×
22.09.2018
218.016.89ea

Способ обработки термовидеоинформации на борту космического аппарата и её отображения на наземной станции

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к вычислительной технике для измерения параметров и характеристик космических аппаратов. Технический результат заключается в оптимизации потоков телеметрической информации. Технический результат достигается за счет того, что для бортовых вычислительных средств задают пороговое значение температуры, получаемое на борту космического аппарата и/или ракеты-носителя, изображение представляют в виде матрицы из i, j зон поля изображения с присвоением каждой зоне идентификатора, для каждой из i, j зон поля изображения определяют откалиброванное среднее значение температуры, сравнивают пороговое значение температуры с откалиброванным средним значением температуры для каждой из i, j зон поля изображения и выявляют аномальные зоны поля изображения с температурой, превышающей заданное пороговое значение, данные о координатах аномальных зон поля изображения и значениях температуры для таких зон передают на наземную станцию, на наземной станции отображают поле изображения с визуальным выделением участков поля изображения с температурой, превышающей заданное пороговое значение, осуществляют необходимые корректирующие воздействия. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области космической техники, а именно к средствам измерения параметров и характеристик космических аппаратов и ракет-носителей посредством телеметрических систем.

Известен способ обработки и отображения термовидеоинформации, полученной на борту космического аппарата и/или ракеты-носителя, предусматривающий определение значений яркостной температуры поля изображения, связанной с термодинамической шкалой истинного значения температуры, и отображение поля изображения наземными компьютерными средствами (См. Климов Д.И., Благодырёв В.А., «Использование инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов в видеотелеметрии для отслеживания температурных параметров КА и РН», Успехи современной радиоэлектроники, №12, 2012, стр. 22-26). В свою очередь, предложенный способ обработки и отображения термовидеонинформации с борта космического аппарата и/или ракеты-носителя представляет собой дальнейшее развитие описанного выше способа и является результатом поиска совокупности технологических решений, которые позволят оптимизировать информационные потоки телеметрической информации по линии «борт – Земля» и выбор компьютерных средств обработки информации на наземных станциях.

Для решения указанной выше технической проблемы в известном способе обработки и отображения термовидеоинформации, полученной на борту космического аппарата и/или ракеты-носителя, предусматривающим определение значений яркостной температуры поля изображения, связанной с термодинамической шкалой истинного значения температуры, и отображение поля изображения наземными компьютерными средствами, предложено выполнить обработку термовидеоизображения на борту, с последующим отображением на наземной станции. В соответствии с предложенным способом обработки и отображения термовидеоинформации, получаемое на борту космического аппарата и/или ракеты-носителя изображение представляют в виде матрицы из i,j двумерных зон поля изображения с присвоением каждой зоне идентификатора. Определяют на борту значение яркостной температуры в i,j-ой зоне поля изображения, связанной с термодинамической шкалой истинного значения температуры, и локализуют участки поля изображения с температурой, превышающей заданное пороговое значение. Данные об указанных аномальных участках поля изображения передают на наземную станцию для отображения компьютерными средствами изображения, разбитого на целое число i,j-зон поля изображения с визуальным выделением участков поля изображения с температурой, превышающей заданное пороговое значение.

Обработка и отображение термовидеоинформации согласно предложенному способу осуществляется следующим образом.

Информация об интегральном значении яркости в ij-ой зоне k-го кадра Yijk поступает на суммирующее по числу кадров устройство

(1)

и далее усредняется по общему числу кадров за секунду L

(2)

В результате, получаем усреднённое по общему числу кадров в секунду значение яркости в рассматриваемой зоне Yij. Известно, что исходя из физического смысла яркости, она численно равна интенсивности света I. Следовательно для i,j-ой зоны, Yij = Iij.

Применимо к яркостному (спектральному) пирометру последовательность обработки термовидеоинформации основана на планковском распределении в диапазоне длин волн, а именно

(3)

где Дж/К – постоянная Больцмана, Дж×с – постоянная Планка, м/с – скорость света, Т – яркостная
температура (К), λ – длина волны (м), ελ – интегральный коэффициент теплового излучения.

