controlling with trainning dron flight by chasing simulation and operating method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121212