Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 2. АНАЛИЗАТОРЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОИУОсновными задачами анализатора изображения (АИ) являются пространственная селекция объектов и выработка сигнала, характеризующего положение объекта относительно оптической системы [8]. Для выполнения задачи управления необходимо непрерывно измерять (определять) координаты объекта. Так как изображение объекта движется в картинной плоскости оптического прибора, то АИ вырабатывает сигналы, определяющие положение изображения. Эти сигналы вырабатываются АИ в полярной системе координат в виде угла рассогласования, т. е. угла между линией визирования и оптической осью, и угла фазирования, т. е. угла, определяющего положение плоскости, проходящей через оптическую ось и линию визирования, или в прямоугольной системе координат, когда положение изображения представляется в виде двух углов рассогласования по взаимно перпендикулярным плоскостям. Сигналы, формируемые Работоспособность ОИУ зависит от отношения полезного сигнала к шуму. Увеличение этого отношения осуществляется оптической фильтрацией (оптическими фильтрами, применением ПЛЭ с заданной спектральной характеристикой), а также модуляцией лучистого потока от объекта с помощью различного рода фильтров. В данном параграфе основное внимание уделено рассмотрению различных типов Анализаторы изображения с амплитудно-фазовой модуляцией. АИ с полудисковым вращающимся растром (этот вариант АИ назовем схемой I) выполнен в виде диска, одна половина которого в рабочем диапазоне длин волн излучения объекта прозрачна, а другая — непрозрачна (рис. IX.7). Растр вращается с постоянной угловой скоростью сор вокруг оси оптико-электронной системы. Если (рис. IX.7, позиции
где
Рис. IX.7. Анализатор изображения с полудисковым вращающимся растром:
Рис. IX.8. Изменения во времени лучистого потока: а — при наличии угла рассогласования При
т. е. в этом случае определяется только угол фазирования Анализаторы изображения со сканирующим изображением (схема 2). На рис. IX.9 приведена схема такого При отклонении объекта от направления оптической оси возникает эксцентриситет между окружностью, получаемой от вращения изображения объекта, и окружностью растра (рис. IX. 10). Это приводит к модуляции потока. При
Рис. IX.9. Оптико-электронная схема со сканирующим зеркалом: 1 — электродвигатель и сканирующее зеркало; 2 — отверстие растра; 3 — ПЛЭ; 4 — основное зеркало
Рис. IX. 10. Растр АИ со сканирующим изображением: 1 — отверстие диафрагмы растра; 2 и 3 — кружок рассеяния при
Рис. IX.11. Изменение во времени лучистого потока для схемы 2 при При дальнейшем увеличении угла рассогласования Схемы АИ 1 и 2 имеют тот недостаток, что не обеспечивают надежную селекцию объекта на фоне помех. Анализаторы изображения с несущей частотой (схема 3). Произведем модификацию схемы 2. Выполним растр в виде сплошного круга, но имеющего по внешней окружности прозрачные участки (рис. IX. 12). Размер этих прозрачных участков выбирается равным приблизительно диаметру кружка рассеяния объекта. Тогда при отсутствии рассогласования центр изображения объекта описывает окружность, совпадающую с внешней (позиция 1).
Рис. IX. 12. Растр анализатора изображения с двойной амплитудной модуляцией
Рис. IX. 13. Изменения во времени лучистого потока для схемы 3: а — при угле рассогласования Характер изменения потока, попадающего на
При
Найденная аналитическая зависимость позволяет определить спектр сигнала, поступающего на последующие каскады усиления после ПЛЭ. Однако существенно то, что полезный Диапазон частот находится в окрестности несущей частоты Другим свойством данной системы является возможность применения автоматической регулировки усиления (АРУ) в последующих каскадах усиления, которая позволяет сделать уровень выходного сигнала усилителя несущей частоты приблизительно постоянным вне зависимости от мощности облучения входного отверстия прибора. АРУ осуществляется по изменению величины амплитуды несущей частоты (АРУ не может быть осуществлена в схемах 1 и 2). Так же, как и ранее, информация о координатах объекта заключена в глубине модуляции Анализаторы изображения с несущей частотой (схема 4). В данной схеме использован вращающийся растр (рис. IX. 14). Одна половина растра имеет решетчатую структуру
Рис. IX. 14. Растр анализатора изображения с амплитудно-фазовой модуляцией: Ц — положение изображения цели. Таким образом, в течение полуоборота создается модуляция лучистого потока с частотой сон Выходной сигнал представляет собой последовательность серий импульсов, причем амплитуда пачки, т. е. амплитуда модулированного лучистого потока, пропорциональна углу рассогласования: Свойства данной схемы подобны свойствам схемы 3, однако при малых углах рассогласования имеется зона нечувствительности. Анализаторы изображения с частотной модуляцией (схема 5). Рассмотрим работу При угле рассогласования При
Величина девиации частоты Доз при малых углах рассогласования Для уменьшения величины девиации, так как это приводит к уменьшению диапазона частот последующего усилителя, можно увеличить радиус окружности сканирования. Однако при этом наблюдается появление дополнительных шумов ПЛЭ от неоднородности чувствительного слоя ПЛЭ.
