изображения составляет плоскую карту местности, характеризующую мощность излучения отдельных участков местности. Необходимый для наведения участок земной поверхности должен быть картографирован заранее с помощью инфракрасного радиометра. Полученную карту можно использовать в дальнейшем как эталонную для КСН, предварительно преобразуя ее данные в дискретную форму.

Формирователь наблюдаемого изображения использует информацию инерциальных датчиков и датчиков высоты для масштабирования и дискретизации выходных сигналов радиометра. Устройство сравнения изображений вычисляет коэффициент корреляции наблюдаемой карты со всеми возможными участками эталонной карты равного размера. В решающем блоке определяются координаты летательного аппарата по максимуму этой величины.

К достоинствам инфракрасной радиометрической системы относятся возможность ее работы по пассивному методу, автономность, высокая помехозащищенность и способность работать днем и ночью.

В некоторых КСН эталонная карта местности выполнена в виде непре- рывной негативной пленки, разделенной на два участка. Один участок соответствует информации о местности вдоль направления полета самолета, а дру-

Рис. 6.23. К пояснению принципа действия коррелятрона:

7-оптическое изображение; 2-. фотокатод; 3 - электронное изображение; 4 - запоминающая сетка; б - электронный умножитель; 6 - выход коррелятрона

гой - вдоль направления, перпендикулярного направлению полета. Карта местности с помощью электродвигателей непрерывно перемещается в вертикальном и горизонтальном направлениях.

В качестве датчиков изображений используют лазерные, инфракрасные и оптические системы. Ла самолете устанавливают два однотипных датчика, которые попеременно создают видимое строчное изображение местности с двух указанных направлений, С помощью светочувствительных элементов,. установленных за маршрутной картой, измеряется изменение световых потоков, пропускаемых картой от строчных изображений, и формируются электрические сигналы, пропорциональные этим потокам. С помощью дискриминаторов вырабатывается сигнал ошибки совмещения эталонной карты с картой текущих изображений, полученных с двух направлений. Сигнал ошибки подается после усиления на электродвигатели вертикального и горизонтального перемещения карты, а также в автопилот для управления и ведения самолета по курсу,

В описанной КСН роль формирователя наблюдаемых изображений выполняет индикатор, преобразующий инфракрасное или радиолокационное изображение местности в видимое. Запоминающим устройством является фотопленка, устройством сравнения изображений - оптическая система и светочувствительный элемент, блоком принятия решения-дискриминаторы и следящая система перемещения карты. Устройство сравнения реализует корреляционный алгоритм сравнения наблюдаемого изображения с эталоном, являющимся негативом подобных изображений. В блоке принятия решения отыскивается минимум (при позитивном эталонном изображении- максимум) принятой меры сходства двух изображений.

Для увеличения быстродействия, а также уменьшения массы и габаритных размеров устройства сравнения фирмой Гудир Аэроспейс (США) разработан электронный коррелятрон. Принцип его работы (рис. 6.23) состоит .в следующем. Если необходимо сравнить два изображения, то сначала одно из них записывают на запоминающей сетке. Для этого изображение проектируют на фотокатод, который излучает электроны там, где изображение имеет освещенные области. Поток эмиттированных электронов от фотокатода к элект-

ронному умножителю образует электронное изображение, эквивалентное проектированному. Поток электронов притягивается к запоминающей сетке, которая находится под положительным потенциалом. В результате изображение запоминается в виде потенциального барьера, образованного осевшими на диэлектрике запоминающей сетки электронами, и создающего препятствие дли пучка электронов, проходящего от фотокатода к электронному умножителю. Обычно запоминающая сетка содержит 200-400 проводников на 1 см, а для получения особенно высокого разрешения их плотность увеличивают до 800 проводников на 1 см. Как только одно изображение зафиксировано, иа запоминающей сетке, на фотокатод коррелятрона экспонируют другое изображение. Картина, образуемая проектируемым электронным изображением, сравнивается с ранее зафиксированным изображением в процессе преодоления потенциального барьера запоминающей сетки электронным пучком, излучаемым фотокатодом. Прошедшие через запоминающую сетку электроны поступают на электронный умножитель и после усиления образуют выходной сигнал коррелятрона. С помощью отклоняющих катушек

9 -I

/г

Рис. 6.24. Структурная схема телевизионной КСН:

/ - фотография; 2 - задающая телекамера; 3 - генератор развертки;, 4 - натурная телекамера; 5, / - преобразователи; S-генератор стробирования; 8, 9-каскад стробирования; /О - перемиожитель; -генератор сканирования; 12, 13 - фазовые детекторы

электронный поток может смещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях, обеспечивая совмещение сравниваемых изображений.

