RU44838U1 - Авиационная оптико-электронная система наблюдения и регистрации - Google Patents
Авиационная оптико-электронная система наблюдения и регистрации Download PDFInfo
- Publication number
- RU44838U1 RU44838U1 RU2004134507/22U RU2004134507U RU44838U1 RU 44838 U1 RU44838 U1 RU 44838U1 RU 2004134507/22 U RU2004134507/22 U RU 2004134507/22U RU 2004134507 U RU2004134507 U RU 2004134507U RU 44838 U1 RU44838 U1 RU 44838U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical system
- information recording
- group
- photodetector
- photosensitive elements
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель может быть использована для проведения с летательных аппаратов стереосъемок земной поверхности в панхроматическом диапазоне спектра электромагнитных волн с целью создания картографической продукции и оперативного слежения за отдельными участками земной поверхности. Технический результат заключается в достижении более высокого пространственного разрешения в сочетании с большим полем захвата универсальность системы, которая обеспечивает регистрацию изображения как традиционным фотографическим способом, так и цифровым сканирующим способом. Система наблюдения и регистрации содержит оптическую систему, блок фотоприемников, систему регистрации информации, при этом фотоприемники расположены на фокальной поверхности оптической системы, которая выполнена в виде плоскости блок фотоприемников механически соединен с оптической системой с помощью крепежного механизма, выполненного с возможностью фиксации их взаимного положения и разъединения для замены блока фотоприемников. Блок фотоприемников состоит из девяти фотоприемников, каждый из которых выполнен в виде линейки фоточувствительных элементов, из которых образованы три группы фотоэлементов по три линейки в каждой группе. Линейки расположены параллельно друг другу и перпендикулярно направлению полета. В каждой группе линейки фоточувствительных элементов расположены таким образом, что их центры являются вершинами
равнобедренного треугольника, основание которого перпендикулярно направлению полета. Размер линеек выбран таким образом, что их проекции на основание треугольника частично накладываются друг на друга, одна группа линеек расположена симметрично относительно проекции главной оси оптической системы на фокальную плоскость, а две другие установлены на краях квадрата, вписанного в круг изображения в фокальной плоскости оптической системы, а выходы фоточувствительных элементов соединены с входами системы регистрации информации.
Система регистрации информации содержит блок двойной коррелированной выборки, усилители с изменяемым коэффициентом усиления, аналого-цифровые преобразователи и мультиплексор, который соединен выходом с блоком регистрации информации.
Description
Полезная модель относится к области приборостроения и может быть использована для проведения с летательных аппаратов стереосъемок земной поверхности в панхроматическом диапазоне спектра электромагнитных волн с целью создания картографической продукции и оперативного слежения за отдельными участками земной поверхности.
Известно фотограмметрическое устройство для получения информации о местности и представления ее в цифровой форме (Патент СН 656706 А5). Устройство снабжено расположенными в ряд полупроводниковыми светочувствительными элементами. По меньшей мере, один ряд таких элементов расположен под углом к двум другим рядам, поэтому строки изображения местности, полученные с помощью оптической системы от этого ряда светочувствительных элементов, пересекаются со строками изображения, полученными от других рядов светочувствительных элементов для той же местности.
Однако при таком расположении рядов светочувствительных элементов требуется сложное аппаратно-алгоритмическое обеспечение, не всегда позволяющее получить цифровые изображения местности приемлемые для создания топографических карт.
Наиболее близким аналогом является оптико-электронная система наблюдения и регистрации, которая содержит оптическую систему, блок
фотоприемников, систему регистрации, при этом фотоприемники расположены на фокальной поверхности, а оптическая система расположена на рамах, выполненных в виде дуг, полученных от сечения сферической фокальной поверхности объектива плоскостями, параллельными между собой (Патент RU 2062983 С1).
Недостатком данного устройства является сложность его изготовления, невысокое разрешение на местности, сложность аппаратно-программного обеспечения для реконструкции цифровых изображений при аэросъемке.
Технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в достижении более высокого пространственного разрешения в сочетании с большим полем захвата и универсальность системы, которая обеспечивает регистрацию изображения как традиционным фотографическим способом, так и цифровым сканирующим способом.
