Airborne Real-time Cueing Hyperspectral Enhanced Reconnaissance
એરબોર્ન રીઅલ-ટાઇમ ક્યુઇંગ હાયપરસ્પેક્ટ્રલ એન્હાન્સ્ડ રિકોનિસન્સ, જેને ટૂંકાક્ષર આર્ચર દ્વારા પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે એક હવાઈ ઇમેજિંગ સિસ્ટમ છે જે સાદા દૃષ્ટિ અથવા સામાન્ય હવાઈ ફોટોગ્રાફી કરતા વધુ વિગતવાર જમીનની છબીઓ ઉત્પન્ન કરે છે. યુ. એસ. સરકારી અધિકારીઓના જણાવ્યા અનુસાર, તે ઉપલબ્ધ સૌથી અત્યાધુનિક બિનવર્ગીકૃત હાયપરસ્પેક્ટ્રલ ઇમેજિંગ સિસ્ટમ છે. એ. આર. સી. એચ. ઈ. આર. આપમેળે માંગવામાં આવેલી વસ્તુની આપેલ સહી માટે (જેમ કે ગુમ થયેલ વિમાન), આસપાસના વિસ્તારમાં અસાધારણતા માટે અથવા અગાઉ નોંધાયેલ વર્ણપટની સહીઓમાંથી ફેરફારો માટે વિગતવાર ઇમેજિંગને સ્કેન કરી શકે છે. તે શોધ અને બચાવ, કાઉન્ટરડ્રગ, આપત્તિ રાહત અને અસર આકારણી અને માતૃભૂમિ સુરક્ષા માટે સીધી અરજીઓ ધરાવે છે, અને યુ. એસ. માં સિવિલ એર પેટ્રોલ (CAP) દ્વારા ઓસ્ટ્રેલિયામાં નિર્મિત ગિપ્સલેન્ડ GA8 એરવન ફિક્સ્ડ-વિંગ વિમાન પર તૈનાત કરવામાં આવ્યું છે. CAP, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ એર ફોર્સની નાગરિક સહાયક, એક સ્વયંસેવક શિક્ષણ અને જાહેર-સેવા બિન-નફાકારક સંસ્થા છે જે યુ. એસ. માં વિમાન શોધ અને બચાવનું સંચાલન કરે છે. આર્ચર એ દિવસના સમયે બિન-આક્રમક તકનીક છે, જે પદાર્થના પ્રતિબિંબિત પ્રકાશનું વિશ્લેષણ કરીને કામ કરે છે. તે રાત્રે, પાણીની અંદર, ગાઢ આવરણ હેઠળ, ભૂગર્ભમાં, બરફ હેઠળ અથવા ઇમારતોની અંદરની વસ્તુઓને શોધી શકતું નથી. આ સિસ્ટમ વિમાનના પેટમાં ક્વાર્ટઝ ગ્લાસ પોર્ટલ દ્વારા નીચે તરફના વિશેષ કેમેરાનો ઉપયોગ કરે છે, જે સામાન્ય રીતે 100 ગાંઠ (50 મીટર/સેકન્ડ) ની પ્રમાણભૂત મિશન ઊંચાઇ પર ઉડાડવામાં આવે છે. સિસ્ટમ સોફ્ટવેર લોસ એન્જલસના સ્પેસ કમ્પ્યુટર કોર્પોરેશન દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યું હતું અને સિસ્ટમ હાર્ડવેર ખાસ કરીને CAP માટે હોનોલુલુ, હવાઈના નોવાસોલ કોર્પોરેશન દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવે છે. એ. આર. સી. એચ. ઈ. આર. પ્રણાલી યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ નેવલ રિસર્ચ લેબોરેટરી (એન. આર. એલ.) અને એર ફોર્સ રિસર્ચ લેબોરેટરી (એ. એફ. આર. એલ.) દ્વારા અગાઉ હાથ ધરવામાં આવેલા હાઇપરસ્પેક્ટ્રલ ટેકનોલોજી સંશોધન અને પરીક્ષણ પર આધારિત છે. કેપે તેના 74 વર્ષના ઇતિહાસમાં હાથ ધરાયેલા સૌથી મોટા આંતર-એજન્સી પ્રોજેક્ટમાં એનઆરએલ, એએફઆરએલ અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ કોસ્ટ ગાર્ડ રિસર્ચ એન્ડ ડેવલપમેન્ટ સેન્ટરના સહયોગથી આર્ચર વિકસાવ્યું છે. 2003 થી, 2002 ના સંરક્ષણ વિનિયોગ અધિનિયમ હેઠળ અધિકૃત લગભગ 5 મિલિયન યુ. એસ. ડોલર વિકાસ અને જમાવટ પર ખર્ચવામાં આવ્યા છે. સી. એ. પી. એ સમગ્ર યુ. એસ. માં 16 વિમાનોની પ્રારંભિક જમાવટ પૂર્ણ કરી અને 100 થી વધુ ઓપરેટરોને તાલીમ આપી હોવાનો અહેવાલ આપ્યો હતો, પરંતુ માત્ર થોડા શોધ અને બચાવ અભિયાનોમાં જ આ પ્રણાલીનો ઉપયોગ કર્યો હતો, અને તેને કોઈ પણ કાટમાળ શોધનાર પ્રથમ હોવાનો શ્રેય આપ્યો ન હતો. 2007 દરમિયાન જ્યોર્જિયા અને મેરીલેન્ડમાં શોધમાં, એર્ચરે વિમાનનો કાટમાળ શોધી કાઢ્યો હતો, પરંતુ બંને અકસ્માતોમાં કોઈ બચી શક્યું ન હતું, એમ એડવાન્સ્ડ ટેક્નોલોજીના ડિરેક્ટર અને CAP ખાતે એર્ચર પ્રોગ્રામ મેનેજર કર્નલ ડ્રૂ એલેક્ઝાએ જણાવ્યું હતું. સપ્ટેમ્બર 2007માં સાહસિક સ્ટીવ ફોસેટની શોધમાં સિવિલ એર પેટ્રોલની ઉટાહ વિંગના આર્ચર સજ્જ વિમાનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આર્ચર શ્રી ફોસેટને શોધી શક્યા ન હતા, પરંતુ કેટલાક દાયકાઓ જૂના નેવાડાના ઉચ્ચ રણ વિસ્તારમાં અગાઉ અજ્ઞાત આઠ ક્રેશ સાઇટ્સને ઉઘાડું કરવામાં તેમણે મહત્વની ભૂમિકા ભજવી હતી. કર્નલ એલેક્સાએ 2007માં પ્રેસ સમક્ષ આ પ્રણાલીનું વર્ણન કર્યું હતુંઃ "માનવ આંખ મૂળભૂત રીતે પ્રકાશના ત્રણ પટ્ટાઓ જુએ છે. આર્ચર સેન્સર 50 જુએ છે. તે ધાતુ જેવી વનસ્પતિમાં વિસંગત હોય તેવી વસ્તુઓ અથવા વિમાનના કાટમાળમાંથી કંઈક જોઈ શકે છે. નેવાડા સિવિલ એર પેટ્રોલના મેજર સિન્થિયા રાયને 2007માં પ્રેસ સમક્ષ આ પ્રણાલીનું વર્ણન કરતી વખતે જણાવ્યું હતું કે, "આર્ચર એ અનિવાર્યપણે ભૂસ્તરશાસ્ત્ર દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી વસ્તુ છે. તે ખૂબ જ વ્યવહારદક્ષ સામગ્રી છે. માનવ આંખ સામાન્ય રીતે જે જોઈ શકે છે તેનાથી આગળ ", તેણીએ વધુ વિસ્તૃત રીતે કહ્યું", તે પથ્થરો જોઈ શકે છે, તે વૃક્ષો જોઈ શકે છે, તે પર્વતો, સેજબ્રશ, ગમે તે જોઈ શકે છે, પરંતુ તે 'તે નહીં' અથવા 'હા, તે' કહે છે. આનો