8. Импульсные системы ближнего действия

В импульсных методах дальнометрии временное положение импульса нахо­дится методами фиксации положения отраженного импульсного сигнала на временной оси. Временная фиксация импульса осуществляется путем регистрации определенной точки его огибающей, связанной с положением фронта и среза импульса сигнала, максимума амплитуды импульса или максимальной крутизны фронта. При этом используются ряд вариантов обработки:

1)оптимальное или квазиоптимальное выделение сигнала на фоне шумов с регистрацией его максимума или других параметров одного или просуммированных за N периодов импульсов (одноуровневый оптимальный квантователь);

2)Двухуровневое квантование сигнала, определяемое совокупностью операций:

· стробирование и программное управление усилением каскадов тракта по дистанции лоцирования,

· квазиоптимальное усиление;

· нормировка (первый порог квантования) принятого сигнала по длительности и амплитуде при достижении его порогового уровня, фиксирующего фронт, максимум, среднее взвешенное положение сигнала на временной оси, или введения операции дискриминирования и др.;

· накопление (суммирование) нормированного сигнала, попадающего в строб, с регистрацией суммы (второй порог квантования).

По структуре построения импульсные системы дальнометрии подразделяются:

· импульсные системы регистрации объекта на заданной высоте (системы десантирования грузов в труднодоступные районы; концевые датчики и т.д.);

· широкодиапазонные системы регистрации объекта (системы ближнего действия с круговом или секторным обзором пространства, системы сторожевой охраны, моноимпульсные системы регистрации дальности до объекта и др.).

Каждое направление может быть реализована на принципах прямого преобразования принятого оптического сигнала и с применением принципов гетеродинирования. При гетеродинировании в качестве излучаемого и опорного сигнала используется одно и тоже излучение со смещением несущей опорного колебания на величину промежуточной частоты за счет доплеровского смещения в опорном канале. По обработке сигнала импульсные системы подразделяются на системы с оптимальной обработкой сигнала с однопороговой адаптивной схемой квантования и на системы с двух пороговой схемой квантования.

Рассмотрены вопросы обеспечения помехоустойчивости системы и обеспечения точности регистрации дистанции при действии совокупности дестабилизирующих факторов и ограничительных критериев как, например, по массо-габоритным характеристикам и др. Следует отметить, что в виду многообразия помех естественного и искусственного происхождения импульсный метод благодаря возможности управления чувствительностью по дальности, измерения распределения помехи по дистанции, оценки положения цели в помехах и др. обладает наилучшими потенциальными возможностями достоверной селекции сигналов на фоне помех при узких и широких углах обзора пространства. Для понимания специфики построения импульсных систем материалы изложены в следующей последовательности. Учитывая, что в фотоприемных трактах распределение дробовых и тепловых шумов подчиняется нормальному закону, то на базе последующих наипростейших критериев обосновывается выбор параметров систем с оптимальным выделением сигнала на фоне шумов с регистрацией его вершины просуммированных за N периодов импульсов (одноуровневый оптимальный квантователь); а также системы с двухуровневым квантованием сигнала.

При выводе алгоритма работы системы и анализе процессов, происходящих в тракте, воспользуемся некоторыми наработанными решениями, описанными в литературе [129-145]. Такой подход при оригинальном современном представлении способов обработки сигнала и синтеза структурных схем позволяет совместить процесс специализации с общеобразовательным этапом познания.

8.1. Лазерные системы с однопороговой схемой квантования и с оптимальной

процедурой обнаружения и выделение

сигнала на фоне шумов

Задачу селекции по дальности в начале рассмотрим на примере применения прямоугольного импульса и действия тепловых и дробовых шумов, по среднеквадратичному значению превышающих полезный сигнал на несколько порядков. Решение этой задачи при ограниченной инерционности системы достигается введением операции накопления сигнала при использовании повышенной частоты повторения полезного сигнала, т.е. соответствующего увеличения количества импульсов в ограниченном временном интервале выборки. В этом случае в процессе накопления разнополярных внутренних шумов происходит при неограниченной выборке их компенсация (как не коррелированная составляющая), а полезный коррелированный сигнал накапливается. Но при этом возникает ряд практических вопросов, требующих соответствующих решений:

· в каком соотношении находится отношение сигнал-шум на выходе сумматора в зависимости от числа и других параметров пакета накапливаемых импульсов (например, условие превышения подавленного шумом сигнала в n раз и т.д.);

· как сократить динамический диапазон отраженного сигнала и выполнить процесс регистрации максимума сигнала с необходимой погрешностью (условие обеспечения потенциальной точности и минимизации систематической ошибки);

· как ослабить влияние коррелированной с сигналом аэрозольной помехи;

· какими путями с минимальной потерей по энергетике и ми