книги / Теория оптико-электронных следящих систем

свертки и спектры ( 5 8 ) . Обобщения теоремы отсчетов, необходи­ мые для измерения неаддитивных сдвигов изображений ( 59 ). При­ мер обобщенной АКФ изображения ( 63 )

Функциональные звенья электронного тракта ОЭС (215). Модели­ рование линейных звеньев с использованием формул численного интегрирования (218). Замена непрерывных линейных систем экви­ валентными импульсными (223). Моделирование линейных элемен­ тов ОЭСС на основе рекуррентных соотношений (231). Моделиро­ вание нелинейных звеньев ОЭС (233)

Статистические характеристики случайных сигналов, используемые при моделировании (235). Моделирование случайных величин и слу­ чайных процессов (236). Моделирование двумерных случайных полей (245)

5

ВВЕДЕНИЕ

Оптико-электронные следящие системы с каждым годом находят все более широкое применение в различных областях техники, военном

использование электромагнитных волн оптического диапазона в качестве носителей энергии как излучаемых (для первых двух типов), так и прини­ маемых сигналов.

Основная специфика ОЭСС сосредоточена в приемной части системы. В ее структурной схеме (рис. 1.1) всегда можно выделить несколько характерных укрупненных звеньев, последовательное соединение которых образует замкнутый контур слежения. К ним относится приемник лучис­ той энергии, поступающей от пеленгуемых источников, который в сово­ купности с устройством анализа принятых изображений составляет диск­ риминатор. Его выходные сигналы, усиленные с необходимыми преобра­ зованиями в электронно-усилительном тракте, пропускаются через какойлибо корректирующий фильтр и поступают на регулируемый орган

Рис. 1.1. Обобщенная функциональная схема оптико-электронной следящей системы (а) и типичная характеристика дискриминатора (б) : ФП - фотоприемник; Д - дискрими­ натор; П - преобразователь; Ф - корректирующий фильтр; РО - регулируемый орган

который, являясь исполнительным устройством, управляет угловым поло­ жением приемника так, чтобы уменьшить рассогласование между линией визирования сопровождаемой точки в пространстве и оптической осью ОЭСС.

Объединение приемника сигналов и устройства их обработки в еди­ ный блок отражает реальные особенности, присущие многим современным

9

оптико-электронным головкам самонаведения, где одна часть предусмот­ ренных алгоритмом дискриминатора операций над входными изображе­ ниями выполняется до их попадания на фоточувствительные элементы,

адругая —после превращения сигналов в электрические.

Втехнике ОЭСС используются сотни комбинаций различных способов анализа и типов приемников изображений. Такое многообразие обус­ ловлено обилием возможных вариантов конструктивного воплощения принципов обзора пространства и выделения информации о смещении изображений. К этим принципам относится, например, последовательное сканирование требуемой зоны обзора узким полем зрения одиночного фотоприемного элемента. Та же идея реализуется при развертке считыва­ ющего электронного пучка по фоточувствительной мишени электронно­ лучевого прибора для регистрации изображений.

Альтернативным принципом является параллельное преобразование сигналов от разных участков наблюдаемой картины. Такой прием может давать ощутимый выигрыш в чувствительности ОЭСС и повышать быстро­ действие измерительного звена, но требует значительных аппаратурных затрат и внедряется по мере совершенствования технологии матричных фотоприемников и многоканальных усилительных микросхем. В некото­ рых случаях параллельные фотоприемники используют в сочетании с по­ следовательным сканированием. Так конструируют, например, компакт­ ные тепловизионные головки, где последовательный обзор за счет простого качания или вращения зеркала в одной плоскости сочетается с параллель­ ным разложением сигналов с помощью однорядной линейки или матрицы твердотельных фотоприемников в другой плоскости [97, 114].

Третий принцип, часто используемый в дискриминаторах ОЭСС, заклю­ чается в прерывистой модуляции входного светового потока (или экви­ валентного ему электронного изображения в электронно-лучевых фото­ приемниках) по определенному закону, который улучшает последующее выделение сигнала из помех, а при работе по точечным источникам обес­ печивает извлечение информации об отклонениях линии визирования цели от оси пеленгатора. Прерывистая модуляция является также необходимым

условием нормальной работы высокочувствительных пироприемни­ ков [121,168,177,179], все более широко применяемых в таких системах.

При использовании лазеров для подсвета объектов слежения в актив­ ных и полуактивных ОЭСС импульсный режим излучения часто оказывается выгоднее непрерывного. В силу этого выходные сигналы дискриминатора являются дискретизованными во времени с частотой порядка десятков герц. Аналогичная особенность возникает и в пассивных пеленгаторах в случае применения прерывистой модуляции на входе приемника.

Практически любой способ последовательного сканирования изо­ бражений, примененный в ОЭСС, влечет за собой дискретизацию выходных сигналов дискриминатора. Особенно характерен этот процесс в ТВ систе­ мах, где интервал дискретизации определяется установленной частотой следования кадров (например, 25 Гц).

Реализованные в конкретной ОЭСС принципы слежения и тип прием­ ника излучений определяют выбор исполнительного звена, в роли которого часто используют либо прибор гироскопического типа, либо электродвига­ тель специального исполнения. Его быстродействие обратно пропорциональ­

10