Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
когда
576
образа сигнала, хранящегося в памяти. Все полученные для каждого 0 произведения суммируются и поступают на вход порогового устройства, имеющего порог срабатывания ы0. Если происходит срабатывание порогового устройства, следовательно, порог был превзойден и можно с определенной вероятностью Роб„ утверждать, что в исследованной реализации имеется сигнал, поступивший в момент времени t = t0.
Если сигнал не обнаружен, изменяется относительное положение образа сигнала и реализации за счет изменения времени t0 и процедура повторяется до тех пор, пока не будет проанализирована вся реализация Т.
Приборы подобного типа называются коррелометрами. Пример схемы коррелометра с записью на магнитную ленту приведен на рис. 346. На записывающую магнитную головку 1 коррелометра поступает входное возмущение.
Длительность Т подлежащей исследованию реализации определяется положением стирающей головки 2.
Две снимающие головки 3 и 4 периодически быстро проходят по соответствующим лентам, на одной из которых А записан образ искомого сигнала С, а на другой ленте Б — исследуемая реализация. После перемножения напряжений, вырабатываемых снимающими головками, п интегрирования результата за один пробег выдается величина и (/а). К следующему пробегу снимающих головок относительное положение образа сигнала должно измениться путем перемещения магнитной ленты А относительно ленты Б. Исследование данной реализации заканчивается после того, как образ сигнала переместится на всю ее длину Т. Практически реализация и сигнал могут быть записаны на магнитных барабанах, вращающихся с разными скоростями относительно подвижных снимающих головок. Разность угловых скоростей вращения барабанов должна быть значительно меньше скорости их вращения.
Коррелометр может быть построен также на основе оптической схемы, в которой выполняется преобразование Фурье исходного пространственного распределения сигнала и помехи, записанного на входном транспаранте, освещаемом когерентным светом. Помещая в Фурье-плоскости второй транспарант, прозрачность которого описывается функцией, сопряженной со спектром сигнала, можно получить произведение этой функции на исходный спектр и судить о наличии сигнала в заданном пространственном
577
распределении но наличию светлого пятна в плоскости наблюдения. Синтез комплексного сопряженного фильтра на втором транспаранте осуществляется методами голографии.
Оптический коррелометр (согласованный фильтр) дает возможность не только обнаружить стнал, но и точно указать его положение на плоскости. В нем можно реализовать почти любую передаточную функцию, так как условие физической осуществимости на оптические системы не распространяется. Более подробные сведения об оптических системах фильтации можно найти в специальной литературе.
4.3. Оптимальная фильтрация при окрашенном шуме
! В случае шума с произвольным спектром ? (f), когда все полученные зависимости, определяющие способы реализации оптимального фильтра, недействительны, тем не менее возможны пути создания фильтра, приближающегося к оптимальному. Наиболее простой путь заключается в приведении заданного шума к белому шуму. Вначале подбирают фильтр, передаточная характеристика которого удовлетворяет условию
IК (!) |2 ? (!) = const.
На выходе этого фильтра шум будет белым, и тогда можно применить рассмотренные выше способы оптимальной фильтрации. При этом следует иметь в виду, что спектр сигнала, па который необходимо рассчитывать оптимальный фильтр, изменится. Он уже будет определяться не спектральной плотностью у (/), а спектральной плотностью у' (!) = у (f)k1 (/).
Глава 22
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА НА ФОНЕ СЛУЧАЙНЫХ ПОМЕХ
§ 1. ВВОДНЫЕ ЗЛМЕЧХНИЯ
В настоящее время основными способами выделения оптического сигнала на фоне случайных помех являются пространственная и спектральная фильтрации. Пространственная фильтрация основана на различии размеров и формы объекта наблюдения (цели) и фона, а спектральная фильтрация— на различии их оптических спектров излучения. Несмотря на большое число исследований, посвященных методам фильтрации, нельзя считать, что сегодня существует полная ясность п этих вопросах.
578
Это связано, главным образом, с двумя обстоятельствами. Во-первых, многие фоновые ситуации не могут быть описаны нормальным законом распределения яркости фона, который обычно предполагается заданным при вычислении дисперсии напряжения шума па выходе усилителя по двумерному спектру Хинчина— Випера. Однако только при нормальном законе распределения линейный оптимальный фильтр является наилучшим из всех возможных, в то время как при иных законах распределения это положение может не соблюдаться и нелинейная фильтрация может дать боль-шпй эффект. Это обстоятельство хорошо иллюстрируется рис. 347, где показан сигнал от цели в виде прямо- ц угольного импульса среди случайных 2' выбросов шума. Пропуская сигнал и шум через дифференцирующее устройство и нелинейный элемент — ограничитель амплитуды, можно получить лю-бое произвольное улучшение отноше- 3‘ ния сигнала к шуму, но сравнению с линейным оптимальным фильтром.
