Разработка оптико-электронного пеленгатора с фокальным матричным приёмником излучения
Исходные данные к работе
Оптико-электронный пеленгатор с фокальным матричным приёмником излучения (МПИ) осуществляет обнаружение малоразмерной цели на равномерном фоне в ИК спектральном диапазоне
Объект и фон излучают как серые тела с коэффициентом теплового излучения . В бортовой ЭВМ реализуется алгоритм оптимальной фильтрации и принятие решения об обнаружении в соответствии с критерием максимального правдоподобия.
Пятно рассеяния оптической системы описывается двумерной функцией Гаусса
,
с эффективным радиусом пятна рассеяния; чувствительные элементы матричного ПИ имеют форму квадрата со стороной , причём периоды расположения элементов и равны между собой. Соотношения между указанными параметрами характеризуется коэффициентами , .
Рис. 1. Функциональная схема оптико-электронного пеленгатора с фокальным матричным ПИ:
1 - оптическая система; 2 - фокальный матричный ПИ; 3 - мультиплексор; 4 - система охлаждения; 5 - корректор неоднородности характеристик чувствительных элементов; 6 - аналого-цифровой преобразователь; 7 - цифровой корректор неоднородности; 8 - корректор неработающих ячеек; 9 - цифровая вычислительная система; 10 - цифровой выход.
Технические параметры:
температура фона ;
температура объекта ;
коэффициент теплового излучения ;
площадь объекта , ;
,
Где
;
показатель поглощения излучения атмосферой , ;
коэффициент пропускания оптической системы ;
фокусное расстояние объектива , ;
диаметр входного зрачка , ;
пороговая чувствительность МПИ .
Перечень вопросов, подлежащих разработке в домашнем задании:
исследовать зависимость вероятности обнаружения малоразмерной цели оптико-электронным пеленгатором по критерию максимального правдоподобия от размера пятна рассеяния объектива при равновероятном положении пятна на пространственном периоде МПИ и значении пикового отношения сигнала к шуму ;
оценить дальность действия пеленгатора при обнаружении объекта с вероятностью .
Вариант. Параметр1температура фона Тф, К280температура объекта ТО, К297площадь объекта AO, м22пороговая чувствительность МПИ DTп , К0,07l1, мкм8l2, мкм13показатель поглощения излучения атмосферой kа, км-10,09диаметр входного зрачка Do, мм60фокусное расстояние объектива fo, мм100эффективный радиус пятна рассеяния rо, мкм35размеры чувствительного элемента ПИ a, мкм30kпи, отн.ед.0,75коэффициент пропускания оптической системы 0,7
Решение:
1. Исследование зависимости вероятности обнаружения малоразмерной цели оптико-электронным пеленгатором по критерию максимального правдоподобия от размера пятна рассеяния объектива при равновероятном положении пятна на пространственном периоде МПИ и значении пикового отношения сигнала к шуму ;
Для каждого i-го кадра отношение сигнал/шум после оптимальной фильтрации определяется выражением:
,
где периоды расположения чувствительных элементов в матричном ПИ;
,
где - функция рассеяния оптической системы, - пространственный импульсный отклик чувствительных элементов ПИ.
Свертку этих двух функций осуществим, используя теорему моментов, согласно которой, функция определяется следующим выражением:
,
Где
, , .
В нашем случае функция рассеяния оптической системы:
.
Пространственный импульсный отклик чувствительных элементов ПИ:
Очевидно, что А1= А2=1. Таким образом А=1.
Для функции рассеяния ОС:
Для пространственного импульсного отклика чувствительных элементов ПИ:
.
Тогда
Таким образом, получим:
Тогда получим отношение сигнал/шум после оптимальной фильтрации:
Условная вероятность правильного обнаружения определяется по формуле:
Где
По критерию максимума правдоподобия пороговое отношение правдоподобия .
Тогда
Таким образом, условная вероятность правильного обнаружения:
,
Где
Рис. 2. График зависимости условной вероятности правильного обнаружения цели от координат цели
электронный пеленгатор матричный излучение
Безусловную вероятность правильного обнаружения в зависимости от пятна рассеяния объектива определяется как среднее значение вероятности правильного обнаружения при равновероятном положении пятна рассеяния на периоде расположения чувствительных элементов:
Рис. 3. График зависимости безусловной вероятности правильного обнаружения цели от относительного размера пятна рассеяния ОС
По графику определяем, что максимальная вероятность обнаружения точечного объекта Робн=0,962 достигается при радиусе кружка рассеяния r=23,2 мкм.
. Оценка дальности действия пеленгатора при обнаружении объекта с вероятностью .
Найдем длины волн максимальной светимости цели и фона, используя закон смещения Вина:
Длины волн максимальной светимости цели и фона:
Спектральная плотность светимости АЧТ:
,
По закону Ламберта:
,
Нормированное спектральное распределение приращения силы излучения от цели:
,
где площадь проекции излучающей поверхности объекта в направлении визирования,
максимальное значение приращения спектральной силы излучения цели.
Рис. 4. Спектральное распределение приращения силы излучения от цели в зависимости от длины волны
Найдем длину волны, при которой спектральное распределение приращения силы излучения от цели будет максимальной: ?max=8,347 мкм.
А максимальное спектральное приращение силы излучения от цели тогда будет равно:
Рис. 5. Нормированное спектральное распределение приращения силы излучения от цели в зависимости от длины волны
Идеальная спектральная чувствительность приёмника КРТ представлена ниже:
,
где .
Рассчитаем отношение сигнал/шум:
,
где - задний апертурный угол.
,
где ,
Таким образом, получаем зависимость дальности до объекта от отношения сигнал/шум:
.
Найдём отношение сигнал/шум, при котором обнаружение производится с вероятностью Робн>0,95.
Рис. 6. График зависимости вероятности правильного обнаружения цели от отношения сигнал/шум.
Отношение сигнал/шум, при котором обнаружение производится с вероятностью Робн>0.95 соответствует µ=3,4.
Тогда: .
Больше работ по теме:
Предмет: Информатика, ВТ, телекоммуникации
Тип работы: Контрольная работа
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