Системы ближней оптической локации с шумовой синхронизацией излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.07, кандидат технических наук Серикова, Мария Геннадьевна

• Серикова, Мария Геннадьевна
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Серикова, Мария Геннадьевна

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 Применение систем ближней оптической локации, принципы их построения, особенности функционирования

1.1 Области применения систем ближней оптической локации

1.1.1 Неконтактные оптические взрыватели

1.1.2 Робототехнические системы ориентации в пространстве

1.1.3 Лазерные высотомеры малых высот

1.1.4 Принципы построения систем ближней оптической локации, обеспечивающих заданные характеристики принятия решений

1.1.5 Выводы по разделу

1.2 Анализ энергетического выигрыша с широкопольными приемными оптическими системами

1.2.1 Особенности инерционного приема и его влияние на пороговые соотношения

1.2.2 Анализ влияния временного формирования излучения на энергетические характеристики систем ближней оптической локации при инерционном приеме

1.2.3 Выводы по разделу

1.3 Оценка современного состояния решения задачи Райса в приложении оптической локации

1.3.1 Вводные замечания

1.3.2 Решение задачи Райса в общем виде

1.3.3 Приближенные методы решения задачи Райса

1.3.4 Выводы по разделу

1.4 Выводы по главе

2 Принцип шумовой синхронизации излучения в системах ближней

импульсной оптической локации

2

2.1 Обоснование принципа шумовой синхронизации излучения

2.2 Расчет вероятностей ложной тревоги и пропуска объекта в случае шумовой синхронизации излучения

2.3 Структурные схемы системы ближней оптической локации с шумовой синхронизацией излучения

2.4 Выводы по главе

3 Анализ распределения интервалов между выбросами случайных процессов и расчет величины энергетического выигрыша для систем оптической локации, функционирующих на базе принципа шумовой синхронизации излучения

3.1 Описание имитационной компьютерной модели

3.1.1 Моделирование шумовых процессов при безынерционном приеме

3.1.2 Моделирование шумовых процессов при инерционном приеме

3.1.3 Реализация компьютерной модели

3.1.4 Интерполяция распределений интервалов между выбросами случайного процесса

3.2 Сравнение результатов моделирования с теоретическими

3.2.1 Среднеквадратическое отклонение

3.2.2 Средняя частота пересечений уровня

3.3 Результаты расчета распределений длительностей интервалов между выбросами при двухуровневом пересечении

3.4 Определение вероятностных характеристик обнаружения оптического локатора, реализованного на принципе шумовой синхронизации излучения

3.5 Расчет величины сигнала, требуемой для обеспечения заданных вероятностных характеристик обнаружения, в случае построения СБОЛ на принципе шумовой синхронизации излучения

3.6 Выводы по главе

4 Влияние помехи обратного рассеяния и борьба с ней

4.1 Расчет мощности помехи обратного рассеяния

4.2 Методы борьбы с помехой обратного рассеяния

4.3 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

АРУ - автоматическая регулировка усиления.

БИ - блок индикации.

БОК - блок опорного канала.

БУиО - блок управления и обработки.

БЧ - боевая часть.

ГЗ - генератор задержки.

ДК - дифференциальный каскад.

Изл - излучатель.

ИЛИ - логическая схема ИЛИ.

ОС - ограничитель снизу.

ПК — приемные каналы.

ПОС — передающая оптическая система.

ПрОС - приемная оптическая система.

ПУ — пороговое устройство.

СБОЛ - система ближней оптической локации.

Сх.Сб - схема сброса (обнуления) триггеров.

СГ - синхрогенератор.

СЗ - схема запуска излучателя.

СИ - схема измерения.

СП - светопровод.

СПиС - схема питания излучателя и синхронизации. СС - схема совпадений.

СУПУ - схема управления пороговым устройством. СФС - схема формирования сигнала управления временем задержки.

Тр - триггер.

Тр.Ш - триггер Шмидта.

У - усилитель.

УФЗ - узел функциональной задержки.

ФП - фотоприемник.

ФПОК - фотоприемник опорного канала.

ФПТ - фотоприемный тракт.

Ц - цель.

ШАРУ - схема автоматической регулировки усиления по шумам. А - эйлерова постоянная.

В - спектральная плотностью яркости фоновой засветки. В2(т) — корреляционная функция. С — емкость входной цепи.

С„ — уровень срабатывания.

Я

V^y

дополнительный интеграл вероятности.

IА — среднее значение тока активного элемента (усилителя).

1Ф — ток, обусловленный фоновой засветкой.

/0 (х) - бесселева функция от мнимого аргумента первого рода.

G(jco) - энергетический спектр шумов.

K(jco) - передаточная характеристика.

К(г,И) - двумерная табулированная интегральная функция нормального распределения.

К0 (х) - бесселева функция от мнимого аргумента второго рода.

Ь0 - дистанция до объекта локации.

М0 - отношение уровня срабатывания к среднему квадратичному значению шума при классической процедуре принятия решений.

М2Т\а\ - дисперсия оценки величины сигнала помехи обратного рассеяния.

Мшс - отношение уровня срабатывания к среднему квадратичному значению шума в случае шумовой синхронизации.

Nизл - частота излучения.

N1 — средняя частота пересечения.

Л^ - количество отсчетов импульсной характеристики.

Ризл - излучаемая мощность.

Рпр - вероятность правильного обнаружения.

Я - нагрузка фотоприемника.

5" - ампер-ваттная чувствительность фотоприемника.

¿"(у'«) - спектральная функция сигнала.

8*{]со) — функция, комплексно сопряженная спектральной функции сигнала.

- метрологическая дальность видимости.

5"я(у<у) - спектральная функция сигнала помехи обратного рассеяния.

- крутизна вольтамперных характеристик транзистора первого каскада усиления.