Технический результат достигается тем, что авиационная оптико-электронная система наблюдения и регистрации содержит оптическую систему, блок фотоприемников, систему регистрации информации, при этом фотоприемники расположены на фокальной поверхности оптической системы. Согласно полезной модели фокальная поверхность выполнена в виде плоскости, блок фотоприемников механически соединен с оптической системой с помощью крепежного механизма, выполненного с возможностью фиксации их взаимного положения и разъединения для замены блока фотоприемников. Блок фотоприемников состоит из девяти фотоприемников, каждый из которых выполнен в виде линейки фоточувствительных элементов, в качестве которых используют приборы зарядовой связи, из которых образованы три группы фотоэлементов по три линейки в каждой группе, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно направлению полета летательного аппарата, на котором
расположена система наблюдения и регистрации, при этом в каждой группе линейки фоточувствительных элементов расположены таким образом, что их центры являются вершинами равнобедренного треугольника, основание которого перпендикулярно направлению полета летательного аппарата, при этом размер линеек каждой группы выбран таким образом, что их проекции на основание треугольника частично накладываются друг на друга, одна группа линеек расположена симметрично относительно проекции главной оси оптической системы на фокальную плоскость, а две другие группы установлены на краях квадрата, вписанного в круг изображения в фокальной плоскости оптической системы, а выходы фоточувствительных элементов соединены с входами системы регистрации информации.
Технический результат достигается также тем, что система регистрации информации содержит блок двойной коррелированной выборки, выходы которого соединены с входами усилителей с изменяемым коэффициентом усиления, выходы которых соединены с входами аналого-цифровых преобразователей, выходами соединенных с входом мультиплексора, который соединен выходом с блоком регистрации информации, при этом входы блока двойной коррелированной выборки образуют вход системы регистрации информации.
Принципиальная особенность предложенной системы заключается в реализации цифровой съемки с регистрацией изображения цифровой сканирующей системой. Этот метод получения изображения основан на принципе электронного поперечного сканирования изображения земной поверхности.
На фиг.1. представлена блок-схема авиационной оптико-электронной системы наблюдения и регистрации
На фиг.2 представлена схема расположения линеек фоточувствительных элементов
На фиг.3 представлен узел стыковки оптической системы и блока фотоприемников.
На фиг.4 схематично показан принцип формирования изображения подстилающей поверхности с летательного аппарата.
Оптико-электронная система наблюдения и регистрации (фиг.1) содержит оптическую систему 1, в фокальной плоскости которой расположен блок фотоприемников 2, систему регистрации информации 3, входы которой соединены с выходами блока фотоприемников. Система регистрации информации содержит блок двойной коррелированной выборки 4, выходы которого соединены с входами усилителей 5 с изменяемым коэффициентом усиления. Выходы усилителей соединены с входами аналого-цифровых преобразователей 6 (АЦП), выходами соединенных с входом мультиплексора 7. Мультиплексор соединен выходом с блоком регистрации информации 8. Входы блока двойной коррелированной выборки образуют вход системы регистрации информации.
В качестве оптической системы могут быть использованы аэрофотосъемочные объективы с фокусным расстоянием 70-300 мм, в фокальной плоскости которых вместо фотопленки размещают блок фотоприемников. Этот блок состоит из девяти фотоприемников, в качестве которых используют приборы зарядовой связи (ПЗС) линейной структуры, т.е. строку (линейку) из отдельных элементарных сенсоров (фоточувствительных элементов).
На фиг.2 представлена схема расположения девяти фотоприемников 9 (линеек фоточувствительных элементов), из которых образованы три группы по три линейки в каждой группе. Линейки фоточувствительных элементов расположены параллельно друг другу и перпендикулярно направлению полета. При этом в каждой группе линейки
фоточувствительных элементов расположены таким образом, что их центры являются вершинами равнобедренного треугольника 10, основание которого перпендикулярно направлению полета. При этом размер линеек каждой группы выбран таким образом, что их проекции на основание треугольника частично накладываются друг на друга. Одна группа линеек устанавливается симметрично относительно проекции главной оси 11 оптической системы на фокальную плоскость, а две другие группы установлены на краях квадрата 12 вписанного в круг 13 изображения в фокальной плоскости объектива. Выходы линеек являются выходами блока фотоприемников и соединены со входом блока управления и регистрации информации.
