Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Tnj =mj0exp(-z2/2y
Здесь
TTljO =
K2{j&) — частотная характеристика УПТ (рис. 10.3); z = (u0 -тпи)/аи; mu и Ou — соответственно математическое ожидание (среднее значение) и дисперсия сигнала uBJt).
В случае неоднородного по угловому полю ОЭП «пестрого» фона сигнал uB Jt) описывается нестационарной случайной функцией, т.е. mu и cu являются функциями времени и
T
Jnj(OlT)= Jzny (t)dt.
о
Порог u0(t) целесообразно изменять в зависимости от уровня помех и шумов, имеющих место в системе, т. е. прибор должен адаптироваться к изменяющимся условиям работы. Одна из возможных схем такой адаптации представлена на рис. 10.4.
Здесь используется линия задержки JI3 с постоянной времени X3 и частотной характеристикой ехр (-ycoig), а также усилитель-фильтр УФ с частотной характеристикой, которая немного сдвинута вниз по шкале частот относительно частотной характеристики УПТ.
275
X 00 2 °° 2
— Jco2\К2(;'со)[ da) ; Aco = JjiT2(;co)j dco;
Aco
УПТ
t/gU)
ЛІ уч>
Рис.10.4. Схема адаптации порога срабатывания u0(t) Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Выбирая надлежащие значения параметров УФ, можно изменять u0(t) по следующему закону:
ио (*) = ти (t) + с2оц (t), где mu(t) и au(t) — зависимости соответственно ти и аи от времени; c2 — некоторая постоянная, подбираемая или рассчитываемая. Так, иногда выбирают C2 = z.
Сглаживание сигнала ивых (t) позволяет адаптировать порог ид так, чтобы сравнительно медленное изменение сигнала от фона изменяло уровень и0. Но этот уровень практически не изменяется при приходе короткого импульса от источника полезного сигнала (см. рис. 10.5). Еще одна схема адаптации поро-
ти<0
Cntt/ам
га и0, основанная на использовании
Рис.10.5. Изменение порога обнаружения u0(t) при изменении во времени среднего уровня фона
временной задержки и интегрирования (см. §§ 8.1 и 11.9), представлена на рис. 10.6. Её реализация возможна не только в системе вторичной обработки информации ОЭП, но и в схеме включения приемника излучения, например при использовании многоэлементных приемников и ПЗС. Входной сигнал Um (t) проходит сначала одну группу (1,..., п) последовательно включенных линий задержек JI3, после чего проходит в УПТ с частотной характеристикой K2(Jco), а также во вторую группу линий задержек (п+ 1,...,
Рис. 10.6. Схема адаптации порога обнаружения с использованием линии задержки и интегратора
276 Глава 10. Обобщенные структурные схемы оптико-электронных приборов
2п). Со всех линий задержек сигнал поступает на общий сумматор 2 (интегратор), затем осредняется (1 /2п), усиливается и фильтруется надлежащим образом, что позволяет получить сглаженный порог u0(t).
10.4. Оптическая система как линейный фильтр (преобразование Фурье в некогерентной оптической системе)
При рассмотрении структурных схем ОЭП, а также оценке качества ОЭП с точки зрения обнаружения излучателя на фоне помех или измерения параметров излучателя наиболее удобно отдельные звенья прибора представлять в виде линейных фильтров. В этом случае процессы преобразования сигналов, разнородных по своей физической природе, в различных звеньях ОЭП достаточно полно и строго описываются с помощью единого математического аппарата, принятого в общей теории автоматического управления и следящих систем. С этой целью рассмотрим прежде всего правомерность представления оптической системы в виде линейного фильтра. Рассмотрим случай некогерентного излучения, т.е. некогерентную оптическую систему.
Процесс образования изображения точечного объекта (некогерентного монохроматического излучателя), имеющего координаты (Х0'У0) в плоскости объектов (предметной плоскости), иллюстрирует рис. 10. 7. Идеальное изображение этой точки в плоскости изображений имеет координаты (х'0, у'0). По ряду причин (вследствие аберраций, расфокусировки, дифракции) реальное изображение занимает некоторую область вокруг этой точки. Если аберрации оптической системы ОС меняются медленно по угловому полю, т.е. для различных точек поля остаются практически постоянными (изопланатическая система), то функцию, описывающую распределение освещенности в плоскости изображения, можно представить в виде
g(x'-?x0,y'-?y0) = g(x-x0,y'-y0), где ? — линейное увеличение системы; Xt0 = $х0, у'0 = ?j/0 — координаты идеального изображения (приведенные координаты объекта). В общем случае функция g оптической системы нестационарна, так как для разных зон поля закон распределения освещенности в изображении одного и того же объекта (точки) меняется при изменении полевых аберраций.
Входным сигналом для рассматриваемой системы является распределение яркости в пространстве объектов. С учетом однозначной связи между координатами в плоскости объектов и координатами в плоскости изображения функцию яркости объекта можно представить
277 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Рис.10.7. К выводу (10.14)
в виде функций приведенных к плоскости изображения координат, т.е. как L(x'0, у'0). Действительно, при постоянстве увеличения ? (соблюдается условие синусов) каждому направлению (а,у) в пространстве объектов (яркость есть функция направления) соответствует только одна точка в плоскости изображения. Но этому же направлению (см.
