Design of a long-range IR detection system

1999 ◽  
Author(s):  
S. S. Negi ◽  
Om P. Nijhawan ◽  
A. K. Sahay ◽  
Harpal S. Singh
Keyword(s):  
Long Range ◽  
Detection System ◽  
Ir Detection

Bioinspired infrared detection using thermoresponsive hydrogel nanoparticles

2015 ◽  
Vol 87 (9-10) ◽  
pp. 1029-1038 ◽  
Author(s):  
Zhen Luo ◽  
Jun Chen ◽  
Qingchen Shen ◽  
Jiaqing He ◽  
Hao Shan ◽  
...  
Keyword(s):  
Volume Change ◽  
High Performance ◽  
Detection System ◽  
Industrial Applications ◽  
Visible Range ◽  
Temperature Sensitive ◽  
Material System ◽  
Ir Radiation ◽  
Hydrogel Nanoparticles ◽  
Ir Detection

AbstractThe development of high performance uncooled infrared (IR) detection and imaging systems will greatly expand the application of IR technology in broad areas such as transportation, environmental monitoring, and medical care. Inspired by the superior IR detection capability of beetle Melanophila acuminata, we explored the potential use of hydrogel nanoparticles (NPs) in uncooled IR detection system. In the system, the absorption of the incoming IR radiation by the temperature-sensitive hydrogel NPs, together with water, induces the volume change of the hydrogel NPs, similar to the volume change of the biofluid inside the sensillae receptors in M. acuminata caused by the IR radiation. This volume change results in the change of optical readout (transmittance in this study) in visible range and provides the sensitive detection of the IR radiation. In this work, poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) (poly(NIPAM-co-AAc)) copolymer NPs with different sizes were synthesized and their IR sensing performances were studied in detail. The correlation between the NP size and concentration and the IR sensing property was also discussed in the paper. This work helps enhance the understanding of the response of hydrogel NPs under IR radiation, and offers a potential material system for uncooled IR detection that is inspired by M. acuminata. The direct use of transmittance of the NP solution as the readout for IR detection also provides a simple and sensitive IR detection approach for low cost and portable industrial applications.

SMART on-board multi-sensor obstacle detection system for improvement of rail transport safety

2021 ◽  
pp. 095440972110327
Author(s):  
Danijela Ristić-Durrant ◽  
Muhammad Abdul Haseeb ◽  
Milan Banić ◽  
Dušan Stamenković ◽  
Miloš Simonović ◽  
...  
Keyword(s):  
Long Range ◽  
Environmental Conditions ◽  
Detection System ◽  
Distance Estimation ◽  
Obstacle Detection ◽  
Rail Transport ◽  
Night Vision ◽  
Light Illumination ◽  
Project Smart ◽  
Night Illumination

This paper presents an on-board multi-sensor system which is able to detect obstacles and estimate their distances in railway scenes in different illumination conditions. The system was developed within the H2020 Shift2Rail project SMART (Smart Automation of Rail Transport) and aims at increasing the safety of rail transport by detecting obstacles on the rail tracks ahead of a moving train in order to reduce the number of collisions. The system hardware consists of cameras of different types integrated into a specially designed housing, mounted on the front of the train. Multiple vision sensors complement each other in order to handle different illumination and environmental conditions. The system software uses a novel machine learning-based method that is suited to a particular challenge of railway operations, the need for long-range obstacle detection and distance estimation. The development of this method used a long-range railway dataset, which was specifically generated for this project. Evaluation results of reliable obstacle detection in various environmental conditions using the SMART RGB camera in day light illumination conditions and using the SMART Night Vision sensor in poor (night) illumination conditions are presented. The results demonstrate both the potential of the on-board SMART obstacle detection system in the operational railway environment and the benefit of the use of different cameras to be more independent of light and environmental conditions.

