Высокочувствительный оптико-электронный датчик на основе мультиквазиточечной модели источника ИК-излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат наук Билиженко Игорь Владимирович

• Билиженко Игорь Владимирович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Билиженко Игорь Владимирович

Аббревиатуры

Введение

1.ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ПОЭИД

1.1 Обобщенная схема ПОЭИД

1.2 Многоэлементные приемники теплового излучения

1.3 Оптические системы ПОЭИД

1.4 Существующие решения

Выводы по главе

2. АНАЛИЗ ТЕРМОГРАММ ОБНАРУЖИВАЕМЫХ ЦЕЛЕЙ

2.1 Сегментация фрагментов изображения

2.2 Анализ термограмм реальных целей

2.3 Термограммы нарушителя в различных условиях

Выводы по главе

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЦЕЛИ И АЛГОРИТМА ОБРАБОТКИ

3.1 Основные факторы, влияющие на вероятность обнаружения

3.2 Квазиточечная модель квалифицированного нарушителя

3.3 Критерии выбора параметров диаграммы направленности

3.4 Подход к синтезу ПОЭИД на основе квазиточечной модели нарушителя

Выводы по главе

4. МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПАССИВНЫЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ИНФРАКРАСНЫЙ ДАТЧИК

4.1 Разработка алгоритма обработки сигналов

4.2 Разработка схемы устройства

4.3 Основные особенности

4.4 Оценка чувствительности датчика

4.5 Дополнительные функциональные возможности

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Аббревиатуры

ДН - Диаграмма направленности

КН - Квалифицированный нарушитель

КО - Канал обнаружения

МКТМ - Мультиквазиточечная модель

МПЭП - Многоэлементный пироэлектрический приемник

ОУ - Операционный усилитель

ПДН - Парциальная диаграмма направленности

ПОЭИД - Пассивный оптико-электронный инфракрасный датчик

ПУ - Пороговое устройства

ПУЭ - Пороговые устройства элементов

ПЭП - Пироэлектрический приемник

ЭЧЗ - Элементарная чувствительная зона

НОРЕ - Полиэтилен высокой плотности

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Высокочувствительный оптико-электронный датчик на основе мультиквазиточечной модели источника ИК-излучения»

Актуальность темы

Оптико-электронные приборы и комплексы, использующие оптический диапазон электромагнитных волн занимают все большее место в решении различных народно хозяйственных задач. Это в полной мере относится и к разработке оптико-электронных приборов для обнаружения различных целей, являющихся источниками ИК-излучения, а также к разработке способов применения таких приборов. Для этого требуется решение задач контроля состояния и параметров среды на различных объектах в упомянутом оптическом диапазоне электромагнитных волн. В последнее время заметно возросло количество типов таких источников и разнообразие их параметров. Если ранее речь шла, как правило, об обнаружении человека, то сейчас становится все более актуальным обнаружение различных малоразмерных дистанционно управляемых или беспилотных летательных аппаратов и роботов. Кроме того, актуальна и задача обнаружения источников излучения, которые применяют или в которых применяются средства и методы снижения уровня ИК-излучения для уменьшения вероятности обнаружения, т.е. для снижения эффективности работы устройств обнаружения.

Таким образом, разработка, совершенствование и исследование характеристик оптико-электронных приборов, использующих электромагнитное излучение оптического диапазона волн, предназначенных для обнаружения различных объектов, а также повышение информативности формируемых ими информации и эффективности обработки этой информации является важной и актуальной задачей.

В частности, это относится к пассивным оптико-электронным инфракрасным датчикам (ПОЭИД), как одним из наиболее распространенных устройств обнаружения различных целей, принцип действия которых основан на регистрации изменения ИК-излучения оптического диапазона при движении различных источников такого

излучения в области диаграммы направленности датчика. Распространенность таких устройств обусловлена тем, что они обладают высокими функциональными характеристиками при относительно низкой цене.

Однако существует проблема, связанная с наличием существенного снижения эффективности функционирования ПОЭИД в ряде практических ситуаций, прежде всего, связанных с обнаружением объектов, имеющих малую излучающую поверхность и низкий уровень излучения. Например, малоразмерные БПЛА или роботы, а также цели, которые или в которых применяются средства снижения уровня, регистрируемого датчиком ИК-излучения.

Следует отметить, что в настоящее время технические характеристики пассивных оптико-электронных инфракрасных датчиков достигли определенного предела. Ведутся исследования в области методов оценки параметров [1-5], пироэлектрических приемников [6, 7], моделей источников излучения [8-12], методов и способов получения и преобразования сигналов [13-15], предлагаются некоторые решения [16-20], которые можно использовать на практике, но они, во-первых, позволяют лишь незначительно повысить эффективность датчика, добавляя вспомогательные функции, например, определение направления движения [21-25], без сколько-нибудь существенного улучшения основных характеристик, например, позволяют определять направление движения источника излучения, и, во-вторых, не учитывают в достаточной степени возможную специфику как самого источника, так и тактики его поведения. В работах [26- 32] сформулированы некоторые подходы к решению рассматриваемой проблемы, так в работе [11] предлагаются некоторые критерии и ограничения, но они не дают возможности в достаточной степени решить рассматриваемую задачу.

