Обобщенные схемы и принципы работы ОЭС

Среди систем, использующих электромагнитное излучение, особое место занимают оптико-электронные системы, которым свойственны высокая точность, быстродействие, возможность обработки многомерных сигналов.

Оптико-электронные системы - это системы, в которых информация об исследуемом или наблюдаемом объекте переносится оптическим излучением (содержится в оптическом сигнале), а ее первичная обработка сопровождается преобразованием энергии излучения в электрическую энергию. В состав этих устройств входят как оптические, так и электронные звенья, причем и те и другие выполняют основные функции данной системы, а не являются вспомогательными (например, узлами подсветки отсчетных шкал, узлами термостабилизации и т. д.).

Действие ОЭС основано на приеме и преобразовании электромагнитного излучения в различных диапазонах оптической области спектра, т. е. в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях его.

Современные ОЭС характеризуются широким использованием методов и средств для решения задач поиска, обнаружения и опознавания объектов в пространстве, а так же для измерения их параметров, таких как пространственные координаты, скорость и размеры.

Одна из возможных обобщенных схем работы ОЭС (рис.1.1) состоит из источника излучения, оптической системы, приемника излучения и выходного блока.

Рис. 1. 1

Источник излучения создает материальный носитель полезной информации - поток излучения. Часто источник излучения дополняется передающей оптической системой, которая направляет поток на исследуемый объект или непосредственно в приемную оптическую систему (если наблюдается источник). Приемная оптическая система собирает поток, излучаемый наблюдаемым объектом или отраженный от него, формирует этот поток и направляет его на приемник излучения. Приемник превращает сигнал, переносимый потоком излучения (оптический сигнал), в электрический.

Выходной блок (систем вторичной обработки информации формирует сигнал, по своим параметрам удовлетворяющий требованиям исполнительной автоматической или индикаторной системы).

Для выделения полезного сигнала на фоне помех используются не только оптическая система и приемник излучения, но и дополнительные звенья, например, сканирующие системы, анализирующие системы, модуляторы и др.

При активном методе работы (рис.1.2) наблюдаемый объект облучается источником излучения, параметрами и характеристиками которого может управлять оператор, производящий исследование и наблюдение. При этом наилучшим образом удается согласовать параметры источника (передающей системы, объекта, среды распространения излучения и передающей системы). При технической реализации активного метода необходимо иметь специальный источник, что увеличивает массу, габариты ОЭС и ухудшает скрытность работы.

Рис. 1. 2

При пассивном методе работы (рис.1.3) используется собственное излучение наблюдаемого объекта, которое и принимает ОЭС. Для повышения помехозащищенности здесь приходится особенно тщательно следить за оптимальным соответствием параметров ОЭС, объекта и среды распространения излучения. Скрытность действия такого метода является большим его достоинством, а основным недостатком является сравнительно малая мощность естественных излучателей - целей, особенно в сравнении с мощностью фонов или помех.

 

Рис.1.3

Иногда искусственный или естественный источник облучает не один, а ряд объектов (рис.1.4). ОЭС выделяет поток, отраженный от одного из них, причем часто параметрами излучения облучающего объекта управлять нельзя (например, в случае использования естественной освещенности. Такой метод называют полуактивным.

Признаки, по которым классифицируются ОЭС, самые различные. Наиболее многочисленную группу представляют ОЭС, предназначенные для передачи, приема, обработки и хранения информации. Другую группу составляют ОЭС, предназначенные для передачи, приема и использования энергии. По такому физическому признаку, как спектр излучения, различают приборы для работы в ультрафиолетовой области спектра, в видимой области, в инфракрасной области.

Различают автоматические ОЭС, где весь цикл обработки информации происходит без участия оператора и неавтоматические, где определяющей является роль оператора.

Достаточно общим является подразделение ОЭС на следящие, измерительные и ОЭС, предназначенные для преобразования оптических изображений. К следящим и измерительным относятся, например, ОЭС автоматической ориентации и навигации, ОЭС ракет с оптическими головками самонаведения.

Помимо этого достаточно общего подразделения по назначению различают ОЭС обнаружения излучающих или отражающих объектов, ОЭС для определения координат (пеленгаторы, дальномеры, локаторы), ОЭС для автосопровождения движущихся объектов, например, следящие системы самонаведения, ОЭС оптической связи, ОЭС для научных исследований, ОЭС распознавания и т. д.

Часто ОЭС предназначены для решения тех же задач, что и однотипные по назначению радиоэлектронные системы (РЭС), например, определение угловых координат, дальности, скорости цели.

Преимуществами ОЭС перед РЭУ является то, что работа на больших частотах позволяет получить более высокую разрешающую способность. Кроме того, для передающих ОЭС характерна более высокая направленность, что также объясняется различиями рабочего диапазона. К числу других достоинств следует отнести возможность двойной (пространственной и временной) модуляции излучения.

Рис. 1. 4

Недостатком ОЭС является заметное ослабление оптического излучения в атмосфере на некоторых длинах волн и большое число фоновых помех. В связи с этим в перспективных системах обнаружения, сопровождения и распознавания используют, как правило, комплексирование ОЭС и РЭУ.

Таким образом:

1. Среди устройств, использующих электромагнитное излучение, особое место занимают оптико-электронные системы (ОЭС), которым свойственны высокая точность, быстродействие, возможность обработки многомерных сигналов.

2. Оптико-электронные системы - это системы, в которых информация об исследуемом или наблюдаемом объекте переносится оптическим излучением (содержится в оптическом сигнале), а ее первичная обработка сопровождается преобразованием энергии излучения в электрическую энергию. В состав этих устройств входят как оптические, так и электронные звенья.

3. Действие ОЭС основано на приеме и преобразовании электромагнитного излучения в различных диапазонах оптической области спектра, т. е. в ультрафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) его частях.

4. Современные ОЭС характеризуются широким использованием методов и средств для решения задач поиска, обнаружения и опознавания объектов в пространстве, а так же для измерения их параметров, таких как пространственные координаты, скорость и размеры.