Способ наблюдения объектов сквозь рассеивающую среду и устройство для его осуществления

СОЮЭ СОЕЕТСКИХСОЦИАЛИСТМЧЕСНИХ 51)5 Н оч 11 Ц 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ отехничес" р, Оптика-и. -наблюдениятелевидения оГ асщоврЬе1 ге 1 наеегуй Орссв,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский электринститут связи(56) Селиванов А. С. и дханические сканеры дляЗемли. - Техника кино и1978, Р 6, с. 16,Согйоп Н.К. Ке 1 поча 1гас еГГесгз вагою васе 1о где осеапз. - Арр 11 еч. 17, 11 10, р. 163.1.(54) СПОСОВ НАВЛОЛЕНИЯ ОГЬЕКТОВСКВОЗЬ РАССЕИВАЮЩч 10 СГГ,ЦУ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к телевцденио и обеспечивает расширениекласса наблюдаемых объектов. Устройство, реалиэующее способ, содержитлва измерительных канала 1 1состоящих .иэ светоФильтра 2, Фотоэлектронного преобразователя 3 иусилителя 6 блок 5 деления, блок 6сравнения, генератор 7 опорного сигнала, распределитель 8 сигналов,объектив 9, К спектроэоиальиых теле137 низионных каналов (СТК) 10, формирователь 15 сигналов управления разверткой по горизонтали, блок 16 ре" гистрации, генератор 21 тактовой частоты и Яблоков 17 формирования сигналов наблюдения, состоящих иэ аттенюатора 18, вычитателя 19 и фильтра 20 нижних частот. Каждый из СТК 10 состоит из светофильтра 11, диафрагмы 12, формирователя 13 телевизионного сигнала и нредваритель- ного усилителя 14. Способ заключается в том, что осуществляется прием уходящего излучения (УИ), разделение его на Я оптических сигналов со снектральными интервалами й 3;, которые затем преобразуются в телевизионные 6918сигналы (ТВС), коррекция ТВС относительно ТВС, соотв. опорному оптическому сигналу со спектральным интервалом М 1 и преобразование скорректированных ТВС в видимое иэображение.Прием УИ в диапазоне опорного оптического сигнала производится в интервале длин волн В, 0,2 1-0,40 мкм.Одновременно с приемом УИ принимают падающий световой поток в интервалаха 4 лЯ . Световой поток УИ в диапазоне опорного оптического сигналаувеличивают в А/В раэ (А, В - значения падающих световых потоков в интервалах й 3, д 4,). 2 с.п. Ф-лы,3 ил.Изобретение относится к техникетелевидения и может быть использовано для наблюдения объектов с аэрокос"мических носителей,Цель изобретения в . расширениезкласса наблюдаемых объектов.На фиг. 1 представлены радиационно-спектральные характеристики объектов наблюдения и оптических помех;на фиг. 2 - структурная схема устройства наблюдения объектов сквозь рассеивающую среду; на фиг. 3 - эпюрынапряжений, поясняющие работу устрой-ства.Устройство наблюдения объектовсквозь рассеивающую среду содержитдва измерительных канала 1, и 1каждый из которых включает в себясветофильтр 2, фотоэлектронный преобразователь 3 и усилитель 4, блок 5деления, блок 6 сравнения, генератор7 опорного сигнала, распределитель.8 сигналов, объектив 9, Я спектрозо"нальных телевизионных каналов 10-д,где 1 4( Я, каждый из которых включает в себя светофильтр 11, диафрагму 12, формирователь 13 телевизонногосигнала и предварительный усилитель,14, формирователь 15 сигналов управления разверткой по горизонтали,блок 16 регистрации и Яблоков17-3 Формирования сигналов наблюдения,где 1 43Я, каждый из которых со 2держит аттенюатор 18, вычитатель 19, фильтр 20 нижних частот, а также генератор 21 тактовой частоты.Способ осуществляется с помощью устройства следующим образом.На фиг. 1(а) представлено распределение освещенности Е в зависимости от длины волны на поверхности атмосФеры. Ослаблением солнечного иэлу" чения в атмосфере выше высоты Н щ 50 км обычно пренебрегают. На фиг.1приведена спектральная зависимостьоптической толщины (Ь) для стандарт" ной атмосферы и высоты Н " 50 км. Рассеяние света в атмосфере приводит к ослаблению светового потока как падающего на поверхность Земли, так и отраженнбго от нее. Рассеянный свет создает яркость дымки (помехи обратного рассеяния). На фиг. 1(а) штриховой линией показана освещенность на поверхности Земли. Яркость помехи обратного рассеяния (ПОР) для высоты Н50 км представлена на фиг. 1(в). Как видно иэ Фиг. 1(а,в) влияние атмосферы на прохождение светового сигнала на длинах волн Ь 0,8 очень мало. Поэтому для того, чтобы оценить влияние атмосферы на яркость объектов на поверхности Земли возьмем постоянный по спектральному диапазону коэффициент яркоста Е(В) 1. На рис. 1(г) прадставле 1376918на спектральная зависимость яркости К(Л) для Н = 50 км. Штриховой линией показана спектральная зависимость К(Л)сопвТ. Кривая (фиг. 1 г) пока 5 эынает как значительно ослабляется сигнал от объекта в коротковолновом диапазоне ( Л с 0,55 мкм). Рассмотрим соотношение между яркостью ПОР и общей яркостью на входе системы наблюдения Ь , /Ь . Эта зависимость.о.представлена на фиг. 1 (д).На основании предварительных измерений или справочных данных устанавливаются значения коэффициентов К 3 в аттенюаторах 18 каждого блока 17-3 формирования сигналов наблюдения где 1 с 3 И. Аттенюатор 18 может быть выполнен в виде прецизионного потенциометра. Для укаэанных на Фиг. 1(д) спектральных интервалов значения коэффициента К) устанавливаются следующие: К, " 3,8; К51 К = 6 8; К 8 2.Генератор 21 тактовой частоты, 25 выполненный, например, по схеме генератора с кварцевой стабилизацией, вырабатывает основную последовательность импульсов с частотой, определяемой высотой наблюдения, количеством элементов раэложения и скоростью движения носителей, иэ которой путем деления и логических операций формируются в формирователе 15 сигналов управления разверткой по горизонтали необходимые последовательнос 35 ти импульсов. В данном устройстве (фиг. 2) объектив 9 .выполнен из оптического материала прозрачного в ультрафиолетовой (Уф) области. Для укаэанных целей использован объектив иэ кварцевого стекла и флюорита. В устройстве в качестве светофильтров 11, осуществляющих спектральное разделение отраженного светового потока, применены интерференционные фильтры, работающие на пропускание и отражение, Применение подобных фильтров позволяет достичь высокой степени совмещения получаемых спектроэональных иэображений при исполь 5 О зовании одного объектива 9. В первом спектроэональном телевизионном канале применен светофильтр 11, выполненный иа кварцевой подложке. В качест- . ве формирователя 13 может быть использован серийный отечественный ФЗУ.-114 е мультищелочным фотокатодом и увиолевым входным окном. Отражеиный от поверхности объектов наблюде-,ния световой поток спектрального диапазона Л 1 0,3 икм собирается н мгновенном поле зрения в случае использования одноэпементного датчика или в поле зрения объектива в слу. чае использования ПЗС, с помощью объектива 9, выполненного иэ кварцевого стекла, и фокусируется на поверхности светоФильтра 11. Световой поток разделяется светофильтром 11 на проходящий спектрального интервала 0,29 с Л с 0,4 мкм и отраженныйс длиной волны Л0,4 люки. Ана,погичное спектральное разделение светового потока осуществляется последовательными оптическими звеньями светофильтров 11 спектрозональных телевизионных каналов 10-1, где 2 с 1 с К. Световые потоки выделенных спектральных интервалов ограничинаются вход- ньяи диафрагмами 12 до величины, определяемой требуемым разрешением на местности и отношением с/ш н спектрозональных телевизионных каналах 10-1, а в первом - до величины в О раз большей.