U.S. Army Soldier and Biological Chemical Command counterproliferation long-range biological standoff detection system (CP LR-BSDS)

1999 ◽  
Author(s):  
Lawrence A. Condatore, Jr. ◽  
Richard B. Guthrie ◽  
Bruce J. Bradshaw ◽  
Kenyon E. Logan ◽  
Larry S. Lingvay ◽  
...  
Keyword(s):  
Long Range ◽  
Detection System ◽  
Standoff Detection

scholarly journals Autonomous long-range drone detection system for critical infrastructure safety

2021 ◽  
Author(s):  
Xindi Zhang ◽  
Kusrini Kusrini
Keyword(s):  
Long Range ◽  
Situation Awareness ◽  
Critical Infrastructure ◽  
Detection System ◽  
Focal Length ◽  
Low Cost ◽  
System Logs ◽  
Continuous Stream ◽  
Hardware Component ◽  
Fully Connected

AbstractThe development of unmanned aerial vehicles has been identified as a potential source of a weapon for causing operational disruptions against critical infrastructures. To mitigate and neutralise the threat posed by the misuse of drones against malicious and terrorist activity, this paper presents a holistic design of a long-range autonomous drone detection platform. The novelty of the proposed system lies in the confluence between the design of hardware and software components to effective and efficient localisation of the intruder objects. The research presented in the paper proposes the design and validation of a situation awareness component which is interfaced with the hardware component for controlling the focal length of the camera. The continuous stream of media data obtained from the region of vulnerability is processed using the object detection that is built on region based fully connected neural network. The novelty of the proposed system relies on the processing of multi-threaded dual-media input streams that are evaluated to mitigate the latency of the system. Upon the successful detection of malicious drones, the system logs the occurrence of intruders that consists of both event description and the associated media evidence for the deployment of the mitigation strategy. The analytics platform that controls the signalling of the low-cost sensing equipment contains the NVIDIA GeForce GTX 1080 for detecting drones. The experimental testbeds developed for the validation of the proposed system has been constructed to include environments and situations that are commonly faced by critical infrastructure operators such as the area of protection, drone flight path, tradeoff between the angle of coverage against the distance of coverage. The validation of the proposed system has resulted in yielding a range of intruder drone detection by 250m with an accuracy of 95.5%.

scholarly journals High-Precision Low-Cost Gimballing Platform for Long-Range Railway Obstacle Detection

Sensors ◽  
2022 ◽  
Vol 22 (2) ◽  
pp. 474
Author(s):  
Elio Hajj Assaf ◽  
Cornelius von von Einem ◽  
Cesar Cadena ◽  
Roland Siegwart ◽  
Florian Tschopp
Keyword(s):  
Long Range ◽  
High Precision ◽  
High Speed ◽  
Detection System ◽  
Low Cost ◽  
Obstacle Detection ◽  
Numerical Control ◽  
Railway Network ◽  
Lever System ◽  
Novel Approach

Increasing demand for rail transportation results transportation by rail, resulting in denser and more high-speed usage of the existing railway network, making makes new and more advanced vehicle safety systems necessary. Furthermore, high traveling speeds and the greatlarge weights of trains lead to long braking distances—all of which necessitates Long braking distances, due to high travelling speeds and the massive weight of trains, necessitate a Long-Range Obstacle Detection (LROD) system, capable of detecting humans and other objects more than 1000 m in advance. According to current research, only a few sensor modalities are capable of reaching this far and recording sufficiently accurate enoughdata to distinguish individual objects. The limitation of these sensors, such as a 1D-Light Detection and Ranging (LiDAR), is however a very narrow Field of View (FoV), making it necessary to use ahigh-precision means of orienting to target them at possible areas of interest. To close this research gap, this paper presents a novel approach to detecting railway obstacles by developinga high-precision pointing mechanism, for the use in a future novel railway obstacle detection system In this work such a high-precision pointing mechanism is developed, capable of targeting aiming a 1D-LiDAR at humans or objects at the required distance. This approach addresses To address the challenges of a low target pricelimited budget, restricted access to high-precision machinery and equipment as well as unique requirements of our target application., a novel pointing mechanism has been designed and developed. By combining established elements from 3D printers and Computer Numerical Control (CNC) machines with a double-hinged lever system, simple and cheaplow-cost components are capable of precisely orienting an arbitrary sensor platform. The system’s actual pointing accuracy has been evaluated using a controlled, in-door, long-range experiment. The device was able to demonstrate a precision of 6.179 mdeg, which is at the limit of the measurable precision of the designed experiment.

