Оптико-электронная система

Авторы патента:

Полезная модель относится к оптико-электронным приборам, в частности к приборам для обнаружения и селекции объекта по сигналам бортового источника излучения, анализа принятого излучения, определения угловых координат обнаруженного объекта. Задачей полезной модели является повышение помехозащищенности оптико-электронной системы при выделении сигналов. Сущность полезной модели заключается в том, что в оптико-электронной системе, содержащей два канала, каждый из которых включает объектив и матричное фотоприемное устройство, содержащее аналогово-цифровой преобразователь и матричный фотоприемник, оптически связанный с объективом, видеопроцессорное устройство, включающее электрически связанные контроллер и центральный сигнальный процессор, каждое матричное фотоприемное устройство снабжено драйвером, контроллером, параллельно-последовательным преобразователем, при этом первый выход контроллера матричного фотоприемного устройства электрически связан с входом драйвера, выход которого электрически связан с входом матричного фотоприемника, выход которого электрически связан с первым входом аналогово-цифрового преобразователя, второй вход которого электрически связан с вторым выходом контроллера матричного фотоприемного устройства, выход аналогово-цифрового преобразователя электрически связан с первым входом параллельно-последовательного преобразователя, второй вход которого электрически связан с третьим выходом контроллера матричного фотоприемного устройства, причем контроллер каждого матричного фотоприемного устройства и выход каждого параллельно-последовательного преобразователя электрически связаны с контроллером видеопроцессорного устройства. 1 Илл.

Известна [1] оптико-электронная система слежения (ОЭС), содержащая объектив, матричное фотоприемное устройство (ФПУ), блок считывания сигнала и цифровой процессор.

Недостатком этой оптико-электронной системы слежения является низкая точность определения угловых координат объекта и недостаточная помехозащищенность.

Более высокую точность определения угловых координат объекта позволяет получить ОЭС [2], являющаяся наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату и выбранная в качестве прототипа.

Оптико-электронная система [2] содержит два оптических канала, каждый из которых включает объектив и матричное фотоприемное устройство, содержащее аналогово-цифровой преобразователь и матричный фотоприемник, оптически связанный с объективом. В указанной системе [2] имеется видеопроцессорное устройство, включающее электрически связанные контроллер и центральный сигнальный процессор. Видеопроцессорное устройство принимает сигналы матричного фотоприемного устройства по параллельным каналам связи.

ОЭС [2] имеет недостаточную помехозащищенность из-за большого уровня шумов, вызванных тем, что передача сигналов осуществляется по параллельным каналам связи. В связи с этим ОЭС [2] имеет высокий порог необходимой энергетической освещенности при выделении сигналов.

Задачей полезной модели является повышение помехозащищенности ОЭС при выделении сигналов.

Поставленная задача решается тем, что в оптико-электронной системе, содержащей два канала, каждый из которых включает объектив и матричное фотоприемное устройство, содержащее аналогово-цифровой преобразователь и матричный фотоприемник, оптически связанный с объективом, видеопроцессорное устройство, включающее электрически связанные контроллер и центральный сигнальный процессор, в отличие от прототипа, каждое матричное фотоприемное устройство снабжено драйвером, контроллером, параллельно-последовательным преобразователем, при этом первый выход контроллера матричного фотоприемного устройства электрически связан с входом драйвера, выход которого электрически связан с входом матричного фотоприемника, выход которого электрически связан с первым входом аналогово-цифрового преобразователя, второй вход которого электрически связан с вторым выходом контроллера матричного фотоприемного устройства, выход аналогово-цифрового преобразователя электрически связан с первым входом параллельно-последовательного преобразователя, второй вход которого электрически связан с третьим выходом контроллера матричного фотоприемного устройства, причем контроллер каждого матричного фотоприемного устройства и выход каждого параллельно-последовательного преобразователя электрически связаны с контроллером видеопроцессорного устройства.

Введение в каждое матричное фотоприемное устройство ОЭС драйвера, контроллера, параллельно-последовательным преобразователя, электрическая связь первого выхода контроллера матричного фотоприемного устройства с входом драйвера, выход которого электрически связан с входом матричного фотоприемника, выход которого электрически связан с первым входом аналогово-цифрового преобразователя, второй вход которого электрически связан с вторым выходом контроллера матричного фотоприемного устройства, электрическая связь выхода аналогово-цифрового преобразователя с первым входом параллельно-последовательного преобразователя, второй вход которого электрически связан с третьим выходом контроллера матричного фотоприемного устройства, причем контроллер каждого матричного фотоприемного устройства и выход каждого параллельно-последовательного преобразователя электрически связаны с контроллером видеопроцессорного устройства, позволяет осуществить передачу сигналов в видеопроцессорное устройство по последовательному каналу связи, что уменьшает уровень шумов, и соответственно, увеличивает помехозащищенность ОЭС, в связи с чем уменьшается порог необходимой энергетической освещенности при выделении сигналов.

На фигуре представлена функциональная схема ОЭС.

