Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах (1981) (1095907), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Конденсор передающей системы (4) служит для сбора возможно большего потока излучения от источника, а в ряде случаев и для обеспечения рациональных соотношений между сечением светового пучка и геометрическими параметрами модулятора (3). Последний выполняет особенно важную роль в обеспечении помехозащищенности ОЭП при активном методе работы. Выбирая режим работы модулятора передающей системы и его параметры и кодируя передаваемую информацию, можно осуществить хорошее приближение к оптимальной фильтрации сигнала на фоне внешних и внутренних помех. Объектив (2) передающей оптической системы формирует диаграмму направленности таким образом, чтобы получить наилучшие энергетические соотношения, обеспечить перекрытие зоны возможных перемещений облучаемого объекта (1). Приемная система, Наиболее серьезные требования с точки зрения помехозащищенности предъявляются к элементам и узлам приемной системы.

Ее объектив (7) должен обеспечить одновременно и сбор необходимого количества лучистой энергии, и образование изображения требуемого качества, а в ряде случаев и защиту от вредных внешних воздействий (аэродинамического нагрева, воздействия влаги, избыточного давления и ы т.

п.). Во многих ОЭП для обеспечения компенсационного ' режима работы следящей системы используются специальные компенсаторы, с помощью которых не только обеспечиваются преимущества этого режима (возможность уменьшить угловое поле объектива, увеличить быстродействие, компенсировать влияние некоторых аддитивных помех), но и увеличивается крутизна и рабочий диапазон статической характеристики системы первичной обработки информации ОЭП (96). На рис.

1.2 компенсатор условно показан в виде плоско- параллельной пластинки (8), поворачивающейся в сходящемся пучке лучей после объектива в зависимости от сигнала рассогласования. При современном уровне технологии в большинстве практических случаев трудно, а зачастую и невозможно синтезировать и реализовать объектив и приемник излучения с параметрами и характеристиками, удовлетворяющими условиям оптимальной фильтрации (пространственной, спектральной — см. $4.1). Поэтому в состав приемной системы ОЭП приходится вводить специальные звенья — фильтры пространственных (9) и оптических (12) частот, характеристики которых выбираются так, чтобы оптимизировать частотную характеристику всего прибора (33, 851.

В состав приемной системы ОЭП может входить также отдельный анализатор оптического изображения, с помощью которого из сигнала — изображения наблюдаемого объекта (1) — извлекается информация о его пространственном положении, контурах, законе распределения освещенности и т. п. Очень часто функции такого анализатора выполняет растр — пространственный фильтр (9), а съем полезной информации происходит при относительном взаимном перемещении растра и изображения, При этом растр является также и модулятором лучистого потока.

Однако в ряде случаев модуляция сигнала в приемной системе осуществляется отдельным модулятором (10). При этом вид модуляции и параметры модулятора выбираются из условий обеспечения наилучшего режима работы всей следящей системы и подавления внешних и внутренних помех. Важную роль в борьбе с внутренними шумами играет конденсор (коллектив) (11) приемной системы. С его помощью можно уменьшить размер чувствительной площадки приемника, что снижает уровень шумов последнего. Кроме того, используя конденсор, можно за счет 15 «размытия» размеров изображения на этой площадке устранить вредное влияние неравномерности чувствительности по площадке приемника. В некоторых ОЭП использование конденсора позволяет ослабить влияние боковых засветок без применения бленд.

Параметры и характеристики приемника излучения (И) выбираются, как правило, из условий обеспечения необходимой чувствительности и наилучшей помехозащищенности всего прибора. При этом важнейшей практической задачей разработчика является оптимальное согласование параметров приемника с параметрами других звеньев ОЭП, а также с параметрами наблюдаемого объекта и среды распространения излучения.

Часто приемник выполняет помимо своих основных функций — преобразования световой энергии в электрическую и другие функции, например координатно-чувствительные приемники являются одновременно и анализаторами изображения, а многоэлементные мозаичные приемники и фотоматрицы выполняют одновременно функции пространственных фильтров и анализаторов. Конечно, и в этом случае анализ изображения и фильтрация сигнала осуществляются не одним приемником, в них участвуют и другие звенья прибора, и прежде всего объектив и электронный тракт системы. (На рис. 1.2 представлен лишь предварительный усилитель (14) этого тракта.) Более подробные сведения о структуре ОЭП, назначении и особенностях отдельных элементов его системы первичной обработки информации, о методах выбора и расчета параметров и характеристик этих элементов и ОЭП в целом можно найти в 123, 32, 41, 85, 851.