Синхронное Формирование телевизионных (ТВ) сигнзлон осуществляется с помощью Формирователей 13 в соответствии с сигналами управления разверткой, поступающих с формиронателя 15 сигналов угранления разверткой по горизонтали, С выхода формирователей 13 сигналы поступают на предварительные усилители 14, выполненные по стандартной схеме на высокочастотных транзисторах, обеспечивающих фиксацию уровня ТВ-сигналов и необходимое усиление.На Фиг. 3 (а) показан один период развертки ТВ-сигнала, а на Фиг.3(б)- период развертки первого спектроэо нального телевизионного канала 10- 1. Изменение условий наблюдения (высота, время, атмосферные условия) может привести к значительным изменениям в соотношении освещенности в спектроэональных телевизионных каналах 10-ь, что приведет при однозначно установленных коэффициентах ослабления в аттенюаторах 18 к значительному искажению сигналов наблюдения. Для исклю-. чения этого нежелательного эффекта во время наблюдения измеряются падающие световые потоки на уровне наблюдения в двух измерительных каналах 11 и 1 в спектральных интервалах, 13769 18,соответствующих первому и второмуспектрозональным телевизионным каналам 1.0-, 1 и 0-2, в направлении, перпендикулярном поверхности наблюдае-5мых объектов. Конструктивно Фотоэлектронные преобразователи 3 измерительных каналов 1, и 1 , измеряющие нада 1 ющие световые потоки в полусфере;должны быть установлены при наблюде-. Онии, осуществляемом, например, с самолета, на верхней части Фюзеляжа илина верхней плоскости крыла. Падающийсветовой поток ограничивается поспектральному составу светофильтром 21и, преобразуется в электрический сиг-.:нал Фотоэлектронным преобразователем3, в качестве которого могут бытьприменены фотодиоды, С выхода фотоэлектрического преобразователя 3сигнал поступает на.усилитель 4, компенсирующий различие в спектральнойчувствительности Фотоэлектронныхпреобразователей 3 и обеспечивающийнеобходимое усиление, С выходов усилителей 4 сигналы поступают на входблока 5 деления, который может бытьвыполнен по стандартной схеме разностного логарифмического усиления.Опорный сигнал с генератора 7 подается на второй вход блока 6 сравне.ния, который представляет собой компаратор, на первый вход которого подается сигнал с блока 5 деления. Сигнал сравнения с выхода блока 6 сравнения поступает на управляющий входпредварительного усилителя 14, темсамым осуществляя оперативную коррекцию ошибки, обусловленной изменениемусловий наблюдения. ТВ-сигнал с выхода предварительного усилителя 14 поступает на вход распределителя 8 сигналов, представляющего собой Ы эмиттерных повторителей, объединенныхУпо входу. С выходов распределителя 8сигналов ТВ-сигналы поступают на ,входы блоков 7-) Формирования сигналов наблюдения, на другие входы ко. торых поступают ТВ-сигналы спектроэональных телевизионных каналов 10-.Формирование сигнала наблюдения 50 осуществляется в конечном счете в вычитателе 19. Результирующий сигналы представлен на фиг, 3(в)В сформированном Фильтром 20 сигнале наблюдения отсутствует часть постоянной 55 составляющей и неравномерность фона, обусловленная помехой обратного рассеяния. Одновременно вследствие того,что в опорном канале существует ТВ- сигнал с выраженной неравномерностью, вызванной различным ослаблением в атмосфере на краях и в центре, остаточная неравномерность ТВ-сигнала наблюдения после операции вычитания также уменьшается, что иллюстрируется штриховыми линиями. Отработачные в блоке 17-1 формирования сигналы наблюдения поступают на вход блока 16 регистрации, который в зависимости от требований, предъявляемых к устройству, может представлять собой ; многоканальный видеомагнитофон, специализированное видеоконтрольное уст. ройство или Фототелеграфный аппарат.