سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد مهندسی برق – مخابرات
عنوان:تصویربرداری با امواج میلیمتری در شرایط بد جوی مانند مه، ابر، طوفان های شن و…
چکیده
تصویربرداری رادیومتری امواج میلیمتری غیرفعال سال های زیادیست که شناخته شده است. تحقیقات انجام شده در دهه های هفتاد و هشتاد به وضوح حسن شبیه سازی با این روش را نشان داده است. طول موج کوتاه امواج میلیمتری به همراه خصوصیات خوب انتشار در جو باعث شده آنها بهترین فرکانس برای تصویربرداری در مه، ابر، دود، طوفان های شن و دیگر شرایط با دید کم باشند. بهترین انتشار در محدوده فرکانس 35 تا 94 گیگاهرتز و 140 تا 220 گیگاهرتز اتفاق می افتد. فایده فرکانس پایین تر انتشار بهتر است در صورتی که فرکانس بالاتر، سیگنال و کیفیت بهتری می دهد. عواملی پیشرفت کامل در سیستم های تصویربرداری را محدود کرده است. مخصوصا محدودیت هایی که به دلیل حساسیت گیرنده و قیمت و بزرگ بودن روزنه دوربین وجود دارد. تکنولوژی امروز می تواند این محدودیت ها را برطرف کرده و سیستم های مختلفی بسازد که برای امور متنوعی مفید باشند. سنسورهای تصویربرداری امواج میلیمتری غیرفعال، تشعشع جسم سیاه که به طور طبیعی از منظره تصویربردای شده منتشر می شود را اندازه می گیرند. مشابه یک دوربین مادون قرمز، یک رادیومتر امواج میلیمتری غیرفعال، یک گیرنده امواج الکترومغناطیسی که البته انرژی الکترومغناطیسی را مانند یک رادار منتقل نمی کند. این مشخصه آخر یکی از فواید مهم سنسورهای تصویربرداری امواج میلیمتری غیرفعال هواپیما در سیستم های تصویری مرکب و یا بهبود یافته می باشد.
مقدمه
تصویربرداری با امواج میلیمتری غیرفعال یک روش ایجاد تصویر به وسیله آشکارسازی غیرفعال از موج میلیمتری که به طور طبیعی از یک منظره منعکس می شود می باشد. این گونه تصویربرداری چندین دهه است که انجام می شود یا حتی بیشتر اگر تصویربرداری رادیومتری از طریق اندازه گیری امواج مایکروویو را نیز به حساب بیاوریم. استفاده از سنسورهای جدید در حوزه امواج میلیمتری، تولید تصویر موج میلیمتری غیرفعال با کیفیت تصاویر نور مرئی را ممکن ساخته است و باعث ایجاد علاقه در این زمینه گردیده است. این علاقه تا اندازه ای به دلیل تمایل به گرفتن عکس در طول روز و شب، هوای صاف یا شرایط با دید کم مانند غبار، مه، ابر، دود یا طوفان های شن و حتی در مواردی که اختفا مهم است، می باشد.
محدوده وسیع تصویربرداری نظامی که از قابلیت تصویربردای در شرایط با دید کم سود خواهد برد، توأم با پوشیده و مخفی ماندن ذاتی آن شامل نظارت، دقت در تشخیص هدف، ناوبری، فرود هواپیما، سوخت گیری در هوای ابری، تجسس و نجات، آشکارسازی فلز در محیط ناوبری و نظارت بندر در مه و به طور مشابه، تعدادی از امور کشوری مانند فرود هواپیمای تجاری در مه، عملکرد هواپیما در مه، مراقبت بندر، کنترل ترافیک بزرگراه در مه و آشکارسازی تسحیلات پنهان شده در فرودگاه ها و دیگر مکان ها نیز از دیگر کاربردهای امواج میلیمتری غیرفعال به شمار می آیند.
امواج میلیمتری غیرفعال می توانند از میان مه، ابر، دود و… عبور کنند. بنابراین می تواند در هر آب و هوایی مورد استفاده قرار گیرد.
همیشه مه و شرایط با دید کم مزاحم هواپیمایی شده است. تصادفات مربوط به مه زیاد است و بلند شدن و فرودهای لغو شده به دلیل مه و شرایط با دید کم ضرر اقتصادی مهمی بر خطوط هوایی و بر پست و هواپیمایی عمومی داشته است. امواج میلیمتری خصوصیات انتشاری خوبی در هوا دارند و وقتی به منظور نشان دادن منظره روبرو بکار می روند، فاصله فضایی مناسبی را تحت پوشش قرار می دهند. دوربین های مرکزی امواج میلیمتری غیرفعال، سنسورهایی هستند که در آینده وسایل مفید و یا راه حلی در تکنولوژی فرود آمدن و بلند شدن هواپیما تحت شرایط بد جوی خواهند بود. آنها می توانند تصویر رادیومتری، مشابه تصاویر نور مرئی به صورت همزمان تا 30 هرتز تولید کنند. گروهی که گسترش و تولید این تکنولوژی چه از نظر سخت افزار و چه از نظر چگونگی عملکرد سیستم را بررسی می کند، به نام TRW شناخته می شود.
یک دوربین موج میلیمتری غیرفعال با پهنای باند زیاد می تواند در هلیکوپتر مورد استفاده قرار گیرد. انتقال اتمسفری در مه و باران در مورد امواج میلیمتری بسیار بیشتر از امواج مادون قرمز و نور مرئی می باشد. این مشخصه باعث می شود که امواج میلیمتری برای تصویربرداری در شرایط بد جوی مورد استفاده قرار گیرند. این روش براساس تصویربرداری مستقل می باشد و می تواند در محیط هایی که برای رادار، پردازش اطلاعات تصویر مشکل است به کار برده شود.
برخلاف سنسورهای طول موج نور مرئی و مادون قرمز، سنسورهای امواج میلیمتری غیرفعال به طول موج های بسیار کوچک حساس می باشند. در نتیجه آنها می توانند، در میان چیزها و اشیایی که نور نمی تواند از آنها عبور کنند و آنها را تار می بیند مانند چرم و الیاف نساجی عبور کند. علاوه بر این، انرژی تشعشع شده از اشیاء در این طول موج ها ده برابر طول موج مادون قرمز می باشد. بنابراین سنسورهای امواج میلیمتری غیرفعال در آشکارسازی اجسام پنهان شده و اشیای پلاستیکی و فلزی و… که احتمالا در فرودگاه، راه آهن یا ایستگاه های اتوبوس، وقایع ورزشی، اجتماعات عمومی یا در امور نظامی و دولتی مخفی و یا قاچاق می شوند مفید باشند.
در اینجا به بررسی مشخصه فرکانسی امواج میلیمتری، نور مرئی و امواج مادون قرمز پرداخته و انتشار این امواج در شرایط بد جوی نظیر غبار، مه، ابر، دود یا طوفان های شن را با یکدیگر مقایسه می کنیم. سپس اصول تصویربرداری توسط امواج میلیمتری و همچنین طرز کار یک دوربین تصویربرداری موج میلیمتری غیرفعال شرح داده می شود. در پایان کاربردهای مختلف و متنوع تصویربرداری با استفاده از امواج میلیمتری و به خصوص مورد استفاده آن در صنعت هواپیمایی بیان می گردد.
تعداد صفحه : 72