Используемый принцип цифровой съемки заключается в построчной регистрации изображения, поступательно движущегося в фокальной плоскости объектива, посредством фотоприемников, расположенных перпендикулярно направлению движения картинки. В силу данного принципа цифровая съемка может производиться только с движущегося носителя.
На фиг.3 показан стыковочный узел.
Блок фотоприемников стыкуется с оптической системой по фокальной плоскости А и прижимается к ней пружинами 14. Крепление блока фотоприемников к оптической системе осуществляется крепежным механизмом. В состав крепежного механизма входит рамка фотоприемников 15, имеющая четыре выступа 16, рамка оптической системы 17, имеющая соответственно четыре паза 18 и две задвижки 19, перемещающиеся по направляющим.
Стыковка блока фотоприемников с оптической системой осуществляется совмещением рамок 15 и 17, так, чтобы выступы 16 входили
в пазы 18. Перемещением задвижек фиксируется взаимное положение оптической системы и блока фотоприемников.
Устройство работает следующим образом.
Изображение подстилающей поверхности формируется оптической системой 1 в фокальной плоскости, где расположен блок фотоприемников 2. Развертка изображения вдоль направления полета формируется за счет поступательного движения летательного аппарата, где расположена предлагаемая система (см. фиг.3). Система размещается в стабилизирующей платформе, осуществляющей демпфирование вибраций.
Блок фотоприемников, содержащий девять линеек ПЗС элементов, образующих три группы по три линейки в каждой (см. фиг.3) ориентирован направлению полета самолета. Визирная ось центральной группы направлена в надир, две другие - вперед и назад под углами ±27°. Каждая группа линеек обеспечивает съемку полосы земной поверхности в угле 54° с угловым пространственным разрешением 10,3 угл. сек. Все цифры приведены для объектива с фокусным расстоянием 140 мм и без учета оптических характеристик конкретного объектива.
Конфигурация размещения линеек ПЗС элементов в фокальной плоскости разработана исходя из технико-экономических требований к комплексу, как к топографической авиационной съемочной системе. Данные требования определяют такие параметры, как угол поля зрения (или полоса захвата) съемочной системы, углы стереозасечки для наклонных каналов, разрешающая способность оптического тракта, динамический диапазон радиометрических характеристик получаемого изображения, и другие. Эти параметры должны быть сравнимы с фотографической системой с аналогичным размером кадра.
Группы линеек ПЗС элементов размещены в трех рамках, которые расположены в общей рамке, и вместе с платами электроники объединены в три отдельных канала.
Каждая линейка образует канал электронной съемки, каждый из которых состоит из блока двойной коррелированной выборки 4, усилителя 5 с переменным коэффициентом усиления и аналогово-цифровым преобразователем 6. Блок двойной коррелированной выборки выделяет полезный сигнал, полученный с ПЗС элемента для улучшения соотношения сигнал/шум, далее сигнал с его входа поступает на усилитель с переменным коэффициентом усиления, который устанавливается в зависимости от освещенности снимаемой поверхности, затем сигнал поступает в АЦП. АЦП обеспечивает оцифровку аналогового сигнала с разрядностью 8 бит.
Цифровые сигналы с каждого из девяти каналов электронной съемки попадают в мультиплексор 7, где образуют единый поток информации, который поступает на вход регистратора данных 8. Регистратор рассчитан на непрерывную запись полного потока данных в течение продолжительного времени, определяемого эксплуатационными требованиями к съемочной системе. Полученные таким образом цифровые изображения после проведения геометрической и радиометрической коррекции поступают к пользователям на дальнейшую обработку. Полученные данные в реальном времени могут выводиться на экран монитора и использоваться для визуального анализа получаемых изображений. Для обеспечения последующей координатной привязки изображения в ходе съемки регистрируется навигационная информация о параметрах пространственного положения летательного аппарата, получаемая от приемника спутниковой навигационной системы, входящей в состав бортового оборудования.