Measurement of Thermo-Radiation Characteristics of IR Window Materials

2015 ◽  
Vol 1083 ◽  
pp. 104-110
Author(s):  
Ya Hui Wang ◽  
Qiang Wang ◽  
Bo Chang Zhang ◽  
Bo Liang
Keyword(s):  
Radiation Effects ◽  
Radiation Effect ◽  
Detection System ◽  
The Self ◽  
Ir Detectors ◽  
Radiation Characteristics ◽  
Detection Systems ◽  
Window Material ◽  
Ir Detection ◽  
Main Factor

When aircrafts have hypersonic flights in the atmosphere, high-temperature IR windows become the main factor of complicated aero-thermo-radiation effects, which reduce the performance of IR detection systems, or even make these detection systems fail. Consequently, measuring thermo-radiation characteristics of IR window material is essential for the assessment of aero-thermo-radiation effect. By analyzing thermal radiation transfer in IR windows, a method is proposed to measure thermo-radiation characteristics of IR window materials, and an experimental platform is established. Based on the platform, thermo-radiation characteristics of a sapphire IR window of a MWIR detection system in a hypersonic vehicle are measured. The results indicate that, the thermo-radiation characteristics of the sapphire IR window material in 3.7μm-4.8μm have an approximate cubic relationship with temperature at 100~350. With the rise of temperature, the transmittance of the sapphire material decreases, while the self-radiation increases. Subsequently, the self-radiation can drive detector into saturation easily, of which the influence on the MWIR detection system is bigger than that of the transmittance. And, with thickness increasing, transmittance decreases exponentially, and self-radiation increases, but the increment decreases exponentially. Consequently, as IR windows’ thickness or temperature increases, SNR of the MWIR detection system declines, saturation of IR detectors occurs easily.

scholarly journals Study of lightning and thunderstorm climatology in the Mediterranean area

2018 ◽  
Author(s):  
Ελισσάβετ Γαλανάκη
Keyword(s):  
Long Range ◽  
Detection System ◽  
Mediterranean Area ◽  
Lightning Detection ◽  
The Mediterranean

