Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Контрольные вопросы
1. Какие звенья ОЭП входят в состав системы первичной обработки информации?
2. Зависит ли точность оптико-электронной следящей системы от качества изображения, создаваемого её объективом?
3. Какие параметры оптической системы и приемника излучения ОЭП информационного типа влияют на количество передаваемой информации?
4. Какой вид должна иметь частотная характеристика усилителя-фильтра в схеме, представленной нарис. 10.4?
5. При каких условиях оптическую систему можно считать линейным фильтром?
6. Меняется ли вид ОПФ объектива при изменении его увеличения?
7. Зависит ли вид ЧКХ объектива от его основных габаритных параметров (D, f,
8. Как меняются пространственно-частотные характеристики анализаторов при изменении размеров их ячеек (площадок приемников или элементов растров)?
9. Как изменяется вид спектра сигнала на выходе системы первичной обработки информации при увеличении скорости движения анализатора относительно изображения?
W»»H = ^a Hsu(zco)I2I^(zco)I2.
(10.59)
D/D? Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
Глава 11. ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ
11.1. Общие сведения об оптимальных методах приема сигналов при наличии помех
Одной из основных и наиболее сложных проблем оптико-электрон-ного приборостроения является отыскание наилучших способов приема. и обработки полезных сигналов при наличии помех. Оптимальность метода приема сигнала оценивается с помощью различных критериев в соответствии с назначением прибора. Например, при решении задачи обнаружения сигнала на фоне помех критерием оптимальности является отношение сигнал/помеха(сигнал/шум), а при решении задачи измерения (воспроизведения) какого-либо параметра сиг-налга таким критерием может служить средняя квадратическая погрешность измерения.
Другие критерии используются, например, при решении задач по распознаванию объектов (сигналов, создаваемых этими объектами), по пространственному или спектральному разрешению различных сиг-налгов и т.д.
Идеализированный прибор, обеспечивающий предельно дости-жихмое значение выбранного или заданного критерия качества приема сиг:нала, принято называть оптимальным приемником или оптималь-НЫЕМ фильтром.
Основная задача теории оптимальных методов приема — нахож-де:н ;ие оптимальных способов приема для заданных или выбранных видов ; сигналов. Другой ее задачей может быть нахождение оптималь-НЫЗК видов сигналов, например при активном методе работы ОЭП.
302 Глава 11. Фильтрация сигналов в оптико-электронных приборах
Примем, что на вход прибора поступает смесь сигнала s(a) и помехи п(а):
которая в простейшем случае (аддитивная помеха) является просто их суммой, т.е.
Возможен также случай неаддитивной помехи, которая воздействует на один или несколько параметров сигнала, вызывая, например, паразитную модуляцию сигнала. Примером такой помехи является изменение сигнала вследствие флуктуаций прозрачности среды распространения.
Сигнал, искаженный аддитивными помехами, можно рассматривать как сигнал со случайными параметрами P1, ?2,..., ?m, а смесь сигнала и помех в общем виде — как функцию
Помехи, особенно аддитивные, как правило, — случайные функции аргументов а (пространственных координат, времени и т. д.). Часто случайным является и сигнал. Поэтому смесь сигнала и помех необходимо рассматривать как случайную функцию.
Если обозначить сигнал на выходе фильтра через у (а), то задача нахождения оптимального фильтра сводится к определению такой его структуры, при которой сигнал у (а) будет наилучшим с точки зрения принятого критерия.
При использовании статистических методов для нахождения характеристик оптимальных фильтров следует иметь в виду ряд факторов. К числу основных таких факторов можно отнести следующие.
Во-первых, обычно предполагаются априорно известными законы распределения случайных сигналов и помех, что далеко не всегда бывает на практике. Однако это ограничение часто устраняется путем оптимизации системы для наименее благоприятного распределения, т.е. для худших условий работы ОЭП. Другим способом решения этой проблемы является применение самонастраивающихся, адаптивных, приборов и систем, техническая реализация которых достаточно сложна.
Во-вторых, при оптимизации структуры ОЭП предполагается, что характеристики всех сигналов и помех (шумов) не зависят от нее. На практике многие помехи возникают внутри прибора и существенно зависят от его структуры. Это ограничение часто приводит к тому, что синтезируется оптимальным не весь прибор в целом, а лишь отдель-
X
(a) = ^[s(a),n(a)]'
x(a) = s(a,?J,?2,...,?m) + n(a).
303 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
ные его части, например, система первичной обработки информации.
Статистическое описание смеси сигнала и помех х (а) обычно задается в виде условного распределения вероятности ps (X). Критерий оптимальности связан с функцией потерь p(s, х) — функцией расхождения SHX, которую часто выбирают на основе инженерных или интуитивных соображений. Усреднение этой функции по ps (х) дает так называемый средний риск:
