Авиационная спектрозональная система АВИС высокого пространственного и спектрального разрешения разработана по государственной научно-технической программе «Космические системы и технологии» как составная часть системы многоуровневого аэрокосмического мониторинга. АВИС предназначена для регистрации спектрозональных и тепловых изображений земной поверхности при авиационном мониторинге территорий Беларуси. Государственный Заказчик – национальная академия наук Беларуси.
Разработка удостоена дипломом II степени и серебряной медалью в номинации "Лучший инновационный проект в области космических систем" на Петербургской технической ярмарке (12-14 марта 2013г., г. Санкт-Петербург).
В соответствии с требованиями различных министерств, АВИС позволяет решать следующие задачи:
Министерство по чрезвычайным ситуациям РБ:
- Оперативное построение картосхем тепловых полей лесных и торфяных пожаров в условиях сильной задымленности
- Определение масштабов утечек из нефте- и продуктопроводов, оценка их последствий
- Построение картосхем затопленных территорий и повреждений от ураганов
- Построение профилей тепловых полей продуктопроводов, тепловых трасс жилых районов и промышленных объектов
- Оценка повреждений, нанесенных сельскохозяйственным культурам природным факторами (заморозки, засуха, подтопление, эпифитотии)
Государственный комитет по имуществу РБ:
- Картография
- Создание ГИС
- Изготовление ортофотоизображений
Министерство лесного хозяйства РБ:
- таксация лесов
- создание ГИС «Лесные ресурсы»
- диагностика патологии лесов
- определение породного состава лесов
Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ:
- Учет использования недр (карьеры строительных материалов)
- Выявление несанкционированных мини-полигонов ТКО
- Мониторинг особо охраняемых природных территорий
- Мониторинг торфяно-болотных почв и состояние мелиорированных территорий
Состав системы
I. Блок оптических датчиков (БОД), предназначенный для сбора целевой и служебной информации включает в себя модули:
- Модуль спектрозонального видеонаблюдения (МСВ) состоит из трёх камер и регистрирует изображения высокого пространственного разрешения. В МСВ используются сменные объективы (Hasselblad HC 2.8/80 f = 82,3 мм, и Hasselblad HCD 4/28 f = 28,9 мм) и цифровые матрицы Dalsa 33 Мпкс с размером пиксела 7,2 мкм. Кроме того, на объектив каждой матрицы может быть установлен один из 10 светофильтров. Каждый светофильтр имеет кодовые выступы для замыкания микротумблеров и однозначной идентификации фильтра при его установке в съемочную камеру МСВ
| Комплект объективов | ||
|---|---|---|
| Тип | HASSELBLAD HC 2.8/80 | HASSELBLAD HCD 4/28 |
| Внешний вид |  |
 |
| Фокусное расстояние | 82,3 мм | 28,9 мм |
| Поля зрения диагональное/горизонтальное/вертикальное |
46°/38°/29° |
95°/83°/66° |
| Оптическая схема | 6 линз в 6 группах | 12 элементов / 8 групп |
| Цифровая матрица | ||
| Тип | DALSA EK5066M | |
| Размер светочувствительной области | 35,9 мм × 48 мм | |
| Разрешение | 4992 × 6668 пикселов | |
| Размер пиксела | 7,2 × 7,2 мкм | |
| Контроллер | ||
| Тип | DALSA's Evaluation Kit | |
| Интерфейс передачи данных | CameraLink | |
| Комплект светофильтров | |||
|---|---|---|---|
| № фильтра | Максимум пропускания λ, нм | Ширина спектрального канала Δλ, нм | Спектральный диапазон λ1 – λ2, нм |
| 1 | 500,9 | 53 | 475-528 |
| 2 | 567,4 | 56 | 540-596 |
| 3 | 645,5 | 63 | 615-678 |
| 4 | 682,7 | 7 | 679-686 |
| 5 | 711,0 | 15 | 703-718 |
| 6 | 845,0 | 47 | 820-867 |
| 7 | 920,0 | 24 | 905-929 |
| 8 | нейтральный | - | - |
| 9 | нейтральный | - | - |
| 10 | нейтральный | - | - |
- Модуль спектрорадиометра (МС) предназначен для получения спектральных данных и управления МСВ. Представляет собой спектрорадиометр МС-14 на область 400-900 нм со спектральным разрешением 2 нм.
