Основы построения активно-импульсных приборов ночного видения с использованием лазерных излучателей

• Автор: Волков, Виктор Генрихович
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 367 с. : ил.

Введение.
1. Анализ современного состояния и перспективы развития приборов для наблюдения ночью.

1.1. Основные проблемы, стоящие перед техникой ночного видения.

1.2. Приборы ночного видения ПНВ на базе ЭОП.

1.3. Низкоуровневые телевизионные системы НТВС.

1.4. Тепловизионные приборы, радио и звуковизоры.

1.5. Активноимпульсные приборы ночного видения АИ ПНВ.

1.6. Постановка задачи и направления исследований, определяющие содержание диссертации.

Выводы к главе 1.

2. Методы расчета характеристик обнаружения и распознавания объектов наблюдения в АИ ПНВ.

2.1. Метод расчета поисковых характеристик при использовании АИ ПНВ.

2.2. Методы обнаружения и распознавания в АИ ПНВ объектов наблюдения по бликам, отраженным от оптических или оптикоэлектронных средств этих объектов.
2.4. Методы расчета дальности обнаружения и распознавания в АИ ПНВ.
2.3. Метод расчета дальности обнаружения и распознавания в НТВС без ЭОП.
Выводы к главе 2.
3. Принципы и методы проектирования рациональных схем АИ ПНВ с повышенными характеристиками.
3.1. Общие принципы проектирования рациональных схем АИ ПНВ.
3.2. Методы разработки схем АИ ПНВ для работы при пониженной прозрачности атмосферы.
3.3. Методы создания схем АИ ПНВ для работы при воздействии мощных световых помех.
3.4. Метод проектирования схем АИ ТВ ПНВ с повышенной частотноконтрастной характеристикой.
3.5. Методы разработки схем АИ ПНВ с повышенной точностью
измерения дальности.
3.6. Методы проектирования схем АИ ПНВ для прицеливания.
3.7. Методы проектирования схем безтрассового контроля
характеристик АИ ПНВ.
Выводы к главе 3.
4. Методы проектирования рациональных схем АИ ПНВ для
работы по труднообнаруживаемым и трудноотслеживаемым объектам.
4.1. Методы разработки схем АИ ПНВ для наблюдения подвижных объектов.
4.2. Методы проектирования схем АИ ПНВ для наблюдения разноудаленных объектов.
4.3. Методы обеспечения достаточных яркости и масштаба
изображения при работе АИ ПНВ по разноудаленным объектам.
4.4. Методы разработки схем АИ ПНВ для работы по наклонной трассе.
4.5. Методы создания схем АИ ПНВ для формирования цветных изображений малоконтрастных объектов.
4.6. Метод разработки схемы автоматического распознавания объектов
в АИ ПНВ с помощью лазерного когерентнооптического коррелятора. 9 Выводы к главе 4.
5. Анализ существующих лазеров сточки зрения их использования для построения АИ ПНВ.
5.1. Общие соображения.
5.2. Газовые лазеры.
5.3. Лазеры на красителях и лазеры с центрами окраски.
5.4. Твердотельные лазеры.
5.5. Полупроводниковые лазеры с накачкой электронным пучком ПЛЭН.
5.6. Полупроводниковые инжекционные лазеры.
5.7. Методы построения устройств импульсного лазерного подсвета
для АИ ПНВ.
Выводы к главе 5.
6. Методы рациональной разработки основных элементов АИ ПНВ.
6.1. Общие принципы рационального создания основной элементной
базы АИ ПНВ.
6.2. Методы разработки рациональных схем оптических систем формирования излучения импульсных лазерных
полупроводниковых излучателей ИЛПИ.
6.3. Методы выбора импульсного ЭОП и исследование его работы
в импульсном режиме.
6.4. Методы разработки схем приемных оптических систем АИ ПНВ.
Выводы к главе 6.
Ф 7. Исследование возможности создания многоканальных приборных
комплексов с использованием лазерных АИ ПНВ.
7.1. Основные методы рационального построения лазерных многоканальных приборных комплексов и разработка требований
к АИ ПНВ как составной их части.
7.2. Методы построения возимых лазерных многоканальных
приборов с использованием АИ ПНВ.
7.3. Методы построения лазерных портативных и переносных многоканальных приборов с использованием АИ ПНВ.
7.4. Методы вывода интегрированного изображения на единый индикатор.
7.5. Методы построения лазерных многоканальных ПНВ для роботизированных систем.
Выводы к главе 7.
Заключение.
Литература.
Реферат
Работа посвящена созданию научнотехнических основ развития активноимпульсных приборов ночного видения АИ ПНВ на базе импульсных лазерных излучателей как класса современных лазерных оптикоэлектронных приборов, позволяющих наблюдать изображения объектов наблюдения на повышенных дальностях в широком диапазоне изменения внешних условий, в присутствии световых помех, а также с высокой точностью измерять дальность до объектов.
Показаны возможности лазерных АИ ПНВ, разработаны методы расчета их основных параметров. Проанализированы различные типы лазеров с точки зрения их применения в АИ ПНВ. Созданы основополагающие методы построения рациональных схем АИ ПНВ, связанных с повышением их предельных возможностей адаптивности, дальности действия и точности ее измерения, помехозащищенности, поиска, эффективности слежения за объектом по полю и по глубине, совершенствования телевизионного канала АИ ПНВ, прицеливания, имитации работы АИ ПНВ в лабораторных условиях. Создан метод автоматического обнаружения и распознавания объектов наблюдения на базе лазерного когерентнооптического коррелятора. Разработаны методы построения рациональных схем лазерных многоканальных ПНВ с использованием АИ ПНВ. Предложены методы рациональной разработки основной элементной базы АИ ПНВ. Создан усовершенствованный тип импульсного полупроводникового лазерного излучателя для применения в АИ ПНВ.
Диссертация состоит из 9 страниц машинописного текста, таблиц, 0 рисунков, 0 библиографических наименований.
Перечень ключевых слов лазеры, лазерный активноимпульсный прибор ночного видения, импульсный лазерный осветитель, импульсный электроннооптический преобразователь, объектив приемный, оптическая система формирования излучения, блок стробирования, телевизионный канал, многоканальный прибор, дальность действия обнаружения, распознавания, угол поля зрения, степень защиты от помех, точность измерения дальности.
Диссертация написана на русском языке.
Введение