£\ijco) - спектральная функция, нормированного по величине входного сигнала.

Sl (t) - временная функция сигнала.

Т - постоянная времени входной цепи.

Т° - температура среды в приборе.

Т0 - максимальная временная протяженность до объекта локации.

W(y) - плотность вероятности распределений значений случайного процесса y(t).

W(t,C) , fV(r,Cj,C2) - плотность вероятности распределений длительности интервалов г между выбросами случайного процесса над одним и двумя уровнями соответственно.

авх — величина принимаемого сигнала.

Ь(т) - коэффициент корреляции.

с - скорость света.

сх,сг — относительные уровни пересечения.

е - заряд электрона.

/шах - максимальная частота в спектре случайного процесса до фильтрации.

g(t) - импульсная характеристика.

h(n) - дискретная импульсная характеристика фильтра, согласованного с сигналом.

к - постоянная Больцмана.

гп - эффективный размер апертуры приемного объектива.

s - база между оптическими осями передающей и приемной оптических систем.

5/7(/) - нормированная по величине временная функция помехи обратного рассеяния.

у(() - реализация случайного процесса. At - интеграл дискретизации случайного процесса. Е - сумматор.

ЕОВ - сумматор оптического взрывателя.

ЕКЦ - сумматор сигналов с усилителем координатора цели головки самонаведения.

Ф(г) - интегральная функция Лапласа.

а, а , а3 - вероятность ложной тревоги, требуемая вероятность ложной тревоги и вероятность ложной тревоги при приеме трех подряд отраженных сигналов соответственно.

аи, ап — углы излучения и приема соответственно. /?, Р - вероятность ложного отбоя (пропуска цели). е(г) — показатель ослабления аэрозольной атмосферы. /7 - энергетический выигрыш.

Я - величина, характеризующая сокращение длительности импульса излучения при преобразовании энергетического подобия.

/л0 - отношение величины сигнала к среднеквадратическому значению шума при классической процедуре принятия решений.

¡лшс - отношение величины сигнала к среднеквадратическому значению шума при шумовой синхронизации.

V - обобщенный показатель инерционности входной цепи. <т - среднеквадратическое значение.

г - длительность интервала между выбросами. т3 - время задержки сигнала. ти - длительность импульса излучения. тк - интервал корреляции.

- весовая функция, определяемая решением интегрального уравнения Фредгольма 1 -ого рода.

%(л) - значение индикатрисы рассеяния аэрозольной атмосферы для угла рассеяния 180° (в направлении назад).

<у, - средняя квадратическая частота спектра сигнала (шума).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Системы ближней оптической локации с шумовой синхронизацией излучения»

ВВЕДЕНИЕ

Под системами ближней оптической локации (СБОЛ) будем понимать такие системы, для которых временная протяженность до цели сопоставима или несколько больше длительности излучаемого сигнала. К этому классу систем относятся неконтактные импульсные оптические взрыватели, датчики препятствий, системы ближней навигации робототехнических комплексов, в которых наряду с обнаружением препятствия осуществляется определение расстояния до него, а в некоторых и определение углового положения препятствия.

Системы ближней оптической локации - бортовые приборы, к которым предъявляются жесткие требования по энергопотреблению при минимальных габаритно-весовых характеристиках. Эти приборы должны работать в сложных атмосферных условиях (туман, дождь, задымление, вхождение в облачность), когда необходимо бороться с помехами обратного рассеяния при отсутствии априорной информации о характеристиках этих помех. При этом на рабочей дистанции СБОЛ (порядка 10 - 15 м) невозможно использовать временное стробирование [ 1 ], поскольку максимум помехи обратного рассеяния приходится на момент детектирования полезного сигнала. Кроме этого в процессе работы в широких пределах может изменяться фоноцелевая обстановка.

Энергетические или габаритно-весовые характеристики локатора определяются отношением сигнала к шуму. Традиционно функционирование систем ближней оптической локации основано на классической процедуре принятия решений, что при вероятностях ложной тревоги и пропуска цели 1(Г4 -ИСТ5 и 10~2 соответственно обеспечивает отношение сигнала к шуму не менее, чем 12,8-П 3,8 [2, 3]. При этом снизить требование к величине сигнала в системах ближней локации оказывается невозможно вследствие инерционности фотоприемников. Инерционность приема является характерной чертой систем ближней оптической локации, которые, как

правило, представляют собой широкопольные системы с большой площадкой фотоприемника, в качестве которого наиболее часто выступает фотодиод. Большая площадка фотоприемника обуславливает значительную емкость р-п- перехода, что приводит к ощутимой инерционности системы.

Использование процедуры последовательного анализа [4,5,6] в определенной степени может снизить требуемую мощность излучения, но увеличит вероятность непринятия решения, что опасно, например, для оптических взрывателей.

Очевидно, что решение проблемы обеспечения заданных энергетических и габаритно-весовых характеристик работы указанного класса систем кроется в отыскании новых процедур принятия решений. Наиболее перспективным решением проблемы видится поиск методов и принципов построения систем, адаптивных к действующим на входе оптического локатора шумам.

Адаптацию к действию шумов в данном случае следует понимать, как возможность организации приема отраженного от цели сигнала в наиболее благоприятный для этого момент. В работе предложено в качестве такого момента использовать интервал между шумовыми выбросами, поскольку при согласованной фильтрации сигнала интервал между шумовыми выбросами окажется большим или равным длительности сигнала. Указанный принцип может быть реализован при помощи шумовой синхронизации излучения, когда запуск импульсного излучателя производится в момент пересечения шумовым процессом, снимаемым с выхода приемно-усилительного тракта, заданного порога с отрицательной производной. В этом случае прием отраженного сигнала будет произведен на интервале между выбросами выходного шумового процесса.

