Видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках

Авторы патента:

G01S15/04 - системы обнаружения цели

G01C23/00 - Комбинированные приборы, определяющие более чем одну навигационную величину, например для авиации; комбинированные устройства для измерения двух и более параметров движения, например расстояния, скорости, ускорения

Владельцы патента RU 2645425:

Чернявец Владимир Васильевич (RU)

Изобретение относится к устройствам для видеоконтроля водных акваторий с обеспечением регистрации нештатных ситуаций, связанных с движением судов по несанкционированным курсам или их нахождением в запретных зонах. Заявленная видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках содержит установленные, по меньшей мере, на одной опоре поворотные видеокамеры видимого диапазона с Ethernet-интерфейсом и ПЗС-матрицей, стандартные сетевые устройства для архивации и обработки видеоданных, обнаружения, идентификации и распознавания объектов оператором, а также малогабаритные лазерные источники света для создания светящихся реперных точек, образующих опорную сетку для определения координат наблюдаемых объектов. При этом на опоре дополнительно установлена лазерно-акустическая система для получения видеоданных подводной части наблюдаемого объекта относительно оси судового хода наблюдаемого объекта. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к устройствам для видеоконтроля водных акваторий с обеспечением регистрации нештатных ситуаций, связанных с движением судов (а также катеров, лодок и т.п.) по несанкционированным (запрещенным) курсам или их нахождением в запретных зонах. Данное техническое решение может найти применение для осуществления контроля обстановки на судоходных реках и других водоемах, испытывающих существенную техногенную нагрузку в виде интенсивного судоходства, а также при входе и выходе крупнотоннажных судов в порты при стесненных обстоятельствах плавания и при подходах к погрузочно-разгрузочным морским терминалам морских добычных комплексов углеводородов.

Известен комплекс панорамного видеонаблюдения и контроля территории (патент на полезную модель RU №108136 U1, 06.09.2010 [1]), состоящий из стационарных и поворотных видеокамер, каждая из которых обеспечивает автоматизированное панорамное видеонаблюдение, обнаружение, идентификацию и распознавание оператором объектов в видимом и инфракрасном участках электромагнитного спектра, измерение расстояний, азимутов выбранных объектов наблюдения и их координат. Данный комплекс дополнительно включает в себя лазерный угломер-дальномер, блок детального видеообзора, тепловизор, электронный компас, размещенные на высокоточной гиростабилизированной опорно-поворотной платформе, GPS/ГЛОНАСС приемник, соединенные с блоком обработки.

Недостатками данного устройства являются сложная функциональная схема и наличие большого количества дорогостоящих узлов и блоков, что затрудняет его практическое использование, поскольку ценность подобных систем видеонаблюдения и контроля в большой степени заключается в возможности их быстрого и экономичного развертывания на реальных контролируемых объектах.

Известны также аналогичные технические решения (патенты RU №110519 U1, 20.11.2011 [2], RU №113604 U1, 20.02.2012 [3], RU №111939 U1, 27.12.2011 [4], заявка US №20120229282 А1, 13.09.2012 [5]), направленные на повышение надежности эксплуатации с функциями видеонаблюдения, обнаружения, идентификации и распознавания объектов оператором, и имеющие аналогичные недостатки.

Известна также видеосистема, построенная на широко распространенных и доступных в настоящее время поворотных видеокамерах видимого диапазона, имеющих Ethernet-интерфейс и ПЗС-матрицу в качестве чувствительного элемента. Видеокамеры устанавливаются, по меньшей мере, на одной опоре. Кроме того, используются стандартные сетевые устройства для архивации и обработки видеоданных, а также программное обеспечение для обнаружения, идентификации и распознавания объектов оператором (патент RU №2574517 С2, 10.02.2016 [6]).

Данная видеосистема, в отличие от аналогов [1-5], дополняется узконаправленными лазерными источниками света, используемыми для постановки (проекции) на контролируемой территории (поверхности водной акватории) светящихся реперных точек. Программное обеспечение дополняется модулем, реализующим аналитические и/или интерполяционные алгоритмы определения координат объектов на местности по расположению их отображений на матрице видеокамеры относительно соответствующих отображений реперных точек.