Рис. IX. 15. Растр анализатора изображения с частотной модуляцией
Рис. IX. 16. Растр анализатора изображения релейного типа Анализаторы изображения релейного типа (схема 6). В некоторых схемах анализаторов не получается пропорциональной (линейной) зависимости между координатами изображения цели и выходным сигналом. Схематическое изображение АИ релейного типа приведено на рис IX. 16. Два растра вращаются синхронно с угловой скоростью сканирования сор и расположены таким образом, что взаимно перекрываются в зоне прохождения лучистого потока от объекта. В зоне перекрытия находится ПЛЭ. Штриховка на растрах нанесена с различным шагом и расположена группами так, чтобы лучистый поток не мог пересекать растры одновременно, т. е. поток модулируется растрами поочередно. Растр 1 модулирует лучистый поток при вертикальном смещении объекта, а растр 2 — при горизонтальном. Электрические фильтры, стоящие в усилительном тракте после ПЛЭ, настроены на частоты, соответствующие определенной структуре растров, и каждый фильтр не пропускает составляющих других частот. Таким образом, по каждому из направлений (каналов) имеется два электрических фильтра. Если изображение объекта расположено на оптической оси (точка О), то поток одновременно модулируется двумя частотами, при этом результирующий сигнал управления отсутствует. При наличии рассогласования изображение объекта смещается на один из частотных поясов в зависимости от знака (направления) рассогласования и происходит модуляция потока вполне определенной частотой. Таким образом, наличие рассогласования вызывает появление сигналов релейного типа в каждом из двух взаимно перпендикулярных каналов управления у или АИ с пропорциональной частотной модуляцией (схема 7). В основу построения таких
Рис. IX. 17. Растр анализатора изображения с пропорциональной частотной модуляцией: 1 — поле зрения; 2 и 4 — изображения цели; 3 — нейтраль При отсутствии рассогласования
где Для того чтобы измерять рассогласование в направлении оси Можно использовать и одно ОИУ, и измерять рассогласование по двум направлениям, если применить два модулирующих растра с группами штрихов, как в схеме 6. Анализатор изображения с широтно-импульсной модуляцией (схема 8). Предыдущую схему 7 можно упростить, если перейти от формирования сигналов в прямоугольной системе координат к полярной. Примером этого служит растр, показанный на рис. IX. 18. Данный растр состоит из нескольких кольцевых поясов с различным количеством прозрачных и непрозрачных полос. Поэтому при изменении угла рассогласования изображение объекта перемещается из одного кольцевого пояса в другой, при этом будет иметь место изменение частоты модуляции. Изменение частоты происходит не непрерывно, а скачкообразно. Для измерения угла фазирования в пределах каждого кольцевого пояса осуществляется широтноимпульсная модуляция. Это достигается тем, что ширина прозрачных полос меняется по синусоидальному закону в зависимости от угла поворота растра.
Рис. IX. 18. Растр анализатора изображения с комбинированной частотной модуляцией
Рис. IX. 19. Анализатор изображения с время-импульсной модуляцией (с крестообразным приемником) Таким образом, при нахождении изображения объекта в одном из кольцевых поясов характер изменения лучистого потока, поступающего на ПЛЭ, во времени будет импульсным, период повторения — постоянным, а длительность импульсов — меняться по синусоидальному закону с частотой сканирования.
Рис. IX.20. Временной сигнал на выходе АИ и ВИМ: а — при отсутствии угла рассогласования; б — при наличии угла рассогласования Анализатор изображения с время» импульсной модуляцией (схема 9). Одним из распространенных типов такого АИ является сочетание ПЛЭ в виде симметричного креста со сканированием изображения (рис. IX. 19). При отсутствии угла рассогласования При наличии угла рассогласования центр окружности пересечение плеч креста происходит через промежутки времени (рис. IX.20, б):
Из приведенных соотношений найдем
т. е. при малых углах рассогласования
|
1 |
Оглавление
|