Поэтому, можно говорить, что на данном этапе, актуальной является задача разработки, совершенствования и исследования характеристик рассматриваемых приборов, использующих электромагнитное излучение

оптического диапазона волн. В частности, задача создания новых, более эффективных ПОЭИД для решения задач обнаружения источников ИК-излучения в такой области техники, как средства обеспечения безопасности.

Цель работы состоит в повышении эффективности пассивных оптико-электронных инфракрасных датчиков обнаружения источников ИК-излучения оптического диапазона электромагнитных волн в условиях применения методов и средств снижения уровня инфракрасного излучения.

Основные задачи исследования

1. Выполнить исследование характера распределения интенсивности ИК-излучения реальных целей и оценить их соответствие существующим моделям.

2. Разработать модель реальной цели, использующей специальные методы и средства снижения своего уровня ИК-излучения оптического диапазона.

3. Предложить подход к синтезу пассивного оптико-электронного инфракрасного датчика на основе предложенной модели источника ИК-излучения.

4. Разработать научно обоснованное техническое решение для пассивного оптико-электронного инфракрасного датчика, обладающего высокой эффективностью обнаружения источника излучения в условиях использования средств маскировки в области ИК-диапазона.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Подход к синтезу пассивного оптико-электронного инфракрасного датчика, на основе предложенной мультиквазиточечной модели распределения интенсивности ИК-излучения цели.

2. Метод многоканальной обработки сигналов с формированием нескольких парциальных диаграмм направленности, адаптированных к

приоритетным параметрам цели в пассивных оптико-электронных инфракрасных датчиках и научно обоснованное техническое решение для многоканального пассивного оптико-электронного инфракрасного датчика.

Научная новизна

1. Получены зависимости разностной мощности и разностной плотности мощности ИК-излучения различных фрагментов стандартной и реальной целей, отличающиеся от известных тем, что позволяют сделать объективные оценки влияния возможного применения целью средств и методов снижения своего уровня ИК-излучения, в частности, использования теплоизолирующих материалов.

2. Разработана мультиквазиточечная модель цели в инфракрасном диапазоне, отличающаяся тем, что состоит из обособленных фрагментов и позволяет оценить характеристики и вклад различных фрагментов цели в результирующее излучение.

3. Предложен подход к синтезу пассивного оптико-электронного датчика, который включает этапы определения приоритетных характеристик и параметров модели источника ИК-излучения, формирования нескольких парциальных диаграмм направленности, каждая из которых оптимизирована под каждую из приоритетных характеристик и использовании для обработки сигналов отдельных каналов, выполняющих кроме того и задачу компенсации излучения фона.

4. Предложен метод многоканальной обработки в пассивных оптико-электронных инфракрасных датчиках и научно обоснованное техническое решение для пассивного оптико-электронного инфракрасного датчика, отличающиеся тем, что предусматривают использование отдельных каналов обнаружения для различных направлений движения источников излучения и позволяющее сформировать различные диаграммы направленности при использовании одного пироэлектрического приемника и одной оптической

системы для разных условий движения источников излучения, что обеспечивает инвариантность к направлению движения.

5. Сформулированы критерии выбора параметров элементарных чувствительных зон, позволяющие достичь максимального отношения сигнал/шум.

Практическая ценность

1. Реализован алгоритм обработки термограмм, позволяющий осуществить сегментацию различных областей термограмм с различной температурой, используя различные пороговые значения, а также позволяющий сделать объективную оценку параметров характерных областей термограммы.

2. Получены результаты анализа термограмм, позволяющие оценить влияние различных параметров реального источника ИК-излучения на вероятность обнаружения пассивного оптико-электронного инфракрасного датчика.

3. Предложен подход к синтезу пассивного оптико-электронного инфракрасного датчика, который может быть использован при решении практических задач разработки ПОЭИД на основе различных моделей источника ИК-излучения.

4. Разработано научно обоснованное техническое решение для многоканального пассивного оптико-электронного датчика, позволяющее реализовать устройство, инвариантное к направлению движения источника излучения.

Реализация результатов

Результаты диссертационной работы используются при разработке новых образцов ПОЭИД на ЗАО «Риэлта» и в учебном процессе Университета ИТМО.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях: ХИП, XLIV и XLVI научных и учебно-методических конференциях Университета ИТМО (Санкт-Петербург, Россия, 2014-2015); Всероссийской конференции с международным участием «Комплексная защита объектов информатизации и измерительные технологии» (Санкт- Петербург, Россия, 2014); методических конференциях Университета ИТМО (Санкт- Петербург, Россия, 2014-2015); Всероссийской конференции с международным участием «Комплексная защита объектов информатизации» (Санкт- Петербург, Россия, 2016); Научной конференции с международным участием «Информационные технологии и системы 2017» (Республика Башкортостан, Россия, 2017).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях из перечня ВАК, 8 статьей в других изданиях, получен патент на полезную модель.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 79 наименований, содержит 110 страниц, 53 рисунка, 7 таблиц.