Однако организация процедуры обнаружения сигнала на интервале между шумовыми выбросами влечет за собой решение еще одной важной неразрешенной на сегодня проблемы - проблемы поиска плотности

вероятности длительности интервалов между выбросами случайного процесса.

Задача поиска распределений временных интервалов, являясь инструментом для разработки адаптивных принципов построения систем ближней оптической локации, оказывается актуальной проблемой и в других областях, среди которых океанография, распознавание речи, сейсмология, биологические системы и лазерная оптика. Несмотря на важность указанной проблемы, решение ее до сих пор не найдено ни в трудах математиков, ни специалистов различных прикладных направлений [7, 8].

Не менее важной проблемой для систем ближней оптической локации является проблема борьбы с помехой обратного рассеяния, которая представляет наиболее интенсивную помеху в локационных системах (в зависимости от условий работы ее величина может быть равной или даже превышать величину принимаемого сигнала) [9, 10]. Поскольку в условиях работы локатора в ближней зоне временное стробирование использовать невозможно, то разработка иных путей борьбы с помехой обратного рассеяния является актуальной задачей.

Подтверждением актуальности работы является согласованность тематики с интересами технологической платформы «Фотоника», в рамках которой совершенствуются рассматриваемые в работе разнообразные оптико-электронные системы специальных применений, например, дальномеры, бортовые системы управления движением беспилотных летательных аппаратов, планетоходов и др. [11,12].

Целью работы является обоснование возможности получения энергетического выигрыша в системах ближней оптической локации посредством применения принципа шумовой синхронизации излучения и разработка системотехнических решений для его реализации в сложных метеорологических условиях.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

1. Получение плотностей вероятности длительности интервалов между выбросами случайного процесса для нескольких уровней пересечения при различных энергетических спектрах процесса.

2. Вывод аналитических соотношений для расчета вероятностей ложной тревоги а и пропуска цели Р в СБОЛ, функционирующих по принципу шумовой синхронизации излучения.

3. Разработка методики энергетического расчета СБОЛ, функционирующих по принципу шумовой синхронизации излучения, для определения минимальной величины сигнала, требуемой для обеспечения заданных вероятностных характеристик обнаружения.

4. Разработка системотехнических решений, реализующих принцип шумовой синхронизации излучения в СБОЛ.

5. Разработка способов борьбы с помехой обратного рассеяния, в том числе, при сложных метеорологических условиях.

Методы исследования

Диссертация выполнена на основе теории оптико-электронных приборов, линейной фильтрации, теории случайных процессов и прикладной теории статистических решений. Экспериментальные исследования проведены методом имитационного компьютерного моделирования на основе пакетов МАТЬАВ и МаЛсаё.

Структурно работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

В первой главе представлен обзор существующих систем ближней оптической локации, принципов их построения, особенностей функционирования.

На основе известных теоретических положений проведен анализ энергетических соотношений для локационных систем с наиболее распространенным видом фотоприемника - фотодиодом.

Показано, что для СБОЛ энергетический спектр шумов, приведенных ко входу приемной системы, является частотно зависимым с резким подъемом на

высоких частотах. Как следствие, сокращение длительности импульса излучения заданной энергии в таких системах фактически не дает энергетического выигрыша. При этом решение проблемы предложено искать в разработке принципов построения локационных систем, адаптивных к действующим на входе оптического локатора шумам. Показано, что для этого необходимо знать плотность вероятности длительности интервалов между выбросами шумового процесса. Для указанной плотности вероятности определены различные подходы к аналитическому расчету как в общем виде, так и для частных случаев.

Во второй главе исходя из предпосылки, что после шумового выброса на выходе линейного фильтра вероятность появления нового выброса за время длительности импульсной характеристики фильтра мала, предложен принцип шумовой синхронизации излучения.

Для предложенного принципа обнаружения выведены соотношения, определяющие вероятности ложной тревоги и пропуска цели, основанные на расчете плотности вероятности интервалов между выбросами случайного процесса.

Разработана методика расчета величины сигнала, требуемой для обеспечения заданных вероятностных характеристик обнаружения, и энергетического выигрыша для систем ближней оптической локации, функционирующих по принципу шумовой синхронизации излучения.

Приведены структурные схемы устройств оптической локации, реализующих принцип шумовой синхронизации.

В третьей главе с помощью разработанной имитационной компьютерной модели шумовых процессов, действующих на выходе ПУТ, для разработанного во второй главе метода обнаружения сигналов были рассчитаны плотности вероятности длительности интервалов между выбросами случайного процесса при его разных энергетических спектрах.

В работе показано, что обеспечение заданных вероятностных характеристик обнаружения (а = 10~4 и /? = 0,01) при построении СБОЛ на принципе шумовой синхронизации достигается при величине энергии импульса излучения не менее чем в 2 раза меньшей, чем при классическом обнаружении, а в случае инерционного приема величина энергетического выигрыша увеличивается до 3-х раз.

В четвертой главе на основе расчета мощности помехи обратного рассеяния при различных условиях работы систем оптической локации показано, что мощность помехи может оказаться соизмерима с мощностью полезного сигнала, а в некоторых случаях ее превышать.

Для борьбы с помехой обратного рассеяния наряду с пространственной селекцией (увеличением базы между осями приемной и передающей оптических систем) предложено использовать дифференциальную схему приема. Приведены структурные схемы устройств оптической локации, реализующих указанные принципы.

На основании теории оценок получено выражение для дисперсии оценки величины сигнала обратного рассеяния. На основании проведенных расчетов предложены системотехнические решения для борьбы с помехой обратного рассеяния посредством пространственной селекции и дифференциального приема. В главе также показано, что при некоторых условиях работы СБОЛ для сохранения заданной вероятности ложной тревоги может применяться динамическое изменение порога решающего устройства. Это может привести к уменьшению энергетического выигрыша от применения принципа шумовой синхронизации, однако позволит сохранить заданные вероятностные характеристики обнаружения даже в сложных метеорологических условиях.

