Airborne Real-time Cueing Hyperspectral Enhanced Reconnaissance
एयरबोर्न रियल-टाइम क्यूइंग हाइपरस्पेक्ट्रल एन्हांस्ड रिकोनिसेंस, जिसे संक्षिप्त नाम आर्चर से भी जाना जाता है, एक हवाई इमेजिंग प्रणाली है जो सादे दृश्य या साधारण हवाई फोटोग्राफी की तुलना में कहीं अधिक विस्तृत जमीनी छवियों का उत्पादन करती है। अमेरिकी सरकारी अधिकारियों के अनुसार, यह उपलब्ध सबसे परिष्कृत गैर-वर्गीकृत हाइपरस्पेक्ट्रल इमेजिंग प्रणाली है। ए. आर. सी. एच. ई. आर. स्वचालित रूप से मांगी जा रही वस्तु के दिए गए हस्ताक्षर (जैसे कि एक लापता विमान), आसपास के क्षेत्र में असामान्यताओं के लिए, या पिछले दर्ज किए गए वर्णक्रमीय हस्ताक्षरों से परिवर्तन के लिए विस्तृत इमेजिंग को स्कैन कर सकता है। इसमें खोज और बचाव, काउंटरड्रग, आपदा राहत और प्रभाव मूल्यांकन और मातृभूमि सुरक्षा के लिए प्रत्यक्ष अनुप्रयोग हैं, और इसे अमेरिका में सिविल एयर पेट्रोल (सीएपी) द्वारा ऑस्ट्रेलियाई निर्मित गिप्सलैंड जीए8 एयरवन फिक्स्ड-विंग विमान पर तैनात किया गया है। सीएपी, संयुक्त राज्य वायु सेना का नागरिक सहायक, एक स्वयंसेवक शिक्षा और सार्वजनिक सेवा गैर-लाभकारी संगठन है जो अमेरिका में विमान खोज और बचाव का संचालन करता है। अवलोकन आर्चर एक दिन की गैर-आक्रामक तकनीक है, जो किसी वस्तु के परावर्तित प्रकाश का विश्लेषण करके काम करती है। यह रात में, पानी के नीचे, घने आवरण के नीचे, भूमिगत, बर्फ के नीचे या इमारतों के अंदर वस्तुओं का पता नहीं लगा सकता है। यह प्रणाली विमान के पेट में एक क्वार्ट्ज ग्लास पोर्टल के माध्यम से नीचे की ओर एक विशेष कैमरे का उपयोग करती है, जिसे आम तौर पर 100 समुद्री मील (50 मीटर/सेकंड) की मानक मिशन ऊंचाई पर उड़ाया जाता है। सिस्टम सॉफ्टवेयर लॉस एंजिल्स के स्पेस कंप्यूटर कॉर्पोरेशन द्वारा विकसित किया गया था और सिस्टम हार्डवेयर की आपूर्ति होनोलुलु, हवाई के नोवासोल कॉर्प द्वारा विशेष रूप से सीएपी के लिए की जाती है। ए. आर. सी. एच. ई. आर. प्रणाली संयुक्त राज्य नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला (एन. आर. एल.) और वायु सेना अनुसंधान प्रयोगशाला (ए. एफ. आर. एल.) द्वारा पहले किए गए हाइपरस्पेक्ट्रल प्रौद्योगिकी अनुसंधान और परीक्षण पर आधारित है। सी. ए. पी. ने अपने 74 साल के इतिहास में शुरू की गई सबसे बड़ी अंतर-एजेंसी परियोजना में एन. आर. एल., ए. एफ. आर. एल. और संयुक्त राज्य अमेरिका तटरक्षक अनुसंधान और विकास केंद्र के सहयोग से ए. आर. एच. ई. आर. विकसित किया है। 