ОЭС содержит первый 1 и второй 2 каналы, видеопроцессорное устройство (ВПУ) 3, включающее электрически связанные контроллер (К ВПУ) 4 и центральный сигнальный процессор (ЦСП) 5.

Канал 1 включает объектив 6, матричное фотоприемное устройство (ФПУ) 7, содержащее оптически связанный с объективом 6 матричный фотоприемник 8, драйвер 9, контроллер 10 (К ФПУ), аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 11, параллельно-последовательный преобразователь (ППП) 12.

Канал 2 включает объектив 13, матричное фотоприемное устройство (ФПУ) 14, содержащее оптически связанный с объективом 13 матричный фотоприемник 15, драйвер 16, контроллер 17 (К ФПУ), аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 18, параллельно-последовательный преобразователь (ППП) 19.

При этом К ВПУ 4 электрически связан с контроллером К ФПУ 10 канала 1, первый выход К ФПУ 10 электрически связан с входом драйвера 9, выход которого электрически связан с входом матричного фотоприемника 8, выход которого электрически связан с первым входом АЦП 11, второй вход которого электрически связан с вторым выходом контроллера К ФПУ 10, выход АЦП 11 электрически связан с первым входом ППП 12, второй вход которого электрически связан с третьим выходом контроллера К ФПУ 10, а выход ППП 12 электрически связан с контроллером К ВПУ 4.

К ВПУ 4 электрически связан также с К ФПУ 17 канала 2, первый выход К ФПУ 17 электрически связан с входом драйвера 16, выход которого электрически связан с входом матричного фотоприемника 15, выход которого электрически связан с первым входом АЦП 18, второй вход которого электрически связан с вторым выходом контроллера К ФПУ 17, выход АЦП 18 электрически связан с первым входом ППП 19, второй вход которого электрически связан с третьим выходом контроллера К ФПУ 17, а выход ППП 19 электрически связан с контроллером К ВПУ 4.

Каналы 1 и 2 обеспечивают прием и преобразование изображения поля анализа посредством электронного сканирования в цифровые видеосигналы угловых координат объекта слежения.

Канал 1 представляет собой оптико-электронное устройство, состоящее из объектива 6 и матричного фотоприемного устройства 7.

Канал 2 аналогичен каналу 1 и состоит из объектива 13 и матричного фотоприемного устройства 14. Угловое поле зрения канала 2 в три раза меньше углового поля зрения канала 1.

ВПУ 3 обменивается информацией с центральной вычислительной станцией (ЦВС), которая является внешним устройством и на рисунке не показана. По командам, полученным от ЦВС, ВПУ 3 осуществляет управление каналами 1 и 2, получает от каналов 1 и 2 видеоинформацию, обрабатывает ее и передает результаты обработки в ЦВС.

ВПУ 3 включает электрически связанные К ВПУ 4 и ЦСП 5.

К ВПУ 4 осуществляет управление ОЭС и выполнен на микросхеме XC35D3400A-4CSG484I, ЦСП 5 обрабатывает сигналы, задает режимы работы ОЭС и выполнен на микросхеме TMS32C6203BGNZA250.

Объектив 6 направляет излучение внешнего источника излучения на матричный фотоприемник 8 канала 1.

ФПУ 7 содержит оптически связанный с объективом 6 матричный фотоприемник 8 на микросхеме ICX429ALL, принимающий оптические сигналы бортового источника излучения и преобразующий их в электрические сигналы.

Драйвер 9 на микросхеме CXD1267AN управляет режимом считывания сигналов с матричного фотоприемника 8.

К ФПУ 10 на микросхеме XC2C256-7VQG100I получает управляющие сигналы от К ВПУ 4, вырабатывает управляющие сигналы для драйвера 9, обеспечивает настройку режима работы АЦП 11 и вырабатывает тактовые импульсы для ППП 12.

АЦП 11 на микросхеме AD9844AJST преобразует аналоговые сигналы с матричного фотоприемника 8 в цифровые.

ППП 12 на микросхеме SN65LVDS95DGG преобразует сигналы в параллельном коде в сигналы в последовательном коде и направляет эти сигналы на К ВПУ 4.

Объектив 13 направляет излучение внешнего источника излучения на матричный фотоприемник 15 канала 2.

ФПУ 14 содержит оптически связанный с объективом 13 матричный фотоприемник 15 на микросхеме ICX429ALL, принимающий оптические сигналы бортового источника излучения и преобразующий их в электрические сигналы.

Драйвер 16 на микросхеме CXD1267AN управляет режимом считывания сигналов с матричного фотоприемника 15.

К ФПУ 17 на микросхеме XC2C256-7VQG100I получает управляющие сигналы от К ВПУ 4, вырабатывает управляющие сигналы для драйвера 16, обеспечивает настройку режима работы АЦП 18 и вырабатывает тактовые импульсы для ППП 9.

АЦП 18 на микросхеме AD9844AJST преобразует аналоговые сигналы с матричного фотоприемника 15 в цифровые.

ППП 19 на микросхеме SN65LVDS95DGG преобразует сигналы в параллельном коде в сигналы в последовательном коде и направляет эти сигналы на К ВПУ 4.