આશ્ચર્યજનક ભાગ એ છે કે તે લક્ષ્યના 10 ટકા જેટલું ઓછું જોઈ શકે છે, અને ત્યાંથી વિસ્તૃત કરી શકે છે. પ્રાથમિક શોધ અને બચાવ અભિયાન ઉપરાંત, CAP એ આર્ચર માટે વધારાના ઉપયોગોનું પરીક્ષણ કર્યું છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઓગસ્ટ 2005માં મિઝોરીમાં પાયલોટ પ્રોજેક્ટમાં એરચરથી સજ્જ CAP GA8નો ઉપયોગ પર્યાવરણમાં જોખમી સામગ્રીના પ્રકાશન પર નજર રાખવા માટે સિસ્ટમની યોગ્યતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, અને સપ્ટેમ્બર 2005 દરમિયાન ટેક્સાસમાં હરિકેન રીટા પછી તેલના ફેલાવાને ટ્રેક કરવા માટે એકને તૈનાત કરવામાં આવ્યો હતો. ત્યારથી, મિઝોરીમાં શરૂ થતી ઉડાનના કિસ્સામાં, ઓક્ટોબર 2006માં એ. આર. સી. એચ. ઈ. આર. પ્રણાલીએ તેની ઉપયોગીતા સાબિત કરી, જ્યારે તેને એન્ટલર્સ, ઓકલામાં કાટમાળ મળ્યો. નેશનલ ટ્રાન્સપોર્ટેશન એન્ડ સેફ્ટી બોર્ડ એ. આર. સી. એચ. ઈ. આર. દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવેલી માહિતીથી અત્યંત ખુશ હતું, જેનો ઉપયોગ પાછળથી રફ, જંગલવાળા ભૂપ્રદેશના માઇલમાં ફેલાયેલા વિમાનના કાટમાળને શોધવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. જુલાઈ 2007માં, એ. આર. સી. એચ. ઈ. આર. પ્રણાલીએ કેન્સાસ ઓઇલ રિફાઇનરીમાં ઉદ્ભવતા પૂરજન્ય તેલના ફેલાવાને ઓળખી કાઢ્યો હતો, જે ડાઉનસ્ટ્રીમ સુધી વિસ્તર્યો હતો અને અગાઉના શંકાસ્પદ જળાશય વિસ્તારો પર આક્રમણ કર્યું હતું. ક્લાયન્ટ એજન્સીઓ (ઇપીએ, કોસ્ટ ગાર્ડ અને અન્ય ફેડરલ અને રાજ્ય એજન્સીઓ) ને ઝડપી નિવારણ માટે જરૂરી માહિતી મળી. સપ્ટેમ્બર 2008માં, ટેક્સાસ વિંગના સિવિલ એર પેટ્રોલ જીએ-8એ અરકાનસાસથી ગુમ થયેલા વિમાનની શોધ કરી હતી. તે ઓક્લાહોમામાં મળી આવ્યો હતો, જે જમીન શોધનારાઓ અને ઉપર ઉડતી આર્ચર પ્રણાલી દ્વારા એક સાથે ઓળખવામાં આવ્યો હતો. સીધી શોધને બદલે, આ સિસ્ટમની ચોકસાઈ અને અસરકારકતાની માન્યતા હતી. ત્યારપછીની પુનઃપ્રાપ્તિમાં, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે આર્ચરે ખૂબ જ ચોકસાઈ સાથે કાટમાળ વિસ્તારની રચના કરી હતી. ટેકનિકલ વર્ણન મુખ્ય એ. આર. સી. એચ. ઈ. આર. સબસિસ્ટમ ઘટકોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ પિક્સેલ દીઠ એક ચોરસ મીટરના રિઝોલ્યુશન સાથે અદ્યતન હાયપરસ્પેક્ટ્રલ ઇમેજિંગ (એચ. એસ. આઈ.) સિસ્ટમ. પિક્સેલ દીઠ રિઝોલ્યુશન સાથે પેન્ક્રોમેટિક હાઇ-રિઝોલ્યુશન ઇમેજિંગ (એચઆરઆઈ) કેમેરા. ગ્લોબલ પોઝિશનિંગ સિસ્ટમ (જી. પી. એસ.) જડતા નેવિગેશન સિસ્ટમ (આઈ. એન. એસ.) હાયપરસ્પેક્ટ્રલ ઇમેજર સાથે સંકલિત નિષ્ક્રિય હાયપરસ્પેક્ટ્રલ ઇમેજિંગ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી રિમોટ સેન્સર બહુ-સ્પેક્ટ્રલ બેન્ડમાં લક્ષ્યનું નિરીક્ષણ કરે છે. એચએસઆઈ કેમેરા છબી વર્ણપટને દૃશ્યમાન વર્ણપટના વાદળી છેડે 500 નેનોમીટર (એનએમ) તરંગલંબાઇથી ઇન્ફ્રારેડમાં 1100 એનએમ સુધી 52 "ડબ્બા" માં અલગ કરે છે, જે કેમેરાને 11.5 એનએમનું વર્ણપટ રીઝોલ્યુશન આપે છે. જો કે ARCHER તમામ 52 બેન્ડમાં ડેટા રેકોર્ડ કરે છે, કોમ્પ્યુટેશનલ અલ્ગોરિધમ્સ માત્ર 500 એનએમથી 960 એનએમ સુધીના પ્રથમ 40 બેન્ડનો ઉપયોગ કરે છે કારણ કે 960 એનએમથી ઉપરના બેન્ડ ઉપયોગી થવા માટે ખૂબ ઘોંઘાટીયા હોય છે. સરખામણી માટે, સામાન્ય માનવ આંખ આશરે 400 થી 700 એનએમ સુધીની તરંગલંબાઇને પ્રતિસાદ આપશે, અને ટ્રાઇક્રોમેટિક છે, જેનો અર્થ છે કે આંખના શંકુ કોષો માત્ર ત્રણ વર્ણપટ બેન્ડમાં પ્રકાશને અનુભવે છે. જેમ જેમ એ. આર. સી. એચ. ઈ. આર. વિમાન શોધ વિસ્તાર પર ઉડે છે, તેમ એચ. એસ. આઈ. કેમેરા લેન્સ દ્વારા પ્રતિબિંબિત સૂર્યપ્રકાશ એકત્રિત કરવામાં આવે છે. એકત્રિત કરેલો પ્રકાશ લેન્સના સમૂહમાંથી પસાર થાય છે જે પ્રકાશને કેન્દ્રિત કરીને જમીનની છબી બનાવે છે. ઇમેજિંગ સિસ્ટમ છબી સંપાદન માટે પુશબ્રૂમ અભિગમનો ઉપયોગ કરે છે. પુશબ્રૂમ અભિગમ સાથે, ફોકસિંગ સ્લિટ છબીની ઊંચાઈને એક ઊભી પિક્સેલની સમકક્ષ ઘટાડે છે, જે આડી રેખા છબી બનાવે છે. આડી રેખાની છબીને પછી વિવર્તન ગ્રેટિંગ પર પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવે છે, જે ખૂબ જ બારીક કોતરેલી પ્રતિબિંબિત સપાટી છે જે પ્રકાશને તેના વર્ણપટમાં ફેલાવે છે. આડી રેખાની છબીમાંથી દ્વિ-પરિમાણીય (2D) વર્ણપટની છબી બનાવવા માટે વિવર્તન ગ્રેટિંગ ખાસ બનાવવામાં આવે છે અને ગોઠવવામાં આવે છે. વિવર્તન ગ્રેટિંગની રચના અને ગોઠવણી દ્વારા વર્ણપટને ઊભી રીતે પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવે છે, એટલે કે, રેખા છબીને લંબરૂપ. 2D સ્પેક્ટ્રમ છબી ચાર્જ-કપલ્ડ ડિવાઇસ (CCD) દ્વિ-પરિમાણીય છબી સેન્સર પર પ્રોજેક્ટ કરે છે, જે