Известная видеосистема [6] не содержит в отличие от аналогов лазерный угломер-дальномер, блок детального видеообзора, тепловизор, электронный компас, размещенные на высокоточной гиростабилизированной опорно-поворотной платформе, GPS/ГЛОНАСС приемник, соединенные с блоком обработки, необходимые для определения дистанций и азимутов объектов стандартными способами. Это существенно упрощает конструкцию до уровня широко распространенных стандартных систем видеонаблюдения.

Дополнительно входящие в известную систему лазерные источники света для постановки («подсветки») реперных точек по существу являются малогабаритными (масса не более 1 кг) светильниками (модулируемыми некоторым однократно заданным двоичным кодом), которые требуют лишь надежного крепления и подачи электропитания (мощность одного источника: до 20 Вт).

При этом система позволяет, используя проецируемые реперные точки в качестве опорной сетки, определять координаты наблюдаемых объектов (и, следовательно, дистанции и азимуты относительно любой заданной точки) с помощью программного обеспечения, реализующего достаточно простые аналитические или интерполяционные методы.

Однако при осуществлении судовождения в стесненных обстоятельствах плавания важным обстоятельством для обеспечения безопасного судовождения является знание положения подводной части наблюдаемого объекта относительно рекомендованного судового хода, что известной видеосистемой не осуществляется.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей видеосистемы для осуществления контроля обстановки на судоходных реках и других водоемах, испытывающих существенную техногенную нагрузку в виде интенсивного судоходства, а также при входе и выходе крупнотоннажных судов в порты при стесненных обстоятельствах плавания и при подходах к погрузочно-разгрузочным морским терминалам морских добычных комплексов углеводородов.

Поставленная задача решается за счет того, что в видеосистеме для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках, включающей установленные, по меньшей мере, на одной опоре поворотные видеокамеры видимого диапазона с Ethernet-интерфейсом и ПЗС-матрицей, а также стандартные сетевые устройства для архивации и обработки видеоданных, обнаружения, идентификации и распознавания объектов оператором, малогабаритные лазерные источники света для создания светящихся реперных точек, образующих опорную сетку для определения координат наблюдаемых объектов, на опоре дополнительно установлена лазерно-акустическая система для получения видеоданных подводной части наблюдаемого объекта относительно оси судового хода наблюдаемого объекта.

Как и в прототипе [6], видеосистема включает лазерные источники для постановки («подсветки») реперных точек, видеокамеру видимого диапазона с Ethernet-интерфейсом. Определение координат наблюдаемого объекта на водной поверхности осуществляется в соответствии с алгоритмами прототипа.

При этом оператор регистрирует и идентифицирует на изображении, полученном с видеокамеры, объект, находящийся на контролируемой акватории, и с помощью программного обеспечения определяет выраженные в пикселях координаты Xm и Ym связанной с объектом точки m на матрице видеокамеры. Координаты реальной точки Р на водной поверхности, которая соответствует точке m на матрице, и вычисляется по известной формуле (Бруевич П.Н. Фотограмметрия: Учебник для вузов. М.: Недра, 1990, 285 с.).

Прямоугольные координаты (хР, yP) точки на местности пересчитываются в общепринятую географическую систему координат.

Проецирование светящихся реперных точек на водной поверхности осуществляется, как и в прототипе, с помощью узконаправленных лазерных источников света, работающих в видимом (350-850 нм) или ближнем инфракрасном (850-1000 нм) спектральных диапазонах, которые совпадают со спектральной областью чувствительности большинства ПЗС матриц современных видеокамер (Кругль Г. Профессиональное видеонаблюдение. Практика и технологии аналогового и цифрового CCTV. Москва: Security Focus, 2010, 640 с.).

Идентификация каждой реперной точки может осуществляться, например, путем модуляции света лазерных источников уникальным в рамках данной системы двоичным кодом.