2003 से, 2002 के रक्षा विनियोग अधिनियम के तहत अधिकृत लगभग 50 लाख अमेरिकी डॉलर विकास और तैनाती पर खर्च किए गए हैं। सीएपी ने पूरे अमेरिका में 16 विमानों की प्रारंभिक तैनाती को पूरा करने और 100 से अधिक ऑपरेटरों को प्रशिक्षित करने की सूचना दी, लेकिन केवल कुछ खोज और बचाव मिशनों पर इस प्रणाली का उपयोग किया था, और इसे किसी भी मलबे को खोजने वाले पहले व्यक्ति होने का श्रेय नहीं दिया था। 2007 के दौरान जॉर्जिया और मैरीलैंड में खोज में, ए. आर. सी. एच. ई. आर. ने विमान के मलबे का पता लगाया, लेकिन दोनों दुर्घटनाओं में कोई जीवित नहीं बचा था, कर्नल ड्रू एलेक्सा, उन्नत प्रौद्योगिकी के निदेशक और सीएपी में ए. आर. सी. एच. ई. आर. कार्यक्रम प्रबंधक के अनुसार। सितंबर 2007 में एडवेंचरर स्टीव फॉसेट की खोज में सिविल एयर पेट्रोल के यूटा विंग से एक आर्चर से लैस विमान का उपयोग किया गया था। आर्चर ने मिस्टर फॉसेट का पता नहीं लगाया, लेकिन कुछ दशक पुराने नेवादा के उच्च रेगिस्तानी क्षेत्र में पहले से अज्ञात आठ दुर्घटना स्थलों को उजागर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। कर्नल एलेक्सा ने 2007 में प्रेस को इस प्रणाली का वर्णन कियाः "मानव आंख मूल रूप से प्रकाश के तीन बैंड देखती है। ARCHER संवेदक 50 देखता है। यह उन चीजों को देख सकता है जो वनस्पति में विसंगत हैं जैसे कि धातु या हवाई जहाज के मलबे से कुछ। नेवादा सिविल एयर पेट्रोल की मेजर सिंथिया रयान ने 2007 में प्रेस को इस प्रणाली का वर्णन करते हुए कहा, "आर्चर अनिवार्य रूप से भूविज्ञान द्वारा उपयोग किया जाने वाला कुछ है। यह बहुत परिष्कृत सामान है. इससे परे कि मानव आंख आम तौर पर क्या देख सकती है ", उसने आगे विस्तार से बताया", यह पत्थर देख सकता है, यह पेड़ देख सकता है, यह पहाड़, ऋषि झाड़, जो कुछ भी देख सकता है, लेकिन यह 'वह नहीं' या 'हां, वह' है। इसका अद्भुत हिस्सा यह है कि यह लक्ष्य का कम से कम 10 प्रतिशत देख सकता है, और वहाँ से विस्तार कर सकता है। प्राथमिक खोज और बचाव मिशन के अलावा, सीएपी ने आर्चर के लिए अतिरिक्त उपयोगों का परीक्षण किया है। उदाहरण के लिए, पर्यावरण में खतरनाक सामग्री के रिसाव पर नज़र रखने के लिए प्रणाली की उपयुक्तता का आकलन करने के लिए अगस्त 2005 में मिसौरी में एक पायलट परियोजना में एक आर्चर से लैस कैप जीए8 का उपयोग किया गया था, और सितंबर 2005 के दौरान टेक्सास में तूफान रीटा के बाद तेल रिसाव पर नज़र रखने के लिए एक को तैनात किया गया था। तब से, मिसौरी में शुरू होने वाली उड़ान के मामले में, एआरसीएचईआर प्रणाली ने अक्टूबर 2006 में अपनी उपयोगिता साबित की, जब उसे एंटलर्स, ओक्ला में मलबा मिला। राष्ट्रीय परिवहन और सुरक्षा बोर्ड ए. आर. सी. एच. ई. आर. द्वारा प्रदान किए गए आंकड़ों से बेहद खुश था, जिसका उपयोग बाद में मीलों तक उबड़-खाबड़, जंगली इलाकों में फैले विमान के मलबे का पता लगाने के लिए किया