Разработка самарских ученых сделает "глаза" спутников и беспилотников более простыми и дешевыми

Ученые Самарского университета им. Королева - вуза-участника национального проекта "Наука и университеты" - разработали и испытали миниатюрные линзы нового типа, которые позволят упростить и удешевить оптические системы беспилотных летательных аппаратов и наноспутников, используемых при решении задач экологического мониторинга и умного земледелия. Об этом сообщает пресс-служба вуза.

Фото:

Благодаря этим линзам можно будет также ускорить обработку данных, получаемых "с неба" или из космоса, и при этом обойтись без сложной компьютерной обработки информации. Сенсоры на основе подобных линз могут найти применение и в медицине. На настоящий момент изготовлены три опытных образца линз, они успешно прошли лабораторные испытания.

"Разработанные в нашей лаборатории спектральные дифракционные линзы позволят оснащать беспилотники и наноспутники узкоспециализированной оптикой, которая будет рассчитана на выполнение одного, заранее определенного класса задач, например, мониторинг какого-то конкретного вегетационного индекса или показателя, используемого в умном земледелии. Такая оптика будет более компактной, более простой и дешевой в изготовлении, в ней будет содержаться минимальное количество элементов, что, соответственно, удешевит и упростит производство беспилотников и наноспутников", - рассказал заведующий научно-исследовательской лабораторией "Фотоника для умного дома и умного города", доцент кафедры технической кибернетики Никита Головастиков.

Как правило, в настоящее время для дистанционного наблюдения за состоянием сельскохозяйственных посевов или экологического мониторинга повсеместно используется гиперспектральная аппаратура. Гиперспектральное дистанционное зондирование Земли позволяет извлекать из картинки снимаемого объекта сотни и даже тысячи спектральных каналов, каждый из которых несет свою определенную информацию. Благодаря этому можно буквально "увидеть невидимое" - определять с орбиты или с воздуха влажность почвы и наличие удобрений, следить за состоянием здоровья растений, мониторить их возможные болезни и нападения насекомых-вредителей, выявлять у растений стресс и прогнозировать урожайность - и это только в сельском хозяйстве. С помощью гиперспектрального "зрения" можно также выявлять выбросы парниковых газов и загрязнение почвы и водоемов, проводить геологоразведку труднодоступных территорий и обнаруживать расположение потенциальных месторождений различных минералов, нефти и газа.

Однако преимущества гиперспектрального зондирования порой оказываются и недостатком - в результате такой съемки создается очень большой массив данных, его нужно правильно проанализировать, применяя для этого специальные компьютерные программы и алгоритмы. На практике же пользователю - тому же фермеру - далеко не всегда необходим такой большой объем данных, ему, предположим, нужно определить лишь несколько показателей состояния посевов - достаточно ли растениям полива и удобрений. Поэтому вместо того, чтобы оснащать беспилотник или спутник сложной гиперспектральной аппаратурой, можно использовать простую оптику со специальной спектральной линзой, которая "увидит" только один или несколько определенных показателей. То есть с такой линзой беспилотник или спутник из "специалиста широкого профиля" превратится в "профильного специалиста". Это как вместо швейцарского ножа, в котором есть множество миниатюрных инструментов, от ножниц до шила, использовать для повседневной работы лишь какой-то один отдельный полноценный инструмент или пару инструментов. Дешево и практично.

"Главная идея спектральной дифракционной линзы - обойтись без гиперспектрометра, без построения сложного гиперспектрального изображения, вычленяя лишь главное, например, содержание влаги в наблюдаемом растительном покрове. Такая узкая задача решается гораздо дешевле и быстрее. Например, вычисление одного вегетационного индекса в умном земледелии с такой линзой включает в себя проведение всего лишь нескольких арифметических операций над спектральными данными из двух-трех диапазонов, что несоизмеримо проще и быстрее обработки гиперспектрального изображения", - подчеркнул Никита Головастиков.

По его словам, в лаборатории уже изготовлены три опытных образца линз, они прошли испытания, подтвердившие их работоспособность. Размер каждой линзы - 4 мм. На поверхности линз с помощью лазера был сформирован дифракционный микрорельеф для выделения нескольких заданных длин волн. Максимальная высота рельефа - порядка четырех-шести микрометров. Для сравнения: толщина человеческого волоса составляет, в среднем, примерно 80 мкм.

Одна из линз рассчитана на определение вегетационного индекса "инфракрасного склона" (MRESR), применяемого для анализа состояния лесов, растительности и выявления стресса растений, вторая линза изготовлена под "водный" индекс (WB), используемый для оценки содержания влаги в растительном покрове, третья линза может определять оба этих индекса.

"Вегетационных индексов очень много, мы выбрали несколько самых распространенных, но можно рассчитать и изготовить линзы и под любые другие спектральные индексы, например, для выявления в воздухе каких-то определенных вредных веществ, и использовать эти линзы в датчиках систем умного дома или умного города. Еще одним перспективным направлением служат биомедицинские исследования. Например, с помощью сканера на основе такой линзы можно в ходе операции или процедуры определять точное расположение кровеносных сосудов в человеческом теле - это является актуальной задачей, например, при лечении детей", - отметил Никита Головастиков.

Последние комментарии

Юрий Пестриков 02 июля 2025 17:08 В Тольятти будет создан современный Институт беспилотной авиации

... вроде я не лишён ФАНТАЗИИ, НО-но нашёл ценностей ПРИМЕНЕНИЯ В БЫТУ (возможно в неординарных СЛУЧАЯХ -вашему СТОЛУ ... от НАШЕГО СТОЛА ) ... только великолепие АРМЕЙСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ. ВОТ - мой проект Яндекс Университет 2035 ПРОЛЁТНЫЙ транспорт - в изоляции внимания, а ведь ЕСТЬ ...БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ.

Владимир Герасимов 13 августа 2018 15:44 РКЦ "Прогресс" возобновит работы над созданием самолета "Рысачок"

Для выполнения авиасельхозработ необходим поршневой двигатель как наиболее приёмистый по сравнению с газотурбинным. Если конструкторы с "Прогресса" посмотрят самолёт Копейкина , который заменил двигатель М601 на поршневой отечественный двигатель М-14 на крыле от Л-410, то вариант "Рысачка" с М-14 будет отвечать политике импортозамещения.

Евгения Степанова 21 февраля 2018 13:26 Игорь Комаров назвал анекдотом слухи об объединении РКЦ "Прогресс" с другими предприятиями отрасли

Врать не хорошо. Никто никого не заставлял. И ничем не угрожали. Подписи ставят по собственному желанию.

Виктор Морозов 20 февраля 2018 17:42 Игорь Комаров назвал анекдотом слухи об объединении РКЦ "Прогресс" с другими предприятиями отрасли

я работаю на прогрессе и знаю какой там беспредел. вот только сегодня 20.02.18 г. приходили во все цеха и заставляли подписать бумагу в поддержку Кирилина. кто отказывался грозили сокращением или лишением премии. В заводе одни коррупционеры начиная с мастера и выше. как захотят так и зарплату закроют. блатным много не блатным кукиш!!!! а вы говорите что деньги начальство тырит. ВАГОНАМИ!!!!! Кидайте тапками. я сказал не всю правду.

Art Markin 20 февраля 2018 16:59 Врио гендиректора РКЦ "Прогресс" может быть назначен Равиль Ахметов

Ему ж скоро 70. А по фотке не скажешь....

Фото на сайте

Все фотогалереи

Новости раздела

Все новости
Архив
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
26 27 28 29 30 1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31 1 2 3 4 5 6