2020-05-11
149
Лекция 6
На первой лекции мы давали такое определение ОЭП:
Определение Мирошникова М.М.
Оптико-электронными называют приборы, с помощью которых сведения о размерах, форме, положении, а также об энергетическом, спектральном, поляризационном состоянии объекта, содержащееся в потоке излучения, извлекается путем его специальной обработки и преобразования в электрический сигнал, который также обрабатывается с целью выделения из шумов и с последующей регистрацией.
Отметим еще раз, что в этом определении говорится о специальной обработке потока излучения в ОЭП еще до регистрации его на приемнике излучения (ПИ). Именно эту особенность отражает дополнительный функциональный блок АИ – анализатор изображения.
Обобщенная функциональная схема ОЭП измерения:
И.И. Слой пространства
Объект Пр.ОС АИ ПИ Эл. Блок
Внешние фоны и помехи
Рассмотрим ее на примере ОЭП для определения угловых координат удаленного точечного объекта (теплопеленгатора, если ОЭП работает в ИК диапазоне спектра)
|
|
|
В фокальной плоскости приемного объектива (ПО) установлен АИ. Он представляет (см. рис.) собой вращающийся вокруг оптической оси растр. Угловая скорость вращения – ωр. В простейшем случае растр состоит из прозрачной и непрозрачной частей.
Угловое положение точечного объекта определяется в полярной системе координат углами ψр ,φр.
| ПО |
| АИ |
| f'’ И |
| Эл. блок |
| Датчик фазы блок |
| ПИ |
| φр |
| ψр |
| Фш |
| Фс |
| ψр |
| φр |
| ωр |
В плоскости установки АИ мы рассматриваем следующие составляющие оптического сигнала:
Фш - шумовая составляющая сигнала
Фс - полезный сигнал от объекта
Фs - сигнал смеси.
Мы рассматриваем три типа объектов, отличающихся пространственными характеристиками:
- точечный источник, размер которого много меньше поля зрения приемного канала;
- площадной источник, размер которого не превышает поле зрения приемного канала;
- протяженный источник, размер которого больше поля зрения приемного канала.
В нашем случае объект – точечный источник. Он формирует поток Фс
Внешний фон или сигнал от подстилающей поверхности – протяженный источник. Это наиболее распространенная внешняя помеха. Обычно рассматривается равномерно распределенный фон по всему полю зрения. Он формирует поток Фш.
Естественные или организованные помехи могут быть и точечными и площадными.
Положение объекта:
1. Ψ=0 2. 0< Ψ≤ d/2f’ 3. Ψ> d/2f’
|
|
|
| Ψ |
| d |
На ПИ поступает сигнал Фс от источника (полезный сигнал) и от внешнего фона (подстилающей поверхности) (Фш)- равномерно распределенный по полю зрения сигнал.
| Фш |
| Фш +фс/2 |
| Фш +фс |
| 1 |
| 2 |
| 3 |
| t |
| Ф |
Для первого случая расположения объекта к сигналу фона Фш добавляется половина полезного сигнала от объекта - Фс/2, т.е.
Фs = Фш +Фс/2
Для второго случая появляется переменная составляющая полезного сигнала, амплитуда которого зависит от величины Ψ.
Временная частота модуляции - 
Коэффициент модуляции или пеленгационная характеристика:
| Км |
| Ψ |
| d/2f’ |
| 1 |
Таким образом, зная пеленгационную характеристику, мы можем определить координату
Вторую координату φ определяем с помощью датчика фазы.
Итак, АИ, представляющий из себя вращающийся растр, в простейшем случае состоящий из прозрачной и непрозрачной частей, создает на выходе сигнал, амплитуда и фаза которого определяются угловыми координатами точечного объекта.
Еще одна функция АИ.
Как видно, сигнал от подстилающей поверхности – это постоянный сигнал. Избавиться от него можно простым способом – использовать в электронном блоке фильтр, пропускающий сигнал на частоте модуляции
АИ работает в этом случае как фильтр, пропускающий полезный сигнал и отсекающий шумовой.
Анализатор изображения осуществляет две функции:
- переводит двумерный пространственный оптический сигнал в одномерный временной, но содержащий информацию о двух координатах Ψ и φ;
- фильтрацию оптического сигнала от фона и помех за счет разницы в их пространственных характеристиках.