गया था। जुलाई 2007 में, ए. आर. सी. एच. ई. आर. प्रणाली ने कान्सास तेल रिफाइनरी में उत्पन्न होने वाले बाढ़-जनित तेल रिसाव की पहचान की, जो नीचे की ओर फैला हुआ था और पहले के संदिग्ध जलाशय क्षेत्रों पर हमला कर चुका था। ग्राहक एजेंसियों (ई. पी. ए., तटरक्षक, और अन्य संघीय और राज्य एजेंसियों) ने त्वरित उपचार के लिए डेटा को आवश्यक पाया। सितंबर 2008 में, टेक्सास विंग से एक नागरिक वायु गश्ती जीए-8 ने अर्कांसस से एक लापता विमान की खोज की। यह ओक्लाहोमा में पाया गया था, जिसकी पहचान जमीनी खोजकर्ताओं और ऊपर से उड़ने वाले आर्चर प्रणाली द्वारा एक साथ की गई थी। एक प्रत्यक्ष खोज के बजाय, यह प्रणाली की सटीकता और प्रभावकारिता का प्रमाण था। बाद की बरामदगी में, यह पाया गया कि ए. आर. सी. एच. ई. आर. ने बहुत सटीकता के साथ मलबे वाले क्षेत्र की साजिश रची। तकनीकी विवरण प्रमुख ए. आर. सी. एच. ई. आर. उपप्रणाली घटकों में शामिल हैंः एक वर्ग मीटर प्रति पिक्सेल के रिज़ॉल्यूशन के साथ उन्नत हाइपरस्पेक्ट्रल इमेजिंग (एच. एस. आई.) प्रणाली। पैनक्रोमेटिक हाई-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग (एचआरआई) कैमरा प्रति पिक्सेल के रिज़ॉल्यूशन के साथ। ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जी. पी. एस.) एक जड़त्वीय नेविगेशन सिस्टम (आई. एन. एस.) हाइपरस्पेक्ट्रल इमेजर के साथ एकीकृत निष्क्रिय हाइपरस्पेक्ट्रल इमेजिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी रिमोट सेंसर बहु-स्पेक्ट्रल बैंड में एक लक्ष्य का निरीक्षण करता है। एच. एस. आई. कैमरा छवि स्पेक्ट्रा को दृश्य स्पेक्ट्रम के नीले छोर पर 500 नैनोमीटर (एन. एम.) तरंग दैर्ध्य से इन्फ्रारेड में 1100 एन. एम. तक 52 "डिब्बों" में अलग करता है, जिससे कैमरे को 11.5 एन. एम. का वर्णक्रमीय संकल्प मिलता है। हालांकि ए. आर. सी. एच. ई. आर. सभी 52 बैंडों में डेटा रिकॉर्ड करता है, कम्प्यूटेशनल एल्गोरिदम केवल पहले 40 बैंडों का उपयोग करते हैं, 500 एन. एम. से 960 एन. एम. तक क्योंकि 960 एन. एम. से ऊपर के बैंड उपयोगी होने के लिए बहुत शोर करते हैं। तुलना के लिए, सामान्य मानव आंख लगभग 400 से 700 एनएम तक की तरंग दैर्ध्य का जवाब देगी, और त्रिकोणीय है, जिसका अर्थ है कि आंख की शंकु कोशिकाएं केवल तीन वर्णक्रमीय पट्टियों में प्रकाश को महसूस करती हैं। जैसे ही ए. आर. सी. एच. ई. आर. विमान एक खोज क्षेत्र के ऊपर से उड़ता है, परावर्तित सूर्य के प्रकाश को एच. एस. आई. कैमरा लेंस द्वारा एकत्र किया जाता है। एकत्रित प्रकाश लेंसों के एक समूह से गुजरता है जो प्रकाश को केंद्रित करके जमीन की छवि बनाता है। इमेजिंग प्रणाली छवि अधिग्रहण के लिए एक पुशब्रूम दृष्टिकोण का उपयोग