Οι κεραυνοί αποτελούν ένα από τα εντονότερα καιρικά φαινόμενα, καθώς συνδέονται με καταστροφές στο φυσικό και αστικό περιβάλλον. Οι καταιγίδες καθώς και οι κεραυνοί που τις συνοδεύουν συνδέονται με θανάτους, τραυματισμούς, πυρκαγιές δασών, πλημμύρες και ζημιογόνες καταστροφές στις ιδιοκτησίες και στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις. Επομένως, η μελέτη της κεραυνικής δραστηριότητας και η γνώση της χωροχρονικής κατανομής της είναι μεγάλης σημασίας.Το θέμα της παρούσας διδακτορικής διατριβής επικεντρώνεται στην κλιματολογική ανάλυση των κεραυνών στην περιοχή της Μεσογείου και στην σχέση της με την κυκλωνική δραστηριότητα και την ένταση των καταιγιδοφόρων συστημάτων. Για την διεξαγωγή αυτής της μελέτης, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα κεραυνικής δραστηριότητας (δεκαετής βάση: 2005-2014) παρεχόμενα από το σύστημα ανίχνευσης κεραυνών ZEUS (ZEUS long-range lightning detection system), το οποίο λειτουργεί υπό την αιγίδα του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών. Αυτή η δεκαετής βάση δεδομένων κεραυνικής δραστηριότητας χρησιμοποιήθηκε σε συνδυασμό με δεδομένα κυκλωνικής δραστηριότητας για την μελέτη της σχέσης της κυκλωνικής και της κεραυνικής δραστηριότητας. Επιπλέον, αναπτύχθηκε και εφαρμόσθηκε μια μέθοδος ομαδοποίησης (clustering) των δεδομένων της κεραυνικής δραστηριότητας, προκειμένου να αναλύσουμε την κλιματολογία των καταιγίδων στην περιοχή της Μεσογείου.Στο πρώτο μέρος αυτής της διδακτορικής διατριβής, μελετήθηκε η χωροχρονική μεταβολή της κεραυνικής δραστηριότητας καθώς και η επίδραση του υψομέτρου, της κλίσης του εδάφους, του τύπου της βλάστησης και της διαθέσιμης δυναμικής ενέργειας μεταφοράς (CAPE) στην κατανομή της κεραυνικής δραστηριότητας στην περιοχή της Ανατολικής Μεσόγειου, για τα έτη 2005-2014. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι η κεραυνική δραστηριότητα επηρεάζεται από τον ημερήσιο κύκλο της ηλιακής ακτινοβολίας και τα υποκείμενα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής. Η μελέτη της χωρικής κατανομής της κεραυνικής δραστηριότητας έδειξε ότι την άνοιξη και το καλοκαίρι, η κεραυνική δραστηριότητα εντοπίζεται κυρίως στις ηπειρωτικές περιοχές, ενώ τον χειμώνα και το φθινόπωρο εντοπίζεται στις θαλάσσιες περιοχές. Η κεραυνική δραστηριότητα εμφανίζει την μέγιστη τιμή της τον Ιούνιο και την ελάχιστη τον Ιανουάριο. Η κεραυνική δραστηριότητα στην ξηρά παρουσιάζει έντονη ημερήσια διακύμανση, με το μέγιστο να εμφανίζεται αργά το απόγευμα, ενώ η κεραυνική δραστηριότητα πάνω από την θάλασσα εμφανίζει μικρή ημερήσια διακύμανση, με ένα μικρό μέγιστο τις πρωινές ώρες. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι η ορογραφία και η κλίση του εδάφους επηρεάζουν την χωρική κατανομή της κεραυνικής δραστηριότητας κυρίως τον χειμώνα και το φθινόπωρο. Την άνοιξη και το καλοκαίρι, οι δασικές περιοχές παρουσιάζουν αυξημένη κεραυνική δραστηριότητα. Ο αριθμός των κεραυνών και το CAPE συνδέονται με γραμμική σχέση, υποδεικνύοντας ότι οι τιμές του CAPE θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως ένδειξη για την πιθανότητα εμφάνισης κεραυνών.Το δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής επικεντρώθηκε στη μελέτη της σχέσης ανάμεσα στην κυκλωνική και την κεραυνική δραστηριότητα. Στην μελέτη αυτή, χρησιμοποιήθηκε μια δεκαετής βάση κυκλωνικής δραστηριότητας στην περιοχή της Μεσογείου για την επίτευξη δύο στόχων: αρχικά να ποσοτικοποιηθεί η συνεισφορά της κυκλωνικής δραστηριότητας στην εμφάνιση κεραυνών και έπειτα να διερευνηθεί η πιθανή σύνδεση της κεραυνικής δραστηριότητας με την ένταση των κυκλώνων. