Abstract

The paper considers a problem of detection and identification of unmanned aerial vehicles (UAVs) against the animate and inanimate objects and identification of their load by optical and spectral optical methods. The state-of-the-art analysis has shown that, when using the radar methods to detect small UAVs, there is a dead zone for distances of 250-700 m, and in this case it is important to use optical methods for detecting UAVs.The application possibilities and improvements of the optical scheme for detecting UAVs at long distances of about 1-2 km are considered. Location is performed by intrinsic infrared (IR) radiation of an object using the IR cameras and thermal imagers, as well as using a laser rangefinder (LIDAR). The paper gives examples of successful dynamic detection and recognition of objects from video images by methods of graph theory and neural networks using the network FasterR-CNN, YOLO and SSD models, including one frame received.The possibility for using the available spectral optical methods to analyze the chemical composition of materials that can be employed for remote identification of UAV coating materials, as well as for detecting trace amounts of matter on its surface has been studied. The advantages and disadvantages of the luminescent spectroscopy with UV illumination, Raman spectroscopy, differential absorption spectroscopy based on a tunable UV laser, spectral imaging methods (hyper / multispectral images), diffuse reflectance laser spectroscopy using infrared tunable quantum cascade lasers (QCL) have been shown.To assess the potential limiting distances for detecting and identifying UAVs, as well as identifying the chemical composition of an object by optical and spectral optical methods, a described experimental setup (a hybrid lidar UAV identification complex) is expected to be useful. The experimental setup structure and its performances are described. Such studies are aimed at development of scientific basics for remote detection, identification, tracking, and determination of UAV parameters and UAV belonging to different groups by optical location and spectroscopy methods, as well as for automatic optical UAV recognition in various environments against the background of moving wildlife. The proposed problem solution is to combine the optical location and spectral analysis methods, methods of the theory of statistics, graphs, deep learning, neural networks and automatic control methods, which is an interdisciplinary fundamental scientific task.

Highlights

  • В последние несколько лет техника беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) получила очень активное развитие

  • Среди наиболее актуальных спектральных методов для анализа следовых количеств веществ на поверхности исследуемого объекта на расстоянии можно выделить люминесцентную спектроскопию с УФ подсветкой, спектроскопию комбинационного рассеяния света, спектроскопию дифференциального поглощения на основе перестраиваемого УФ лазера, метод формирования спектральных изображений, лазерную спектроскопию диффузного рассеяния с применением инфракрасных перестраиваемых квантово-каскадных лазеров (ККЛ)

  • The paper considers a problem of detection and identification of unmanned aerial vehicles (UAVs) against the animate and inanimate objects and identification of their load by optical and spectral optical methods

Read more

Summary

Анализ уровня техники

В работе [1] приведена классификация БПЛА по типу, размеру и техническим характеристикам, а также приведены основные методы обнаружения БПЛА на основе анализа радиочастотного и видео сигналов. Что для обнаружения и идентификации подобных типов БПЛА эффективным подходом является применение методов оптической локации, в т.ч. С другой стороны, для анализа химического состава материала, из которого изготовлено покрытие БПЛА, а также для обнаружения следовых количеств веществ на поверхности объекта, в мировой практике применяют спектральные оптические методы. Среди наиболее актуальных спектральных методов для анализа следовых количеств веществ на поверхности исследуемого объекта на расстоянии можно выделить люминесцентную спектроскопию с УФ подсветкой, спектроскопию комбинационного рассеяния света, спектроскопию дифференциального поглощения на основе перестраиваемого УФ лазера, метод формирования спектральных изображений (гипер- / мультиспектральные изображения), лазерную спектроскопию диффузного рассеяния с применением инфракрасных перестраиваемых квантово-каскадных лазеров (ККЛ). В работе [18] приведены результаты применения квантово-каскадного лазера с перестройкой 7,611,4 мкм с мощностью излучения 100 мВт/см и показано, что путем построения гиперспектаральных изображений удается обнаруживать следовые количества веществ до 10 мкг/см на расстоянии до 20 м. Увеличение мощности лазерного излучения позволит значительно увеличить дальность обнаружения и расширить возможность инфракрасных ЛИДАРов диффузного рассеяния света

Постановка задач исследования
Экспериментальный стенд
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call