Научная новизна работы

1. Разработан метод обнаружения сигналов в системах ближней оптической локации, обеспечивающий более чем 2-х кратное сокращение

требуемой энергии излучения по сравнению с классической методикой обнаружения.

2. Получены кривые плотностей вероятности длительности интервалов между выбросами случайного процесса на выходе фильтров при пересечении различных уровней с положительной и отрицательной производными для белых и окрашенных входных шумов, требуемые для расчета вероятности ложной тревоги в системах ближней оптической локации, функционирующих по принципу шумовой синхронизации излучения.

3. Разработаны методы и схемы борьбы с помехой обратного рассеяния и дробовым эффектом, вызванным этой помехой, в системах оптической локации при сложных метеорологических условиях посредством дифференциального приема и пространственной селекции.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Метод обнаружения сигналов в системах ближней оптической локации, применение которого позволяет снизить требуемую энергию излучения более чем в два раза по сравнению с классической методикой обнаружения.

2. Методика энергетического расчета СБОЛ, функционирующих по принципу шумовой синхронизации излучения, для определения минимальной величины сигнала, необходимой для обеспечения заданных вероятностных характеристик обнаружения.

3. Системотехнические решения для систем ближней оптической локации, реализующие разработанный метод обнаружения.

4. Методы борьбы с помехой обратного рассеяния и дробовым эффектом, вызванным этой помехой, в системах как ближней, так и дальней оптической локации и системотехнические решения для их реализации.

Практические результаты работы состоит в том, что

1. Разработанный метод обнаружения сигналов, адаптивный к действию шумов на выходе приемно-усилительного тракта, позволяет реализовывать

системы ближней оптической локации, в которых преодолены критические требования по энергопотреблению и габаритно-весовым характеристикам.

2. Разработанная имитационная компьютерная модель является гибким средством для изучения шумовых процессов при разработке оптико-электронных систем различного назначения.

3. Разработанная методика расчета величины сигнала в системах ближней оптической локации позволяет определить величину энергетического выигрыша от применения принципа шумовой синхронизации излучения.

4. Системотехнические решения для реализации систем ближней оптической локации могут быть использованы в качестве основы при проектировании оптико-электронных приборов различного назначения.

5. Разработанные методы борьбы с помехой обратного рассеяния позволяют эффективно устранять указанную помеху даже в сложных метеорологических условиях.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 85 наименований. Общий объем работы составляет 117 страниц, включая 62 рисунка, 1 таблицу, 1 приложение.

Работа выполнена на кафедре оптико-электронных приборов и систем Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики.

1 Применение систем ближней оптической локации, принципы их построения, особенности функционирования

Под системами ближней оптической локации будем понимать такие системы, для которых временная протяженность до цели сопоставима или несколько больше длительности излучаемого сигнала. При типичной для таких систем длительности сигнала ти «100 - 200 не рабочая дистанция составляет 10-15 м.

1.1 Области применения систем ближней оптической локации

Рассмотрим наиболее типичные системы ближней оптической локации, нашедшие применение как в гражданской, так и в военной технике.

1.1.1 Неконтактные оптические взрыватели

Наиболее часто системы ближней оптической локации связывают с функционированием неконтактных оптических взрывателей. Эти устройства нашли широкое применение в военной технике различного назначения. Первые оптические взрыватели появились в конце 50-х годов XX века, когда обнаружилась необходимость увеличения эффективности поражения цели ракетами в условиях радиопротиводействия [13]. Неконтактные взрыватели срабатывают в результате взаимодействия с целью без соприкосновения с ней боеприпаса. При этом такой взрыватель срабатывает в наиболее подходящий для поражения цели момент, определяемый на основе теории обработки сигналов [14].

Неконтактные взрыватели являются типичной системой ближней оптической локации, решающей задачу обнаружения. Взрыватели применяются как в ракетах типа «земля-воздух», «воздух-воздух», противотанковых управляемых ракетах, так и в системе активной танковой брони.

Принцип действия неконтактного оптического взрывателя состоит в том, что при подлете к цели на расстояние 10-15 метров по сигналу от локатора взрыватель производит направленный выстрел в определенный момент

19

времени, так чтобы цель попала в осколочное поле или зону действия воздушной ударной волны.

На рисунках 1.1 - 1.2 представлены неконтактные взрыватели различного применения.

танков

Основными частями активной защиты танков (рисунок 1.1) являются системы ближней оптической локации 1, средства поражения 2 и блок управления 3. Оптические взрыватели пришли на смену радиолокационным, поскольку основным недостатком радиолокационных систем является их помехоуязвимость, а также демаскировка, позволяющая, например, противотанковым управляемым ракетам (ПТУР) обнаруживать излучение от танка и поражать его с высокой вероятностью [15]. Оптические взрыватели в этом плане выигрывают по сравнению с радиолокационными, позволяя при этом с высокой эффективностью обнаруживать отраженное излучение.

Блок размещения неконтактного оптического взрывателя

Входное окно неконтактного оптического взрывателя

Рисунок 1.2- Схема расположения частей ракеты класса «воздух-воздух»

Ракетные комплексы снабжаются лазерными системами обнаружения и подрыва целей, что позволяет поражать цель в наиболее благоприятный момент при подлете, когда другие сенсоры оказываются «ослепленными». Действие неконтактных оптических взрывателей сопряжено с функционированием в сложных метеоусловиях (туман, дождь, задымление, вхождение в облачность). В связи с этим для систем данного класса особо остро стоит проблема борьбы с помехой обратного рассеяния, которая может быть сопоставима или даже превышать величину принимаемого сигнала.