1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ПОЭИД 1.1 Обобщенная схема ПОЭИД

На сегодняшний день, остро стоит задача обнаружения проникновения на объекты различного типа. При этом одним из наиболее популярных устройств, используемых для решения данной задачи являются пассивные оптико-электронные инфракрасные датчики. Это обусловлено тем, что такие устройства обладают сравнительно высокими функциональными характеристиками, при относительно невысокой цене. Эффективность обнаружения проникновения в охраняемую зону определяется, прежде всего, тем, что ПОЭИД позволяют контролировать весь объем помещения. Таким образом, решается задача обнаружения не только через наиболее уязвимые места, но практически при любом пути проникновения: через окно, двери, путем пролома пола, потолка, стены.

Принцип действия ПОЭИД основан на регистрации изменения разности мощностей теплового излучения обнаруживаемого объекта и фона.

Структурная схема ПОЭИД приведена на рисунке 1.1.

Оптическая система

Рисунок 1.1 - Обобщенная схема ПОЭИД Оптическая система фокусирует на пироэлектрический приемник излучение из определенной части объекта. Пироэлектрический приемник преобразует тепловое излучение в электрический сигнал. Схема обработки сигнала с помощью заданного алгоритма. Исполнительный элемент обеспечивает непосредственно передачу сигнала о срабатывании.

Рассмотрим особенности основных элементов ПОЭИД, необходимые для решения поставленных в работе задач.

1.2 Многоэлементные приемники теплового излучения

Как показано в работах [11, 30] принципиально достичь качественных улучшений характеристик ПОЭИД возможно при повышении информативности пироэлектрического приемника (ПЭП) и применении новых алгоритмов обработки и структур ПОЭИД. С точки зрения повышения информативности возникает вопрос возможности использования многоэлементных ПЭП.

Приемники с двумя чувствительными элементами

В настоящее время в ПОЭИД широко применяются пироэлектрические приемники Мшаа с двумя и четырьмя чувствительными элементами. На рисунках 1.2 - 1.4 показаны основные характеристики пироэлектрического приемника, размеры чувствительных элементов и схема электрических соединений.

Рисунок 1.2 - Основные характеристики пироэлектрического приемника

Мшга1а ГОА-Е700

Рисунок 1.3 - Габаритные параметры чувствительных элементов пироэлектрического приемника Мш^а ШЛ-Е700

Рисунок 1.4 - Схема электрических соединений пироэлектрического

приемника Мша:а ШЛ-Е700 Как показано на схеме электрических соединений, чувствительные элементы соединены последовательно с разной полярностью, что приводит к тому, что выходной сигнал пироэлектрического приемника представляет из себя разность двух сигналов [33]. Именно за счет этого в датчиках такого типа реализована термокомпенсация. Однако, использование одного выхода приводит к низкой информативности входного сигнала.

Приемники с четырьмя чувствительными элементами

Пример пироэлектрического приемника с четырьмя чувствительными элементами и соответствующая схема электрических соединений приведены на рисунках 1.5 - 1.6. Такой пироэлектрический приемник обладает большими габаритными размерами. Как показано на схеме электрических соединений, чувствительные элементы соединены обратной полярностью, каждый чувствительный элемент оснащен отдельным предусилителем. Расстояние между чувствительными элементами значительно больше, по сравнению с двухэлементными пироэлектрическими приемниками. Это, в свою очередь, может приводить к неравномерности распределения энергии излучения при фокусировке. Рассматриваемый пироэлектрический приемник обладает четырьмя каналами и позволяет получить большую информативность, по сравнению с пироэлектрическими приемниками, используемыми в традиционных ПОЭИД на сегодняшний день [34]. Использование многопараметрического алгоритма, где будет производиться сравнение сигнала по каждому из каналов, позволит снизить вероятность

ложной тревоги. Кроме того, это позволит реализовать функцию иммунитета срабатывания к мелким животным.

Рисунок 1.5 - Размеры и внешний вид пироэлектрического приемника

Infгatec LM-244

Рисунок 1.6 - Схема электрических соединений пироэлектрического

приемника 1пйа1ес LM-244

Приемники с девятью чувствительными элементами

Данный пироэлектрический приемник (рисунок 1.7) состоит из девяти чувствительных элементов, расположенных на площадке 1,7x1,7 мм2.

КУ

ч-1—ц.-—1-'

г-'

м 1 ^ 1 1

и

1

т Г| С. 'Ю.го

о

Рисунок 1.7 - Основные параметры пироэлектрического приемника 1пй^ес

Р1А-903-Х002

Каждый чувствительный элемент оснащен предусилителем. Термокомпенсация в данном случае должна быть реализована на этапе обработки сигнала [35]. Использование девяти чувствительных элементов позволяет получать информацию о направлении перемещения объекта. а также производить селекцию объектов по размеру. Схема электрических соединений такого приемника приведена на рисунке 1.8.