Для сокращения числа лазерных источников могут применяться различные светоделительные приспособления, позволяющие с помощью одного источника проецировать на водную поверхность несколько реперных точек.

В отличие от прототипа [6] на опоре дополнительно установлена лазерно-акустическая система для получения видеоданных подводной части распознанного объекта относительно оси судового хода наблюдаемого объекта. Лазерно-акустическая система содержит расположенный над поверхностью водоема источник акустических сигналов в виде лазера, гидрофон и установленный над водной поверхностью вычислительный блок, соединенный с выходом приемного гидрофона. Источником акустических сигналов является импульсный газоразрядный CO₂ лазер, длина волны излучения которого обеспечивает создание поверхностного импульса давления. Приемный гидрофон может быть выполнен широкополосным. Вычислительный блок содержит последовательно соединенные с выходом приемного гидрофона модуль сегментации, модуль памяти, коммутатор, модуль сравнения и модуль принятия решения (классификации). По изменению сегментов эхосигналов в сравнении с калиброванными сигналами обнаруживать и классифицировать различные подводные объекты в контролируемом водоеме. Аналогом лазерно-акустической системы является система, приведенная в патенте RU №2568975 С1, 20.11.2015.

Система содержит установленный над поверхностью водоема на опоре импульсный газоразрядный CO₂ лазер с длиной волны лазерного излучения 10,6 мкм, обеспечивающей взрывное вскипание водной поверхности и создание поверхностного сверхширокополосного импульса давления, который используется для создания источника акустических сигналов на поверхности водоема, регистрирующий излучение источника акустического сигнала, отраженное от подводного объекта, установленный в фиксированной точке водоема приемный широкополосный гидрофон, сигнал с которого поступает на вход установленного на платформе вычислительного блока, содержащего последовательно соединенные с выходом приемного широкополосного гидрофона модуль сегментации, модуль памяти, коммутатор, модуль сравнения и модуль принятия решения, при этом выход модуля сегментации соединен с вторым входом коммутатора, а второй выход модуля памяти соединен с вторым входом модуля сравнения.

Устройство работает следующим образом. Луч импульсного газоразрядного CO₂ лазера направляется на поверхность водоема. Энергия излучения такого лазера поглощается в тонком поверхностном слое воды, что приводит к испарению слоя, и создает сверхширокополосный (СШП) импульс давления, являющийся источником акустических сигналов, которые достигают подводной части наблюдаемого объекта и отражаются от него. При отражении СШП импульса его форма и спектр будут существенно изменяться из-за вклада формы и ракурса наблюдаемого объекта и вклада его собственных резонансов (в свою очередь это несет информацию об упругих и поглощающих свойствах объекта). Форма же более узкополосных сигналов при отражении меняется несущественно, следовательно, информация о свойствах наблюдаемого объекта теряется.

Импульс, возникающий при облучении воды импульсом CO₂ лазера, обеспечивает возможность не только обнаружения, но и классификацию подводной цели. Причем диаграмма направленности излучения близка к гауссовой и не имеет боковых лепестков. Помимо этого, такой источник звука почти не создает реверберационной помехи, приходящей от поверхности воды.

Отраженная от подводной части наблюдаемого объекта звуковая волна регистрируется приемным широкополосным гидрофоном. Сигналы с гидрофона поступают на вход модуля сегментации. Эхосигнал, зарегистрированный гидрофоном, содержит в своей форме такие же временные характеристики (длительность фазы сжатия и разрежения, соотношение их амплитуд), что и прямой сигнал (в отличие от шумовой и даже реверберационной помехи). В модуле сегментации происходит деление эхосигнала на сегменты - временные отрезки зарегистрированных эхосигналов, которые соответствуют временным характеристикам исходного сигнала с некоторыми допусками, и определение их параметров. Вычислительный блок работает в двух режимах - режиме калибровки и рабочем режиме. Выбор режима происходит с помощью коммутатора.