1.1.2 Робототехнические системы ориентации в пространстве

С наступлением эры автоматизации и компьютеризации число автономных роботов, самостоятельно ориентирующихся в пространстве, растет с каждым днем. При этом в качестве датчиков пространственного положения такие системы часто используют оптические локационные системы. Приведем некоторые примеры систем ближней оптической локации, используемых для определения пространственного положения роботизированных систем.

Одна из наиболее распространенных на сегодняшний день систем этого класса - парковочный датчик, помогающий водителю избежать столкновения с соседними автомобилями при парковке (рисунок 1.3).

Более сложный вариант использования системы оптической локации -система навигации автопилотируемых автомобилей (рисунок 1.4). Такая система способна составить трехмерную карту окружающего пространства с высоким разрешением.

Автомобильный лазерный локатор

Рисунок 1.4 - Лазерный локатор, устанавливаемый на крыше автопилотируемого автомобиля

Общий принцип функционирования указанных систем приведен на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5- Схема работы лазерного локатора: Изл - излучатель, ФП - фотоприемник, АРУ - автоматическая регулировка усиления, БУиО - блок управления и обработки, Ц - цель

Также к системам данного класса можно отнести системы ориентации планетоходов, системы уклонения от препятствий роботов и др.

1.1.3 Лазерные высотомеры малых высот

Лазерные высотомеры малых высот, определяющие контакт с поверхностью, используются, например, как датчики в пенитраторах при исследовании состава грунта планет и астероидов. Обобщенная схема работы таких систем приведена на рисунке 1.6.

При работе такой системы имеет место пересечение полей излучения и приема, что определяет, так называемую, «рабочую» зону системы. В «рабочей зоне» формируется сигнал о внешнем пространстве. Помимо «рабочей» зоны существует «мертвая» зона, в пределах которой сигнал для фотоприемника не формируется [1].

Рисунок 1.6 - Лазерный локатор для измерения высоты: Изл - излучатель, ФП - фотоприемник, ПОС - передающая оптическая система, ПрОС - приемная оптическая система, БУиО - блок управления и

обработки

Функционирование системы происходит в условиях перемещения ее в пространстве относительно отражающей поверхности и распознаваемого объекта. При этом на оптической трассе между целью и системой могут присутствовать аэрозольные образования, создающие помехи и приводящие, если не к полной неработоспособности системы, то, по крайней мере, к сильному затруднению ее работы.

В некоторых системах ближней оптической локации проводится измерение расстояния.

1.1.4 Принципы построения систем ближней оптической локации, обеспечивающих заданные характеристики принятия решений

Простейшая схема системы ближней оптической локации приведена на рисунке 1.7, а на рисунке 1.8 представлена схема с измерением дистанции до цели, в которой используются два фотоприемных тракта, в одном из которых (опорном) осуществляется фиксация момента излучения, а во втором - прием и временная фиксация отраженного от цели сигнала [21, 59].

24

а, ПОС

ц

Изл СПиС

ПрОС

а)

б)

Рисунок 1.7 - Обобщенная схема системы ближней оптической локации

для обнаружения целей

пос

ц

Изл СПиС

СП

я

ФП

ФПОК БОК

У ПУ

ПрОС

ШАРУ

СИ

БИ

Рисунок 1.8 - Обобщенная схема дальномера ближнего радиуса действия

В схемах на рисунках 1.7, 1.8 использованы следующие обозначения: Ц - цель, ПОС - передающая оптическая система, ПрОС - приемная оптическая система, Изл - излучатель, СПиС — схема питания излучателя и синхронизации, ФП - фотоприемник, У - усилитель, ШАРУ - схема автоматической регулировки усиления по шумам, ПУ - пороговое устройство, СИ - схема измерения, УФЗ - узел функциональной задержки, БЧ - боевая часть, СП - светопровод, ФПОК - фотоприемник опорного канала, БОК -блок опорного канала, БИ - блок индикации, ИУ - исполнительное устройство.

При обнаружении отраженного сигнала стандартный импульс с выхода порогового устройства поступает в исполнительное устройство. Например, в неконтактных импульсных оптических взрывателях сигнал с порогового устройства поступает в устройство подрыва боевой части через узел функциональной задержки (рисунок 1.7, б), длительность которой устанавливается постоянной для заданного вида цели и обеспечивает подрыв боевой части в наиболее уязвимой части цели, повышая вероятность ее уничтожения.

В качестве фотоприемников в системах ближней оптической локации наиболее часто используются фотодиоды. Входные цепи с фотодиодами обладают инерционностью и в сочетании с шумами усилителя приводят к так называемому инерционному приему, который снижает пороговую чувствительность. Этот фактор особенно сказывается в широкопольных приемных системах, в которых применяются фотодиоды с относительно большой чувствительной площадкой. Использование в таких системах импульсов излучения по длительности меньше 100 -г 200 нс не дает энергетического выигрыша, но может вызывать определенные сложности технической реализации и настройкой приемно-усилительного тракта. Поэтому в качестве источника излучения могут быть использованы полупроводниковые лазеры и светодиоды с длительностью импульса излучения порядка 100-200 нс. Частота импульсов излучения выбирается из

условия приема нескольких отраженных сигналов от цели при максимальной скорости сближения с ней.

В системах оптической локации используются два метода приема -метод прямого фотодетектирования и гетеродинный метод. В настоящее время подавляющее число локаторов используют метод прямого фотодетектирования, поскольку он легче реализуется за счет реакции только на энергию сигнала [16, 17, 18].

Усилитель усиливает фототок и формирует требуемую передаточную характеристику фотоприемного тракта (ФПТ), осуществляя оптимальную линейную фильтрацию принимаемого сигнала [19, 20].