Ь2. ПРИМЕНЕНИЕ РАСТРОВ-МОЛУЛЯТОРОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОЗАШИШЕННОСТИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Устанавливаемый в плоскости изображений растр часто выполняет несколько функций. Например, он может быть анализатором изображения и одновременно фильтром пространственных частот и модулятором, т. е. анализ углового поля с целью определения координат излучателя совмещается с решением задачи повышения помехозащищенности прибора. Иногда с помощью растра-анализатора осуществляется одновременно спектральная и пространственная фильтрация сигна- 16 ла. Поскольку чаще всего пространственная фильтрация с помощью растра сопровождается модуляцией сигнала и его фильтрацией по спектру временнйх частот, рассмотрим особенности модуляции оптического сигнала с помощью растров с точки зрения повышения помехозащищенности ОЭП. Схемы с модуляцией лучистого потока, осуществляемой с помощью растров, можно разделить на две группы: схемы с перемещением растра-модулятора относительно неподвижного изображения и схемы с неподвижным растром, относительно которого перемещается изображение излучатели.

В качестве примера рассмотрим систему, в которой модуляция и анализ поля изображений осуществляется с помощью вращающегося полу- диска, устанавливаемого в плоскости изображений (рис. 1.3). При вращении полудиска (1) вокруг оси, совпадающей с оптической осью объектива, происходит периодическое изменение амплитуды сигнала (потока излучения Ф), поступающего на приемник излучения (2).

Как показано на рис. 1.4, при смещении изображения в виде круга с центрально-симметричным распределением освещенности относительно оптической оси (рис. 1.4,а) будут меняться форма сигнала и амплитуда первой гармоники (положения 1...1Ч на рис. 1.4,в) При нулевом смещении, когда центр изображения находится на оси вращения полудиска, поток излучения Ф все время постоянен и равен половине потока Фм образующего изображение.

При смещении изображения относительно оси амплитуда потока Ф становится переменной, как это показано на рис. 1.4,б. При изменении фазового угла изображения (угла между начальным положением ~р=О ребра полудиска и положением ребра при пересечении центра изображения) меняется фаза сигнала. На рис. 1.4,а фаза сигнала изменилась от ~р=п/2 (положения 1....1Ч) до ~р=Зп~4 (положение Ч). Если с валом двигателя, вращающего полудиск, жестко связать генератор опорного напряжения, вырабатывающий сигнал Уз, фаза которого постоянна, то, сравнивая фазы электрических сигналов У, (на выходе усилителя, помещаемого после приемника) и Уз, можно получить информацию о фазовом угле изображения излучателя (рис. 1.4,в).

С помощью фазового детектора легко разложить полученный сигнал рассогласования на составляющие, пропорциональные смещению изображения по осям х и йс л Очевидно, что в такой системе амплитуда сигнала рассогласования зависит не только от величины рассогласования — смещения изображения, но и от изменения амплитудных параметров прибора (пропускания оптической системы, чувствительности приемника и т. п.) и облученностн входного зрачка, которая может Рис. 1.3.

Схема простейшего ОЭП с полудисковым модуля- тором Рвс. 1Уе Изменения сягналов в ОЗП с полудисковым моду- лятором т Ф У -Фя — Ф я Х х ф ! 1 ! , 'Ф~, Ф 1 ~ 1 1 я 1 — Фя т -+ г 1 Л =д Уа и 'М~ Ф=У н) изменяться, например, при изменениях яркости источника или прозрачности среды. Поэтому полудиск используется преимущественно как фазовый анализатор изображения, т. е.

для измерения фазового угла. В качестве примера системы с неподвижным растром рассмотрим систему с круговым сканированием, осуществляемым при вращении слегка наклоненного к оптической оси зеркала К (рис. 1.5, а). Неподвижный растр Ф1 и, а) р) г) Рис. !.5. Оптико-электронная система с круговым сквнировкиием А здесь имеет вид круглого отверстия. Наклон зеркала выбирается таким, чтобы изображение излучателя (заштрихованный кружок на рис. 1.5,б), расположенного на оптической оси системы, при вращении зеркала перемещалось по окружности, совпадающей с контуром растра (траектория И1 на рис.

1.5,б). При некотором смещении (рассогласовании) излучателя с оптической оси центры траекторий перемещения изображения излучателя смещаются относительно центра растра (траектории Ие — Иа). На рис. 1.5,в представлены графики изменения сигнала, поступающего на приемник излучения (ПИ). Если рассогласование превышает размер изображения излучателя, то глубина модуляции дости- Гв тает 100а7э. По мере роста рассогласования увеличивается скважность импульсов, что является недостатком такой схемы по сравнению со схемой, приведенной на рис. 1.3, так как для сохранения мощности сигнала необходимо увеличивать ширину полосы пропускания электронного тракта. При одинаковых для обеих схем размерах чувствительного слоя приемника и одинаковых мгновенных угловых полях оптических систем анализируемое поле (поле обзора) в схеме, представленной на рис, 1.5,а, в два раза больше, чем в схеме с полудисковым модулятором (рис. 1.3).

Характеристики

Список файлов книги