АКТИВНО-ИМПУЛЬСНЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ И ОРИЕНТАЦИИ В ПРОСТРАНСТВЕ В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ СРЕДЫ

ВЕСТНИК АКАДЕМИИ ВОЕННЫХ НАУК

№ 3(24)/2008 (спецвыпуск)

УДК 53.06

Б.И. АВДОЧЕНКО, Т.Р. ИБРАГИМОВА,

В.П. ПУШКАРЕВ, В.И. ЮРЧЕНКО

ОАО «НИИПП» г. Томск

АКТИВНО-ИМПУЛЬСНЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ И ОРИЕНТАЦИИ В ПРОСТРАНСТВЕ В УСЛОВИЯХ ПОНИЖЕННОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ СРЕДЫ

В настоящее время для наблюдения объектов и ориентации в пространстве в темное время суток широко используются приборы ночного видения с ИК - подсветкой. В общем случае они состоят из источника света, облучающего наблюдаемый объект, приемной оптической системы, служащей для приема, преобразования и усиления оптического потока и блока оцифровки изображения. Такие приборы весьма эффективны когда естественная освещенность объекта не велика. Однако применение таких приборов может быть ограниченно при наличии в атмосфере взвесей (тумана, дождя, дыма, пыли), которые вызывают эффект обратного рассеяния. На трассе между источником света и наблюдаемым объектом взвешенные частицы рассеивают световой поток от источника света в обратном направлении, значительно ухудшая тем самым видимость объекта и контраст.

Избежать вышеописанного явления позволяет использование активно-импульсных систем телевидения (АИСТ) с импульсной ИК - подсветкой. В основе принципа действия АИСТ лежит стробоскопический эффект. Источник света посылает короткие световые импульсы на объект. Отраженный от объекта световой импульс приемной оптической системой фокусируется на фотокатод электронно-оптического преобразователя (ЭОП), который снабжен затвором. Затвор открывается в момент прихода импульса на короткое время и с высокой скважностью, обеспечивая тем самым видимость объекта и блокируя попадание в прибор постоянной засветки от взвешенных в атмосфере частиц. В результате увеличивается контраст и достигается наблюдение объектов через полупрозрачные и рассеивающие среды, что не достижимо для других средств наблюдения. По времени прохождения импульсов излучения до объекта и обратно, легко определяется дальность до объекта наблюдения. Поиск и селекция объектов по дальности осуществляется изменением времени задержки между импульсами излучения и импульсами открывания электронного затвора с помощью устройств регулируемой задержки [1]. Длительность импульсов излучения и длительность открытого состояния электронного затвора определяют величину глубины осматриваемого пространства. Время задержки открывания затвора и длительность открытого состояния затвора регулируются с блока управления.

освещенности зависит от инерционных переходных процессов в аппаратуре. Компенсировать зависимость освещенности от времени можно, изменяя форму импульса накачки [2]. Для формирования нужной временной зависимости импульса накачки используются неоднородные линии передачи и сосредоточенные RC цепи, подключаемые через коммутатор.

Для расчета дальности засветки в АИСТ используется следующая формула:

где Е - чувствительность матрицы в лк; τ = θL - коэффициент ослабления излучения средой, θ - коэффициент прозрачности атмосферы на длине пути луча 1 км; τ пр - коэффициент пропускания, принятый одинаковым для приемной и передающей оптических систем; Dвх зр- диаметр входного зрачка приемной оптической системы; Dфк. - диаметр фотокатода; б - угол половинной интенсивности источника света; βсо- увеличение передающей оптической системы; βэоп - увеличение ЭОП; Фист- импульсная мощность источника света; η - световая отдача источника света; tимп - длительность импульса засветки; ρ - коэффициент диффузного отражение от объекта; G -коэффициент усиления ЭОП; f-частота следования импульсов; ηэоп- коэффициент преобразования ЭОП.

Поскольку величина ф зависит от L, решить приведенное выше уравнение традиционными способами невозможно. Поэтому алгоритм расчета дальности засветки следующий:

- задавая различные значения L, находится отношение τ/L для различных состояний среды (различных и) и составляется таблица вида:

Дальность видения прибора определяется подстановкой значений уравнения (3) и табличных значений τ/L.

Анализ выражения (1) показал, что при прочих равных условиях (светопропускании оптики, коэффициенте усиления ЭОП, чувствительности фотокатода) для увеличения дальности засветки целесообразно уменьшать угол излучения источника света. Варьировать же освещенность на объекте в уже готовом приборе можно, изменением частоты следования импульсов.

Руководствуясь изложенным выше алгоритмом, была рассчитана дальность засветки L для различных состояний среды при следующих характеристиках источника излучения:

Частота следования импульсов f= 5*103 Гц;

Длительность импульса ф= 50 нс.

Рассчитанные значения L представлены в таблице 1. Дальность засветки может быть увеличена при увеличении частоты следования импульсов.

Таблица 1: Дальность засветки при различных погодных условиях и мощностях осветительной установки

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:

1. Вилисов А.А., Белоцерковский А.Г., Захарова Г.Н., Куклев С.В., Соколов Д.О, Лежнин П.А., Черненко Н.Д. Активно-импульсные приборы ночного видения // Электронная промышленность. 2002. №2/3. с. 103-106;

2. Авдоченко Б.И., Лапатин Л.Г. Компенсация внутренних реактивностей нагрузки с использованием неминимально-фазовых цепей при формировании субнаносекундных импульсов//Известия вузов. Физика, 2006, Т 49, №9, с.129-131.