Исследование и разработка оптико-электронных систем с планарной оптической равносигнальной зоной для контроля и управления пространственным положением объектов

• Автор: Богатинский, Егор Маркович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОТ ПЛАНАРНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ БАЗЫ

1.1 Узкопольные ОЭС

1.1.1 Однокоординатные ОЭС

1.1.2 Двухкоординатные ОЭС

1.1.3 Трехкоординатные ОЭС

1.2 ОЭС с передающей ОРСЗ

1.3 Панорамные ОЭС

1.4 Сравнение технических параметров оптико-электронных систем позиционирования
1.5 Выводы по главе 1, задачи исследования
ГЛАВА 2 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ
ПЛАНАРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ РАВНОСИГНАЛЬНОЙ ЗОНЫ
2.1 Обобщенная схема ОЭС с ПОРСЗ
2.2 Принципиальные основы формирования ПОРСЗ
2.3 Преобразование сигналов в ОРСЗ
2.4 О реализации ПОРСЗ
2.5 Методика расчета пространственного распределения энергии оптического излучения в ПОРСЗ
2.5.1. Методика расчета пространственного распределения энергии оптического излучения в пучке
2.5.2 Методика расчета пространственного распределения энергии при создании ОРСЗ с помощью управляемого транспаранта
2.5.3 Методика расчета пространственного распределения энергии при создании ОРСЗ с помощью составного источника излучения
2.6 Пространственное распределение энергетической чувствительности в ОЭС с ОРСЗ с учетом спектрального диапазона излучения
2.6.1 Энергетическая чувствительность при управлении пропусканием транспаранта
2.6.2 Энергетическая чувствительность для случая составного источника с учетом зависимости от спектрального диапазона излучения

2.6.3 Энергетическая чувствительность для случая комбинированной системы с учетом зависимости от спектрального
диапазона излучения
2.7 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ ОЭС ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ
ПОРЗС
3.1 Системы со стационарными оптическими элементами
3.1.1 Широкопольные схемы
3.1.2 Панорамные оптические схемы
3.1.3 Бикоицентрические схемы
3.2 Анализ влияния особенностей схем иа энергетическую чувствительность ОЭС с ОРСЗ
3.3 Методика расчета энергетической яркости источника излучения, имеющего несколько максимумов в спектре излучения
3.4 Современные Г10И для детектирования ОРСЗ
3.5 Методика расчета энергетической чувствительности схем ОЭС с ПОРСЗ
3.5.1 Методика расчета энергетической чувствительности ОЭС для случая создания разделительной границы управляемым транспарантом
3.5.2 Методика расчета энергетической чувствительности для случая составного источника
3.5.3 Методика расчета энергетической чувствительности комбинированной схемы
3.6 Сравнение потенциальной точности ОЭС с ОРСЗ при различных типах модуляции излучения источников
3.7 Особенности энергетического расчета биконцентрических оптических схем с ПОРСЗ
3.8 Методика расчета параметров биконцентрической оптической схемы ЗБП
3.9 Возможные решения оптической схемы приемной части ОЭС с ПОРСЗ
3.9.1 Стандартный узкопольный объектив
3.9.2 Световодный диск
3.9.3 Панорамный объектив с асферической поверхностью
3.10 Алгоритм расчета диаметра входного зрачка ПЧ
3.11 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОСНОВНЫЕ
ПОГРЕШНОСТИ ОЭС С ПОРСЗ

4.1 Выбор параметров модуляции источников излучения
4.2 Экспериментальные исследования энергетической чувствительности на макете ОЭС с ПОРСЗ
4.3 Способ практической реализации концентрической системы для создания ПОРСЗ
4.4 Анализ погрешностей формы ПОРСЗ
4.4.1 Разбаланс яркости
4.4.2 Влияние температурного градиента физической среды на форму ПОРСЗ
4.4.3 Влияние фоновых засветок на отклонение формы ПОРСЗ от планарной
4.4.4 Погрешность формы ПОРСЗ, вызванная изменением частоты модуляции излучения при изменении температуры
4.4.5 Суммарная погрешность системы
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 АНАЛИЗ ИНВАРИАНТНЫХ СВОЙСТВ В ОЭС СО
СКАНИРУЕМОЙ ОРСЗ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЯРКОСТИ
БЕЛЫХ СВЕТОДИОДОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ОПИСАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА
ЗРАЧКОВ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЭС С ПОРСЗ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ОЦЕНКА ЗАВИСИМОСТИ РАЗМЕРА ВХОДНОГО ЗРАЧКА
Г1Ч ОТ ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ ОЭС С ПОРСЗ
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 АКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

каналов распределение облученности Е"(.у(Хе), уо(пч)+8у(2пч), Чзч) преобразуется в поток ДФ(Ду), зависящий от изменения координаты Ау, анализируется и выдается электрический сигнал, пропорциональный смещению 1/с(Ау).

1_е1 => ЫН =>
=> ЫаЫ, уо(г тах))
1е2 => 31(1_ег| =>
=> Е'Нег), уотвх!)
Атмосферный канал
БЧаИе!), уоЫ+бу1Ы, г)
Ег'ЫЕег), уаЫ+бугЫ.!)
Ь'ЪЫ, уокпФдуйпч), гпч) ЕгЪйег), уокпчЬду&пч), гпч!

ЛФ (Ау) ис(Ду1
Приемная часть
Рисунок 2.3 - Структурная схема преобразования сигналов в ОЭС с ОРСЗ
Объектив ПЧ концентрирует на фоточувствительном элементе ПОИ распределенный в пространстве поток излучения, преобразует оптический сигнал в электрический а также осуществляет пространственную селекцию сигнала от помех. Входной зрачок объектива ПЧ, ограничивая часть пространства с распределенным информативным параметром, осуществляет пространственный анализ этого распределения, на основе которого и определяется величина смещения центра входного зрачка ПЧ относительно ПОРСЗ.
Процессы преобразования также удобно описывать математическим аппаратом, используемым в теории автоматического регулирования [23], а ОЭС с ПОРСЗ целесообразно представлять как следящую систему.
При полуавтоматическом режиме работы сигнал, снимаемый с ПОИ, через электронный тракт поступает на индикатор, по показаниям которого оператор судит о необходимости воздействия посредством устройства взаимного ориентирования на пространственное положение