В режиме калибровки отображаются и запоминаются в модуле памяти вектора сегментов сигналов от известных мишеней, которые образуют кластеры (классов камней, рыбы, помех и т.п.).

В рабочем режиме, в модуле сравнения происходит определение класса объекта по попаданию параметров сегментов эхосигнала в тот или иной кластер, хранящийся в модуле памяти. В модуле принятия решения сравнивается заданный порог вероятности правильного решения с полученными значениями.

По полученным видеоданным подводной части наблюдаемого объекта, полученным посредством лазерно-акустической системы, отображается подводная часть наблюдаемого объекта относительно оси судового хода наблюдаемого объекта.

В вычислительном блоке также определяются дистанции и азимуты относительно любой заданной точки подводной части наблюдаемого объекта с помощью программного обеспечения, реализующего достаточно простые аналитические или интерполяционные методы.

Источники информации

1. Патент на полезную модель RU №108136 U1, 06.09.2010.

2. Патент на полезную модель RU №110519 U1, 20.11.2011.

3. Патент на полезную модель RU №113604 U1, 20.02.2012.

4. Патент на полезную модель RU №111939 U1, 27.12. 2011.

5. Заявка US №20120229282 А1, 13.09.2012.

6. Патент на изобретение RU №2574517 С2, 10.02.2016 (прототип).

Видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках, включающая установленные, по меньшей мере, на одной опоре поворотные видеокамеры видимого диапазона с Ethernet-интерфейсом и ПЗС-матрицей, а также стандартные сетевые устройства для архивации и обработки видеоданных, обнаружения, идентификации и распознавания объектов оператором, малогабаритные лазерные источники света для создания светящихся реперных точек, образующих опорную сетку для определения координат наблюдаемых объектов, отличающаяся тем, что на опоре дополнительно установлена лазерно-акустическая система для получения видеоданных подводной части наблюдаемого объекта относительно оси судового хода наблюдаемого объекта.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способу регистрации шумоизлучения малошумного морского объекта. Техническим результатом изобретения является способ регистрации шумоизлучения малошумного морского объекта в широкой полосе частот с использованием медианной фильтрации, который может быть использован при измерении первичного гидроакустического поля малошумных морских объектов в условиях наличия импульсных помех, случайных выбросов в тракте обработки сигналов, повышенного уровня и нестационарности фоновых шумов (помех) в пределах времени регистрации прохода морского объекта, а также может быть использован в охранных устройствах для защиты морских акваторий, портовых и других сооружений.

Способ определения эффективности многопозиционной гидроакустической системы // 2611556

Изобретение относится к области активно-пассивной гидролокации. Предложен способ определения эффективности многопозиционной активно-пассивной гидроакустической системы, заключающийся в вычислении зон вероятности обнаружения сигнала в виде сечений зон в горизонтальной или вертикальной плоскости при заданной вероятности ложной тревоги, различных конфигураций системы излучающих и приемных антенн и для меняющихся гидрологических условий заданного региона.

Способ навигации подводных объектов и система для его осуществления // 2599902

Данная группа изобретений относится к способам и системам навигации подводных объектов, а именно к способам и системам, когда принимают посредством расположенных на гидроакустических буях приемников сигналы со спутников, определяют координаты гидроакустических буев посредством вычислительных модулей гидроакустических буев, передают данные о местоположении и идентификационные данные в виде гидроакустических сигналов, излучаемых передатчиками гидроакустических буев, принимают сигналы с помощью расположенного на подводном объекте приемника, определяют координаты подводного объекта по задержке времени приема гидроакустических сигналов от гидроакустических буев, местоположение которых известно.

Гидроакустический комплекс для обнаружения движущегося источника звука, измерения азимутального угла на источник и горизонта источника звука в мелком море // 2591030

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для обнаружения движущегося источника звука, измерения азимутального угла на источник и горизонта источника в мелком море в пассивном режиме с помощью акустических приемников, установленных на морском дне, координаты которых и угловое положение считаются известными.