Линейный массив пироэлектрических приемников

В таком пироэлектрическом приемнике (рисунок 1.9) в линию

располагаются 128 чувствительных элементов, которые объединены мультиплексором [36]. Каждый чувствительный элемент при этом оснащен предусилителем. Такая схема позволяет получить пироэлектрический приемник, обладающий более высокой информативностью входного сигнала по сравнению с пироэлектрическими приемниками, рассмотренными выше. В качестве алгоритма обработки, может быть реализован гибридный алгоритм, где непосредственно в датчике будет применен пороговый алгоритм, а более сложная часть обработки будет производиться на

программном уровне. Это позволит получить устройство, с помощью которого можно получать информацию о передвижениях объекта.

Рисунок 1.8 - Схема электрических соединений пироэлектрического приемника Infratec PIA-903-X002

Рисунок 1.9 - Внешний вид и размеры Heimann HPS 128-LTI-S Таким образом, использование в ПОЭИД пироэлектрических приемников с отдельными каналами обработки сигнала приводит к необходимости адаптации алгоритмов обработки, используемых в ПОЭИД

на сегодняшний день. Использование четырехэлементных пироэлектрических приемников требует решения проблем, связанных с распределением энергии при фокусировке излучения, что вызвано тем, что расстояние между чувствительными элементами значительно больше, по сравнению с пироэлектрическими приемниками, используемыми в традиционных ПОЭИД.

Использование пироэлектрических приемников с девятью чувствительными элементами может позволить получить датчик с более высокой степенью информативности входного сигнала. В данном случае, требуется реализовать обработку сигнала на уровне программного обеспечения.

Использование в ПОЭИД линейного массива чувствительных элементов позволяет получить высокую информативность сигнала при передвижении объекта приобретает наибольшую информативность о передвижении в горизонтальной плоскости, но это требует использования сложных схем обработки на уровне программного обеспечения.

Таким образом, на данный момент, существует достаточное количество ПЭП, которые принципиально могут позволить решить поставленную задачу.

1.3 Оптические системы ПОЭИД

Одним из принципиальных ограничений решения поставленной задачи разработки ПОЭИД является сохранение или не принципиальные изменения конструкции и оптической системы устройства. Поэтому необходимо оценить основные возможности изменения параметров оптических систем ПОЭИД.

В качестве основных элементов оптической системы, в традиционных ПОЭИД используются следующие основные элементы [37]:

- линза Френеля - сегментированная линза, представляющая собой совокупность концентрических колец малой толщины, соединенных друг с

другом. Сечение каждого из таких колец имеет форму треугольника, с одной криволинейной стороной;

- зеркальная оптика - в ПОЭИД используется конструкция из ряда зеркал особой формы, фокусирующая тепловое излучение на пироэлектрический приемник;

- комбинированная оптика, где совмещены зеркала и линза Френеля.

Как правило, в ПОЭИД применяются линзы Френеля. К

преимуществам линз Френеля можно отнести следующее:

- простота устройства датчика на их основе;

- низкая стоимость;

- использование одного устройства для различных применений путем смены линз.

В устройствах на основе линзы Френеля каждый сегмент оптической системы формирует соответствующий луч диаграммы направленности. Оптимизация и выбор параметров каждого такого сегмента (площадь, угол наклона, расстояние до пироэлектрического приемника, прозрачность, отражающая способность, степень дефокусировки, использование сферической формы вместо цилиндрической) может позволить получить практически равномерную чувствительность датчика по каждому лучу. Например, за счет применения линзы сферической формы, можно минимизировать аберрации в сравнении со стандартной цилиндрической линзой [38], что повышает надежность обнаружения ПОЭИД.

Линза Френеля обладает меньшей стоимостью, в сравнении с зеркальной оптикой, что обусловлено тем, что ее изготавливают методом штамповки и для ее производства применяются более дешевые материалы.

Кроме этого, в линзах Френеля используется дополнительное структурирование ДН в вертикальной плоскости, обусловленное мультифокусной геометрией линзы.

Также надо отметить, что, несмотря на то, что оптические характеристики линз Френеля продолжают совершенствоваться, применение зеркальной оптики все еще является более эффективным. Использование зеркальной оптики способствует достижению более точной фокусировки и, как следствие, повышению чувствительности и увеличению дальности обнаружения объекта. за счет использования зеркал определенной формы (включая многосегментные зеркала) можно получить практически равномерную чувствительность вне зависимости от дальности нахождения объекта. Более того, в дальней зоне чувствительность оказывается примерно на 60% больше, в сравнении с простыми линзами Френеля. Помимо этого, использование зеркальной оптики упрощает защиту антисаботажной зоны (зона, расположенная под точкой установки ПОЭИД). Зеркало производится из пластмассы методом штамповки. На структурированную поверхность после этого наносится светоотражающее покрытие, способное сохранять свои свойства на протяжении долгого времени (до 10 лет). Самые высокие характеристики обеспечивает покрытие из золота, что приводит к значительному удорожанию ПОЭИД на основе зеркальной системы в сравнении с линзовой. Кроме того, ПОЭИД на основе зеркальной оптики обладают большими габаритами в сравнении с датчиками, предусматривающими использование линз Френеля.