Преимущества в использовании линейных ПЗС в качестве фотоприемников и принципа электронного сканирования при цифровых
съемках с быстролетящих аппаратов обуславливаются высоким технологическим уровнем развития многоэлементных линейных ПЗС при невысокой цене и простой схемотехникой организации формирования выходного изображения, что ведет к снижению стоимости аппаратуры. Кроме того, имеет место ряд технических преимуществ - таких, как возможность одновременного получения изображений с нескольких линеек в разных спектральных зонах и под разными углами, большее количество элементов в строке и, как следствие, расширение полосы захвата, - все это позволяет приблизить пространственно-геометрические характеристики цифровых изображений к фотографическим системам при сохранении остальных преимуществ цифровой съемки.
Выполнение стыковочного узла с возможностью съема блока фотоприемников обеспечивает универсальность системы, позволяя с одной стороны использовать устройство с традиционной фотографической кассетой, с другой стороны использовать блок фотоприемников с любой аэрофотокамерой серии АФА.
Claims (2)
1. Авиационная оптико-электронная система наблюдения и регистрации, содержащая оптическую систему, блок фотоприемников, систему регистрации информации, при этом фотоприемники расположены на фокальной поверхности оптической системы, отличающаяся тем, что фокальная поверхность выполнена в виде плоскости, блок фотоприемников механически соединен с оптической системой с помощью крепежного механизма, выполненного с возможностью фиксации их взаимного положения и разъединения для замены блока фотоприемников, блок фотоприемников состоит из девяти фотоприемников, каждый из которых выполнен в виде линейки фоточувствительных элементов, в качестве которых используют приборы зарядовой связи, из которых образованы три группы фотоэлементов по три линейки в каждой группе, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно направлению полета летательного аппарата, на котором расположена система наблюдения и регистрации, при этом в каждой группе линейки фоточувствительных элементов расположены таким образом, что их центры являются вершинами равнобедренного треугольника, основание которого перпендикулярно направлению полета летательного аппарата, при этом размер линеек каждой группы выбран таким образом, что их проекции на основание треугольника частично накладываются друг на друга, одна группа линеек расположена симметрично относительно проекции главной оси оптической системы на фокальную плоскость, а две другие группы установлены на краях квадрата, вписанного в круг изображения в фокальной плоскости оптической системы, а выходы фоточувствительных элементов соединены со входами системы регистрации информации.
2. Авиационная оптико-электронная система наблюдения и регистрации по п.1, отличающаяся тем, что система регистрации информации содержит блок двойной коррелированной выборки, выходы которого соединены с входами усилителей с изменяемым коэффициентом усиления, выходы которых соединены с входами аналого-цифровых преобразователей, выходами соединенных с входом мультиплексора, который соединен выходом с блоком регистрации информации, при этом входы блока двойной коррелированной выборки образуют вход системы регистрации информации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134507/22U RU44838U1 (ru) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | Авиационная оптико-электронная система наблюдения и регистрации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004134507/22U RU44838U1 (ru) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | Авиационная оптико-электронная система наблюдения и регистрации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU44838U1 true RU44838U1 (ru) | 2005-03-27 |
Family
ID=35561556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004134507/22U RU44838U1 (ru) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | Авиационная оптико-электронная система наблюдения и регистрации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU44838U1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2498378C1 (ru) * | 2012-06-21 | 2013-11-10 | Александр Николаевич Барышников | Способ получения изображения земной поверхности с движущегося носителя и устройство для его осуществления |
WO2014081341A1 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | Baryshnikov Aleksandr Nikolaevich | Оптико-электронный фотоприемник (варианты) |