ગોઠવાયેલ છે જેથી આડી પિક્સેલ્સ છબીની આડી સમાંતર હોય. પરિણામે, ઊભી પિક્સેલ્સ વિવર્તન ગ્રેટિંગમાંથી ઉત્પન્ન થતા વર્ણપટ સાથે સુસંગત હોય છે. પિક્સેલ્સની દરેક કોલમ મૂળ છબીમાંથી એક આડી પિક્સેલનું સ્પેક્ટ્રમ મેળવે છે. સીસીડીમાં ઊભી પિક્સેલ સેન્સરની ગોઠવણી સ્પેક્ટ્રમને અલગ અને બિન-ઓવરલેપિંગ અંતરાલોમાં વિભાજિત કરે છે. સી. સી. ડી. આઉટપુટમાં 504 આડી છબી પિક્સેલ્સના દરેક માટે 52 વર્ણપટ બેન્ડ માટે વિદ્યુત સંકેતો હોય છે. ઓન-બોર્ડ કોમ્પ્યુટર સી. સી. ડી. આઉટપુટ સિગ્નલને દરેક સેકન્ડમાં સાઠ વખત ફ્રેમ દરે રેકોર્ડ કરે છે. 2, 500 ફૂટ એજીએલની વિમાનની ઊંચાઈ અને 100 ગાંઠની ઝડપે, 60 હર્ટ્ઝ ફ્રેમ દર પિક્સેલ દીઠ આશરે એક ચોરસ મીટરના ગ્રાઉન્ડ ઇમેજ રિઝોલ્યુશનને સમકક્ષ છે. આમ, સી. સી. ડી. માંથી લેવામાં આવેલી દરેક ફ્રેમમાં આશરે એક મીટર લાંબી અને 500 મીટર પહોળી જમીનની પટ્ટી માટે વર્ણપટ માહિતી હોય છે. ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન ઇમેજર એક ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન ઇમેજિંગ (એચ. આર. આઈ.) કાળા અને સફેદ, અથવા પેન્ક્રોમેટિક, કેમેરા એચ. એસ. આઈ. કેમેરાની બાજુમાં માઉન્ટ થયેલ છે જેથી બંને કેમેરા સમાન પ્રતિબિંબિત પ્રકાશને કેપ્ચર કરી શકે. એચ. આર. આઈ. કેમેરા એચ. એસ. આઈ. કેમેરાની જેમ જ સમાન લેન્સ અને સ્લિટ વ્યવસ્થા સાથે પુશબ્રૂમ અભિગમનો ઉપયોગ કરે છે જેથી આવતા પ્રકાશને પાતળા, પહોળા બીમ સુધી મર્યાદિત કરી શકાય. જો કે, એચ. આર. આઈ. કેમેરામાં આવતા પ્રતિબિંબિત પ્રકાશને વિખેરવા માટે વિવર્તન ગ્રેટિંગ નથી. તેના બદલે, વધુ છબી માહિતી મેળવવા માટે પ્રકાશને વિશાળ સી. સી. ડી. તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે. કારણ કે તે ફ્રેમ દીઠ જમીનની છબીની એક જ રેખા મેળવે છે, તેને લાઇન સ્કેન કેમેરા કહેવામાં આવે છે. એચઆરઆઈ સીસીડી 6,144 પિક્સલ પહોળું અને એક પિક્સલ ઊંચું છે. તે 720 હર્ટ્ઝના ફ્રેમ દર પર કામ કરે છે. એ. આર. સી. એચ. ઈ. આર. શોધ ઝડપ અને ઊંચાઈ પર (2,500 ફૂટ એ. જી. એલ. પર જમીન પર 100 ગાંઠ) કાળા અને સફેદ છબીમાં દરેક પિક્સેલ જમીનના 3 ઇંચ બાય 3 ઇંચ વિસ્તારને રજૂ કરે છે. આ ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન કેટલીક વસ્તુઓને ઓળખવાની ક્ષમતામાં વધારો કરે છે. પ્રક્રિયા