红外探测系统(8)

2019-03-10 20:43

子线路带宽扩大,这就增加了电子系统的噪声。但这种损失远比上述收益为小。

计算表明,此类系统的灵敏度明显优于采用调幅式调制盘的系统。

美国“尾刺(Stinger)-POST”便携式地-空导弹是性能很好的导弹,它的显著特点之一就是采用了玫瑰线扫描方案。

六、扫描探测系统

扫描探测系统(检测扫描系统)无需对目标辐射能进行调制,而是系统本身对景物空间进行扫描,扫描到目标时,系统输出一个脉冲,该脉冲对基准信号采样,这样就测到了目标的方位误差信号。

扫描系统与前面介绍的系统相比,它可以在瞬时视场(探测器面积和光学系统决定)很小的情况下,通过扫描观察到较大的空间范围,提高了系统的灵敏度和抗背景干扰的能力。

1、结构简介

扫描系统的基本结构组成包括光学系统、探测器、信号处理电路、扫描驱动机构和扫描信号发生器。

扫描驱动机构使光学系统在一定空间范围按一定规律进行扫描。扫描运动规律(即扫描图形)由扫描信号产生器产生的扫描信号来控制。扫描图形有多种形式,如下图所示的一线扫描、三线扫描或四线扫描。

探测器置于光学系统的焦平面上,它可以是单元探测器,也可以是线阵的或面阵的多元阵列。按多元排列方式扫描方向之间的关系,扫描系统可分为串联扫描、并联扫描和串并联扫描三种方式。

2、目标信号的形式

若在扫描空域范围内,空间某一位置有一个目标点存在,则瞬时视场扫过这一点时,便产生一个视频脉冲。若是单元扫描系统,则这个视频脉冲经过放大后即可用来提取目标位置信息。若是多元并扫系统,则需经过多路信号处理,从而把空间某一位置的目标信号转换成按时序输出的视频脉冲,再从这个时序视频脉冲中提取目标的位置信息。

下面是一个六元并扫系统的工作示意图。

在扫描过程中,信号在探测器上的驻留时间为?d,?d由扫描速度以及探测器在方位方向的瞬时视场决定。

信号门由电子开关控制,在顺序接通1至6号信号门过程中,实际上就是在俯仰方向上完成六倍探测器俯仰瞬时视场的电扫描。电子开关顺序接通一遍的时间为一个采样周期Tc,Tc??d。这样在?d时间内每个信号门接通?d/Td次。

若空间某个位置有目标,使第二个探测器接收到红外辐射,则第二号探测器输出一个宽度为?d的脉冲。当二号信号门开启时,脉冲输出一次,在?d内共输出脉冲?d/Td个。

6个脉冲积累器对前端的输入脉冲进行积累,而后在时序驱动下,顺序输出。由于仅二号积累器有脉冲输入,故积累器输出时,也仅有二号积累器有脉冲输出。

3、基准信号形式

基准信号分为方位基准和俯仰基准,它们分别加入方位和俯仰采样保持电路。

方位基准信号为三角波,周期为Tx,俯仰基准为阶梯波,周期为Ty。对于单元探测而言,Ty内的阶梯数由俯仰观察视场内所包含的俯仰瞬时视场数决定(扫描行数);对于多元探测器,当探测器并联,扫描图像为一线时,Ty内的阶梯数等于探测器数目。

基准信号的周期Tx、Ty值及基准信号形式,与探测器数目n及扫描图像有关。若观察视场为A?B,探测器单元瞬时视场为???,则A?B内包含M?N个瞬时视场,其中M为扫描列数,M?A/?;N为扫描行数,N?B/?。若扫描一行所需的时间为T,帧时为Tf,

l则基准信号的周期Tx?2Tl,Ty?Tf。

4、方位信息提取

无论单元还是多元扫描系统,所得的目标信号都是一个视频脉冲,该视频脉冲出现的时间先后与目标所在的空间位置有关,因此扫描系统的目标信号实际上就是脉冲位置编码信号。目标脉冲对两个通道的基准信号进行采样,采样保持电路输出的幅值就是误差信号,误差值的大小反映了目标脉冲与基准信号之间的相对位置,即反映了目标的空间位置。

如上图。假定瞬时视场扫到第i列第j行,接收到目标辐射,产生的目标脉冲分别对基准信号进行采样保持,得到该点的方位和俯仰误差电压。对于多元探测系统来说,原理是一样的,只是基准信号要相应的换成多元扫描信号。

5、扫描系统的测角精度

扫描系统的测角精度由单个探测单元的瞬时视场决定。一般瞬时视场为0.5~1mrad,测角精度在2’~3.4’。


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