Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах (1981) (1095907), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Соответственно определение координат цели при наличия точечных помех выполняется при условии, что найдено, какой сигнал принадлежит цели, а какие †ложн источникам излучения. Ограничения по угловому разрешению в ОЭП с импульсной модуляцией излучения определяются разрешением оптической системы, размерами чувствительного элемента приемника излучения и допуском на временную селекцию, реализуемую в электронном тракте.
В ОЭП с непрерывной модуляцией излучения подвижным или неподвижным растром (см. ф 1.2), как правило, отсутствует возможность временной селекции целей, и в сигнале на выходе приемника излучения нет явных признаков, по которым можно различить цель н точечную помеху.
Поэтому при проектировании ОЭП с непрерывной модуляцией излучения необходимо проанализировать возможности выделения координат цели в присутствии дополнительных точечных источников излучения искусственного и естественного происхождения. Такой анализ применительно к ОЭП с амплитудно- частотной модуляцией излучения выполнен в работах 91 116, 1371. Наибольшее внимание в них уделено часто встречающемуся случаю с двумя точечными источниками излучения. Проведенный для этого случая анализ показал, что при равных амплитудах излучения двух источников, неподвижных относительно линии визирования ОЭП, в пределах линейной зоны модуляционной характеристики ОЭП разрешение источников излучения не обеспечивается, так как линия визирования устанавливается посредине между источниками излучения.
Даже при наличии жесткого ограничения амплитуды сигнала в электронном тракте линия визирования всегда ближе к наиболее яркому из двух источников излучения, Смещение этой линии наступает уже при ба7а-ном превышении яркости одного из источников излучения и нарастает при ее увеличении. Разрешение двух источников излучения равной яркости, неподвижных относительно линии визирования ОЭП, возможно при нелинейных модуляционных характеристиках ОЭП.
Глава 5 ДВУХЦВЕТНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ СЕЛЕКЦИЯ КАК СРЕДСТВО БОРЬБЫ С ПОМЕХАМИ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ ЗЛ. СПЕКТРАЛЬНАЯ СЕЛЕКЦИЯ ОВЪЕКТА НА ФОНЕ ПОМЕХ ПО ЦВЕТОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ В ряде областей науки и техники с успехом используются оптико-электронные цветовые пирометры, служащие для определения температуры исследуемого объекта. Их работа основана на измерении отношения спектральных интенсивностей яркости излучения объекта на двух длинах волн.
При'этом цветовая температура исследуемого объекта определяется по формуле [951 15.17 где ҄— цветовая температура исследуемого объекта; Ь и Аз — длины волн оптического излучения, на кото- 92 рых происходит измерение спектральных интенсивностей яркости излучения объекта Ем н Ем, /г — постоянная Планка; й — постоянная Больцмана; с0 — скорость распространения излучения в вакууме. Вводя в (5.1) обозначения постоянных величин: А=/гс,й-'(1Ф~ — 1/Аз) и В=5!п(Х~/Хэ), можно записать (5.2)  — !и Ж, //м) В тех случаях, когда априорно известна цветовая температура объекта и она принимается постоянной, логарифм отношения спектральных интенсивностей яркостей излучения объекта на двух длинах волн излучения также будет постоянной величиной, т.
е. ! и (Ь, /Ем ) =  — А/Т„= сопз!. В ОЭП можно ввести два спектральных канала в измерять отношение (или логарифм отношения) амплитуд сигналов на выходе приемников излучения каждогв канала. По заранее известному для конкретной цветовой температуры значению этого отношения осуществляется либо опознавание истинного объекта, либо его селекция !56, 86, 146). При этом точность селекции илн опознавания объекта на фоне помех зависит от параметров излучения цели и помех, пропускания атмосферы, чувствительности приемников излучения и параметров электронного тракта ОЭП.
Чтобы оценить достоверность двухцветной (а в более общем случае многоцветной) селекции объекта излучения на фоне помех ю в присутствии шумов, необходимо учитывать статистические соотношения между отдельными параметрами,. определяющими сигналы в каналах схемы. Один нз. возможных путей их нахождения может быть следующим. Сначала составляется выражение для сигналов, поступающих на входы каналов прибора, например для. облученностей Е,(й,ь Хэ) и Е~(),м Х~) в спектральных полосах пропускания этих каналов Хь..)р и Хэ..Х~ прибора.
Затем определяется полный дифференциал (погреш-- ность) этой функции, выраженный через частные погрешности отдельных параметров. Зная законы распределения этих погрешностей или задаваясь этими законами, а также устанавливая корреляционные связи: 93: .между отдельными параметрами, можно в системе ор.тогональных координат Еь Ез построить кривые, характеризующие вероятность того, что отдельные точки в плоскости Еь Ез «принадлежат» одному и тому же излучателю.
В [123) рассматривается случай обнаружения и распознавания во внеатмосферном пространстве одного объекта нз группы. К параметрам, по которым ведется обнаружение и изменения которых приводят к ошибкам, т. е. к неоднозначности положения точки на плоскости Еь Е, (центроиды), соответствучогцей сигналам в каналах двухцветной системы, в [123) отнесены температура объекта Т, его излучательная способность е, видимая площадь А и наклонная дальность до него )г. Другие параметры в процессе распознавания принимаются неизменными или точао известнымн. Погрешность обнаружения илп распознавания обусловлена ошибками в измерении или в знании величин Т, е, А и Тг, изменением этих величин в процессе наблюдения, а также внутренними шумами прибора, приведенными ко входу н выраженными через пороговую облученность, и ошибками калибровки в спектральных каналах.