Пороговое устройство принимает решение о наличии или отсутствии сигнала согласно заданным вероятностям ошибок первого (ложная тревога) и второго (пропуск цели) рода, а также фиксирует временное положение принимаемого сигнала по фронту. Уровень срабатывания порогового устройства устанавливается в соответствие с заданной вероятностью ложной тревоги (для оптических взрывателей ее значение может достигать величины порядка 10~4-ПО"5 ). Метод фиксации по фронту является наиболее распространенным, однако дает наибольшую шумовую погрешность определения временного положения сигнала при определении дальности.

Для обеспечения потенциальной точности измерения дистанции используется схема фиксации сигнала по максимуму.

Работа в условиях изменяющейся фоновой засветки может привести к увеличению вероятности ложных срабатываний и пропуска сигнала. Для обеспечения заданных вероятностных характеристик обнаружения используют схему автоматической регулировки усиления по шумам (ШАРУ).

Как правило, автоматическая регулировка усиления по шумам реализуется в электрическом тракте путем вариации коэффициента усиления усилителя.

С точки зрения взаимного расположения излучателя и приемника выделяют две группы оптических локационных систем - бистатические и моностатические.

В бистатической схеме локации фотоприемник и излучатель разнесены на заметное расстояние друг от друга. Благодаря этому возможно добиться хорошего пространственного разрешения. Такая схема используется для систем наведения, сопровождения целей [9].

В моностатической схеме фотоприемник и излучатель расположены геометрически в одном месте. Эта схема используется в дальномерах, альтиметрах, системах дистанционного зондирования и др. [9]. При этом взаимное расположение фотоприемника и излучателя может быть коаксиальным (оси излучателя и фотоприемника совпадают) (пример представлен на рисунке 1.9) и биаксиальным (поля излучения и приема пересекаются) (рисунок 1.10). Именно биаксиальная схема расположения фотоприемника и излучателя позволяет избежать насыщения фотодетектора приемника, вызванного помехой обратного рассеяния (на атмосферном аэрозоле) в ближней зоне локатора [9].

Передающая оптическая система обеспечивает диаграмму направленности излучения, соответствующую (либо близкой к ней) диаграмме разлета осколков боевой части. Угол поля зрения приемной оптической системы 2а2 должен несколько превышать угол расходимости излучения 2ах . Таким образом, приемная система должна быть широкопольной, что требует использования фотоприемника с относительно большой чувствительной площадкой.

ц

Рисунок 1.9 - Коаксиальная схема расположения источника и приемника в

системе ближней оптической локации

Рисунок 1.10 — Биаксиальная схема расположения источника и приемника в

системе ближней оптической локации

В системах ближней оптической локации, как правило, используется классическая процедура принятия решения, при которой отношение уровня срабатывания (С„) к среднему квадратичному значению шума (<тш) определяется зависимостью [21, 22]

сгш V 2 па

где щ =

|<у2 ^(у^))2 СЇСО

- средняя квадратичная частота спектра сигнала, в

сій)

условиях согласованной фильтрации, - спектральная функция

принимаемого сигнала, Т0 - эффективное время работы, которое зависит от временной протяженности до цели, частоты излучения импульсов, времени функционирования локатора при выполнении поставленной задачи, а -вероятность ложной тревоги.

Так при а = 10-4 4-10-5 величина /л0 составляет соответственно около 6,5 4 7,5. При этом отношение сигнала к шуму при вероятности пропуска сигнала /? = 1(Г2 должно быть не менее, чем 12,8-П 3,8. Эта величина будет определять энергетические или габаритно-весовые характеристики локатора.

Использование процедуры Вальда [23] в этих системах в определенной степени может снизить требуемую мощность излучения, но увеличит вероятность непринятия решения, что опасно, например, для оптических взрывателей.

1.1.5 Выводы по разделу

В первом разделе представлен обзор существующих систем ближней оптической локации, принципов их построения, особенностей функционирования.

Показано, что для уменьшения влияния помехи обратного рассеяния целесообразно использовать бистатическую схему расположения излучателя и фотоприемника с широкопольной приемной системой. При этом наиболее распространенным фотоприемником для данного класса систем являются фотодиоды.

Отмечено, что использование классической процедуры принятия решения в системах ближней оптической локации ограничивает возможность поиска путей сокращения энергетических затрат и их технического решения.

Решение проблемы обеспечения заданных энергетических и габаритно-весовых характеристик работы оптического локатора кроется в отыскании новых подходов к приему и обработке полезных сигналов. Наиболее перспективным способом решения проблемы видится поиск методов и принципов построения систем, которые были бы адаптивны к действующим на входе оптического локатора шумам.

1.2 Анализ энергетического выигрыша с широкопольными приемными оптическими системами

Определим возможность получения энергетического выигрыша при классической процедуре принятия решений. Воспользуемся хорошо известным временным преобразованием излучаемого сигнала заданной энергии, т.н. преобразованием энергетического подобия.

Преобразование энергетического подобия в условиях воздействия белого гауссова шума при сокращении длительности импульса излучения заданной энергии в Л раз позволяет при оптимальной фильтрации увеличить

отношение сигнала к шуму в л/А без дополнительных затрат энергии излучения. Это объясняется квадратичным преобразованием электромагнитной энергии в электрический ток в селективных фотоприемниках [24].

Прежде чем оценивать энергетический выигрыш рассмотрим специфические особенности обнаружения импульсных оптических сигналов локационными системами с фотодиодами.

Фотодиоды обладают заметной емкостью р-п-перехода, что при выборе относительно высоких значений сопротивления нагрузки приводит к значительной величине постоянной времени входной цепи, обуславливая ее инерционность.

Указанный факт особенно проявляется в оптических локаторах с широкопольной оптической системой, в которых используются фотодиоды с относительно большой чувствительной площадкой.

