Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах (1981) (1095907), страница 19
Текст из файла (страница 19)
1р,бтср ' ьг,Ют ср т нпл йт 27 Уу,бтп.ср Т а) 57 гс РР Уу,стср г Р) Таис. 5.1. Кривые распределения плотности вероятности принадлежности обнаруживаемого объекта к области (ь 1тг А — ввутрепппе шуммг З вЂ” внутренние шумы и погрешпость калкбровкв; С вЂ” впутреквве шумы, погрешность калпбровкн и погрешность ь Л; Д вЂ” вкутрелепе шумы, погрешность калвбровкв, Ьй и ЬТ Е вЂ” впутреппве .шумы, погрешлость калвбровкп, ЬС, ЬТ, ЬА; Р— вставное звачеппе силы пзлучепвк — певтрокла Поскольку внутренние шумы в полосах Л4...Л, и Лз АЛЬ приняты одинаковыми и независимыми от параметров )т. А, Т и е кривая А (рис. 5.1, б) является окружностью. Ошибка кашгбровкп каналов .приводит к превращению изолинип в эллипс В. С увеличением числа частных погрешностей область (ь (т, охватываемая изолинией вероятности обнаружения, возрастает.
Нужно отметить, что при распознавании двух распределений 7 (Ль Лз) и 1з(ЛЬ, Л4) не обязательно имеют место эллиптические изолинии, как зто показано на рис. 5.!. При гауссовскол» распределении суммарных погрешностей для равных коварнационных матриц,изолинии имеют вид прямых, для неравных ковариациоиных матрнц— гипербол.
Изолинии, например эллипсы, свойственные помехам илп ложным целям, могут пересекать пзолинин истинной цели. Авторы [123) считают эллиптические изолинии вполне приемлемыми для рассматриваемого случая как субоптимальиое приближение. Точка, находящаяся в пределах эллипса заданной вероятности, соответствует истинной цели, а все точки за его пределаыи — ложным. 25 Помимо ортогональных координат гг, 1з в (12З) предлагается система неортогональных координат 1ь 1ь получаемых путем соответствующего линейного преобразования системы 1ь !т. Преимущества системы координат 1ь 1з заключаются в том, что зти координаты могут быть непосредственно связаны с такими физическими параметрами, как видимая площадь, температура излучателя, дальшкть к т.
и. б.2. ОСНОВЫ КОМПЕНСАЦИОННОГО МЕТОДА ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ Компенсационный метод подавления помех [43, 44, 48, 50) основан на одновременном использовании различия спектральных и пространственных характеристик обиаруживаемого или наблюдаемого объекта (цели) и помехи (как естественного, так и организованного происхождения). Применение его в ОЭП в совокупности с пространственной и спектральной фильтрацией может заметно повысить помехозащищенность ОЭП. Физическая сущность метода заключается в формировании оптической системой .ОЭП двух пространственных картин в двух различных спектральных диапазонах, смещении соответствующих им модулированных сигналов по фазе на 180' и последующем взаимном вы- Рис.
5.2. Обобщенная структурная схема ОЭП с компен- сапией сигнала помехи; Г, у — оптические системы с модулктором излучении в диапазонах Л М н а М соответственна; 3— устройство фазового сдвига сигна- ла модулицни; 4 — сумматор читании этих сигналов.
Граница двух диапазонов оптических спектров излучения, в которых формируются две пространственные картины в плоскости (или плоскостях) анализа ОЭП, выбирается из условия уравнивания энергий излучения помехи в каждом оптическом диапазоне, что и предопределяет возможность компенсации сигнала помехи. Выделение сигнала цели после вычитания достигается за счет существенного различия энергий излучения цели в каждом оптическом диапазоне. Обобщенная структурная схема ОЭП с компенсационным методом подавления помех представлена на рис. 5.2. 97 ! раницы раздела — оптические диапазоны Хь..йр и Лз...Х4 ОЭП вЂ” выбираются из условия гм ~ Мг (г) 3 (Л) гр (Л) гп таз ~ Мп (Л) 3 (Л) р (Л) г(1 (5.4) Х, т Х, 8, (Л) = трг ~ М„ (Л) з (Л)т,(Л)гтЛг л, (5.5) В,(Л) = ~„1 М„(Л) з(Л) т.
