Особенности разработки лазерных локационных систем для подводных РТК

Особенности разработки лазерных локационных систем для подводных РТК

Алексеев Валерий Львович
Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК), ведущий инженер, 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Горячкин Дмитрий Алексеевич
ЦНИИ РТК, с.н.с., 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, тел.: +7(921)924-29-38, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Купренюк Виктор Иванович
к.ф.-м.н., ЦНИИ РТК, в.н.с., 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Соснов Евгений Николаевич
ЦНИИ РТК, с.н.с., 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 21, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 18 октября 2022 года.

Аннотация
Рассмотрены основные проблемы подводной лазерной локации, принципы построения лазерных локационных систем (ЛЛС), особенности реализации ЛЛС подводных роботов. Обоснован выбор параметров и компонентов ЛЛС для подводных РТК с учетом требований работы в условиях ограниченной видимости.

Ключевые слова
Подводный робот, лазерная локационная система, система сканирования, стробируемый лидар, система обработки данных.

Благодарности
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания
№ 075-00913-21-03.

DOI
10.31776/RTCJ.10408

Индекс УДК 
681.786.23:629.052.3:629.58:007.52

Библиографическое описание
Особенности разработки лазерных локационных систем для подводных РТК / В.Л. Алексеев [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 10. - № 4. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2022. – С. 293-303. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. State of the Art of Underwater Active Optical 3D Scanners / Castillón M. [et al.] // Sensors. – 2019. – 19(23). – P. 5161. – DOI:10.3390/s19235161 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  2. Autonomous inspection using an underwater 3D LiDAR / McLeod D. [et al.] // Proceedings of the 2013 OCEANS. – 2013. – Pp. 1-8. – DOI: 10.23919/OCEANS.2013.6741175 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  3. Bechtold P. Evaluation of disparate laser beam deflection technologies by means of number and rate of resolvable spots / P. Bechtold, R. Hohenstein, M. Schmidt // Optics Letters. – 2013. – 38(16). – Pp. 2934-2937. – DOI: 10.1364/OL.38.002934 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  4. MEMS 2D Laser Scanning Mirror // Maradin: [site]. – URL: http://www.maradin.co.il/products/mar1100-mems-2d-laser-scanning-mirror (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  5. Integrated phased array for wide-angle beam steering / Yaacobi A. [et al.] // Optics Letters. – 2014. – 39(15). – Pp. 4575-4578. – DOI: 10.1364/OL.39.004575 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  6. Underwater three-dimensional imaging laser sensor with 120-deg wide-scanning angle using the combination of a dome lens and coaxial optics / Imaki M. [et al.] // Optical Engineering. – 2016. – 56(3). – DOI: 10.1117/1.OE.56.3.031212 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  7. Montagu J.I. Achieving optimal high resolution in galvanometric scanning systems // Proceedings of the Infrared Technology and Applications. – 1986. – 590. – Pp. 47-52. – DOI: 10.1117/12.951964 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  8. Holmström S.T. MEMS laser scanners: A review / Holmström S.T., Baran U., Urey H. // Microelectromechanical Systems. – 2014. – 23(2). – Pp. 259-275. – DOI: 10.1109/JMEMS.2013.2295470 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  9. Römer G.R. Electro-optic and acousto-optic laser beam scanners / Römer G.R., Bechtold P. // Physics Procedia. – 2014. 56. – P. 29-39. – DOI: 10.1016/j.phpro.2014.08.092 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  10. High-Performance Integrated Optical Phased Arrays for Chip-Scale Beam Steering and LiDAR / Poulton C.V. [et al.] // Proceedings of the Conference on Lasers and Electro-Optics. – 2018. DOI: 10.1364/CLEO_AT.2018.ATu3R.2 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  11. Three-dimensional imaging of stationary and moving targets in turbid underwater environments using a single-photon detector array / Maccarone A. [et al.] // Optics Express. – 2019. – 27(20). – pp.28437-28456. – DOI: 10.1364/OE.27.028437 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  12. Range gated cameras technology and its applications // SUNNYTEK SOLAR SWEDEN AB URL: [site]. – URL: http://sunnytek.se/laseroptronix-product-range/range-gated-cameras-in-a/gated-amera-presentation.pdf (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  13. Kharraz O. Performance comparisons between PIN and APD photodetectors for use in optical communication systems / Kharraz O., Forsyth D. // Optik. – 2013. – 124(13). – Pp. 1493-1498. – DOI: 10.1016/j.ijleo.2012.04.008 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  14. Lidar with SiPM: Some capabilities and limitations in real environment / Agishev R. [et al.] // Optics & Laser Technology. – 2013. 49. – Pp. 86-90. – DOI: 10.1016/j.optlastec.2012.12.024 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  15. Flash lidars for planetary missions / R.W. Dissly [et al.] // International Workshop on Instrumentation for Planetary Missions. 2012. – URL: lpi.usra.edu › meetings/ipm2012/pdf/1145.pdf (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  16. Range-gated underwater laser imaging system based on intensified gate imaging technology / Weiqi J. [et al.] Proceedings of the International Symposium on Photoelectronic Detection and Imaging 2007: Photoelectronic Imaging and Detection. – 6621. – DOI: 10.1117/12.790665 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  17. Голицын А.А. Активно-импульсный метод наблюдения с использованием ПЗС-фотоприемника со строчным переносом / А.А. Голицын, Н.А. Сейфи // Изв. вузов. Приборостроение. – 2017. – Т. 60. – № 11. – С. 1040-1047. – Текст: непосредственный.
  18. Range-Gated Imaging System for Underwater Monitoring in Ocean Environment / Mariani P. [et al.] // MPDI. Sustainability. – 2019. – 11(1). – DOI: 10.3390/su11010162 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  19. Busck J. Gated viewing and high-accuracy three-dimensional laser radar / Busck J., Heiselberg H. // Applied Optics. – 2004. 43(24). – Pp. 4705-4710. – DOI: 10.1364/AO.43.004705 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.
  20. Laurenzis M. Long-range three-dimensional active imaging with superresolution depth mapping / Laurenzis M., Christnacher F., Monnin D. // Optics letters. – 2007. – Vol. 32. – №. 21. – P. 3146-3148. – Text: unmediated.
  21. Xinwei W. Triangular-range-intensity profile spatial-correlation method for 3D super-resolution range-gated imaging / Xinwei W., Youfu L., Yan Z. // Applied optics. – 2013. – Vol. 52. – №. 30. – P. 7399-7406. – Text: unmediated.
  22. Three-dimensional range-gated flash LIDAR for land surface remote sensing / Wang X. [et al.] // Land Surface Remote Sensing II. – International Society for Optics and Photonics. – 2014. – Vol. 9260. – DOI: 10.1117/12.2074906 (дата обращения: 20.06.2022). – Text: electronic.

Полный текст статьи (pdf)