Однако, ПОЭИД, в которых зеркальная оптика является единственным элементом оптической системы встречаются редко. ПОЭИД с зеркальной оптикой, например, выпускают такие фирмы, как SENTROL [39] и АМТЕСН [40]. Как и в случае с линзами Френеля, ПОЭИД на основе зеркальной оптики подразумевают использование сменных зеркальных масок, позволяющих выбрать необходимую форму ДН и способных адаптировать ПОЭИД под требуемую конфигурацию охраняемого пространства.

Также, в некоторых случаях, возможно использование комбинированной оптики, совмещающей как линзы Френеля, так и зеркальную оптику. В таком случае, линзы Френеля применяются для

формирования ДН на средних расстояниях, в то время, как зеркальная оптика используется для формирования дальних зон ДН и антисаботажной зоны

[41].

Помимо фокусировки излучения на чувствительном элементе, оптическая система обеспечивает фильтрацию излучения, отличного от ИК диапазона, во избежание его попадания на пироэлектрический приемник и как следствие ложного срабатывания ПОЭИД. Большая часть ПОЭИД имеет входное окно, представляющее из себя «белый» фильтр, рассеивающий видимое излучение, но при этом, не влияющее на распространение излучения ИК диапазона. Что касается ПОЭИД, использующих линзы Френеля, то в данном случае роль фильтра выполняет непосредственно сама линза [42].

В ПОЭИД на основе зеркальной оптики, дополнительный поглощающий фильтр располагается на самом зеркале. В данном случае, также необходимо обеспечить хорошее отражение ИК излучения и поглощение видимого излучения, что выполняется за счет окрашивания зеркала черный цвет. Так как такой фильтр разнесен в пространстве по отношению к поглощающему фильтру, размещенному на корпусе пироэлектрического приемника, интенсивность теплового излучения, попадающего на чувствительный элемент в результате поглощения фильтра, снижается [43].

Линза Френеля

Линза Френеля — сложная сегментированная линза, предложенная Огюстеном Френелем. Линза Френеля представляет собой совокупность концентрических колец малой толщины, соединенных друг с другом. Сечение каждого из таких колец имеет форму треугольника, с одной криволинейной стороной. [44]. На рисунке 1.10 показаны линза Френеля (рисунок 1.10 а), и обычная сферическая линза (рисунок 1.10 б).

а) б)

Рисунок 1.10 - Линза Френеля и обычная сферическая линза

Данная конструкция позволяет достичь малой толщины (а, следовательно, и массы) линзы даже в случае большой угловой апертуры. Особый образ строения сечения колец позволяет достичь низких значений сферической аберрации, что позволяет преобразовать излучение точечного источника в практически параллельный пучок [45].

Линзы Френеля разделяют на кольцевые и поясные. Кольцевые коллимируют излучение в одном единственном направлении. Поясные линзы направляют излучение по всем направлениям в некоторой плоскости [46].

Принцип действия

Предположим, что некоторый точечный источник излучает монохроматический свет с длиной волны X (рисунок 1.11). Так как источник точечный, излучаемая волна имеет сферическую форму. Фронт волны показан на рисунке синим цветом.

Также, согласно принципу Гюйгенса — Френеля, который гласит, что каждый элемент волнового фронта может рассматриваться, как центр вторичного возмущения, формирующего вторичные сферические волны. При этом, результирующее поле в каждой точке пространства определяется в виде интерференции таких волн. Также, учитывая то, что смещение на целую длину волны в пространстве, вне зависимости от направления не изменит

фазу вторичных источников, волновой фронт может быть «разорван», как показано на рисунке 1.11 [47].

2\ X О

к / \ \ \ \

У / / / /

ЗА/2 У2

Рисунок 1.11 - Волновой фронт Если разделить фронт волны исходной волны совокупностью смещенных на половину длины волны фронтов плоской волны, то получим кольцевые зоны, которые называются зонами Френеля.

В данном случае, изначальный фронт представлен в виде двух сравнительно плоских вторичных излучателей (рисунок 1.12). Однако, вследствие смещения на половину длину волны, рассмотренные волны будут претерпевать взаимное гашение. Для избавления от такого влияния нечетных зон Френеля есть два метода [48].

Один из методов (амплитудные линзы Френеля) подразумевает закрытие нечетных зон непрозрачными кольцами.