કોકપીટમાં એક મોનિટર વાસ્તવિક સમયમાં વિગતવાર છબીઓ પ્રદર્શિત કરે છે, અને સિસ્ટમ પછીના વિશ્લેષણ માટે પ્રતિ કલાક 30 ગીગાબાઇટ્સ (જીબી) ના દરે છબી અને ગ્લોબલ પોઝિશનિંગ સિસ્ટમ ડેટાને પણ લોગ કરે છે. ઓન-બોર્ડ ડેટા પ્રોસેસિંગ સિસ્ટમ ડેટા એક્વિઝિશન અને રેકોર્ડિંગ, કાચા ડેટા કરેક્શન, ટાર્ગેટ ડિટેક્શન, ક્યુઇંગ અને ચીપિંગ, ચોકસાઇવાળી ઇમેજ જીઓ-રજિસ્ટ્રેશન અને ઇમેજ પ્રોડક્ટ્સ અને ટાર્ગેટ ક્યુ માહિતીનું પ્રદર્શન અને પ્રસાર સહિત અસંખ્ય રીઅલ-ટાઇમ પ્રોસેસિંગ કાર્યો કરે છે. આર્ચર પાસે લક્ષ્યોને શોધવા માટે ત્રણ પદ્ધતિઓ છેઃ પિક્સેલ પ્રોફાઇલ સાથે મેળ ખાતો નથી તેની સંભાવના નક્કી કરવા માટે છબીમાં પિક્સેલ્સના આંકડાકીય મોડેલનો ઉપયોગ કરીને પ્રતિબિંબિત પ્રકાશને વર્ણપટ સિગ્નેચર વિસંગતતા શોધ સાથે સરખાવવામાં આવે છે, અને તે જ વિસ્તારમાં અગાઉના મિશનમાં મેળવવામાં આવેલી જમીનની પરિસ્થિતિઓ સામે વર્તમાન છબીની પિક્સેલ-બાય-પિક્સેલ સરખામણી ચલાવતી શોધમાં ફેરફાર કરે છે. ફેરફારની શોધમાં, દ્રશ્યના ફેરફારોને ઓળખવામાં આવે છે, અને મૂલ્યાંકન માટે નવા, ખસેડવામાં આવેલા અથવા વિદાય થયેલા લક્ષ્યોને પ્રકાશિત કરવામાં આવે છે. સ્પેક્ટ્રલ સિગ્નેચર મેચિંગમાં, સિસ્ટમને ગુમ થયેલા વિમાનના પરિમાણો સાથે પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે, જેમ કે રંગના રંગો, જેથી ઓપરેટરોને સંભવિત ભંગાર વિશે ચેતવણી આપી શકાય. તેનો ઉપયોગ ચોક્કસ સામગ્રી જોવા માટે પણ થઈ શકે છે, જેમ કે પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનો અથવા પર્યાવરણમાં મુક્ત થતા અન્ય રસાયણો, અથવા સામાન્ય રીતે ઉપલબ્ધ વાદળી પોલિઇથિલિન તિરપાલ જેવી સામાન્ય વસ્તુઓ. અસર આકારણી ભૂમિકામાં, તોફાનમાં નુકસાન પામેલી ઇમારતોના કામચલાઉ સમારકામ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા વાદળી ટાર્પ્સના સ્થાન વિશેની માહિતી સીધી આપત્તિ રાહત પ્રયત્નોમાં મદદ કરી શકે છે; કાઉન્ટરડ્રગ ભૂમિકામાં, દૂરના વિસ્તારમાં સ્થિત વાદળી ટાર્પ ગેરકાયદેસર પ્રવૃત્તિ સાથે સંકળાયેલ હોઈ શકે છે. સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ નોવાસોલ કોર્પ સ્પેસ કમ્પ્યુટર કોર્પોરેશન સિવિલ એર પેટ્રોલ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી પૃથ્વી અવલોકન દૂરસ્થ સેન્સર