3 -I

•im, .

/6 и

ге 1 ПА Щ

ГШ f

-I-12Й t-и ?y Г-

1 b=l brijr

argeifol.ry Дальность

до цели

Рис. 3.10. Схема алгоритма распознавания:

/ - определение статистического описания входного сигнала; 2 - система оперативного анализа параметров атмосферы; 3 - система оперативного анализа фоновой обстановки; 4 - анализ характеристик поверхности лоцируемой цели; 5 - телескопическая система; 6 - переключатель каналов; 7 - управляемый фазовый транспарант; 5 - контроль качества поступающей информации; 9 - алгоритм управления; W - решающее устройство; П - алгоритм оценки неизвестных параметров; i2 - голографнческая обработка; - блок эталонных голограмм; 14 - вычисление условного функционала; 15 - формирование безопорной голограммы; i6 -свертка; /7 - некогерентная согласованная фильтрация; М - формирование атмосферной маски; /9 -блок эталонных безопорных голограмм; гО - формирование голограммы; 21 - препарирование голограммы; 22 - формирование величины zi; 23 - формирование величины zj; 24 - блок амплитудных эталонов; 25 - блок фазовых эталонов; 26 - формирование изображения; 27-блок эталонных изображений; 28 - формирование масок; 29 - восстановление; 30 - блок эталонных киноформов; 31 - формирование jiud/)

свечивания i-vo эталона Si используется для формирования г-го

условного функционала правдоподобия P((/5,), который вычисляется в соответствии с выражением (1.3.29). При этом оказывается необходимым знание величины светового фона. Эта информация поступает из системы оперативного анализа, осуществляющей исследование фоновой обстановки в том угловом секторе, в котором проводится локация распознаваемых целей.

Полученные значения Р{у\8г) поступают в общий блок формирования величин Ло(г/), где осуществляется суммирование значений P{y\Si), соответствующих разным эталонам истинного класса,

с весами w(Si)u(Si) и суммирование Р(г/5г) для эталонов ложных целей с соответствующими им весами (5j) у (5,). Отношение этих двух сумм поступает в решающее устройство, в котором проводится пороговое сравнение.

В канале Kk вместо голографической обработки осуществляется формирование обычного оптического изображения, которое затем просвечивается через маски, соответствующие различным эталонным целям. Эти маски синтезируются на основе информации о величине шумового фона. Полученное после просвечивания каждой маски излучение собирается линзой, интенсивность в фокусе которой и является исходной величиной для вычисления искомого услов» ного функционала (1.3.23).

Каналы Кг и Кь служат для обработки локационного сигнала при небольшом отношении сигнал/шум и при малом радиусе корреляции фазовых флуктуации в плоскости апертуры, обусловленных турбулентностью атмосферы. Канал Ki используется при локации целей с зеркальными поверхностями, а канал Кь для целей с шероховатыми поверхностями. Каждый из каналов Кг и в свою очередь, содержит два различных канала обработки принимаемого сигнала. В Кч входят: канал с традиционной голографической обработкой и канал с формированием безопорной голограммы. В голо-графическом канале осуществляется обработка, подобная той, которая имеет место в канале К\. Однако в данном случае интенсивность после голографической обработки не сразу используется для вычисления углового функционала. Вначале она регистрируется в фокальной плоскости собирающей линзы, а затем просвечивается через маску с коэффициентом прозрачности, сформированным в соответствии с параметрами состояния атмосферы, получаемыми из системы оперативного зондирования. В интенсивностном канале осуществляется регистрация безопорной голограммы и ее сверка с эталонными голограммами. Результаты обработки сигнала в обоих каналах позволяют вычислить соответствующий условный функционал.

В канале Кь также имеет место формирование безопорных голограмм, однако их обработка имеет свои специфические особенности. В частности, к сверке с эталонами предъявляются не сами голограммы, а восстановленные из них образы. При этом маски синтезируются на основе информации о форме эталонных образов и о величине фоновой засветки. Вместо голографической обработки, которая присутствовала в канале Къ здесь наряду с голограммой интенсивности формируется оптическое изображение. Послед нее подвергается некогерентной согласованной фильтрации со специальными эталонными масками. Эти маски синтезируются на основании эталонных изображений, а также информации о парамет* рах турбулентной атмосферы ивеличине фона. Совместные резуль-

таты, получаемые после обработки изображения и голограммы интенсивности, поступают в блок, где вычисляется условный функ* ционал.

Каналы Кз и Кб являются наиболее сложными с точки зрений технической реализации осуществляемой в них обработки. Поэтому используются они только в тех случаях, когда условия локаций оказываются таковыми, что вследствие искажений, вносимых турбулентной атмосферой, каналы К2 и Д5 не обеспечивают необходимой эффективности распознавания. Канал Кз используется для распознавания целей с почти зеркальными поверхностями, а Кб - Для шероховатых целей. В обоих каналах осуществляется регистрация традиционных голограмм с последующим выделением амплитудной и фазовой информации принятого сигнала. Дальнейшая обработка информации в каналах Кз и Кб оказывается "различной и сводится фактически к вычислению величин Z, и Z2 в соответствии с формулами (3.1.32) и (3.1.33). Что касается амплитудной информации, то в канале Кз осуществляется простое перемножение модулей полей - принимаемого и эталонного (т. е. соответствующего той эталонной цели, для которой вычисляется условный функционал), а результат этого перемножения интегрируется. В канале Кб по амплитудной информации формируется оптическое изображение. При этом в качестве фазовой информации используется киноформ, синтезированный для той эталонной цели, для которой находится условный функционал.