| Тип | МС-14 |
|---|---|
| Спектральный диапазон | 400-900 нм |
| Спектральное разрешение | 2 нм |
| Приемник излучения | ПЗС линейка |
| Число рабочих элементов приемника | 3640 |
| Шаг дискретизации спектра | 0,2 нм |
- Модуль инфракрасной камеры (МИК) регистрирует тепловые изображения в области 7,5-13 мкм камерой FLIR A615
| Тип | FLIR A615 25 |
|---|---|
| Спектральный диапазон | 7,5-13 мкм |
| фокусное расстояние объектива | 24,5 мм |
| Поле зрения | 25° × 18,8° |
| ИК-разрешение | 640 × 480 пикселов |
- Модуль лазерного высотомера (МЛВ) предназначен для определения высоты полёта носителя и записи этих данных в блок служебной информации рабочей станции
| Тип | "Зенит-ЛД" |
|---|---|
| Режим работы | импульсный |
| Длина волны излучения лазерного дальномера | (905 ± 10) нм |
| Частота генерации импульсов | 1 кГц |
| Абсолютная погрешность измерения дистанции | ± 2 м |
- Модуль съемочной камеры оператора
| Тип | IP Camera YUC H696 |
|---|---|
| Фокусное расстояние объектива | 3,5 ÷ 8 мм |
| Разрешение | 2 Мпикс (1600 ×1200) |
II. Рабочая станция (РС) предназначена для тестирования и управления БОД, а также приема , записи и хранения данных БОД и создана на базе промышленной платформы стандарта PICMG 1.3. Управление модулями производится с помощью специального программного обеспечения: тестирования и управления съемочными камерами МСВ; программы тестирования и управления МС, МИК, МЛВ, МСК и GPS.
III. Комплект визуального позиционирования облегчает визуальное ориентирование в процессе лётно-съёмочных работ и представляет собой обзорную телевизионную камеру и монитор пилота.
| Монитор пилота | |
|---|---|
| Тип | SONY 760 |
| Напряжение питания | 12 В |
| Потребляемая мощность | 15 Вт |
| Обзорная камера пилота (Цветная телекамера) | |
| Тип | TDC-1734/12 |
| Размер CCD матрицы | 4,8 × 3,6 мм |
| Число пикселов | 752 × 582 |
| Поле зрения | 70 56 |
| Термокожух | |
| Тип | K17/2 - 250 - 24 |
| Установочный кронштейн | для установки камеры на иллюминаторе самолета с регулировкой угла наклона камеры |
Летные испытания
Для проверки соответствия характеристик системы АВИС техническому заданию в 2012 г. были проведены лётные испытания экспериментального образца и опытного образца АВИС на борту самолета АН–2 Витебского филиала ГП «Беллесавиа» МЧС Республики Беларусь.
|
|
|
|
БОД устанавливается на гироплатформе PAV-20, которая размещается на большом технологическом люке самолета с ориентацией оптических осей всех модулей в надир |
КВП устанавливается на малом люке самолета. Изображение, получаемое КВП, транслируется на жидкокристаллический цветной монитор пилота, устанавливаемый в кабине пилота на приборной панели самолета |
РС устанавливается на специальной стойке и обеспечивает питание всех блоков и модулей АВИС от бортовой сети самолета – 27 В постоянного тока |
Летные испытания показали устойчивость АВИС к воздействию механических нагрузок при взлете и посадке самолета Ан-2 и полное соответствие системы требованиям технического задания. Съёмка производилась в различных конфигурациях камер АВИС с высот 1000 и 500 м.
Реализация требований, предъявляемых при выполнении различных съёмочных задач, достигается не только совмещением съёмочных диапазонов, но и сменой объективов и положений камер МСВ для варьирования охвата и пространственного разрешения.
Предусмотрены следующие конфигурации БОД:
| Для спектрозональной съёмки высокого разрешения все камеры (с объективами Hasselblad HC 2,8/80 f = 82,3 мм) устанавливаются в положение, при котором их центры проекций располагаются на одной оси вдоль вектора продольного перемещения, обеспечивая одинаковые поля зрения всех камер. При съёмке с высоты 1000 м размер кадра на местности составляет 437×583 м, размер пиксела – 9 см. |  |
БОД с объективами МСВ f=82,3 мм |
|
| В конфигурации "Спектрозональная широкополосная съёмка" используется объективы Hasselblad HCD 4/28 f = 28,9 мм с той же ориентацией. При съёмке с высоты 1000 м размер кадра на местности составляет 1244×1661 м, размер пиксела – 25 см. |  |
БОД с объективами МСВ f=28,9 мм |
|
| Для панхроматической картографической съемки высокого разрешения одна камера ориентирована в надир, две другие – под углом ±30° поперек вектора скорости носителя. Съёмка производится всеми камерами одновременно (одномоментно), тем самым обеспечивается трехкратное увеличение производительности (ширины полосы съемки до 1700 м с высоты 1000 м). "Стереосъемка": две камеры МСВ устанавливаются вдоль вектора продольного перемещения носителя под углом ±30°, одна ориентирована в надир. Данная конфигурация использования АВИС обеспечивает получение стереоскопического изображения высокого качества. Для последних двух конфигураций с объективами Hasselblad HC 2,8/80 f = 82,3 мм характеристики кадра, ориентированного в надир, соответствуют режиму «спектрозональная съёмка высокого разрешения», для боковых камер размер пикселя увеличивается до 14 см. Полоса захвата для трёх кадров (перекрытие 10%) составляет 1700 м. |
 |
БОД с объективами МСВ f=28,9 мм |
Для определения пространственного разрешения использовалась чёрно-белая штриховая мира длиной 5 м с шириной штрихов от 5 до 40 см. Результаты лётных испытаний показали, что разрешение МСВ БОД не хуже 5 см с высоты съемки (полета Ан-2) 500 м.