ОЭС работает следующим образом.

Оптические сигналы бортового источника излучения с частотой 50 Гц объективом 6 канала 1 направляются на матричный фотоприемник 8, находящийся в фокальной плоскости объектива 6. Расположение сфокусированного пучка излучения на матричном фотоприемнике 8 определяется угловыми координатами бортового источника излучения. Синхронно с сигналами бортового источника излучения с К ВПУ 4 на К ФПУ 10 поступают с частотой 50 Гц строб-импульсы длительностью 1 мкс. К ФПУ 10 формирует управляющие сигналы вертикального и горизонтального электронного сканирования изображения с матричного фотоприемника 8, которые поступают через драйвер 9 на матричный фотоприемник 8. По управляющим сигналам с драйвера 9 происходит считывание сигналов с элементов матричного фотоприемника 8, которые в аналоговом виде поступают на АЦП 11, работа которого тактируется сигналами с К ФПУ 10. Сигнал в цифровом виде с АЦП 11 поступает по 12 параллельным каналам на ППП 12, тактируемый сигналами с К ФПУ 10. С выхода ППП 12 сигнал по последовательному каналу поступает на К ВПУ 4, а с него на ЦСП 5.

ЦСП 5 обрабатывает сигналы, определяет координаты бортового источника излучения и передает соответствующие сигналы на ЦВС. ЦВС определяет разность углового положения оптической оси канала 1 и бортового источника излучения и передает сигнал для поворота платформы с закрепленной на ней ОЭС с уменьшением упомянутой разности до величины, когда бортовой источник излучения появляется в поле зрения канала 2, имеющего поле зрения в 3 раза меньше поля зрения канала 1.

При этом канал 1 выключается, и бортовой источник излучения отслеживается каналом 2 с узким полем зрения.

При этом оптические сигналы бортового источника излучения с частотой 50 Гц объективом 13 канала 2 направляются на матричный фотоприемник 15, находящийся в фокальной плоскости объектива 13. Расположение сфокусированного пучка излучения на матричном фотоприемнике 15 определяется угловыми координатами бортового источника излучения. Синхронно с сигналами бортового источника излучения с К ВПУ 4 на К ФПУ 17 поступают с частотой 50 Гц строб-импульсы длительностью 1 мкс. К ФПУ 17 формирует управляющие сигналы вертикального и горизонтального электронного сканирования изображения с матричного фотоприемника 15, которые поступают через драйвер 16 на матричный фотоприемник 15. По управляющим сигналам с драйвера 16 происходит считывание сигналов с элементов матричного фотоприемника 15, которые в аналоговом виде поступают на АЦП 18, работа которого тактируется сигналами с К ФПУ 17. Сигнал в цифровом виде с АЦП 18 поступает по 12 параллельным каналам на ППП 19, тактируемый сигналами с К ФПУ 17. С выхода ППП 19 сигнал по последовательному каналу поступает на 4 К ВПУ 4, а с него на ЦСП 5.

ЦСП 5 обрабатывает сигналы, определяет координаты бортового источника излучения и передает соответствующие сигналы на ЦВС.ЦВС определяет разность углового положения оптической оси канала 2 и бортового источника излучения и передает сигнал для поворота платформы с закрепленной на ней ОЭС с уменьшением упомянутой разности до величины, близкой к нулю.

Таким образом, конструкция ОЭС позволяет осуществить передачу сигналов в ВПУ 3 по последовательному каналу связи, что уменьшает уровень шумов, и соответственно, увеличивает помехозащищенность ОЭС, в связи с чем уменьшается порог необходимой энергетической освещенности при выделении сигналов.

Источники информации.

1. Phil. M. Salomon. Charge-coupled device (CCD) trackers for high-accuracy guidance applications. Optical Engineering. 1981, vol. 20, p.135-142.

2. BY 2885 U (ОАО "Пеленг") 2005-12-15, весь документ. - Прототип.

Оптико-электронная система, содержащая два канала, каждый из которых включает объектив и матричное фотоприемное устройство, содержащее аналогово-цифровой преобразователь и матричный фотоприемник, оптически связанный с объективом, видеопроцессорное устройство, включающее электрически связанные контроллер и центральный сигнальный процессор, отличающаяся тем, что каждое матричное фотоприемное устройство снабжено драйвером, контроллером, параллельно-последовательным преобразователем, при этом первый выход контроллера матричного фотоприемного устройства электрически связан с входом драйвера, выход которого электрически связан с входом матричного фотоприемника, выход которого электрически связан с первым входом аналогово-цифрового преобразователя, второй вход которого электрически связан с вторым выходом контроллера матричного фотоприемного устройства, выход аналогово-цифрового преобразователя электрически связан с первым входом параллельно-последовательного преобразователя, второй вход которого электрически связан с третьим выходом контроллера матричного фотоприемного устройства, причем контроллер каждого матричного фотоприемного устройства и выход каждого параллельно-последовательного преобразователя электрически связаны с контроллером видеопроцессорного устройства.