Формула изобретения1. Способ наблюдения объектовсквозь рассеивающую среду, включающий прием уходящего излучения, разделение его на К оптических сигналов, спектральные интервалы которыхаЛ;, где= 1, 2И, а центральные значения длин волв Л;, синхронное преобразование И-оптических сигналов в телевизионные сигналы а.и коррекцню телевизионных сигналов всоответствии с выражением а, а -- К,а , где ) = 2, ЭИ; а. - значение скорректированного )-го телевизионного .сигнала; а, в значен первого телевизионного сигнала, соответствующее опорному оптическому сигналу со спектральным интервалом аЛ, и центральным значением длины волны Л,; К;= Мал.)УЬ( ал,), где 6(ал)3спектральный коэффициент рассеяния среды, и преобразование скорректированных телевизионных сигналов в видимое изображение, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения класса наблюдаемых объектов,. прием уходящего излучения в диапазоне опорного оптического сигнала, соответствующего телевизионному сигналу а производят в интервале длин волн аЛ,= 0,29-0,40 мкм, одновременно с приемом уходящего излучения принимают падающий световой. поток в интервалах ьЛ,.и ьЛ а световой поток уходящего излучении в диапазоне д. опорного оптического сигнала увеличивают в А/В раэ, где А и В значения падающих световых потоков в.интерва-лах аи аЛ, соответственно.М2. Устройство наблюдения объектов сквозь рассеивающую среду, содерхащее объектив, Я спектрозональных телевизионных каналов, каждый из которых включает в себя оптически связанные светофильтр, диафрагму и Формирователь телевизионного сигнала, к выхокоторого .подключен вход предвариельного усилителя, выход которого 10 вляется выходом спектроэбнальиого левизионного канала, Яблоков рмирования сигналов наблюдения, выходы которых подключены к соответствующим входам блока регистрации, вы ход первого спектроэонального телеВизионного канала подключен к входу распределителя сигналов, выходы которого подключены к первьи входам соответствующих блоков Формирования И сигналов наблюдения, вторые входы юторых соединены с выходами соо гвететвующих спектрозональных телевизионщых каналов, выход генератора тактоВой частоты подключен к входу Фор мнрователя сигналов управления разфрткой по горизонтали, выход котоврго подключен к управляющему входу фррмирователя телевизионного сигнала 1 руадого спектроэонального телевиэи- ЗО Еруого канала, причем калдый блок фйумирования сигналов наблюдения соффаит последовательно соединенные угенюатор, вычитатель н Фильтр низних частот, выход которого являетСявыходом блока формирования сигналовнаблюдения, первым и вторым входамикоторого являются вход аттенюатора ивторой вход вычит теля соответственно, а объектив оп -ически связан скахдым светофильтром всех К-спектрозональных телевизионных каналово т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения класса наблюдаемыхобъектов, объектив и светофильтр первого спектрозонального телевизионного канала выполнены из кварца илиФлюорита, введены два измерительныхканала падающего светового потока,блок деления, генератор опорного сигнала и блок сравнения, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно генератора опорного сигнала и блока деления, первыйИ второй входы которого соединены свыходами соответственно первого ивторого измерительных каналов, кахдый из которых содеркит оптическисвязанные светофильтр и Фотозлсктрн"ческий преобразователь, выход которого подключен к входу усилителя, выход которого является выходом измерительного канала, при этом выход блокасравнения подключен к управляющемувходу предварительного усилителя перваго спектрозонального телевизионного канала.376918 ЦИ Составитель А,ПрозоровскийКуркова Техред Л.Сердюкова Корректор В.Бутяга Ред Заказ Э исное Производс олиграфическ ВНИИПИ13035, И Тираж 379сударственного коиитета. Сам изобретений и открытийва, 3-35, Рауаская наб д едприятие, г. Ужгород, уп. Проектная, 4