Аэролаборатория комплексного мониторинга объектов природопользования, технического состояния объектов транспортной инфраструктуры, наземных и подземных инженерных сооружений является эффeктивным инструментом для осуществления контрольной деятельности при реализации крупных национальных и международных проектов, как часть аэрокосмической системы мониторинга природной и антропогенной среды.
Для полного решения комплекса целевых задач мониторинга природной и антропогенной среды в дополнение к источникам спутниковых данных необходим универсальный мониторинговый комплекс на основе воздушного носителя - дирижабля ДП-3 (УМК – ДП-3), включающий:
- систему ТАВР-М;
- сканирующий радиометр «Сканер-6В1»;
- сканирующий радиометр «Сканер-6В2»;
- систему ЦФ-ДП-3;
- навигационную систему (НС).
Система ТАВР-М предназначена для получения и цифровой обработки изображения подстилающей поверхности в инфракрасном (ИК) диапазоне в любое время года и суток с борта дирижабля ДП-3.
Технические характеристики изделия ТАВР-М:
|
Спектральный диапазон, мкм |
7,5-13,5 |
|
Мгновенное поле зрения, угл. сек. (рад.) |
10x10 (0,05·10-3) |
|
Угол обзора, град. |
4,67 |
|
Эквивалентная шуму разность температур, К |
0,5 |
Система ЦФ-ДП-3 (цифровая фотокамера) предназначена для получения планового изображения подстилающей поверхности в видимом диапазоне, необходимого для привязки ИК снимков к характерным ориентирам на местности.
Технические характеристики ЦФ-ДП-3:
|
Фокусное расстояние, мм |
24 – 85 |
|
Светосила |
f/2,8 – 4 |
|
Угол изображения |
84° – 28° 30' |
Навигационная система предназначена для измерения в реальном масштабе времени пространственных и угловых координат, отображения траектории дирижабля и пилотажной информации на экране ЖК – индикатора штурмана, осуществления аппаратно-программной привязки спутниковых измерений к информации от изделия ТАВР-М, а также корректировки курса дирижабля.
Использование дирижабля ДП-3 в качестве носителя по сравнению с другими летательными аппаратами (самолетами, вертолетами) дает ряд преимуществ:
- высота полета дирижабля варьируется от нескольких десятков метров до 5000 метров;
- скорость полета дирижабля варьируется от 0 км/ч до 90 км/ч;
- минимальные, в сравнении с другими летательными аппаратами, бортовые вибрации;
- минимальные креновые, тангажные и курсовые вариации в процессе полета;
- плавный взлет и посадка;
- наиболее дешевый вид летательных аппаратов, особенно в сравнении с вертолетами.
Сочетание сканирующего радиометра «Сканер-6В1» с высоким пространственным разрешением 0,1 ÷ 0,2 * 10-3 рад. (10 см ÷ 20 см с высоты H = 1 км) и большой полосой захвата L = 6H, с низкой скоростью дирижабля обеспечивает высокую температурную чувствительность порядка (0,01 ÷ 0,05) Кº, что позволит вести оперативную техническую диагностику подземных коллекторов, водоводов, нефте - газопроводов и иных объектов промышленной, транспортной и социальной инфраструктуры.
Рассмотрим подробнее информационные возможности УМК – ДП-3 универсального мониторингового комплекса на базе дирижабля в сравнении с японским тепловизиром NEC TH7102WV и шведским тепловизором фирмы «AGEMA» Thermovision 1000, использованных для демонстрации возможности технологии МВТГМ в пилотном проекте на объектах водоканала г. Санкт-Петербурга (таблица 4).
Таблица 4. Сравнительные характеристики
|
|
NEC TH7102WV |
Thermovision1000 |
СКАНЕР-6В1 |
|
Спектродиапазон |
8-14 мкм |
8-12 мкм |
8-12 мкм |
|
Приемник |
Неохлаждаемая |
Охлаждаемая |
Охлаждаемая |
|
Объектив (поле зрения) |
29° × 22° |
20° × 13° |
143,1 |
|
Мгновенное поле зрения |
1,58 мрад |
0,6 мрад |
0,2 мрад |
|
Разрядность |
14 бит |
10 бит |
18 бит |
|
Число пикселов в изображении |
320 × 240 |
798 × 445 |
Не ограничено |
|
Система записи информации |
Цифровая |
Аналоговая, на магнитную |
Цифровая |
|
Температурное разрешение |
0,08°С |
0,1°С |
0,01°С |
|
Питание |
7,2 В аккумулятор |
28 В постоянный |
|
|
Диапазон рабочих температур эксплуатации |
-15°С - +50°С |
-15°С … +50°С |
-15°С ÷ +50°С |
|
Вес |
1,69 кг |
8 кг |
30 кг |
Основной информационной характеристикой математических интегральных преобразований по технологии МВТГМ является фундаментальное соотношение δℓ×ΔТ=const, куда входят два основных параметра характеризующие любые тепловизионные приборы пространственное угловое разрешение δ в радианах и температурная чувствительность в градусах Кельвина.
Проведем сравнительную оценку по этому параметру при использовании технологии МВТГМ при нижнем пределе индекса ℓ=2,5.
Таблица 5
|
Название прибора |
δ 2,5ΔТ | ||
|
δ |
ΔТ, К° |
δ 2,5ΔТ | |
|
NEC TH7102WV |
1,58·1-3 |
0,08 |
8,1·10-9 |
|
Thermovision1000 |
0,6·10-3 |
0,1 |
8,9·10-10 |
|
СКАНЕР-6В1 |
0,2·10-3 |
0,01 |
5,7·10-11 |
Таким образом, СКАНЕР-6В1, установленный на дирижабле ДП-3, по информационным возможностям один из лучших тепловизором в мире и превосходит Thermovision 1000
в 
а NEC TH7102WV
в 
Кроме того, за счет широкого захвата СКАНЕР-6В1 превосходит по углу просмотра Thermovision 1000
в 
а NEC TH7102WV
в 
что позволит проводить
съемку многих инженерных объектов с одного раза и с больших и малых высот.
Используя одновременно на дирижабле СКАНЕР-6В1 и СКАНЕР-6В2 с малых высот 50÷200 метров можно получить свердетальные и детальные цифровые тепловые и синтезированные (тепловые плюс снимки видимого диапазона) снимки в масштабе М 1:1 – М 1:400 [Мухамедяров Р.Д., 2007], а с высот 3÷5 км детальные и обзорные цифровые тепловые и синтезированные в масштабе М 1:400 – М 1:40000, что позволит по технологии МВТГМ реально "заглядывать" в глубины от метра до двух километров (см. таб. 1) с точностью в 10 – 15 раз лучшей, чем позволяют современные тепловизоры.