Устройство обнаружения объектов в водной среде // 2585401

Использование: изобретение представляет собой электронное устройство и относится к области гидроакустики и гидролокации. Устройство предназначено для поиска и обнаружения искусственных подводных объектов, таких как затонувшие корабли, техника, подводные аппараты, трубопроводы и другие искусственные подводные сооружения.

Гидроакустическая станция контроля внешней обстановки // 2573173

Использование: гидроакустика. Изобретение может быть использовано для контроля внешней обстановки вокруг охраняемых объектов, например, буровых платформ, гидротехнических сооружений, судов, а также для обнаружения и сопровождения подводных объектов, вторгающихся в контролируемую акваторию натурного водоема.

Способ регистрации малошумного морского объекта // 2572052

Использование: изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способу регистрации шумоизлучения малошумного морского объекта. Сущность: способ регистрации малошумного морского объекта заключается в том, что сначала регистрируют в приемных устройствах «опорную» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) шумового поля водного пространства для последующей обработки в блоке первичной обработки сигналов с целью определения пары приемных устройств в блоке расчета взаимно корреляционной функции и принятия решения блока вторичной обработки сигналов, затем «опорную» АЧХ подают на соответствующие входы адаптивного фильтра блока вторичной обработки сигналов, где вырабатывают «нормированную» АЧХ шумового поля охраняемого водного пространства.

Лазерно-акустическая система обнаружения подводных объектов // 2568975

Изобретение относится к лазерно-акустической системе обнаружения подводных объектов. Указанная система содержит расположенный над поверхностью водоема источник акустических сигналов в виде лазера, гидрофон и установленный над водной поверхностью вычислительный блок, соединенный с выходом приемного гидрофона.

Устройство для охраны водных рубежей // 2568781

Изобретение относится к области акустики и может быть использовано для защиты водозаборных сооружений потенциально опасных объектов, в рыбной промышленности - для защиты водозаборных сооружений от проникновения биологических объектов к предприятиям энергетического, химико-технологического.

Способ и аппаратура для управления состоянием устройства // 2562702

Управление состоянием устройства осуществляется путем обнаружения (403) присутствия пользователя; изменения состояния устройства на первое состояние (405), если присутствие пользователя обнаружено в пределах первой заданной зоны; изменения состояния устройства на второе состояние (407), если присутствие пользователя обнаружено за пределами второй заданной зоны, причем первая заданная зона меньше второй заданной зоны и полностью содержится во второй заданной зоне; и поддержания (407) текущего состояния устройства, если присутствие пользователя обнаружено за пределами первой заданной зоны и в пределах второй заданной зоны.

Малогабаритный навигационный комплекс // 2644632

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) с использованием комплексного способа навигации, функционально объединяющего инерциальный способ навигации, спутниковый способ навигации и воздушно-скоростной способ навигации, а также к навигационным приборам для контроля и управления летательными аппаратами.

Способ высокоточного определения навигационных элементов движения судна // 2643072

Изобретение относится к способу высокоточного определения навигационных элементов движения судна. Для определения навигационных элементов, а именно: вектор скорости носовой и кормовой оконечностей судна, положение точки вращения судна, значения угловой скорости поворота судна, отклонения центра тяжести судна от заданной траектории, расстояния от носовой и кормовой оконечностей судна до левой и правой бровки канала, параметров движения характерных точек, вычисляют навигационные параметры спутниковыми навигационными системами и бортовой инерциальной навигационной системой с учетом поправок береговой локальной контрольно-корректирующей станции.

Автоматизированная система навигации с контролем целостности навигационных данных спутниковых радионавигационных систем по информации механического и доплеровского датчиков скорости // 2640312

Изобретение относится к области навигации наземных транспортных средств, а именно к комплексной навигационной аппаратуре на основе аппаратуры счисления координат и спутниковой навигационной системы.

Роботизированная платформа специального назначения // 2640264

Изобретение относится к оборудованию стрелковых тиров, военных полигонов или как роботизированная платформа в составе перспективных охранных или тактических роботизированных разведывательно-боевых комплексах.