Фазовая информация в обоих каналах Кз и Кб обрабатывается одинаковым образом и единственное отличие состоит в самом блоке фазовых эталонов. В канале Кз этот блок представляет собой совокупность фазовых распределений полей, соответствующих различным эталонным целям. В канале Кб используются фазовые эталоны, которые получаются в результате решения (3.1.27). Фазовые эталоны складываются с фазой принимаемого поля. Результат суммирования в одной точке апертуры умножается на тот же результат, но в другой точке апертуры и это произведение интегрируется с некоторой весовой функцией Ро~(Рь Рг)- Последняя функция вычисляется по формуле (3.1.25) с использованием результатов оперативного зондирования атмосферы.

Обработку информации из каналов Ki и Ki целесообразно передавать в каналы К2 и Кь, когда радиус атмосферных фазовых флуктуации оказывается соизмерим с размерами приемной апертуры. При этом основную информационную нагрузку несет подалгорнтм, основанный ка анализе сформированного оптического изображения (голограммы), однако с уменьшением радиуса корреляции все более сказывается информация, извлекаемая из безопорной голограммы. Последняя начинает преобладать в том случае, когда число независимых фазовых ячеек т, приходящихся на апертуру и обусловленных атмосферными флуктуациями оказывается порядка 1/8... 1/4 от общего числа элементов разрешения М. В этой ситуации эффективность распознавания резко падает, причем тем существеннее, чем меньше абсолютное значение М. При дальней-

шем уменьшении радиуса корреляции фазовых флуктуации роль изображения в распознавании целей постепенно сводится к нулю (при Ммт), так что все определяется информацией закодированной в голограмме интенсивностей. Последнее обстоятельство приводит к тому, что эффективность распознавания при фиксированном значении М и при дальнейшем увеличении т не изменяется.

Каналы Кз и Кб целесообразно использовать тогда, когда радиус фазовых флуктуации становится таким, что выполняется соотношение т>(1/8... 1/4)М, т. е. именно в тех условиях, когда резко падает эффективность распознавания в каналах К2 и Кь- При этом, если принимаемый сигнал обладает достаточно большой мощностью, то удается значительно повысить эффективность распознавания, причем относительный выигрыш (по отношению к обработке в каналах К2 и Кь) оказывается тем больше, чем меньше абсолютное значение числа М. Этот весьма существенный для практики эффект объясняется тем, что при небольших значениях М образ, восстановленный из безопорной голограммы, обладает существенными флуктуациями, что и увеличивает случайность результата его сравнения с соответствующим эталоном.

В том случае, когда либо отсутствует система оперативного зондирования атмосферы, либо она не может обеспечить всеми необходимыми данными каналы Кз и Кб, Для обработки информации подключаются адаптивные каналы Kai и Ка2- Канал Kai подключается, если в изопланатичной области помимо цели находится точечный объект, в противном случае сигнал поступает в канал Ка2-В последнем канале помимо подстройки управляемого фазового транспаранта осуществляется оценка всех неизвестных параметров, характеризующих цель. Решение и в этом случае формулируется на основании правила (3.4.2-), где вместо P{y/Si) входит функционал, в котором все неизвестные параметры, включая и неизвестные фазовые искажения, заменяются их оценками, полученными в результате рекуррентной процедуры.

ЧАСТЬ 11 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЛАЗЕРНОЙ ЛОКАЦИИ

Глава 4 Элементная база лазерной локации

4.1. Передатчики лазерных локаторов

Из всего большого класса твердотельных лазеров [48, 35, 43] в современной лазерной локации наиболее широко используются три типа: лазеры на рубине, на стекле с неодимом и на гранате, работающие в импульсно-периодическом режиме. Первый тип дает излучение на длине волны 1=0,69 мкм, второй и третий - на К= = 1,06 мкм. Импульсные мощности, реализуемые этими лазерами, доходят до 10 Вт при длительности импульса 10" с и частоте следования импульсов до 10 Гц и выше. Кроме того, важной с практической точки зрения особенностью рассматриваемого класса твердотельных лазеров является то обстоятельство, что высокие выходные мощности позволяют весьма эффективно преобразовывать излучение методами нелинейной оптики во вторую и высшие гармоники [48]. Это особенно важно для лазеров, генерирующих излучение в ближней ИК-области спектра (стекло с неодимом, гранат), для которой техническая совместимость приемопередающей пары в ряде конкретных случаев недостаточно высока [24].

ср.ист

Непрерывный, режим Импульсный режим

10 If tf tf

Масса, пг

Стекпо

0,01

юо ю

60 Ра-Г,МВт-Гц

Рис. 4.1. Энергетические характеристики современных твердотельных лазеров (Рср.ист - средняя мощность источника питания лазера)

Рис. 4.2. Зависимость массовых характеристик лазерных передающих устройств от мощности и частоты следования импульсов генерации

Я О

о о,

Н й>

о Р- ж

ахо S ж о о с; Ч о >.... Я

о и

ooCfo

ю 00 оо

со н

о о"

о"

5? 15о

о2 2oS

to"

о"

со"

- X ~. X

о"

ю о"

со о

« S S

"X2X Ю 00

со Ю t4

g im

CD <N

: о .

• Ю : о (M Ю . .

- :,0

S м S

см"

ЧХ„-Хю S м S о lo" • ю" о -

,ю" S .4 ч ira Я:

Л я л,

ffl S U CO (т- СП

3 "

cu,i S К H

5! CO 1

s S S о

Ч к C3 C3