करती है। पुशब्रूम दृष्टिकोण के साथ, फ़ोकसिंग स्लिट छवि की ऊंचाई को एक ऊर्ध्वाधर पिक्सेल के बराबर कर देता है, जिससे एक क्षैतिज रेखा छवि बनती है। क्षैतिज रेखा छवि को फिर एक विवर्तन ग्रेटिंग पर प्रक्षेपित किया जाता है, जो एक बहुत ही बारीक नक़्क़ाशीदार परावर्तक सतह है जो प्रकाश को अपने स्पेक्ट्रा में फैलाती है। क्षैतिज रेखा छवि से द्वि-आयामी (2डी) स्पेक्ट्रम छवि बनाने के लिए विवर्तन ग्रेटिंग का विशेष रूप से निर्माण और स्थिति की गई है। विवर्तिका को ऊर्ध्वाधर रूप से प्रक्षेपित किया जाता है, यानी रेखा छवि के लंबवत, विवर्तन ग्रेटिंग के डिजाइन और व्यवस्था द्वारा। 2डी स्पेक्ट्रम छवि एक चार्ज-युग्मित उपकरण (सीसीडी) द्वि-आयामी छवि संवेदक पर प्रक्षेपित होती है, जिसे संरेखित किया जाता है ताकि क्षैतिज पिक्सेल छवि के क्षैतिज के समानांतर हों। नतीजतन, ऊर्ध्वाधर पिक्सेल विवर्तन ग्रेटिंग से उत्पन्न स्पेक्ट्रा के साथ मेल खाते हैं। पिक्सेल के प्रत्येक कॉलम को मूल छवि से एक क्षैतिज पिक्सेल का स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है। सी. सी. डी. में ऊर्ध्वाधर पिक्सेल संवेदक की व्यवस्था स्पेक्ट्रम को विशिष्ट और गैर-अतिव्यापी अंतरालों में विभाजित करती है। सी. सी. डी. आउटपुट में 504 क्षैतिज छवि पिक्सेल में से प्रत्येक के लिए 52 वर्णक्रमीय बैंड के लिए विद्युत संकेत होते हैं। ऑन-बोर्ड कंप्यूटर प्रत्येक सेकंड में साठ बार की फ्रेम दर पर सी. सी. डी. आउटपुट सिग्नल को रिकॉर्ड करता है। 2, 500 फीट एजीएल की विमान ऊंचाई और 100 समुद्री मील की गति पर, 60 हर्ट्ज फ्रेम दर लगभग एक वर्ग मीटर प्रति पिक्सेल के ग्राउंड इमेज रिज़ॉल्यूशन के बराबर होती है। इस प्रकार, सी. सी. डी. से ली गई प्रत्येक फ्रेम में एक जमीनी पट्टी के लिए वर्णक्रमीय डेटा होता है जो लगभग एक मीटर लंबा और 500 मीटर चौड़ा होता है। हाई-रिज़ॉल्यूशन इमेजर एक हाई-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग (एच. आर. आई.) ब्लैक-एंड-व्हाइट, या पैनक्रोमेटिक, कैमरा एच. एस. आई. कैमरे के बगल में लगाया जाता है ताकि दोनों कैमरे एक ही परावर्तित प्रकाश को पकड़ने में सक्षम हो सकें। एच. आर. आई. कैमरा एच. एस. आई. कैमरे की तरह एक समान लेंस और स्लिट व्यवस्था के साथ एक पुशब्रूम दृष्टिकोण का उपयोग करता है ताकि आने वाली रोशनी को एक पतली, चौड़ी किरण तक सीमित किया जा सके। हालाँकि, एच. आर. आई. कैमरे में आने वाले परावर्तित प्रकाश को तितर-बितर करने के लिए विवर्तन ग्रेटिंग नहीं है। इसके बजाय, अधिक छवि डेटा प्राप्त करने के लिए प्रकाश को एक व्यापक सी. सी. डी. की ओर निर्देशित किया जाता है। क्योंकि यह प्रति फ्रेम ग्राउंड इमेज की एक पंक्ति को पकड़ता है, इसे लाइन स्कैन कैमरा कहा जाता है। एच. आर. आई. सी. सी. डी. 