Для случаев, когда летательный аппарат находится на высоте, отличной от той, на которой было снято эталонное изображение, коррелятрон снабжают фокусирующей катушкой, выполняющей автоматическую установку наблюдаемого и эталонного изображений.

Достоинства коррелятрона-высокая скорость обработки изображений и оперативность смены информации о сравниваемых изображениях. Недостатками считают высокую стоимость коррелятрона ввиду сложности его изготовления и существенные oi раничения на размеры сравниваемых изображений.

В некоторых КСН в качестве датчиков изображений используют телевизионные системы. В таких КСН процесс распознавания участков земной поверхности сводится к получению максимума корреляционной функции двух видеосигналов, один из которых получается в результате натурного телевизионного обзора, а другой снимается с выхода задающей телекамеры, передающей изображение фотографии заданного участка местности. Структурная схема телевизионной КСН изображена на рис. 6.24.

Натурная телекамера 4 производит обзор местности. Видеосигнал с ее выхода в преобразователе 7 нормализуется по амплитуде и дифференцируется для выделения наиболее крутых фронтов. Это псзволяет использовать только контрастные световые переходы наблюдаемого участка земной поверхности. Выходной сигнал преобразователя формируется в виде однополярных импульсов длительностью в несколько микросекунд. Для стандартного телевизионного разложения с отношением сторон растра 4 : 3 количество импульсов, определяющих характер среднего по разнообразию рельефа, оценивается числом порядка 300.

Задающая телекамера 2 и преобразователь 5 задающего сигнального тракта работают аналогично натурным с той разницей, что объектом наблю- дения является фотография / заданного участка местности. Развертка растра обеих телекамер осуществляется синфазно от единого генератора 3. Согласование масштабов эталонного и текущего изображений производится изменением фокусных расстояний объективов телекамер. С помощью генератора б выполняется стробирование видеосигналов, поступающих с выходов преобразователей, так что используется только часть каждой строки этих сигналов.

Коррелятрон представляет собой перемножитель 10, на который подаются стробированные сигналы. Поиск экстремума корреляционной функции двух видеосигналов производится методом синхронного детектирования, Поисковое движение задается периодическим смещением растра задающей телекамеры во взаимно перпендикулярных направлениях от некоторого среднего положения, что обеспечивается за счет сигнала генератора сканирования , подаваемого в отклоняющую систему задающей телекамеры. В каждом положении рас^р находится в течение длительности телевизионного кадра. ц

При наличии рассогласования между положениями текущего и эталонного изображений на выходе перемножителя появляется переменное напряжение, частота которого в четыре раза меньше частоты кадровой развертки. Амплитуда этого сигнала зависит от величины рассогласования, а фаза - от направления, в котором произошел сдвиг изображений. Указанное напряжение подается на входы двух фазовых детекторов 12, 13 в качестве сигналов рассогласования. Опорные напряжения формируются генератором сканирования И. Выходные сигналы U и Uy фазовых детекторов, пропорциональные- составляющим ошибки слежения, используют в системе автоматического управления летательным аппаратом.

Глава 7

ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ И ФОТОГРАФИРОВАНИЯ

1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Приборы ночного видения (ПНВ) предназначены для наблюдения различных объектов в ночное время, или когда визуальная видимость ограничена недостаточной освещенностью. Действие этих приборов основано на собственном или отраженном излучении наблюдаемых объектов, в зависимости от чего ПНВ делят на приборы пассивного и активного типов. По принципу действия ПНВ классифицируют на три основные группы! электронно-оптические, термографические и радио-оптические.

В электронно-оптических ПНВ невидимое для человеческого глаза изображение местности или объекта на входе прибора преобразуют в видимое изображение, рассматриваемое на экране. Основу этих приборов составляют электронно-оптические преобразователи изображения (ЭОП), спектральная чувствительность фотокатодов которых максимальна в диапазоне 0,7- 0,8 мкм, а длинноволновая граница чувствительности составляет 1,2 мкм. Такие приборы называют также ПНВ с ЭОП.

Электронно-оптические ПНВ относят к классу фотоэмиссионных устройств, реагирующих непосредственно на фотоны излучения. Эти приборы применяют в основном для обнаружения объектов, отражающих излучение источников подсвета. Последними могут быть естественные излучатели (Солнце, Луна, звезды), либо специальные источники оптического излучения