RU2536768C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2014-12-27 | Закрытое акционерное общество "ВНИИРА-Навигатор" | Способ инерциально-спутниковой навигации летательных аппаратов |
RU2540002C1 (ru) * | 2013-06-27 | 2015-01-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ оптико-электронного наблюдения |
RU2540001C1 (ru) * | 2013-06-28 | 2015-01-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ адаптивного оптико-электронного наблюдения |
RU2571452C1 (ru) * | 2014-10-15 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Способ сборки мозаичного фотоприемного модуля большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади |
-
2004
- 2004-11-26 RU RU2004134507/22U patent/RU44838U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2498378C1 (ru) * | 2012-06-21 | 2013-11-10 | Александр Николаевич Барышников | Способ получения изображения земной поверхности с движущегося носителя и устройство для его осуществления |
WO2013191583A3 (ru) * | 2012-06-21 | 2014-02-27 | Baryshnikov Aleksandr Nikolaevich | Получение изображения земной поверхности с движущегося носителя |
WO2014081341A1 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | Baryshnikov Aleksandr Nikolaevich | Оптико-электронный фотоприемник (варианты) |
RU2518365C1 (ru) * | 2012-11-22 | 2014-06-10 | Александр Николаевич Барышников | Оптико-электронный фотоприемник (варианты) |
US9356062B2 (en) | 2012-11-22 | 2016-05-31 | Aleksandr Nikolaevich Baryshnikov | Optoelectronic photodetector (variants) |
RU2540002C1 (ru) * | 2013-06-27 | 2015-01-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ оптико-электронного наблюдения |
RU2540001C1 (ru) * | 2013-06-28 | 2015-01-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Способ адаптивного оптико-электронного наблюдения |
RU2536768C1 (ru) * | 2013-07-29 | 2014-12-27 | Закрытое акционерное общество "ВНИИРА-Навигатор" | Способ инерциально-спутниковой навигации летательных аппаратов |
RU2571452C1 (ru) * | 2014-10-15 | 2015-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Способ сборки мозаичного фотоприемного модуля большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7009638B2 (en) | Self-calibrating, digital, large format camera with single or multiple detector arrays and single or multiple optical systems | |
US20020012071A1 (en) | Multispectral imaging system with spatial resolution enhancement | |
US11108941B2 (en) | Multi-camera imaging systems | |
EP0829168B1 (en) | Direct digital airborne panoramic camera system and method | |
EP1779060B1 (en) | Airborne reconnaissance system | |
US20070188610A1 (en) | Synoptic broad-area remote-sensing via multiple telescopes | |
RU2498378C1 (ru) | Способ получения изображения земной поверхности с движущегося носителя и устройство для его осуществления | |
US20160011050A1 (en) | Imaging unit | |
CN106382988B (zh) | 一种基于阶跃滤光片的超光谱成像仪 | |
RU44838U1 (ru) | Авиационная оптико-электронная система наблюдения и регистрации | |
CN107421503A (zh) | 单探测器三线阵立体测绘成像方法及系统 | |
Fricker et al. | ADS40-Progress in digital aerial data collection | |
Chen et al. | Development and calibration of the airborne three-line scanner (TLS) imaging system | |
Lebegue et al. | PLEIADES-HR image quality commissioning foreseen methods | |
US7949241B2 (en) | Anamorphic focal array | |
Gorsevski et al. | The design and the development of a hyperspectral and multispectral airborne mapping system | |
KR20160056871A (ko) | 일정한 풋프린트, 일정한 gsd, 일정한 공간 해상도 라인스캐너를 위한 시스템 아키텍처 | |
JP2000516341A (ja) | 写真測量用ステレオカメラ | |
US20090009602A1 (en) | Method for reducing the number of scanning steps in an airborne reconnaissance system, and a reconnaissance system operating according to said method | |
Leberl et al. | Novel concepts for aerial digital cameras | |
Brydon et al. | Comet Interceptor's EnVisS Camera: Multispectral and Polarimetric Full-sky Imager for a Comet Flyby | |
El-Sheikh et al. | Spatial and temporal resolutions pixel level performance analysis of the onboard remote sensing electro-optical systems | |
Craig | Comparison of Leica ADS40 and Z/I imaging DMC high-resolution airborne sensors | |
Reulke | Recent progress in digital photogrammetric stereo cameras and data evaluation | |
CN117664336A (zh) | 一种大视场分孔径极轨多光谱相机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20051127 |