Излучатель, показанный синим цветом, не является плоским и имеет разрывы (нулевые провалы, где были нечетные зоны Френеля). Это приводит к тому, что в данном случае нельзя достигнуть идеальной коллимации луча. Таким образом, вместе со строго коллимированной частью излучения (амплитуда которой представлена двумерной Фурье-компонентой пространственного распределения фазы «синих» излучателей по плоскому волновому фронту с нулевым смещением) обязательно будет присутствовать

широкоугольный шум (все остальные Фурье-компоненты за исключением нулевого).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Билиженко Игорь Владимирович, 2017 год

Список литературы

1. Волхонский В.В., Воробьев П.А., Трапш Р.Р. Критерии оценки эффективности функционирования оптико-электронных датчиков систем физической защиты // Вестник компьютерных и информационных технологий. - 2014. - № 3. - С.24-29

2. Багров В., Богданов А. Оценка дистанций проникновения нарушителя для охранных ПИК датчиков // Алгоритм безопасности. - 2012. - № 5. - С. 64-65.

3. Волхонский В.В., Воробьев П.А. Методика оценки вероятности обнаружения несанкционированного проникновения оптикоэлектронным извещателем // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - СПб.: - 2012. - № 1(77). - С. 120-123.

4. Волхонский В.В., Воробьев П.А.. Трапш Р.Р. Критерии оценки эффективности функционирования оптикоэлектронных датчиков систем физической защиты // Вестник компьютерных и информационных технологий. - 2014. - № 3. - С.24-29

5. Jacobs E. L. et al., "Pyroelectric sensors and classification algorithms for border and perimeter security," Proc. SPIE. 7481, , 74810P (2009). 0277-786X

6. Rafique F., Siddiqui N. Parametric comparison of selected dual elements PIR sensors // SSU Res. J. of Engg. and Tech. 2012. V. 2. N 1. 7 p.

7. Pyroelectric Infrared Sensors. [(accessed on 4 May 2014).]. Available online: http: //www. murata.com/products/catalog/pdf/s21 e.pdf.

8. Билиженко И.В., Трапш Р.Р., Волхонский В.В. Анализ распределения уровня инфракрасного излучения нарушителя для задач обнаружения квалифицированного проникновения. Комплексная защита объектов информатизации и измерительные технологии. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием - 2014. С. 3-7.

9. Воробьев П.А. Оценка эффективности использования нарушителем средств снижения уровня инфракрасного излучения // Охрана, безопасность, связь 2014: сборник материалов XVIII Международной научно-практической конференции. - Воронеж: Воронежский институт МВД России. - 2014. -Часть 1. - С. 90-91.

10. Воробьев П.А., Трапш Р.Р. Тепловой портрет нарушителя систем физической защиты // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, СПб: НИУ ИТМО, Выпуск 2. - 2013.- С. 133-134.

11. Воробьев П.А. Модель и метод анализа вероятности обнаружения нарушителя пассивными инфракрасными извещателями систем физической защиты объектов информатизации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - СПб.: НИУ ИТМО. -2015. - 139 с.

12. Ustun V., Smith J.S. Creating realistic human behavior in physical security systems simulation // Proc. 19th Conf. on Behavior Representation in Modeling and Simulation. Charleston, USA, 2010. P. 310-311.

13. Yun, J.; Lee, S.-S. Human Movement Detection and Identification Using Pyroelectric Infrared Sensors. Sensors 2014.

14. Shankar, M.; Burchett, J.B.; Hao, Q.; Guenther, B.D.; Brady, D.J. Human-tracking systems using pyroelectric infrared detectors. Opt. Eng. 2006.

15. Stierli P. Method for Processing Passive Infrared Detector Signals and Infrared Detector for Carrying out the Method. Patent EP 0646901. Publ. 05.04.1995.

16. Shpater P. Passive Infrared Motion Detection Circuit Having Fur Comparators. Patent US5886632. 1999.

17. Mulleer K.A. Infrared Intrustion Detector. Patent US 5045702. Publ. 03.09.1991.

18. Quad R., Storck K. Infrared Detector with Direction Identification Capability. Patent US 4914298. Publ. 03.04.1990.

19. Патент 4914298 США. Infrared detector with direction identificatiom capability / R. Quad, K. Storck - Опубл. 03.04.1990.

20. Патент 5045702 США. Infrared intrustion detector / Kurt A. Mulleer -Опубл. 03.09.1991.

21. Zappi P., Farella E., Benini L. Pyroelectric infrared sensors based distance estimation // Proc. IEEE Sensors. 2008. P. 716-719. doi: 10.1109/ICSENS.2008.4716542

22. M. Moghavvemi and L. C. Seng, "Pyroelectric infrared sensor for intruder detection," in Proc. IEEE Region 10 Conf. (TENCON 2004), Nov. 2004, vol. 4, pp. 656-659.

23. Fang J.-S., Hao Q., Brady D.J., Shankar M., Guenther B.D., Pitsianis N.P., Hsu K.Y. Path-dependent human identification using a pyroelectric infrared sensor and Fresnel lens arrays // Optics Express. 2006. V. 14. N 2. P. 609-624. doi: 10.1364/OPEX.14.000609

24. Sadagopan V.K., Rajendran U., Francis A.J. Anti theft control system design using embedded system // Proc. IEEE Int. Conf. on Vehicular Electronics and Safety. 2011. V. 85. P. 239-242. doi: 10.1109/ICVES.2011.5983776

25. Zappi P., Farella E., Benini L. Tracking motion direction and distance with pyroelectric IR sensors // IEEE Sensors Journal. 2010. V. 10. N 9. P. 1486-1494. doi: 10.1109/JSEN.2009.2039792

26. Волхонский В.В., Воробьев П.А., Малышкин С.Л., Перчуков В.И., Рахматуллина Т.М. Охранный пассивный инфракрасный извещатель. Патент RU 159 824 U1, опубликован 20.02.2016, бюл. №5.