Предполагается, что за время измерений все эти параметры изменяются незначительно. При полном отсутствии ошибок ЛТ, Лв, ЛА и Лг(, а также шумов имеет место абсолютная однозначность н полное соответствие сигналов Е, и Е„ т. е. строго определенным параметрам Т, е, А и Р, от которых зависит однозначная связь между Е1 и Еь на плоскости Еь Ез соответствует только одна точка — центроида. Для рассматриваемого в [123) случая (обнаружевие нагретого объекта, облучаемого Солнцем н подстилающей поверхностью) облучеиность на входном зрачке ОЭП Ех = р„АкаелЕхззз(пй'+р„Акс Ех /нД'+е АА[х (Т),'тйз, (5.3) где ех — — 1 — ах — коэффициент излучения объекта; рх — спектраль.
ный коэффициент отражения; А — видимая площадь объекта; к„зз — коэффициент, учитывающий свойства подстилающей поверхностя, создаюпгей на объекте облучеииость Еы,; кс — коэффици. еит, учитывающий характер солнечного пзлучешщ, создающего иа объекте облученность Ехс! )г — расстояние до объекта; Мх (Т)— функция Планка, описывающая спектральную интенсивность поверхностной плотности излучения объекта, нагретого до температуры Т. Для объекта, облучаемого подстилающей поверхностью — наземным ландшафтом, имеющим спектральн)чо плотность излучения м„,(т) =., ()) м, (т)+ [! — -., ()))м, (т,), .
освещенность Ела (гз('(ю +гг))зМх,(Т), где гз — радиус Земли; й — высота объекта над поверхностью Земли; тз(Х) — спектральное пропусканне атмосферы Земли в вертикальном направлении; Т, — температура земной поверхности; Т,— температура верхнего слоя атмосферы ( 2!О К зимой и -2!8 К летом) . 94 Для околоземного пространства облучевность, создаваемая Солнцем, Ель --),82 !О-' ((леззо, где Млз,оо — функция Планка для у=6000 К.
Коэффициенты к... = и 1л .х Лрл Елязл ); кс = и й лс((рл Елс), где 1мюз и Елс — составляющие яркости объекта вдоль лиани визирования, обусловленные отраженным излучением подстилающей поверхности и Солнца соответственно. Этп коэффициенты показьь вают, какая часть излучения, отраженного от объекта, поступает па входной зрачок прибора. В (!23) принято, что Е - йлэх)(А,хе), где т — коэффициент пропусканпя всей системы; блэк — поток, поступающий на приемник; А,„— площадь входного зрачка ОЭП. Прв нормировке Аэх т= ! удобнее перейти к новой системе координат, т.
е. вместо координат Еь Е, использовать координаты 1ь 1з, где сила излучения лз 1, =1(Л„Лз)=Ел йз=Ят ~ Е!лдЛ, 'л, Аналогично можно представить 1ъ т. е, силу излучения во втором спектральном диапазоне Хз,.Хь причем Е, и Ез рассчитываются по форыуле (5.3). Как уже указывалось, в силу неточного знания параметров Т, е, А и Р, шумов прибора и ошибок калибровки возникают отклонення значений 1, и 1, от точки — центроиды в плоскости 1ь!ь Отклонения, обусловленные погрешностями ЬТ, Ь)г, ЬА п Ье, могут определяться путем разложения разности Д1= 1(Т-)-ЬТ, )с+д)с, в+Ье, А+ДА) — 1(Т, )с, е, А) в ряд Тейлора И= — ДД+ — ЬТ+ — ДА+ — Ье+ Ы Ы Н Ы йх' дТ глА с(а 1 д~1 ) Ф1 1 с(з1 + — — (ДЙ) + — — (ЬТ) + — — (ЬА) + 2 аг(!(з 2 г1Тз 2 агАэ 1 0~1 г(э1 Ф1 -)- — — (де)Я+ М д Т+ М Де+ 2 с(ет сЯ г1Т г1й гУа д'1 г(2 [ ~Р 1 + — ЬА ЬТ+ — ЬА Ье+ — Ь ТЬз+ ...
с(А йТ дЛ г(з г( Т г(з Определяя или задавая законы распределения частных погрешностей, можно найти закон распределения общей погрешности и построить в координатах 1ь 1э кривые распределения плотности вероятностщ характеризующие вероятные границы разрешения или обнаружения объекта по спектральным значениям величин 1~(Хь Хэ) и 12(лз, Х4). 95 На рис. 5.1, а представлены кривые распределе(4ня плотности вероятности (изолиний постояннойг вероятности принадлежности об-наружнваемого объекта к области (ь 1,), построенные для примера, рассмотренного в (123]. На рис. 5.1,б приведены кривые, характеатизующие изменение изолинии постоянной вероятности 0,9 при уче-те внутренних шумов, ошибки калибровки и ошибок определения шараметров )г, Т н А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