Из (3) выразим яркостную температуру

(4)

(5)

Структурная схема решающего устройства и матрицы энергий световых излучений для осуществления предложенного способа обработки информации приведена на фиг. 1. Решающее устройство включает две схемы сравнения – 1-ю и 2-ю, относящиеся к текущему значению яркости Yij в рассматриваемой зоне поля изображения, по которому выдаётся соответствующее значение энергии светового излучения Wij (таблицы 8.27, 8.28, «Таблицы физических величин», ред. Акад. И.К. Кикоин, Москва, Атомиздат, 1976), по которой, в соответствии с законом Планка, вычисляется длина волны

, (6)

а также значения интегрального коэффициента излучения для заданного типа металла (или графита) при соответствующем значении (там же).

Спектральный пирометр калибруется по излучению (на той же длине волны) абсолютно черного тела в градусах яркостной температуры Tij, связанной с термодинамической шкалой соотношением

, (7)

где Тист_ij – истинное (откалиброванное) среднее значение температуры в контролируемой зоне поля изображения,

(8)

Отображение термовидеоинформации при её обработке и вычислении температуры по соотношению (5) на борту космических аппаратов и ракет-носителей будет осуществлено посредством использования процессоров, запрограммированных на алгоритм обработки информации согласно соотношениям (5), (8), а также алгоритма локализации отдельных участков (зон) поля изображения объекта с температурой, превышающей допустимую. Допустимый порог температуры либо вводится оператором при непосредственном отслеживании термообстановки объекта или однократно программируется при разработке программы функционирования процессора. Информация о температуре и координатах участков передается, как один из параметров телеметрической системы. Пороговое значение температуры и дискреты зоны обзора задаются при программировании бортового процессора на Земле. Информация об аномальных температурных зонах передаётся по каналу «борт – Земля» в автоматическом режиме и не требует передачи командной информации по радиолинии на борт космического аппарата или ракеты-носителя.

На компьютере наземной станции отображается фото полей изображения объекта от видеорегистрирующих систем, которое разбивается на целое число контролируемых зон, каждая из которых имеет свой идентификатор (номер), который задаётся программным способом на борту космического аппарата или ракеты-носителя. Принцип визуального отображения видеоинформации о термообстановке на борту (разбиения поля изображения на контролируемые зоны и порядок из нумерации) представлен на фиг. 2. В случае превышения заданного программным способом на борту космического аппарата или ракеты-носителя порогового значения температуры Тпор в контролируемой зоне поля изображения с заданным номером, указанная зона подсвечивается красным или иным цветом. Соответствующий компьютерный интерфейс включает в таком случае: опцию выбора зоны обзора с соответствующим обозначением; опцию изменения размера зон обзора; опцию выбора окна введения порогового значения температуры, если оно не было запрограммировано для процессора обработки заранее; опцию выбора окна выдачи информации о наиболее термонагруженных областях (зонах), в котором отображаются номер зоны обзора, величина превышения порогового значения температуры, текущее время регистрации системой соответствующей видеоинформации. В результате при наземной обработке оператор получает информацию о номере зоны обзора, координатах наиболее термонагруженных областей, относящихся к данной зоне обзора и уровень превышения допустимого температурного порога.

Информационный поток, передаваемый по каналу «борт – Земля», можно оценить следующим образом.

Исходный информационный поток (J0) определяется соотношением

, (9)

где m×n – разрешение фоторегистрирующего прибора (m – количество строк и n – столбцов пикселей) М – разрядность аналого-цифрового преобразователя.

Так как наблюдение термообстановки не требует детального (пиксельного) рассмотрения, разобьём поле изображения на контролируемые зоны в пределах 5×5 ≤ S ≤ 20×20 пикселей, что позволит существенно сократить информационный поток. При этом получение информации о температурах отдельных зон изображения объекта не ограничится несколькими точками, целостность картины термообстановки сохранится, и по-прежнему будет вестись областное наблюдение за температурой объекта.