Если шумами усилителя можно пренебречь, то указанная инерционность хорошо компенсируется частотной коррекцией передаточной функции усилителя, например, посредством частотно зависимых обратных связей [25, 26, 27].

В тех случаях, когда шумами усилителя пренебречь не удается, частотная коррекция усилителя может значительно уменьшить пороговую чувствительность системы, что характерно для порогового режима работы локатора. Такой прием принято называть инерционным.

1.2.1 Особенности инерционного приема и его влияние на пороговые соотношения

При оптимальной фильтрации передаточная характеристика приемно-усилительного тракта определяется выражением [28]:

*0®)=*о%^ехр(-./юг3), (1-1)

G(a>)

где S*BX (jco) = SBX (- jco) - функция комплексно сопряженная спектральной

функции входного сигнала,

к0 = const - коэффициент пропорциональности,

т3 - время задержки сигнала, т3>ти, где ти - длительность импульса. G(a>) — энергетический спектр шумов, приведенных ко входу приемно-усилительного тракта, который можно представить в виде

(1-2)

Будем исходить из предпосылки, что передаточная функция входной цепи имеет вид

/ ч К

1 + jcoT

где Т = ЯСВХ - постоянная времени входной цепи, Я - нагрузка фотоприемника, Свх - емкость входной цепи, основной состоящей которой является барьерная емкость р-п перехода фотодиода.

В этом случае энергетический спектр шумов, приведенных ко входу, можно рассчитать как

в(а>) = С1+ % + ]соТ\2 =01+ С*, (1 + со2Т2). (1.3)

К

Отсюда следует, что передаточная характеристика приемно-усилительного тракта определяется выражением

*(/*) = *. >ехр(->г3). (1.4)

+ V 03 )

Энергетические спектры 0{ и (72 можно рассчитать как 4кТ°

С1=2е1ф+-—,С2=2е1А, (1.5)

К

где IА — среднее значение тока активного элемента (усилителя), 1Ф - ток, обусловленный фоновой засветкой, к -1,38 • 10-23 Дж/град - постоянная Больцмана, Т° = 300К - температура среды в приборе.

На рисунке 1.11 показана зависимость энергетического спектра шумов 0{а)) от частот при различной величине постоянной времени входной цепи.

Известно, что при оптимальной линейной фильтрации отношение сигнала к шуму на выходе приемно-усилительного тракта имеет максимально возможное значение среди всех линейных фильтров и определяется выражением:

цх=а

вх

1 со}2с1а>

2ж о С(са)

(1.6)

где авх - величина входного сигнала, ^(/¿у) - спектральная функция нормированного по величине входного сигнала.

^(со)

со

Рисунок 1.11- Тенденция изменения энергетического спектра шумов от частоты спектра и величины постоянной времени входной цепи

Подставив в выражение (1.6) найденное ранее выражение для (?(&>) и заменив параметр 02 = тСх, отношение сигнала к шуму можно представить в виде:

вх

1 |5-0(}б)]2сісо

2к

— а

вх

-1 Отг J

О(со)

= а

вх

-) П-П- J

2т2

2п о Єх + + тЄхй) Т

У:\

= а

вх

Ч-

• (1-7)

2т-т2

27Ю, п 1 + т + тсо Т

Для анализа формулы (1.7) удобно использовать в качестве сигнала импульс гауссовой формы, спектральная функция которого имеет вид

ЯоО<*>)=Ги ехР

Ґ 2 2\ со т..

4тс

(1.8)

В этом случае выражение (1.7) примет вид:

Мі =а

Заключение диссертации по теме «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы», Серикова, Мария Геннадьевна

4.3 Выводы по главе

В четвертой главе показано, что величина помехи обратного рассеяния при работе систем ближней оптической локации соизмерима с принимаемой мощностью сигнала, а в некоторых случаях ее превышает.

Проведен расчет мощности помехи обратного рассеяния при работе систем оптической локации и получено выражение для дисперсии оценки величины сигнала обратного рассеяния. На основании проведенных расчетов предложены схемные решения для борьбы с помехой обратного рассеяния посредством пространственной селекции и дифференциального приема. В главе также показано, что при некоторых условиях работы СБОЛ для сохранения заданной вероятности ложной тревоги может применяться динамическое изменение порога решающего устройства. Это может привести к уменьшению энергетического выигрыша от применения принципа шумовой синхронизации, однако позволит сохранить заданные вероятностные характеристики обнаружения даже в сложных метеорологических условиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Получены следующие основные результаты исследований:

1. Предложен принцип шумовой синхронизации излучения в СБОЛ, позволяющий проводить обнаружение сигналов на интервале между шумовыми выбросами на выходе приемно-усилительного тракта, что дает возможность преодолеть критические требования по энергопотреблению и габаритно-весовым характеристикам.

2. Разработана имитационная компьютерная модель шумовых процессов, действующих на выходе приемно-усилительного тракта систем ближней оптической локации, обеспечивающая вычисление плотностей вероятности длительности интервалов между выбросами случайного процесса при разных энергетических спектрах процесса;

3. Получены кривые плотностей вероятности длительности интервалов между выбросами случайного процесса для двух уровней пересечения как для «белого» входного случайного процесса, так и для процесса с частотно зависимым энергетическим спектром вида = 1 + т + та>2Т2.

4. Получены аналитические соотношения для расчета вероятностей ложной тревоги и пропуска цели в СБОЛ, функционирующих по принципу шумовой синхронизации излучения, с учетом вероятностных характеристик интервалов между выбросами шумовых процессов.

5. Разработана методика энергетического расчета в СБОЛ, функционирующих по принципу шумовой синхронизации излучения, для определения минимальной величины сигнала, требуемой для обеспечения заданных вероятностных характеристик обнаружения.

