Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
В некоторых системах двухцветовой спектральной селекции для индикации полезного излучателя (цели) можно использовать не только факт равенства спектрального отношения, например отношения яркостей в двух спектральных диапазонах, величине, априорно известной для заданной цели, но и факт превышения этого отношения над заданным значением. Действительно, для черных и серых тел спектральное отношение монотонно изменяется при изменении температуры тела. Поэтому можно в процессе сканирования поля обзора узко-польной системой определять те зоны поля, для которых температура превышает заданный пороговый уровень.
Рис.11.6. Схема прибора, реализующего способ двухцветной спектральной фильтрации: Lxc и Lxa — яркости источника сигнала и помех; Ф — оптический цветоделительный фильтр; БЛ — блок логики
6
11 Якушенков Ю.Г.
321 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Следует помнить, что сигналы, образующие отношение, с которым сравнивается априорно задаваемое пороговое значение, зависит не только от спектра излучения целей и помех, но и от пропускания среды на пути между источниками и прибором. Это заметно усложняет реализацию на практике способов спектральной оптической селекции для некоторых типов ОЭП.
Чтобы оценить достоверность двухцветовой (а в более общем случае и многоцветовой) селекции излучателя на фоне помех и в присутствии шумов, следует рассмотреть статистические соотношения между отдельными параметрами, определяющими значения сигналов в каналах схемы. Один из возможных путей их нахождения может быть следующим.
Сначала составляются выражения для сигналов, поступающих на входы каналов прибора, например для освещенностей Et(Xt, X2) и Е2(Х3, X4) в спектральных каналах X1 ... X2 и X3 ... X4 прибора. Затем определяется полный дифференциал (погрешность) этих функций, выраженный через частные погрешности отдельных параметров. Зная законы распределения этих погрешностей или задаваясь этими законами, а также устанавливая корреляционные связи между отдельными параметрами, в системе ортогональных координат E1E2 можно построить кривые, характеризующие вероятность того, что отдельные точки в плоскости (E1, E2) принадлежат одному и тому же излучателю.
При известных спектральных характеристиках излучения исследуемого объекта и помехи можно осуществить так называемую балансную спектральную фильтрацию [26], например с помощью двухцветного растра. В таком растре вместо полностью прозрачных и непрозрачных ячеек поочередно располагаются элементы (например, сектора), одни из которых пропускают излучение в одной области спектра X1 ... X2, а другие в другой — X3 ... X4.
Если спектральные пропускания тф2(Х) и тф2(Х) в этих областях подобрать так, чтобы сигналы на выходе приемника с чувствительностью s(X) от помехи со спектром ФП(Х) были равны для различных элементов растра, т.е.
]\(Х)Фп(Х)з(Х)с*Х = J\2(X)<X>n(X)s(X)dX, (11.27)
X1 x3
то глубина модуляции сигнала от помехи или переменная составляющая этого сигнала будет равна нулю. В то же время для объекта, спектр излучения которого отличается от ФП(Х), сигналы в областях X1 ... X2 и X3 ... X4, т.е. при прохождении потока от этого объекта через
322 Глава 11. Фильтрация сигналов в оптико-электронных приборах
различные элементы растра, различны, и глубина модуляции полезного сигнала заметно отличается от нуля.
Подобный метод может быть использован для нескольких спектральных каналов, причем сигналы, снимаемые с выходов этих каналов, не обязательно должны быть равны между собой. Важно установить достаточно определенное (известное) соотношение между этими сигналами, свойственное излучению обнаруживаемого или отслеживаемого объекта и отличное от соотношения, свойственного излучению возможных помех.
Если источник полезного сигнала (цель) и помеха являются малоразмерными излучателями, например точечными, различие в их спектрах излучения можно использовать следующим образом. Применяя составной оптический фильтр или приемник излучения, состоящий из элементов с различной спектральной характеристикой (рис. 11.7, а), и используя сканирование, при котором изображения цели и помехи помещаются внутри одного элемента фильтра или приемника, можно на выходе приемника получить электрические сигналы в виде импульсов (рис. 11.7, б, в), число которых будет различно для цели и для помехи. Если для спектрального диапазона AX1, сигнал от цели превышает сигнал от помехи и уровень шумов, имеющих место в системе, а для диапазона AX2, напротив, сигнал от помехи превышает сигнал от цели, то при сканировании изображения с помощью 3-х элементного фильтра, представленного на рис. 11.7, от цели будет создаваться один импульс, а от помехи — два. Даже если спектры цели и помехи перекрываются и импульсы, представленные на рис. 11.7, б и в, расширяются, «занимая» соседние элементы, надлежащим подбором AX1 и AX2, при котором в этих диапазонах уровни сигналов от цели и от помехи заметно различаются, можно добиться различия в виде сигналов (числе пиков) от цели и от помехи. Однако поскольку ширина импульса от цели увеличивается, пространственное разрешение в таком случае может ухудшиться.