Поскольку изображение объекта наблюдения появляется только при определенной величине задержки, соответствующей дальности до объекта, то по величине задержки можно измерить дальность до этого объекта. Точность измерения дальности обычно достигает м или 5 м, но при необходимости может быть и выше не менее чем на порядок. Эта точность не зависит от дальности до объекта, а определяется только длительностью импульса строба и импульса подсвета. В отличие от обычных лазерных дальномеров в АИ ПНВ исключена возможность выдачи ложного значения дальности за счет реакции дальномера на случайные предметы, оказавшиеся между полезным объектом и АИ ПНВ например, ветки деревьев, провода и пр. В АИ ПНВ все эти ложные сигналы отсекаются задержкой. За счет работы в импульсном режиме любая длительная световая помеха излучение прожекторов, фар, пламя костров и пр. АИ ПНВ при условии достаточно надежного запирания затвора ЭОП. Так осуществляется временная селекция наблюдаемого объекта на фоне помех. Рис. Характер видимости в АИ ПНВ при его работе днем освещенность 5 лк в АИ режиме а фронтона здания, блазерного пятна подсвета на местности 1. Реальные значения степени защиты от помех за счет указанной спектральновременной селекции могут достигать 5 7. Этого достаточно для того, чтобы наблюдение не нарушалось при воздействии на АИ ПНВ излучения прожектора с силой света до 4x6 кд, а также для ведения наблюдения в дневных условиях при уровне естественной освещенности до 5x4 5 лк ясный солнечный день рис. Таким образом, АИ режим позволяет реализовать круглосуточное наблюдение. Изменение величины задержки позволяет выделять либо подсвечиваемый объект наблюдения, либо подсвечиваемый ближний фон за ним. В первом случае оператор видит светлый объект на темном фоне изображение объекта в положительном контрасте. Во втором случае темный силуэт наблюдаемого объекта на светлом фоне изображение объекта в отрицательном контрасте, т. Но при этом теряются многие информационные признаки объекта, т. Кроме того, ближнего фона может и не быть если объект проектируется на фоне неба, например. Поэтому наиболее универсально наблюдение в положительном контрасте, для которого и приводятся обычно все данные по дальности действия. АИ ПНВ может работать в пассивном, активнонепрерывном и в АИ режимах в зависимости от внешних условий. Недостатком АИ режима является ограниченность глубины просматриваемого пространства, определяемой длительностью строба, а также тем, что поле зрения в АИ режиме равно только углу подсвета лазерного осветителя. Из энергетических соображений этот угол не может быть большим и обычно не превышает . Таким образом, для обнаружения наблюдаемого объекта приходится вести поиск как по фронту, так и по глубине пространства, что приводит к совершенно неприемлемым затратам по времени. Поэтому поиск ведут обычно в более широкопольном пассивном режиме. Дальность обнаружения объекта обычно в 1,,5 раза превышает дальность его распознавания. Поэтому в пассивном режиме объект только обнаруживают, а распознают его и измеряют дальность в АИ режиме, который имеет перед пассивным режимом преимущество по дальности. Если это невозможно изза низкой освещенности, то поиск ведут в активнонепрерывном режиме, а при низкой прозрачности используют
Рис. АИ ПНВ, рис. Рис. Блок наблюдения АИ ПНВ с окулярным выходом на базе линзового объектива с фокусным расстоянием 7 мм, О рядом с ним блок управления и синхронизации. Рис. Блок наблюдения АИ ТВ ПНВ, имеющий зеркальнолинзовый объектив с фокусным расстоянием 0 мм, Оэф, а также передающую ТВ камеру ПТУ сзади впереди слева направо блок управления и синхронизации, ТВ монитор, пульт управления ТВ камерой ниже и пульт управления АИ режимом выше. Рис. АИ ПНВ 1ПНЦКБ Точприбор. Рис. Осветитель двухмодульный АИ ПНВ 1ПН. Рис. Блок наблюдения АИ ПНВ на базе трехмодульного ЭОП ЭП1 первого поколения. Рис. Блок наблюдения АИ ПНВ на базе микроканального инверторного ЭОП ЭП1 второго поколения. Рис. Рис. Одномодульный импульсный лазерный осветитель на базе ИЛПИ0 радом с ним преобразователь напряжения, работающий от В постоянного тока. Рис. М АИ ПИВ фирмы ТУРН Россия. Рис 1. АИ ПНВ фирмы ТУРН Россия.