Комплекс бортового оборудования вертолетов и самолетов авиации общего назначения // 2640076

Комплекс бортового оборудования вертолетов и самолетов авиации общего назначения (АОН) содержит многофункциональный индикатор (МФИ), основной пилотажный прибор (ОПП), комбинированную курсовертикаль (КВ), приемники воздушных давлений, приемник температуры торможений, блок преобразования сигналов, интегрированную систему радиосвязи (ИСР), систему табло аварийной и уведомляющей сигнализации, комплект внутреннего светотехнического и светосигнального оборудования, устройство беспроводной загрузки пользовательских данных, ответчик системы управления воздушным движением, аварийно-спасательный радиомаяк, малогабаритный бортовой регистратор, радиовысотомер, автоматический радиокомпас, транспондер автоматического зависимого наблюдения, комплект аппаратуры ближней навигации и посадки VOR/ILS/маркерного приемника/автоматического радиокомпаса, автопилот, соединенные определенным образом с помощью канала информационного обмена.

Трехосный микромеханический блок чувствительных элементов // 2639285

Трехосный микромеханический блок чувствительных элементов содержит корпус в виде шестигранного куба с базовыми поверхностями на боковых гранях, электронные субблоки в виде печатных плат с крышками.

Способ компенсации дрейфа нулевых сигналов гироскопических датчиков // 2635846

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в одноосных и трехосных измерителях угловых скоростей и линейных ускорений, используемых в инерциальных навигационных системах и в пилотажных системах управления подвижными объектами в качестве датчиков первичной информации.

Способ выставки бинс ла корабельного базирования и устройство для его осуществления // 2635398

Изобретения относятся к области систем навигации летательных аппаратов (ЛА) и могут быть использованы при выставке бесплатформенных инерциальных навигационных систем летательного аппарата (БИНС ЛА) корабельного базирования.

Усовершенствованная система с вращающимся безелем // 2635334

Изобретение относится к часовому устройству, содержащему среднюю часть (30), закрытую задней крышкой и стеклом, указанная средняя часть (30) содержит окружный заплечик (34), в котором имеется канавка (37), указанная канавка расположена на поверхности заплечика, параллельно центральной оси (С) средней части, указанное часовое устройство содержит систему (20) с вращающимся безелем, вращательно установленную в указанном окружном заплечике, характеризующуюся тем, что указанная система с вращающимся безелем включает в себя безельное кольцо (40, 41) по меньшей мере с одной первой выемкой (46), расположенной на поверхности безеля, которая должна быть обращена в сторону указанной канавки после того, как указанная система (20) с вращающимся безелем установлена в средней части, указанная система (20) с вращающимся безелем помимо этого содержит пружинные средства (80), заходящие как в указанную по меньшей мере одну первую выемку (46) безеля, так и в канавку (37) в средней части, удерживая систему (20) с вращающимся безелем в средней части (30) часового устройства.

Система пассивной локации для определения координат летательного аппарата в ближней зоне аэродрома и на этапе захода на посадку с резервным каналом определения дальности // 2633380

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к методам и системам пассивной радиолокации, и может быть использовано для определения местоположения в трехмерном пространстве источника радиоизлучения (ИРИ), размещенного на летательном аппарате (ЛА) (самолет, вертолет и т.п.), за счет приема и последующей обработки электромагнитных волн, порожденных этим ИРИ.

Система индикации взлета и посадки летательных аппаратов // 2647344

Система индикации взлета и посадки содержит командно-пилотажный индикатор, информационно-измерительную систему (ИИС), бортовую цифровую вычислительную систему, систему автоматического управления, систему единой индикации с отображением на экране набора определенных индикационных маркеров. ИИС содержит радиоэлектронный комплекс командно-информационного взаимодействия навигации и посадки, инерциальную навигационную систему, курсоглиссадную систему, спутниковую навигационную систему, оптическую локационную систему. Обеспечивается увеличение осведомленности летчика о параметрах полета и повышение безопасности и точности пилотирования в сложных метеоусловиях. 3 з.п. ф-лы, 16 ил.