6,144 पिक्सेल चौड़ा और एक पिक्सेल ऊँचा है। यह 720 हर्ट्ज की फ्रेम दर पर काम करता है। ए. आर. सी. एच. ई. आर. खोज गति और ऊंचाई (2,500 फीट ए. जी. एल. पर जमीन पर 100 समुद्री मील) पर काले और सफेद छवि में प्रत्येक पिक्सेल जमीन के 3 इंच गुणा 3 इंच क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है। यह उच्च संकल्प कुछ वस्तुओं की पहचान करने की क्षमता को बढ़ाता है। प्रक्रिया कॉकपिट में एक मॉनिटर वास्तविक समय में विस्तृत छवियों को प्रदर्शित करता है, और सिस्टम बाद के विश्लेषण के लिए 30 गीगाबाइट (जीबी) प्रति घंटे की दर से छवि और वैश्विक स्थिति प्रणाली डेटा को भी लॉग करता है। ऑन-बोर्ड डेटा प्रोसेसिंग सिस्टम डेटा अधिग्रहण और रिकॉर्डिंग, कच्चे डेटा सुधार, लक्ष्य का पता लगाने, क्यूइंग और चिप्पिंग, सटीक छवि भू-पंजीकरण, और छवि उत्पादों और लक्ष्य क्यू जानकारी के प्रदर्शन और प्रसार सहित कई वास्तविक समय प्रसंस्करण कार्य करता है। ARCHER के पास लक्ष्यों का पता लगाने के लिए तीन तरीके हैंः हस्ताक्षर मिलान जहां परावर्तित प्रकाश का मिलान वर्णक्रमीय हस्ताक्षर विसंगति का पता लगाने के लिए छवि में पिक्सेल के सांख्यिकीय मॉडल का उपयोग करके इस संभावना को निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि एक पिक्सेल प्रोफ़ाइल से मेल नहीं खाता है, और परिवर्तन का पता लगाना जो वर्तमान छवि की पिक्सेल-दर-पिक्सेल तुलना को निष्पादित करता है जो उसी क्षेत्र पर पिछले मिशन में प्राप्त की गई जमीनी स्थितियों के खिलाफ है। परिवर्तन का पता लगाने में, दृश्य परिवर्तनों की पहचान की जाती है, और मूल्यांकन के लिए नए, स्थानांतरित या प्रस्थान लक्ष्यों को उजागर किया जाता है। स्पेक्ट्रल सिग्नेचर मैचिंग में, सिस्टम को लापता विमान के मापदंडों के साथ प्रोग्राम किया जा सकता है, जैसे कि पेंट रंग, ताकि ऑपरेटरों को संभावित मलबे के बारे में सचेत किया जा सके। इसका उपयोग विशिष्ट सामग्रियों की खोज के लिए भी किया जा सकता है, जैसे कि पेट्रोलियम उत्पाद या पर्यावरण में छोड़े गए अन्य रसायन, या यहां तक कि सामान्य रूप से उपलब्ध नीली पॉलीइथिलीन तिरपाल जैसी साधारण वस्तुएं। एक प्रभाव मूल्यांकन भूमिका में, तूफान में क्षतिग्रस्त इमारतों की अस्थायी रूप से मरम्मत के लिए उपयोग किए जाने वाले नीले तारों के स्थान की जानकारी प्रत्यक्ष आपदा राहत प्रयासों में मदद कर सकती है; एक काउंटरड्रग भूमिका में, एक दूरदराज के क्षेत्र में स्थित एक नीला तार अवैध गतिविधि से जुड़ा हो सकता है। संदर्भ बाहरी लिंक नोवासोल कॉर्प स्पेस कंप्यूटर कॉर्पोरेशन सिविल एयर पेट्रोल स्पेक्ट्रोस्कोपी पृथ्वी अवलोकन रिमोट सेंसर