Телемеханика. Телеметрия

Книга посвящена одному из важных аспектов защиты объектов и физических лиц от преступных посягательств и стихийных бедствий – техническим средствам наблюдения. Рассмотрен весь комплекс вопросов, посвященных этой тематике: принципы построения и классификация систем видеонаблюдения; цифровые системы видеонаблюдения; скрытое охранное теленаблюдение; ночное видение; радиовидение; звуковидение; интеллектуальные системы видеонаблюдения и перспективы их развития.

Пособие содержит теоретическую и экспериментальную части к лабораторной работе и предназначено для студентов, обучающихся по специальностям направления «Информационная безопасность».

Рассматривается термовидеосистема с возможностью использования термозащиты и защиты объективов и приборов с зарядовой связью (ПЗС) от воздействия радиационных факторов для видеокамер (ВК), расположенных вблизи термонагруженных элементов космических аппаратов (КА) и ракет-носителей (РН) для отслеживания термообстановки посредством видеотелеметрии. Представлена модель термокожуха, его основные параметры и характеристики. Получены выражения для подбора толщины термослоя в зависимости от подлетного времени РН, а также толщины термослоя для заданного времени воздействия температуры. Приведен пример термозащиты ВК с заданным диаметром зрачка объектива и подлетным временем РН на опорную орбиту. Предлагается использовать перископическое устройство для защиты от воздействия радиационных факторов линз объективов и ПЗС. Приведены выражения для размера зеркал перископа, а также для угла поворота зеркал перископов при одновременном использовании двух видеокамер, направленных на одно поле изображения объекта.

Разработан метод оценки длительности обработки в иерархической системе с повторным выполнением некачественно выполненных работ, реализующий схему обработки с дискретными результатами контроля и сложными циклами, имеющими постоянные вероятности повторения. Данный метод, в отличие от классического метода критического пути, позволяет получать более точные результаты для рассматриваемого класса систем.

Рассмотрены предпосылки развития и перспективные области применения мехатроники, изложены концепция построения, структура и принципы интеграции мехатропных систем, приведены методы построения и технические характеристики современных мехатронных модулей и систем, рассмотрена проблематика и современные методы интеллектуального управления в мехатронике.

Представлены общие сведения о телеметрической системе малых космических аппаратов, описан порядок работы с программным приложением для анализа полного телеметрического пакета с космического аппарата отечественного производства. Приведены методы восстановления потерянных данных, раскрыта специфика алгоритма восстановления. Описан алгоритм работы с данными резервной телеметрической системы и особенности получения и обработки этих данных.

В статье речь идет о результатах космического эксперимента, прошедшего с 15 по 18 февраля 2014 г. Основной задачей космического эксперимента была практическая отработка возможности передачи расширенного альманаха ГЛОНАСС для космических аппаратов с системными номерами более 24 С этой целью в ОАО «Российские космические системы» был разработан макет НАП станции сбора измерений СДКМ и специальное программное обеспечение контроля навигационных данных (СПО КОНД). Результаты космического эксперимента показали практическую реализуемость передачи расширенного альманаха ГЛОАНСС при существующей структуре кадра навигационного сообщения.

Синтезированы математические модели нелинейных элементов преобразователей "угол-параметр-код" с учетом параметров, влияющих на точность. Показана взаимосвязь моделей и установлены аналитические зависимости между точностными характеристиками для удобства их анализа и учета. Обоснована целесообразность использования имитаторов сигналов синусно-косинусного вращающегося трансформатора при анализе данных о точностных и функциональных возможностях аналого-цифровых преобразователей сигналов вращающегося трансформатора. Синтезированы алгоритмы анализа данных о точностных характеристиках аналого-цифровых преобразователей сигналов вращающегося трансформатора.

В статье рассматриваются вопросы передачи телеметрической информации с изделий ракетной техники с применением принципа мультиплексирования ортогональных несущих частот, а также помехоустойчивого и восстанавливающего кодирования. Рассматриваются два простейших метода: код с проверкой на четность и код Хэмминга. Сравниваются системы радиопередачи информации без использования и с использованием кодирования по показателю вероятности появления битовой ошибки. Приводится модель тракта приема, кодирования и передачи информации для применения в данном методе радиопередачи и кодирования.

Приводится описание декомпозиционного джоульметрического метода с воздействием разнополярными импульсами тока различной амплитуды на объект исследования и его применение для контроля состояния биологических объектов. Рассматриваются принципы построения джоульметрических информационно-измерительных систем и дается описание джоульметрического комплекса, применяемого для оценки состояния биологических тканей и жидкостей человека.