27. Волхонский В.В. К вопросу повышения вероятности обнаружения несанкционированного проникновения на охраняемый объект // Вестник Воронежского института МВД России. - 2011. - №4. - С. 37-44.

28. Волхонский В.В. Оптимизация структуры и алгоритмов работы комбинированных средств обнаружения проникновения нарушителя // Вестник Воронежского института МВД России. - 2012. - № 2. - С. 91-97.

29. Волхонский В.В. Критерии выбора контролируемых средствами обнаружения параметров в системе безопасности // Приборостроение. -СПб.: - 2013. - № 1. - С. 8-12.

30. Волхонский В.В. Возможности качественного улучшения параметров пассивных инфракрасных извещателей // Охрана, безопасность, связь. 2016. №1-1. С. 56-59.

31. Волхонский В.В. Возможности качественного улучшения параметров пассивных инфракрасных извещателей // Охрана, безопасность, связь. 2016. №1-1. С. 56-59.

32. Волхонский В.В., Билиженко И.В. Повышение информативности пироэлектрических приемников как способ увеличения вероятности обнаружения пассивными инфракрасными извещателями // Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции «Комплексная защита объектов информатизации». СПб., 2016. С. 6-10.

33. Whatmore, R.W. Pyroelectric devices and materials. Rep. Prog. Phys. 1986.

34. D. Li, K. D. Wong, Y. H. Hu, A. M. Sayeed, "Detection classification and tracking of targets", IEEE Signal Process. Mag., vol. 19, no. 2, pp. 17-29, Mar. 2002.

35. Cirino G.A., Barcellos R., Morato S.P., Bereczki A., Neto L.G. Design, fabrication, and characterization of Fresnel lens array with spatial filtering for passive infrared motion sensors. SPIE Proc. 2006;6343:634323.

36. Chari S, Jacobs EL, Choudhary D; Pyroelectric linear array sensor for object recognition. Opt. Eng. 0001;53(2):023101 (Feb 12, 2014). doi:10.n17/mE53.2.023101.

37. Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения: Учебное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком. -2004. - 367 с.

38. Савельев И.В. Курс общей физики, том III Оптика, атомная физика, физика атомного ядра и элементарных частиц. — 537 с.

39. AP633/AP643 Passive Infrared Detectors. Инструкция по установке [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://objects.eanixter.com/PD348257.pdf (дата обращения 30.04.2017), свободный. - Загл. с экрана.

40. Mirror Optic PIR Motion Sensors. Руководство по эксплуатации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://static.interlogix.com/library/70909_aritech_mirror_optic_ds_fin.pdf (дата обращения 30.04.2017), свободный. - Загл. с экрана.

41. Ворона В. А., Тихонов В. А. Технические системы охранной и пожарной сигнализации. - М.: Горячая линия-Телеком. - 2012. - 376 с.Андреев С.П. ИК-пассивные датчики охранной сигнализации // Специальная Техника. — 1998. №1.

42. Волхонский В.В. Извещатели охранной сигнализации. Изд. 4-е доп. и перераб. - СПб.: Экополис и культура. - 2004. - 272 с.

43. Ландсберг Г. С. Оптика. Учеб. пособие: Для вузов. — 6-е изд., стереот. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 848 с.

44. Сухов Л. Т. Лабораторный практикум по оптике: Учебное пособие — Красноярск, 2007

45. Демкин В.П., Нявро В.Ф. Оптика: Учебно-методический комплекс Томский государственный университет. — Томск, 2007.

46. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. — изд.2-е, исправленное. Наука, 1973. - 713 с.

47. Бутиков Е.И. Оптика. Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1986 . -512 с.

48. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. Учеб. пособие для вузов. -3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1995. - 463 с.

49. Нагибина И. М. Интерференция и дифракция света: Учеб. пособие для приборостроительных вузов оптическиъ специальностей. 2-у изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985 г. 332 с.

50. Москалев В.А., Нагибина И.М., Полушкина Н.А., Рудин В.Л.; Под общ. ред. Москалева В.А. - СПб.: Политехника, 1995 - 528 с.

51. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1980. — Т. IV. Оптика. — С. 701—702. — 768 с.

52. Андреев С.П. ИК-пассивные датчики охранной сигнализации // Специальная Техника. — 1998. №1.

53. Пассивные инфракрасные пироприемники и линзы Френеля http: //www.efo.ru/doc/Sencera/Sencera.pl?2382

54. Винчелл А. Н., Винчелл Г., Оптические свойства искусственных минералов, пер. с англ.. М., 1967.