Пусть площадь контролируемой зоны поля изображения S = a×a (a – сторона зоны в пикселях), тогда новый информационный поток будет

(10)

Максимальное число контролируемых зон поля изображения объекта

(11)

Точная площадь контролируемой зоны поля изображения и число актуальных зон K (наиболее подверженным изменениям температуры) определяется в техническом задании на изделие. Пусть число актуальных зон определяется соотношением (11) и составляет от 5 % до 30 % общей площади изображения, тогда представим (10) как

(12)

Кроме того, требуется передать информацию о номере зоны, уровне превышения порогового значения Tпор этой зоны. Учитывая число K актуальных зон, температуру будем передавать кратным числом (Q) значения точности измерения температуры, так как сама точность измерения ΔТ известна заранее, т.е.:

Q = T/ ΔТ (13)

При этом (14)

Для оценки информационного потока J1 – K, Q нужно представить в двоичном коде ((K)2 и (Q)2,). В этом случае:

, (15)

где – общее число разрядов для К, Q.

Таким образом, предложенный способ обработки и отображения термовидеоинформации позволяет существенно сократить информационный поток, предназначенный для видеоинформации (до нескольких кбит/с), так как отсутствует необходимость передачи видеоизображения с борта (на наземном компьютере имеется видеоизображение, на котором отображаются зоны с превышением температуры). К компьютеру (входящему в наземный комплекс обработки информации по термовидеотелеметрии) в данном случае не предъявляются высокие системные требования.


Способ обработки термовидеоинформации на борту космического аппарата и её отображения на наземной станции
Способ обработки термовидеоинформации на борту космического аппарата и её отображения на наземной станции
Способ обработки термовидеоинформации на борту космического аппарата и её отображения на наземной станции
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 99 items.
13.01.2017
№217.015.6d15

Способ дистанционного зондирования земли

Способ дистанционного зондирования Земли включает в себя получение потока светового излучения Солнца, отраженного от зондируемого участка земной поверхности. Далее поток разделяют на два пучка равной интенсивности, по одному из которых осуществляют преддетекторную адаптивную компенсацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597144
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.721d

Способ радиоподавления несанкционированных каналов космической радиолинии "космический аппарат - земля" и система для его реализации

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована для избирательного радиоподавления N несанкционированных каналов космических радиолиний «космический аппарат (КА) - Земля», в частности для радиоподавления несанкционированных каналов радиолиний «КА - Земля»...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597999
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.901a

Наземный комплекс управления спутниковой навигационной системой

Изобретение относится к спутниковым навигационным системам, а именно к оборудованию наземного комплекса управления данных систем. Достигаемый технический результат - повышение надежности взаимодействия средств, обеспечивающих управление и измерение на пунктах эксплуатации и в центре управления....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604053
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.9639

Делитель мощности для бортовой аппаратуры космического аппарата

Изобретение относится к СВЧ радиотехнике. Делитель мощности содержит четыре направленных ответвителя на связанных линиях. Смежные направленные ответвители расположены перпендикулярно один к другому, так что проводники связанных линий данных направленных ответвителей образуют стороны двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608978
Дата охранного документа: 30.01.2017
25.08.2017
№217.015.aef4

Устройство для измерения электрических параметров операционных усилителей и компараторов напряжения

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при входном контроле аналоговых микросхем при производстве радиоэлектронной аппаратуры. Сущность: устройство содержит испытываемый операционный усилитель или компаратор напряжения, неинвертирующий вход которого через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612872
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.bdae

Наземная система контроля и управления бортовой аппаратурой межспутниковых измерений навигационной системы, например для системы глонасс

Изобретение относится к спутниковым навигационным системам, а именно к оборудованию наземного комплекса управления данных систем. Технический результат состоит в повышении качества контроля навигационных систем. Для этого наземная система контроля и управления бортовой аппаратурой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616278
Дата охранного документа: 14.04.2017
25.08.2017
№217.015.ca22

Способ получения заполненных переходных металлизированных сквозных отверстий печатной платы

Изобретение предназначено для конструирования и изготовления многослойных печатных плат (ПП) для высокоплотного монтажа поверхностно-монтируемых компонентов (ПМК) с матричным расположением выводов в корпусах типа BGA, CGA. Технический результат - обеспечение надежности ПП при увеличении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619913
Дата охранного документа: 19.05.2017
25.08.2017
№217.015.d1ac

Способ радиометрической коррекции изображения от многоэлементного фотоприёмника инфракрасного диапазона

