Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 45
Оглавление Расчет требуемого отношения сигнал шум
Модулятор анализатор изображения
Расчет реализуемого отношения сигнал шум
Рассчитать реализуемое отношение сигнал-шум на выходе сканирующей оптико-электронной системы обнаружения, обеспечивающей максимальную дальность действия Фон представляет собой облачную структуру. Дисперсия яркости фона Объектив сканирующей ОЭС имеет следующие параметры: фокусное расстояние линзового объектива В качестве ПИ используется охлаждаемый до 195 [K] фоторезистор из сернистого свинца. Паспортная интегральная чувствительность, измеренная по АЧТ (500К), Просмотр углового поля осуществляется засчет строчно-кадрового сканирования с перекрытием строк, равным 1/3 ширины строки. Линейная скорость сканирования Поскольку в ТЗ заданы величины Объектом пеленгации является "точечный" излучатель, имеющий температуру 1000 К и находящийся на расстоянии 10 км. При таких условиях относительная функция яркости представляет собой функцию Дирака: Оптический сигнал от объекта распространяется в атмосфере. Зависимость коэффициента пропускания атмосферы от длины волны аппроксимируется следующей функцией: Передаточная функция слоя пространства выглядет следующим образом: Объектив сканирующей ОЭС имеет следующие характеристики: фокусное расстояние 120мм диаметр входного зрачка 100мм интегральный коэффициент пропускания радиус кружка рассеяния Оптическая передаточная функция оптической системы аппроксимируется двумерной гауссоидой. МАИ представляет собой диафрагму размером 1 х 1 мм. Передаточная функция такого МАИ выглядит следующим образом: В качестве ПИ используется охлаждаемый до 195 К фоторезистор из сернистого свинца. Паспортная интегральная чувствительность по АЧТ (500 К) Относительная спектральная характеристика фоторезистора
PbSс рабочей температурой Тпи = 195 К.
При анализе частотных свойств ПИ его рассматривают как апериодическое звено с постоянной времени Для полихроматического потока излучения, учитывая, что ПИ осуществляет интегрирование излучения по длинам волн λ, при апериодическом движении МАИ получим: При линейном сканировании МАИ вдоль оси O’x’ функцию После подстановки и преобразований получим: где - интегральная сила излучения объекта вдоль линии визирования, приведенная к плоскости чувствительного слоя ПИ; - интегральная чувствительность ПИ по отношению к полезному сигналу (т.е. по отношению к потоку излучения от объекта обнаружения, попадающему на ПИ в условиях его работы в ОЭС. При измерении паспортных характеристик ПИ в качестве стандартного излучателя использовалось АЧТ, имеющее температуру В таком случае выражение Будем считать, что объект является диффузным излучателем. В этом случае Окончательно имеем: Интегралы в полученном выражении будем вычислять численно. Для этого воспользуемся функцией относительной энергетической светимости, приведенной к одной переменной: Mo
eo
(l,T) = y (x), где x=l/lмакс
; lмакс
= 2898/T, Значения функции y (x) приводятся в справочных таблицах. Подставляя полученные значения в исходное выражение, получим: Передний апертурный угол: Окончательно: Перейдем к определению энергетического ЧВС фоновой помехи на выходе ПИ. Энергетический ЧВС суммарной помехи на выходе ПИ: где Функцию В таком случае энергетический ЧВС суммарной помехи на выходе ПИ можно записать следующим образом: Теперь определим реализуемое отношение сигнал шум на выходе ЭС, выполненной в виде оптимального частотно-временного фильтра: Далее определим передаточную функцию оптимального фильтра: Теперь возникает задача создания подоптимального фильтра, т.е. реального фильтра с МПФ, в той или иной степени близкой к оптимальной. Например, можно создать фильтр со следующей АЧХ: Определим в этом случае отношение сигнал шум: Расчеты показали, что реализуемое отношение сигнал помеха много меньше требуемого. Из выше сказанного вытекает ниже следующее: при данных условиях нельзя обнаружить исходный объект с заданными вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги. Однако, изменив некоторые параметры ОЭС, можно достичь требуемого отношения сигнал помеха. Так, например, увеличение диаметра входного зрачка оптической системы в 2 раза приводит к почти двукратному увеличению ОСШ (засчет увеличения полезного сигнала). Возможен и другой вариант: увеличение фокусного расстояния в 2 раза (т.е. уменьшение заднего апертурного угла) приводит к повышению ОСШ практически на порядок! Это происходит за счет уменьшения влияния фоновой помехи. Также можно заменить приемник излучения на более чувствительный.
|