55. Оглуздина Ю.А. Алгоритмы сегментации изображений // Молодежный научно - технический вестник - 2013

56. ISC-BPQ2-W12 PIR Motion detector. [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

https://us.boschsecurity.com/en/products/intrusionalarmsystems/detectorsandacces sories/motionpir/motionpir_products_5348 (дата обращения 30.04.2017), свободный. - Загл. с экрана.

57. Motion Detector Discovery Quad MCW. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.visonic.com/Products/Wireless-Property-Protection/Motion-sensor-discovery-quad-mcw (дата обращения 30.04.2017), свободный. - Загл. с экрана.

58. Digital Quad PIR Detector. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.thecrowgroup.com/Products_Systems/intrusion_detectors/swan_series/ swan_quad (дата обращения 30.04.2017), свободный. - Загл. с экрана.

59. Maini R, Aggarwal H (2001) Study and comparison of various image edge detection techniques. International Journal of Image Processing 3.

60. Rafael CG, Wood RE (2008) Digital Image Processing 700-702.

61. M. Buvry, J. Senard, C. Krey.Hierarchical region detection based on the gradient image /In: Scandinavian Conference on Image Analysis, Lappeenranta, Finland - Vol. 2. - 1997. -P. 717-724.

62. Edge Detection Using steerable Filters and CNN, Atilla Ozmen and Emir Tufan Akman, 2002.

63. R. C. Gonzalez and R. E. Woods. "Digital Image Processing". 2nd ed. Prentice Hall, 2002.

64. Волхонский В.В. Устройства охранной сигнализации - Санкт-Петербург: СПб: Университет ИТМО, 2015, 2015. - 114 с.

65. Билиженко И.В. Оценка влияния перераспределения мощности излучения на вероятность обнаружения ПИК-извещателя. Комплексная защита объектов информатизации. Сборник научных трудов Всероссийской научно -практической конференции с международным участием. -2016. - С. 10-15.

66. Билиженко И.В. Оценка характера распределения уровня инфракрасного излучения тела нарушителя. Международная научно-практическая конференция «Охрана, безопасность и связь - 2014» - ч.1. - С.67-68.

67. Билиженко И.В., Волхонский В.В. Особенности решения задачи синтеза оптико-электронных пассивных инфракрасных извещателей с улучшенными характеристиками обнаружения. Труды пятой международной научной конференции Информационные технологии и системы. - 2016. - С. 67-71.

68. ГОСТ Р 50777-2014. Извещатели пассивные оптико-электронные инфракрасные для закрытых помещений и открытых площадок. - Введ. 01.01.2016. - М.: Госстандарт Российской Федерации. - 36 с.

69. E N 50131-2-2 Alarm systems - Intrusion systems - Part 2-2: Requirements for passive infrared detectors. Approved 2004-05-04. CENELEC. - 38 p.

70. Полещук Р. Европейские стандарты EN50131 для систем охранной сигнализации // Алгоритм безопасности. - СПб.: - 2010. - №4. - С. 28-31.

71. Волхонский В.В., Билиженко И.В., Трапш Р.Р. О соответствии стандартных целей для пассивных инфракрасных извещателей реальным нарушителям. Вестник Воронежского института МВД России. - 2014. - № 4. С. 155-164.

72. Билиженко И.В. Особенности учета параметров тепловой модели нарушителя систем физической защиты. Сборник трудов Международной научно-практической конференции "Охрана, безопасность, связь -2015 ", Воронеж. - 2015 . - Часть 1. - С. 54-56.

73. Билиженко И.В., Волхонский В.В. Квазиточечная модель квалифицированного нарушителя объектов, контролируемых оптико-электронными пассивными инфракрасными извещателями. Комплексная защита объектов информатизации. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. -2016. - С. 3-6.

74. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. - М.: Радио и связь. -1983. - 320 с

75. Билиженко И.В., Волхонский В.В. Подход к синтезу пассивных оптико-электронных инфракрасных извещателей на основе квазиточечной модели квалифицированного нарушителя // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 1. С. 143150.

76. Билиженко И.В., Волхонский В.В. Повышение информативности пироэлектрических приемников как способ увеличения вероятности обнаружения пассивными инфракрасными извещателями. Комплексная защита объектов информатизации. Сборник научных трудов Всероссийской

научно-практической конференции с международным участием. -2016. - С. 6-10.

77. Билиженко И. В., Волхонский В. В., Воробьев П. А., Малышкин С. Л. Формирование диаграмм направленности оптико-электронных извещателей на основе многоэлементных приемников ИК-излучения. Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 1. С. 96—99.

78. Билиженко И.В., Волхонский В.В. Метод многоканальной обработки в пассивных оптико-электронных инфракрасных извещателях. Информационные технологии и системы. - 2017. - С. 25-27.

79. Билиженко И.В., Волхонский В.В., Зайцев Л.Г. Охранный пассивный инфракрасный извещатель. Патент RU 170 054 U1, опубликован 12.04.2017. -Бюл. № 11.