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τροχιές κυκλωνικής δραστηριότητας, δεδομένα κεραυνικής δραστηριότητας και reanalysis δεδομένα από το Ευρωπαϊκό Κέντρο Μετεωρολογικών Προγνώσεων (ECMWF) για το χρονικό διάστημα 2005-2014. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η συνεισφορά της κυκλωνικής δραστηριότητας στην κεραυνική είναι κατά μέσο όρο της τάξεως του 10%, ενώ σε αρκετές περιοχές η συνεισφορά αυτή φτάνει το 20-30%. Διαπιστώθηκε ότι οι ισχυρής εντάσεως κυκλώνες, οι οποίοι συνδέονται με την ύπαρξη κεραυνικής δραστηριότητας κοντά στο κέντρο τους, αποτελούν περίπου το ένα τρίτο του συνολικού αριθμού των κυκλώνων. Επομένως, δημιουργήθηκαν δύο ομάδες κυκλωνικής δραστηριότητας: κυκλώνες που συνδέονται (ομάδα Α) και δεν συνδέονται (ομάδα Β) με κεραυνική δραστηριότητα. Η ανάλυση των κατακόρυφων προφίλ της συγκέντρωσης πάγου και νερού κοντά στο κέντρο των κυκλώνων, έδειξε ότι η πρώτη ομάδα παρουσιάζει περίπου 35% περισσότερο πάγο και 15% περισσότερο νερό στο ανώτερο και κατώτερο ατμοσφαιρικό επίπεδο, αντίστοιχα. Η πρώτη ομάδα σχετίζεται επίσης με κατά μέσο όρο τριπλάσιες τιμές του CAPE. Περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι δεν υπάρχουν σημαντικές διαφορές στις εντάσεις των δύο κυκλωνικών ομάδων, γεγονός που υποδεικνύει ότι η κεραυνική δραστηριότητα δεν αποτελεί χαρακτηριστικό της εμφάνισης ισχυρής εντάσεως κυκλογένεσης στην Μεσόγειο. Τέλος, διαπιστώθηκε ότι οι κυκλώνες που σχετίζονται με κεραυνούς παρουσιάζουν την υψηλότερη κεραυνική δραστηριότητα περίπου 6 ώρες πριν από τη επίτευξη της μέγιστης έντασης του.Το τρίτο και τελευταίο μέρος αυτής της διδακτορικής διατριβής αφορά την χωροχρονική ανάλυση των καταιγιδοφόρων συστημάτων καθώς και την μελέτη των φυσικών χαρακτηριστικών τους στην περιοχή της Μεσογείου. Για τις ανάγκες της ανάλυσης αυτής, αναπτύχθηκε ένας αλγόριθμος ομαδοποίησης των κεραυνικών δεδομένων, για τον εντοπισμό των καταιγίδων από το 2005-2014 στην περιοχή μελέτης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο ημερήσιος κύκλος της ηλιακής ακτινοβολίας και τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής καθορίζουν την χωροχρονική κατανομή του ετήσιου αριθμού των ημερών καταιγίδας. Η πλειοψηφία των καταιγίδων είναι στην ηπειρωτική περιοχή την άνοιξη και το καλοκαίρι, ενώ οι καταιγίδες τον χειμώνα και το φθινόπωρο τείνουν να εμφανίζονται πάνω από τη θάλασσα. Οι καταιγίδες τον χειμώνα είναι λιγότερο συχνές, συνδέονται με μικρότερη ένταση κεραυνικής δραστηριότητας, είναι μεγαλύτερης διάρκειας, έχουν μεγαλύτερη έκταση και κινούνται ταχύτερα από τις καλοκαιρινές καταιγίδες, κατά μέσο όρο. Ανεξάρτητα από την εποχή, η μέση κατεύθυνση διάδοσης των καταιγίδων είναι από τα νοτιοδυτικά προς τα βορειοανατολικά. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι όσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια μιας ηπειρωτικής καταιγίδας, τόσο νωρίτερα την ημέρα αναμένεται να ξεκινήσει. Η ένταση της καταιγίδας και η σχετική βροχόπτωση συνδέονται με γραμμική σχέση στην περιοχή της Μεσογείου, όπου η βροχόπτωση υπολογίζεται σε περίπου 1.8 108 kg βροχόπτωσης ανά κεραυνό.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document