Программно-лабораторный комплекс на основе пакета прикладных программ Videocad для изучения и построения оптико-электронных систем наблюдения аэропортов

АННОТАЦИЯ 4
Список сокращений и условных обозначений 8
Введение 9
Глава 1 Анализ оптико-электронных систем наблюдения аэропортов 13
1.1 Назначение, классификация и основные задачи ОЭСН в инфраструктуре аэропорта 13
1.2 Особенности и технические требования к наблюдению за ключевыми зонами 15
1.2.1 Взлетно-посадочная полоса (ВПП) 16
1.2.2 Рулежные дорожки 17
1.2.3 Перрон и места стоянок воздушных судов 18
1.2.4 Зона контроля периметра 19
1.3 Характеристики и выбор оптико-электронного оборудования для аэропортов 20
1.3.1 Телевизионные камеры (дневные, ночные, всепогодные) 21
1.3.2 Тепловизионные камеры 23
1.3.3 Объективы (фикс-фокус, трансфокаторы), системы освещения 24
1.4 Нормативная база и стандарты, регламентирующие построение систем видеонаблюдения на объектах транспортной инфраструктуры 24
1.5 Анализ процесса подготовки специалистов гражданской авиации в вузах на примере МГТУ ГА 27
1.6 Анализ методик проведения лабораторных работ по специальным дисциплинам 29
1.7 Перспективы применения информационных технологий в сфере образования 31
Глава 2 Исследование пакета VideoCAD как платформы для проектирования ОЭСН 33
2.1 Обзор возможностей пакета прикладных программ Videocad для проектирования систем видеонаблюдения 33
2.2 Анализ инструментов расчета и моделирования в Videocad 40
2.2.1 Расчет и визуализация зон обзора камер 41
2.2.2 Расчет разрешающей способности и опознавания объектов на заданном расстоянии 43
2.2.3 Моделирование условий освещенности и работы ИК-прожекторов 45
2.3 Сравнительный анализ Videocad с другими САПР для решения задач учебного проектирования ОЭСН 47
Основные характеристики 47
2.3.2 Применимость для учебного проектирования ОЭСН 48
2.4 Обоснование выбора Videocad и определение направлений для его адаптации и расширения 49
Глава 3 Разработка программно-лабораторного комплекса 51
3.1 Разработка архитектуры программно-лабораторного комплекса 51
3.2 Создание и адаптация библиотек компонентов в среде Videocad 53
3.2.1 Библиотека моделей камер и объективов, специфичных для аэропортов 55
3.2.2 Библиотека типовых шаблонов зон аэропорта (ВПП, перрон, контроль периметра) 58
3.3 Разработка специализированных методик расчета и моделирования для аэропортов 60
3.3.1 Алгоритм определения необходимого количества камер для контроля протяженных объектов (ВПП, периметр) 62
3.3.2 Методика оценки вероятности обнаружения и опознавания воздушного судна, транспортного средства, человека 65
3.4 Реализация взаимодействия пользователя с комплексом (инструкции, сценарии работы) 70
Глава 4 Методическое обеспечение и апробация комплекса 75
4.1 Лабораторная работа №1: «Расчет и проектирование системы видеонаблюдения взлетно-посадочной полосы» 75
4.2 Лабораторная работа №2: «Проектирование системы контроля периметра аэропорта с использованием телевизионных и тепловизионных камер» 87
4.3 Общий вывод по лабораторным работам №1 и №2 102
Глава 5. Безопасность полетов 104
5.1 Системный подход к интеграции оптико-электронных средств в комплекс безопасности полетов 104
5.2 Детализированный анализ эксплуатационных требований и риск-ориентированный подход к проектированию ОЭСН 105
5.3 Как программный комплекс помогает спроектировать, проверить и научить 107
Список использованных источников 109