Изобретение относится к области дистанционного зондирования Земли. Способ радиометрической коррекции изображения от многоэлементного фотоприемника инфракрасного диапазона предусматривает выбор на фотоприёмнике не чувствительных к излучению от объекта съёмки элементов, сравнение сигналов от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621877
Дата охранного документа: 07.06.2017
25.08.2017
№217.015.d24c

Двунаправленный тепловой микромеханический актюатор и способ его изготовления

Использование: для изготовления микромеханических устройств, содержащих упругие гибкие деформируемые исполнительные элементы. Сущность изобретения заключается в том, что микромеханический актюатор выполнен в виде сформированной в меза-структуре упруго-шарнирной консольной балки, состоящей из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621612
Дата охранного документа: 06.06.2017
25.08.2017
№217.015.d2bb

Способ дистанционного мониторинга рисовых оросительных систем

Изобретение относится к способам радиометрической съемки земной поверхности и может быть использовано при проведении мониторинга рисовых оросительных систем. Сущность: выполняют панорамную космическую ИК-радиометрическую съемку поверхности земли со средним разрешением 100-200 м и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621876
Дата охранного документа: 07.06.2017
Showing 1-8 of 8 items.
13.01.2017
№217.015.8240

Прибор приема-передачи информационных массивов

Изобретение относится к области передачи информации и может быть использовано при построении бортовых информационных систем космических аппаратов. Технический результат заключается в согласовании бортовой информационно-вычислительной сети с информационными потоками бортовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601833
Дата охранного документа: 10.11.2016
20.01.2018
№218.016.1005

Способ обработки термовидеоинформации и решающее устройство для определения температуры объекта при осуществлении способа

Изобретение относится к области тепловизионной техники и касается способа обработки термовидеоинформации. Способ включает в себя видеозапись теплового излучения исследуемого объекта, транспонирование полученного видеоизображения в видимый диапазон и генерацию видеосигнала, в котором разной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633645
Дата охранного документа: 16.10.2017
28.06.2018
№218.016.67d0

Способ получения бета-фенилэтиламина

Изобретение относится к улучшенному способу получения бета-фенилэтиламина, который широко используется в качестве исходного сырья в фармацевтической промышленности. Способ получения бета-фенилэтиламина заключается в восстановлении фенилацетонитрила газообразным водородом в метаноле в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659037
Дата охранного документа: 27.06.2018
11.01.2019
№219.016.ae8b

Способ получения n-фенил-2-нафтиламина

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения N-фенил-2-нафтиламина. N-фенил-2-нафтиламин применяется как термостабилизатор резин на основе натурального и синтетических каучуков общего назначения, в качестве антиоксиданта для стабилизации полиэтилена и добавки к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676692
Дата охранного документа: 10.01.2019
18.05.2019
№219.017.5981

Бортовая информационная система с радиолинией метрового диапазона волн

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к обработке изображения Земной поверхности и передаче полученной информации на Землю, и предназначено для приема данных от бортовой информационной аппаратуры космического аппарата (КА), предварительной обработки этой информации и передачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002429504
Дата охранного документа: 20.09.2011
27.06.2019
№219.017.98ae

Система сбора и передачи телеметрической информации

Заявленное изобретение относится к области передачи телеметрической информации. Технический результат заключается в увеличении потока информации от датчиков с возросшей динамикой. Система сбора и передачи телеметрической информации состоит из подсистемы сбора сообщений от бортовых локальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692574
Дата охранного документа: 25.06.2019
10.07.2019
№219.017.ac9e

Устройство для сбора и обработки результатов телеметрических измерений

Устройство включает в себя последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вычислитель и накопитель информации, отличающийся тем, что вычислитель включает совокупность из N программных понижающих фильтров низкой частоты и N×n полосовых фильтров, где N - число частотных интервалов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002319129
Дата охранного документа: 10.03.2008
17.06.2023
№223.018.8039

Многоцелевая модульная платформа для создания космических аппаратов нанокласса

Изобретение относится к области космической техники, а более конкретно к космическим аппаратам с общей массой до 10 кг. Многоцелевая модульная платформа космического аппарата нанокласса выполнена в форме шестиугольной призмы и состоит из набора унифицированных масштабируемых модулей. Модули...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002762452
Дата охранного документа: 21.12.2021
+ добавить свой РИД