(Л)ж,. (5.5). гр 'Точка пересечения функций (5.5) и (5.6) определяет границу раздела всего рабочего спектрального диапазона ОЭП на две части, так как в данной точке выполняется условие (5.4). При этом сигнал цели пропорционален разности сигналов, формируемых в двух диапазонах: гр г~ц ~.,),р.~ц*рг .рггг— л, м,р).р),.(г)гл ~, гр (5.7): где М„(Л) — спектральное распределение излучения це ли. Границы суммарного оптического диапазона ОЭП Х; и Лг выбираются из условия оптимальной (квазиоптимальной) спектральной селекции (см, $ 4.2) с учетом. 98 где т,п гр — коэффициенты ослабления принимаемого излучения средой распространения (например, атмосферой) в каждом диапазоне соответственно; М„(Л)— спектральное распределение излучения помехи; з(Л)— спектральная чувствительность приемника; тр(Х) — спектральное пропускание оптической системы.
Если Лр=рр=К„р, определить границу раздела всего рабочего спектрального диапазона ОЭП (АЛ= =р.ь..Х4) можно с помопгью графоаналитического построения двух функций возможностей технической реализации (спектральной чувствительности приемника излучения, характеристик пропускания оптических элементов объектива, включая оптические фильтры). При выборе границ пропускания оптической системы ОЭП и границы раздела Лгр следует стремиться к обеспечению минимальных потерь сигнала цели при компенсации воздействия помехи. Для этого необходимо, чтобы выполнялось одно из двух условий: А л, ч„~ Л(„(Л)з(Л)~.(Л)г(ЛЪ ма ~ Д(.(Л)з(Л)рр(Л)«Л А, гр или Х, ~м ~ гИ (Л) З(Л)го(Л) Ю. (( гю ~ Л(ц(Л)з(Л) та (Л)ггЛ. хгр Оптимальность выбора полосы пропускания ОЭП и границы раздела Х„р оценивается коэффициентом эффективной модуляции к„, для данной длины волны Хгр. Коэффициент эффективной модуляции представляет собой отношение амплитудно-модулированного сигнала цели на выходе ОЭП при данной Лгр к сигналу, который можно получить при той же полосе пропускания ОЭП без компенсации при прочих равных условиях.
На рис. 5.3 представлена кривая зависимости коэффициента эффективной модуляции для гипотетической цели и приемника излучения из сульфида свинца от границы раздела спектральных диапазонов (43~. Значение Л„ зависит от спектров излучения цели и помехи, пропускания атмосферы, спектральной чувствительности приемника и любого фактора, от которого зависит изменение сигналов цели и помехи. Чем больше различия в сигналах, приходяших от цели и помехи, тем менее критичным становится выбор значения Хгр. При использовании компенсационного метода необходимо, чтобы характеристики и помехи и среды были априорно известны и неизменны во времени, что редко бывает на практике. Но поскольку характеристики излучения помехи могут изменяться даже в процессе ра.
боты ОЭП, помеха, у которой характеристики излучения отклоняются от априорно известных, че будет ком- 99 пенсирована полностью. В этом случае на выходе ОЭП от воздействия помехи будет формироваться сигнал, уровень которого будет изменяться по мере роста отклонения характеристики излучения помехи от априорно известной.
Это отклонение может быть определено графоаналитически построением функций й1 и йэ, определяемых по формулам (5.5) и (5.5) (рис. 5.4). Например, по данным (53], для помехи в виде полного излучателя с Т=293 К при границе раздела Х„~ =5,04 мкм в суммарном оптическом диапазоне ОЭП Л).=4,6... ...5,3 мкм и отклонении температуры помехи .+25' от заданной этот сигнал составит )бо(о от уровня шума, приведенного ко входу ОЭП, в котором использую~си лзм, % 10 О 4(~ 4П у() Агр, этлиг Рис.
5.3. Зависимость коэффициента модуляции от Хсэ только оптическая спектральная и пространственная фильтрации входного сигнала. Так, для фона с температурой 293 К точка пересечения почти совпадает с границей раздела и соответственно остаточная составляющая потока от фона, формируюшая помеховый сигнал, очень мала. При изменении температуры фона точка пересечения кривых не совпадает с границей раздела, юо и пропорционально разностям между значениями кривых на границе раздела будет формироваться сигнал помехи. В работе (53) для исключения сигнала помехи из-за отклонения характеристик излучения помехи (например, ее температуры) от априорно известных предлагается вводить дополнительный фильтр, который автома- гй д з и ~~ гр з ~ъ г за йу еа йу йр дт Х млн Л вЂ” Рззгкм гр Рис.
Гь4, Графоаналитическое определение границы раздела спектрального диапазона 4,6...3,3 мкм на примере фона — полного излучателя с температурой 293 К ( Оь — — — вз) тически в зависимости от изменяющихся характеристик излучения помехи осуществляет балансировку сигналов в двух спектральных диапазонах, что эквивалентно смещению кривых езз до уровня, при котором их пересечение с кривой 61 происходит на линии раздела спектральных диапазонов, в частности при к,р =5,04 мкм (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
