Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Pf' (10.23)
285 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
гп =
6,88
A = 2,9[f
I CndU
Cn — структурная постоянная показателя преломления; I — длина трассы, вдоль которой распространяется излучение. Постоянная а « 1 при D>-JU, т.е.в «ближнейзоне», иа~ 0,5при D «417, т.е. в «дальней зоне». Постоянная ? = 1 при плоском фронте волны, падающей на входной зрачок, и ? = 3/8 при сферическом фронте.
Используя логарифмический масштаб, передаточную функцию атмосферы можно привести к виду
In
Мд(«)'
.М(в),
57,2Ds/3(s/2f3\l-a(s/2)1/3 |?
J Cl dl. (10.24)
Из выражений (10.23) и (10.24) следует, что передаточная функция турбулентной атмосферы зависит от параметров системы — D, f' и X, которые может выбирать разработчик. Для примера на рис. 10.8 приведены графики передаточной функции приземного слоя турбулентной атмосферы для трассы I = 13,3 км при JC2dZ = 2,24-10'11 см1/3.
N(s)/Htfs)
Рис. 10.8. Передаточные функции приземного слоя турбулентной атмосферы: 1 — при D = 89 мм; 2— при ?>= 178 мм
HZ 4« HrBs
Если время осреднения (экспозиции) достаточно велико и составляет десятые доли секунды и более, то выражение для М(S) несколько упрощается — в формулах (10.23) и (10.24) в правой их части исчезает член в квадратных скобках.
Так же, как и для Cn , для аналитического представления оптической передаточной функции атмосферы (функции передачи контраста) предложены выражения в виде регрессии, например вида [39]:
286 Глава 10. Обобщенные структурные схемы оптико-электронных приборов
2 jOTH
М(со) = A1 (со) t4 + A2 (со) t2 + B1 (со )а3тн + B2 (со)а,
+ В3(со)аотн + Ci (co)Sc3 + C2(Co)Sc2 + C3(co)Sc +0, (1°'25)
где со — пространственная частота, мрад"1; Ai, A2,..., D — коэффициенты регрессии на различных пространственных частотах (см. табл. 10.1); t — температура, 0C; аотн — относительная влажность, %; Sc — солнечная постоянная, кал-см^-мин'1.
Вид передаточной функции атмосферы зависит от условий работы ОЭП. Так, если ОЭП ведет наблюдение «сверху вниз», например с больших высот на Землю, то можно воспользоваться следующим выражением [40]:
M(^1)IM(O) = ехр -4(nfbax)2 ,
где 8 = у (.HWsin ?j; ц/ — коэффициент, характеризующий состояние турбулентной атмосферы; при наблюдении с высот H более 7 км часто можно считать ц/ = 5-Ю"6...5-Ю"5; ? — угол между направлением на наблюдаемый объект и горизонтом.
Очевидно, что атмосфера является фильтром низких частот. Область пространственных частот, пропускаемых ею без искажений, не превышает обычно IO3 периодов на радиан. Область частот, пропускаемых без искажений в атмосферных дымках и туманах, находится в более низкочастотном диапазоне, чем в случае турбулентной атмосферы.
Таблица 10. 1
Коэффициенты регрессии в формуле (10.25)
со1, мрад 0,40 0,66 1,0 1,64 2,5
A1 6,25108 4,7510* 2,61-10* 1,39-10* 1,62-108
А* -1,2710" -1,03-104 -5,94-107 -3,12-108 -3,09-10"5
B1 -2,84107 -2,98-107 -1,17-107 -7,77-IO"8 -3,19-109
B2 5,19106 5,35105 2,40-105 1,531а5 2,90-10"6
B3 -3,53103 -3,47-103 -1,78-103 -1,07-103 -4,04-10"4
C1 1,04-10-1 8,25-102 1,19-102 2,291а2 3,63-Ю2
C2 -1,71-10"1 -1,3910 і -2,48-102 -2,27-102 -5,88-Ю2
C3 1,191а1 1,06-IO1 4,26-102 1,38-10"2 2,42Ю2
D 7,17-101 7,04-10-1 6,5610і 6,3310 і 6,19-10"1
10.6. Спектр детерминированного сигнала на выходе подвижного растрового анализатора
Как уже известно, система первичной обработки информации ОЭП состоит обычно из оптической системы, анализатора изображения,
287 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
приемника излучения и предварительного электронного усилителя. Анализатор может быть одним из элементов оптической системы, например растром, установленным в плоскости изображения. Часто функцию анализа выполняет сам приемник, например мозаичный приемник или ПЗС. В большинстве случаев анализатор можно представить в виде плоской фигуры, имеющей заданное по определенному закону распределение прозрачности (для растра) или чувствительности (для многоэлементного или позиционно-чувствительного приемника).
Обычно анализатор и изображение наблюдаемого поля перемещаются друг относительно друга в процессе анализа: или анализатор движется относительно неподвижного изображения (механически или путем последовательного опроса элементов приемника), или изображение сканирует по неподвижному растру. Скорость или частота этого перемещения, как правило, гораздо выше скорости или частоты изменения яркостной структуры наблюдаемого поля (полезного сигнала и помех).
В наиболее общем случае система координат, в которой строится оптическое изображение, и система координат, в которой удобно описывать распределение прозрачности или чувствительности анализатора, могут не совпадать. Могут не совпадать их начала, направления осей, одна из них может перемещаться по произвольному закону относительно другой. Однако довольно часто эти системы совпадают.
Наиболее подробно теория подвижных анализаторов изображения и ее приложения к обработке информации в оптических системах пеленгации были изложены В. JI. Лёвшиным [13].