Рассмотрены основные теоретические проблемы анализа и синтеза интегрирующих измерительных преобразователей гетерогенной структуры, относящихся к нелинейным разомкнутым и замкнутым импульсным системам. Анализируется возможность применения теории непрерывно-дискретных систем для синтеза измерительных преобразователей неоднородной структуры.

В работе рассматривается решение задачи восстановления импульсных характеристик датчиков переменных давлений и испытательных воздействий, синтезируемых взрывом металлического проводника в жидкости, из откликов с использованием техники континуального вейвлет-анализа. Кратко рассмотрены теоретические основы вейвлет-анализа, приведен алгоритм восстановления составляющих отклика. Приведено теоретическое подтверждение полученных результатов - элементы физики электрогидравлического эффекта, а также некоторые частные вопросы динамики датчика.

Поставлена задача классификации качества продукта для технологических процессов и решена методом дерева решений. В качестве тестовой задачи рассмотрен технологический процесс получения цеолита. Инструментальным средством построения модели является пакет XLMiner. Рассмотрены правила определения качества выходного продукта, позволяющие минимизировать риск получения продуктов низкого качества

Рассматриваются алгоритмы комплексирования радиотехнических и инерциальных средств в задаче измерения высоты движения вблизи поверхности, проводится анализ и классификация отказов первичных датчиков, синтезируются алгоритмы обнаружения одиночных отказов. Исследуется дисперсия ошибки измерения высоты при исправных датчиках и при одиночных отказах.

Достоверность наблюдения оценивается путем его сравнения с ожидаемым значением, для вычисления которого предлагается метод, объединяющий прогнозы вперед и назад. Прогноз вычисляется с помощью подхода Бокса–Дженкинса и моделей авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего (ARIMA). Модель ARIMA устанавливает взаимосвязь между наблюдениями технологического параметра и позволяет прогнозировать его будущее значение. Предложенный метод дает возможность исключить из анализа нестационарные режимы технологического оборудования, для которых прогноз значительно отклоняется от наблюдений, и оценить достоверность остальных наблюдений путем сопоставления с доверительными интервалами ожидаемого значения.

Данная статья является первой из серии статей, посвященных синтезу структур [сигма-дельта]-АЦП. В ней излагаются основные концепции построения [сигма-дельта]-АЦП, приводится пояснение терминологии, используемой в зарубежных источниках. [Сигма-дельта]-АЦП рассматриваются как разновидность класса гетерогенных непрерывно-дискретных систем (НДС), включающих как аналоговые, так и цифровые элементы. На простом примере излагается предлагаемая методика синтеза структур [сигма-дельта]-АЦП.

О возможных проблемах при модернизации внутрикорпусных рабочих контактирующих элементов ректификационных колонн.

Проведен анализ прецизионных аналого-цифровых преобразователей, показаны основные достоинства, недостатки и проблемы их использования. Обоснован комплексный подход к разработке, который позволяет получать эффективные решения задачи синтеза прецизионных аналого-цифровых преобразователей для информационно-измерительных систем ракетно-космической техники.

Одним из перспективных направлений в области фундаментальных исследований признано создание интеллектуальных биомехатронных технологий различного назначения. Развитие робототехники вызвало появление различного рода тактильных датчиков, предназначенных для геометрического распознавания предметов окружающего пространства. В связи с возрастающими требованиями по надежности и качеству актуальной становится задача обнаружения скрытых дефектов, проявляемых, в частности, через различные сбои в аппаратуре, включая датчики. Поэтому целью исследования является предложение различных методов активной диагностики, а также информативных параметров, позволяющих обнаруживать и регистрировать сбои. Рассмотренные и предложенные в работе методы и средства обнаружения и регистрации сбоев в аппаратуре позволяют ставить на повестку дня вопросы разработки, создания и эксплуатации бессбойной аппаратуры с модернизацией существующих ГОСТов по надежности.

Использование программных средств на базе Web для системы контроля безопасности на производстве.

Разработана и успешно установлена на буровом хвостовике морского райзера сенсорная панель. Такие панели также могут использоваться для контроля состояния сдвоенных морских райзеров.