Весь текст будет доступен после покупки

Современные аэропорты представляют собой сложные многофункциональные комплексы, где безопасность и эффективность работы являются первостепенными задачами. Одним из ключевых элементов обеспечения безопасности является использование оптико-электронных систем наблюдения, которые позволяют осуществлять мониторинг территории и объектов аэропорта в режиме реального времени. В условиях постоянно возрастающих требований к безопасности и необходимости оперативного реагирования на потенциальные угрозы, важность качественного проектирования и оптимизации таких систем становится особенно актуальной. В данной работе рассматривается программно-лабораторный комплекс, основанный на пакете прикладных программ VideoCAD, который предназначен для изучения и построения оптико-электронных систем наблюдения в аэропортах. VideoCAD предоставляет мощные инструменты для моделирования, анализа и визуализации систем видеонаблюдения, что позволяет не только разрабатывать эффективные решения, но и обучать специалистов в данной области. Целью данного комплекса является создание условий для глубокого понимания принципов работы оптико-электронных систем, а также освоение методик их проектирования и настройки. В процессе работы студенты смогут не только ознакомиться с теоретическими аспектами функционирования видеонаблюдения, но и получить практические навыки в использовании современных программных средств. Это позволит подготовить квалифицированных специалистов, способных эффективно решать задачи по обеспечению безопасности на объектах авиационной инфраструктуры.
Актуальность разработки программно-лабораторного комплекса на основе пакета прикладных программ VideoCAD для изучения и построения оптико-электронных систем наблюдения в аэропортах обусловлена несколькими ключевыми факторами.
1) Рост угроз безопасности. В последние годы увеличилось количество инцидентов, связанных с безопасностью на объектах транспортной инфраструктуры, включая аэропорты. Это требует внедрения современных и эффективных систем видеонаблюдения для предотвращения террористических актов, краж и других правонарушений. Обучение специалистов в этой области становится крайне важным для повышения уровня безопасности.
2) Современные технологии: Развитие технологий в области видеонаблюдения, таких как высокое разрешение, интеллектуальный анализ видео и интеграция с другими системами безопасности, создает потребность в квалифицированных специалистах, способных проектировать и внедрять такие системы. Программный комплекс VideoCAD предоставляет мощные инструменты для моделирования и проектирования, что делает его идеальным средством для обучения.
3) Недостаток практических навыков у студентов: Современное образование часто не успевает за развитием технологий, и многие учебные заведения не имеют возможности предоставить студентам доступ к современным инструментам для практического обучения. Создание программно-лабораторного комплекса на базе VideoCAD позволит студентам получить необходимые навыки проектирования систем видеонаблюдения, что повысит их конкурентоспособность на рынке труда.
4) Увеличение требований к профессиональной подготовке: Аэропорты и другие объекты инфраструктуры требуют от своих сотрудников высокой квалификации и способности быстро адаптироваться к новым технологиям. Программа, основанная на VideoCAD, поможет обеспечить необходимую подготовку будущих специалистов, что соответствует требованиям современного рынка труда.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1 Анализ оптико-электронных систем наблюдения аэропортов

