УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G01S3/78 H04B10/06 

Изобретение относится к оптико-электронным системам пеленгации и может быть использовано в устройствах обнаружения и наблюдения объектов в оптическом диапазоне длин волн.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому устройству является устройство для обнаружения точечных источников оптического излучения заданного класса, содержащее оптически связанные приемную оптическую систему, n×р-элементный фотоприемник, n×р каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных предусилителя и порогового устройства, выходы каждых р из nxp каналов соединены с р-входовой схемой "И", а выходы n р-входовых схем "И" соединены с n-входовой схемой "ИЛИ" [1].

Недостатком известного устройства является высокая вероятность ошибки обнаружения точечных источников оптического излучения заданного класса.

Требуемый технический результат изобретения заключается в снижении вероятности ошибки обнаружения оптического излучения от точечных источников.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее оптически связанные приемную оптическую систему, n×р-элементный фотоприемник, n×р каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных предусилителя и порогового устройства, выходы каждых р из n×р каналов соединены с р-входовой схемой "И", а выходы n р-входовых схем "И" соединены с n-входовой схемой "ИЛИ", дополнительно введены между приемной оптической системой и n×р-элементным фотоприемником оптически связанные между собой оптическая щель, коллиматор, диспергирующий элемент и выходной объектив.

Заявляемое решение отличается от прототипа наличием новых признаков:

1) в устройство введена оптическая шель;

2) в устройство введен коллиматор;

3) в устройство введен диспергирующий элемент;

4) в устройство введен выходной объектив.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Введенные в схему элементы позволяют понизить вероятность ошибки обнаружения точечных источников оптического излучения заданного класса, следовательно, у заявляемого объекта появляется свойство, не совпадающее со свойством известных решений.

Сравнение заявляемого решения с другими решениями показывает, что элементные фотоприемники и блоки обработки известны [2], однако совокупность этих признаков в указанном устройстве не связана между собой так, как в предложенном устройстве, что не позволяет понизить вероятность ошибки обнаружения точечных источников оптического излучения заданного класса, чтобы достичь необходимого технического результата.

Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию "изобретательский уровень".

Функциональная схема устройства представлена на фиг.1. Устройство содержит приемную оптическую систему 1, оптически связанные с ней и между собой оптическую щель 2, коллиматор 3, диспергирующий элемент 4, выходной объектив 5 и n×р-элементный фотоприемник 6, электрические сигналы с которого поступают на блок обработки сигналов 7.

На фиг.2 представлена схема блока обработки сигналов, который состоит из n основных каналов 8, каждый из которых включает р предусилителей 9, последовательно соединенных с пороговыми устройствами 10, кроме того, каждый из n каналов обработки сигналов 8 включает р-входовую схему "И" 11, а устройство - n-входовую схему "ИЛИ" 12.

Устройство обнаружения оптического излучения работает следующим образом.

Оптический поток фокусируется оптической приемной системой 1 на оптическую щель 2. Далее с помощью коллиматора 3 расходящийся пучок преобразуется в параллельный и, пройдя через диспергирующий элемент 4, попадает на выходной объектив 5, откуда разложенный по спектру пучок попадает на соответствующие линейки фотоприемника 6. Без ограничения общности рассмотрим ситуацию, когда оптическое излучение от точечного источника попадает на первые р элементы фотоприемника 6, где оно преобразуется в электрические сигналы, которые усиливаются предусилителями 9 и поступают в соответствующие пороговые устройства 10, в которых сигналы сравниваются с заданными уровнями порогов и поступают на р-входовую схему "И" 11. В случае превышения порога во всех р элементах срабатывает схема "И" и далее сигнал поступает на схему "ИЛИ" 12, после срабатывания которой можно говорить о наличии источника излучения заданного типа. Далее работа устройства повторяется аналогично описанному случаю для вторых, третьих и так далее для n каналов обработки сигналов.

Покажем положительный эффект в заявляемом устройстве в сравнении с прототипом. Вероятность ошибочного срабатывания предполагаемого устройства при наличии помехи определяется следующим выражением [3]:

где f(x₁, ..., x_n) - плотность распределения мешающего сигнала;

x_i - значение сигнала на элементе фотоприемника;

х_iп - пороговое значение сигнала в соответствующем пороговом устройстве.

Для прототипа сигналом является:

и соответственно вероятность ошибки:

где

плотность распределения суммарного мешающего сигнала, являющаяся сверткой многомерной плотности распределения [4];

z_п - пороговое значение в пороговом устройстве.

Если полезный сигнал ограничен снизу значениями Х_iп, то чтобы не пропустить цель, необходимо выбирать порог:

После замены переменных в (2) вероятность ошибки равна:

Выражение (1) описывает интеграл для функции f внутри многомерного угла, а выражение (5) для Р_ош2 - интеграл для функции f по полупространству, граничная плоскость которого проходит через вершину этого угла. Весь угол лежит в указанном полупространстве, при этом для любой функции f(x₁, ..., x_p)≥0 верно неравенство:

т.е.

Для плотности распределения, которая не обращается в ноль на всем пространстве (например, гауссово распределение), нестрогие неравенства (6) и (7) заменяются строгими.

Таким образом, для заявляемого устройства имеем положительный эффект по сравнению с прототипом, выражающийся в снижении вероятности ошибки обнаружения точечных источников оптического излучения заданного класса.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Заявка на изобретение RU 2001123085 A1, 27.02.2004.

2. Сазанов Б.Я. Основы теории некогерентных оптических и оптико-электронных систем и оптических сигнальных измерений. - М.: ВА РВСН имени Петра Великого, 1998, стр.206-215.

3. Боровков А.А. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1986.

4. Справочник по теории вероятностей и математической статистике /В.С.Королюк и др. - М.: Наука, 1985.

Устройство обнаружения оптического излучения относится к оптико-электронным системам пеленгации и может быть использовано в устройствах обнаружения и наблюдения объектов в оптическом диапазоне длин волн. Технический результат заключается в снижении вероятности ошибки обнаружения оптического излучения от точечных источников. Для этого в устройство, содержащее оптически связанные приемную оптическую систему, n×p-элементный фотоприемник, n×р каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных предусилителя и порогового устройства, выходы каждых р из n×p каналов соединены с р-входовой схемой «И», а выходы n р-входовых схем «И» соединены с n-входовой схемой «ИЛИ», дополнительно введены между приемной оптической системой и n×р - элементным фотоприемником оптически связанные между собой оптическая щель, коллиматор, диспергирующий элемент, выходной объектив. 2 ил.

Устройство обнаружения оптического излучения, содержащее оптически связанные приемную оптическую систему, n×р-элементный фотоприемник, n×р каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных предусилителя и порогового устройства, выходы каждых р из n×р каналов соединены с р-входовой схемой "И", а выходы n р-входовых схем "И" соединены с n-входовой схемой "ИЛИ", отличающееся тем, что в него дополнительно введены между приемной оптической системой и n×р-элементным фотоприемником оптически связанные между собой оптическая щель, коллиматор, диспергирующий элемент и выходной объектив.