Рассматриваются промышленные и аэрокосмические приложения системных методологий, теорий идентификации систем и управления, исходя из единой концепции проектирования сложных технических систем: авиакосмические тренажеры для подготовки операторов, разработка и управление качеством материалов специального назначения, анализ экологической опасности от деятельности объектов по хранению и уничтожению химического оружия.

Определение ключевых индикаторов эффективности работы это первый этап процесса представления данных в определенном контексте, который более согласуется с организационными целями.

В интересах защиты воздушного судна от атакующих зенитных управляемых ракет (ЗУР) предлагается алгоритм высокоточного сопровождения на основе использования лазерно-тепловизионной системы с приемным устройством матричного типа. В качестве дискриминатора рассмотрены алгоритмы оценки текущих координат энергетического центра изображения и суммарно-разностной обработки сигналов, осуществляющие измерения углов рассогласования между направлением на ЗУР и оптической осью матричного фотоприемника с неравномерной координатной чувствительностью, повышающей помехоустойчивость алгоритмов. Разработана динамическая модель процесса высокоточного сопровождения, позволяющая оценить эффективность системы при формировании на входе матричного фотоприемника изображения в виде аддитивной смеси сигналов и помех.

О промысловых испытаниях сверхскоростной системы передачи данных.

О контроле над целостностью скважин.

Разработана новая конструкция волоконно-оптического датчика давления на туннельном эффекте, технологический процесс сборки которого упрощен в сравнении с базовой конструкцией, в два раза уменьшены габаритные размеры.

Нечеткое моделирование способствует развитию компьютерных технологий. Нечеткие экспертные системы не только учитывают динамичность данного процесса, но и моделируют суждения лица, принимающего решения, т. е. экспертную информацию. В статье рассматривается разработка нечеткой системы диагностирования неисправностей агрегатов нефтяной промышленности. С этой целью применяется один из методов нечеткой логики – метод представления знаний, основанный на продукционном формализме "ЕСЛИ – ТО"

Оценивается возможность использования существующих объективов при проецировании видеоизображения (ВИ) на фоторегистрирующие приборы путем анализа моделей идеального и реального объективов с оценкой быстродействия считывания спроецированного изображения на фоточувствительную зону прибора с зарядовой связью (ПЗС). Приведены основные понятия и определения, требующиеся для оценки ВИ на ПЗС. Рассмотрены и проанализированы различные виды ПЗС. Проведен анализ существующих ПЗС с виртуальной фазой (ВФПЗС) и инфракрасных ПЗС (ИК ПЗС) отечественного производства (ОП). Определено пороговое значение потока излучения в зависимости от длины волны, диаметр отверстия объективов и фокусные расстояния, а также оценено быстродействие проецирования ВИ для ПЗС ОП ISD017 как для модели идеального объектива, так и для модели реального объектива.

На основе метода D-разбиения, модернизированного применительно к анализу дискретных систем, получены и проанализированы общие условия асимптотической устойчивости дискретных систем синхронизации (N+2) -го порядка, в которых моменты выделения сигнала, содержащего информацию о разности фаз, и формирования на его основе выходного сигнала фазового дискриминатора разделены интервалом времени (задержкой) длительностью в N тактов дискретизации.

Автоматизация отдельных скважин приводит к повышению эффективности месторождения.

О гибкой модульной системе анализа состава пластовых флюидов, разработанной для быстрого размещения на удаленных объектах.

Об инженерном подходе к стимуляции скважин пропеллентами.

Внутрискважинный видеокаротаж используется как диагностический инструмент для обеспечения визуального изображения сложных проблем в стволе скважины и наблюдения зон притока пластовых флюидов - нефти, воды и газа.

Устройство объединяет в себе последние запатентованные технологии, является высокопортативным и работает практически на любом применяемом одножильном или многожильном кабеле. Эта полностью испытанная система специально разработана для обследования механических проблем и движений флюидов в стволе скважины.

Модернизация конструкции долот, усовершенствование LWD телеметрии и вращательных управляемых систем влияет на скорость проходки.

Более качественное изображение сейсмоакустических высокоскоростных, сильно поглощающих пород, залегающих выше по разрезу, возможно при использовании вертикально парных кос и также расположенных сейсмоисточников.

Рассмотрены причины возникновения систематических погрешностей информационно-измерительной системы измерений биений вала на базе датчика с бегущим магнитным полем. Для анализа причин возникновения погрешностей использована компьютерная модель, разработанная авторами с использованием среды MatLAB. Приведены результаты исследований погрешности реальной информационно-измерительной системы.