1.1 Назначение, классификация и основные задачи ОЭСН в инфраструктуре аэропорта

Наблюдение за ключевыми зонами аэропорта является одной из основных функций системы безопасности и управления инфраструктурой и обеспечивается посредством оптико-электронных систем наблюдения (ОЭСН). ОЭСН представляют собой совокупность сенсорных устройств, таких как видеокамеры видимого диапазона, инфракрасные камеры, мультиспектральные датчики и другие средства наблюдения, платформы различной мобильности, включая стационарные и поворотные устройства, а также мобильные и беспилотные системы, подсистемы обработки данных, включающие видеоаналитику, детекцию и трекинг объектов, средства коммуникации и операторские интерфейсы [1, 2]. Основными целями применения ОЭСН являются обеспечение авиационной безопасности и предотвращение инцидентов, контроль за движением воздушных судов и наземной техники, охрана объектов и предотвращение несанкционированного доступа, а также документирование событий для последующего анализа и расследования. Назначение ОЭСН в аэропорту охватывает обеспечение охраны и безопасности, включая обнаружение и предотвращение несанкционированного доступа на территорию, мониторинг зон контроля и пропускных пунктов, с использованием интегрированных систем сигнализации и видеоаналитики. Системы также выполняют функции поддержки авиационной безопасности путем контроля состояния взлетно-посадочных полос, рулежных дорожек и стоянок воздушных судов, предотвращая возможные столкновения и инциденты с воздушными судами [3, 4]. Диспетчерские и оперативные службы получают информацию о движении техники и занятости стоянок, обеспечивая ситуационную осведомленность. ОЭСН контролируют объекты инфраструктуры, включая ворота, подъездные пути, топливные хранилища, системы освещения и ограждений. Кроме того, системы видеонаблюдения фиксируют события для расследований и предоставления компетентным органам, а также выявляют экологические и авиационные риски, связанные с присутствием птиц и других объектов, представляющих угрозу для авиационной деятельности. На рисунке 1.1 приведена классификация систем видеонаблюдения.


Рисунок 1.1 - Классификация систем видеонаблюдения

Классификация ОЭСН может осуществляться по спектральному диапазону сенсоров, функциональному назначению, архитектуре и уровню интеграции, а также по мобильности и размещению [1, 5]. По спектральному диапазону различают видеокамеры видимого диапазона, ночные low-light и starlight камеры, инфракрасные и тепловизионные системы, а также мультиспектральные и специализированные датчики. По функциональному назначению выделяются периметровые системы, системы наблюдения

взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек, терминальные и посадочные
зоны, а также перронные и стояночные зоны воздушных судов. По архитектуре и уровню интеграции различают автономные камеры и кластеры, интегрированные системы безопасности с видеонаблюдением, контроль доступа и сигнализацию, а также смешанные системы, включающие фьюжн-технологии с использованием радара, тепловизоров и оптических датчиков. В зависимости от мобильности и размещения выделяют стационарные устройства, поворотные камеры, мобильные и транспортируемые системы, а также беспилотные воздушные платформы.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бартош, В.П. Системы видеонаблюдения: теория и практика [Текст] / В.П. Бартош. – М.: НТ Пресс, 2019. – 352 с.
2. Смирнов, А.Б. Проектирование и расчет систем охранного телевидения [Текст] / А.Б. Смирнов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Горячая линия – Телеком, 2022. – 487 с.
3. Вознесенский, А.Д. Инженерно-техническая укрепленность и системы безопасности объектов гражданской авиации [Текст]: учебное пособие / А.Д. Вознесенский, С.К. Лапин. – М.: Транспорт, 2017. – 280 с.
4. ICAO Doc 9476-AN/927. Руководство по аэродромному оборудованию и обслуживанию [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://icao.int. (дата обращения 02.10.2025)
5. ГОСТ Р 50941-96. Защита информации. Техническая укрепленность объектов. Термины и определения [Текст]. – Введ. 1997-01-01. – М.: Стандартинформ, 2010. – 12 с.
6. Проектирование систем безопасности объектов транспортной инфраструктуры [Текст]: учебное пособие / под ред. К.Л. Васильева. – СПб.: Политехника, 2018. – 415 с.
7. Федеральные авиационные правила (ФАП) «Требования к аэродромам, вертодромам и посадочным площадкам гражданской авиации» (утв. приказом Минтранса России от 28.11.2019 № 404) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://pravo.gov.ru. (дата обращения 10.10.2025)
8. ICAO. Doc 8973 – Aviation Security Manual [Текст] = ИКАО. Док 8973 – Руководство по авиационной безопасности / International Civil Aviation Organization. – 12th ed. – Montreal: ICAO, 2022. – 380 с.

Весь текст будет доступен после покупки