Метод визначення роздільної здатності інфрачервоних систем дистанційного зондування Землі в умовах льотних випробувань по пасивному тест - об'єкту.

РОЗДІЛ 2
РОЗРОБКА МЕТОДУ ВИЗНАЧЕННЯ РОЗДІЛЬНОЇ ЗДАТНОСТІ ІНФРАЧЕРВОНИХ СИСТЕМ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ ЗЕМЛІ В УМОВАХ ЛЬОТНИХ ВИПРОБУВАНЬ ПО ПАСИВНОМУ ТЕСТ - ОБ'ЄКТУ
У розділі розглянуто фактори, які впливають на якість зображень ІЧ знімків. Проведено аналіз ІЧ мір та вимірювального обладнання, які входять до складу ІЧ вимірювального полігону. Розроблено метод оцінки найвищого теплового контрасту пасивного інфрачервоного тест-об'єкту. Проводиться дослідження характеристик існуючих на даний час ІЧ тест-об'єктів та вимірювального обладнання. Дані дослідження проводяться для наукового обґрунтування створення українського ІЧ вимірювального полігону. Пропонується метод розрахунку коефіцієнта пропускання атмосфери в інфрачервоному діапазоні. Розроблено метод визначення роздільної здатності інфрачервоних систем дистанційного зондування Землі в умовах льотних випробувань по пасивному тест - об'єкту. Основні результати опубліковані у працях [10, 14, 15, 16, 18, 21, 23].
2.1. Структура методу визначення роздільної здатності інфрачервоних систем дистанційного зондування Землі в умовах льотних випробувань по пасивному тест - об'єкту
Структуру методу визначення роздільної здатності інфрачервоних систем дистанційного зондування Землі в умовах льотних випробувань по пасивному тест - об'єкту, можливо представити у вигляді схеми на рис. 2.1. Сутність методу визначення РЗ ІЧ систем в умовах льотних випробувань, який пропонується полягає у поступовому наближенні (віддаленні) ІЧ системи, шляхом побудови ешелонного профілю польоту до неї об'єкту з малою кількістю груп смуг, що дозволяє зменшити витрати на випробування.
Метод складається з 5 послідовних етапів [18]. Розглянемо їх.
1 етап полягає у формуванні характеристик ІЧ полігону. До складу вимірювального полігону входять тест-об'єкти та вимірювальне обладнання. Полігон має бути мобільний та універсальний. В залежності, на якій місцевості, в яку пору року та час доби проводяться випробування, підбирається ІЧ міра. На цьому етапі проводиться вимірювання радіаційної температури ІЧ мір, визначається перепад температур між смугами та фоном мір.
Важливим на цьому етапі є дотримання визначеного температурного перепаду (3 град.) між смугами мір, згідно ДВН.
2 етап включає в себе розрахунок поточного коефіцієнту прозорості атмосфери безпосередньо над ІЧ вимірювальним полігоном саме в час прольоту ЛА над ним. Точність визначення характеристик залежить від точного значення коефіцієнту прозорості атмосфери. Розрахунок коефіцієнту відбувається шляхом вимірювання радіаційної температури дзеркальної алюмінієвої смуги, яка розміщена на вимірювальному полігоні. Оскільки смуга відображає температуру повітря на висоті 11 000 метрів - 217 К, значення якої зменшується через атмосферу, здійснюється перерахунок по закону Бугера та визначається поточний коефіцієнт прозорості атмосфери безпосередньо над ІЧ вимірювальним полігоном в ІЧ діапазоні. При цьому для розрахунку коефіцієнту атмосфери застосовується те ж вимірювальне обладнання, що й для вимірювання температури мір.
3 етап - це отримання зображення ІЧ міри під час випробувань. Отримання зображення відбувається шляхом сканування ІЧ системою ІЧ мір під час прольоту літака над ними. Прольоти над полігоном відбуваються на різних висотах. В ідеальному випадку перший політ має проходити на висоті, з якої на отриманих ІЧ зображеннях розрізнюється міра. Другий політ відбувається на висоті, більшій на 100 метрів від першої. Третя висота польоту має бути більшої від другої теж на 100 метрів, і так далі до такої висоти, з якої на отриманих ІЧ зображеннях не розрізняється жодна група смуг міри.
Рис. 2.1. Структура методу визначення РЗ ІЧ систем ДЗЗ в умовах льотних випробувань по пасивному тест - об'єкту Ця висота буде максимальною, а перша висота - мінімальною (рис. 2.2). Тобто мінімальна висота вибирається довільно.
Для економії коштів польоти проводяться лише на п'яти висотах. При цьому висоти польотів змінюються на стільки метрів, скільки буде треба для рівномірного розподілення між мінімальною та максимальною висотою. Виконання цього етапу залежить багато від підготовки та майстерності екіпажу. Адже зображення мір на ІЧ знімках має бути розташоване по центру плівки, тому проліт на кожній висоті має відбуватись безпосередньо над полігоном і з як найменшим креном.
Рис. 2.2 Профіль польоту літака над ІЧ полігоном на різних висотах, який дозволяє зменшити кількість смуг в ІЧ мірі
Перший, другий та третій етапи проводяться одночасно. Тому на рис. 2.1 вони об'єднанні в рамку. Важливо додати, що льотні випробування задля визначення характеристик ІЧ систем проводяться в ясну безхмарну погоду.
До 4-го етапу входить хіміко-фотографічна обробка (ХФО), оцифрування та дешифрування даних. Оцифрування даних відбувається для перевірки ХФО шляхом визначення насиченості тону яскравості на ІЧ знімку. На цьому етапі по результатах хіміко-фотографічної та цифрової обробки відбувається відбір досвідченим дешифровщиком якісних знімків для візуального аналізу. Це відбувається таким чином, що розглядаються лише ті знімки, в яких: насиченість тону та яскравості рівномірне по всьому знімку; відсутня кривизна ліній, утворених при записі ІЧ системою; відсутнє накладання зображення при записі; відсутнє геометричне спотворення та подвоєння зображення; відсутня нелінійність оптичної щільності на плівці; ІЧ міра розміщена по центру плівки (кадру). Після ретельного відбору якісних зображень відбувається візуальний аналіз, суть якого полягає в розділені смуг мір. Дешифрування даних ІЧ систем, які записують в цифровому вигляді, здійснюється по монітору, а в аналоговому вигляді - по плівках.
Останній 5-й етап - це обробка даних випробувань та визначення роздільної здатності. Він полягає у визначені вірогідності розділення дешифровщиком кожної групи смуг мір на окремій висоті. По цих даних визначається кутова роздільна здатність ІЧ системи на різних висотах прольоту д