6. Предложены системотехнические решения для реализации СБОЛ, функционирующих по принципу шумовой синхронизации излучения, которые могут быть использованы в качестве основы при проектировании оптико-электронных приборов различного назначения.

7. Показано, что разработанный принцип шумовой синхронизации излучения в СБОЛ позволяет снизить требуемую для обеспечения заданных характеристик обнаружения (а = 10~4 и /? = 0,01) энергию излучения более чем в 2 раза по сравнению с классической методикой обнаружения.

8. Для борьбы с помехой обратного рассеяния предложены системотехнические решения, основанные на принципах пространственной селекции и дифференциального приема.

9. Проведен расчет мощности помехи обратного рассеяния при работе систем оптической локации, а также дисперсии оценки случайной составляющей указанной помехи на выходе дифференциальной схемы приема, в том числе и при инерционной входной цепи.

В качестве основных направлений дальнейшего развития темы предлагается:

- провести физическое моделирование шумовых процессов, действующих на входе локационной системы с целью преодоления ограничений математического моделирования;

- провести макетирование системы ближней оптической локации, реализующей принцип шумовой синхронизации излучения, с целью измерения величин вероятностных характеристик, обеспечиваемых при задании расчетных параметров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Серикова, Мария Геннадьевна, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1 Мусьяков М.П., Миценко И.Д., Ванеев Г.Г. Проблемы ближней лазерной локации: Учебное пособие для ВТУЗов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 295 с.

2 Александров М.С., Башаринов А.Е. Прием импульсных сигналов в присутствие шумов. Сборник переводных статей. - M.-JL: Госэнергоиздат, 1960.-384 с.

3 Тимофеев О.П. Энергетический расчет измерительных оптико-электронных приборов с лазерами. Методические указания. - JL: ЛИТМО, 1986.-52 с.

4 Вальд А. Последовательный анализ. - М.: Наука, 1980.-326с.

5 Ширяев А.Н. Статистический последовательный анализ. - М.: Наука, 1976.-272 с.

6 Салов Г.И. Задача о разладке для скачкообразного марковского процесса // Индустриальная математика - 2008. - с. 111-121.

7 Nobuko Fuchikami and Shunya Ishioka, "Statistics of level crossing intervals: discretized version and comparison with experimental studies", Proc. SPIE 6601, 660112(2007).

8 Лебедько Е.Г, Аверьянов Г.А., Егоров A.C., Романов A.M., Хайтун Ф.И.. Определение дифференциальных законов распределения интервалов между выбросами случайного процесса// Приборы и техника эксперимента - 1971 г. - №6 - с. 28-32.

9 Козинцев В.И., Белов М.Л., Орлов В.М. Основы импульсной и лазерной локации: Учеб. пособие для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. - 512 е.: ил.

10 Duncan M. D., Mahon R., Tankersley L. L., Reintjes J. Time-gated imaging through scattering media using stimulated Raman amplification. //Opt. Lett. 1991, Vol. 16, No. 23, p.1868-1870.

11 Перечень технологических платформ (утвержден решением Правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям от 01.04.2011 г., протокол № 2) [Электронный ресурс]. - Режим доступа к ресурсу http://www.economy.gov.ru/minec/activity/sections/innovations/ formation/doc201 свободный.

12 Идея проекта "Технологическая платформа "Фотоника". [Электронный ресурс]. - Режим доступа к ресурсу www.cislaser.com/laser/news/fotonica.pdf свободный.

13 Николай Власов. В небесных просторах // ВВС России: люди и самолеты [Электронный ресурс] - Режим доступа -http://www.airforce.ru/history/lomo/index.htm свободный.

14 Энциклопедия техники. Взрыватель. [Электронный ресурс] - Режим доступа - http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc tech/взрыватель свободный.

15 Полковник В. Сафонов Тенденции развития танков за рубежом [Электронный ресурс] - Режим доступа http://btvt.narod.rU/l/razvitie_za_rubezom.htm свободный.

16 Ермаков Б.А. Оптико-электронные приборы с лазерами. - JL: ГОИ,

1982.

17 Лебедько Е.Г. Импульсные оптико-электронные приборы активного типа: Учеб. Пособие. - Л.: ЛИТМО, 1981.

18 Olsen R.C. Remote Sensing from Air and Space - SPIE PRESS, 2007,

270 p.

19 Грязин Г.Н., Лебедько Е.Г., Таукчи В.М., Ульянов С.Н. Выбор и расчет электронных устройств оптико-электронных приборов. - Л.: ЛИТМО, 1977.

20 Гоноровский Н.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для ВУЗов: 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Сов. Радио, 1971.

21 Лебедько Е.Г., Тимофеев О.П. Обнаружение и оптимальная фильтрация сигналов в оптико-электронных системах. Учебное пособие. - Л., ЛИТМО, 1989, с.79.

22 Лебедько Е.Г., Тимофеев О.П. Обнаружение и оценка параметров сигналов. Методические указания. - Л., ЛИТМО, 1987, с. 42.

23 Osche G.R. Optical detection theory for laser applications. - Wiley, John & Sons, 2002 - 424 c.

24 Лебедько Е.Г. Системы оптической локации, часть 1; учеб. Пособие для вузов. СПб: СПбГУИТМО, 2011, 119 с.

25 Лебедько Е.Г. Системы оптической локации, часть 2, Учебное пособие для ВУЗов. - Спб: НИУ ИТМО, 2012. - 129 с.

26 Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника. - М.: Техносфера, 2004 -

592 с.

27 Ермаков О.Н. Прикладная оптоэлектроника. - М.: Техносфера, 2004. -416с.

28 Лебедько Е.Г. Математические основы передачи информации (Часть 1 и 2). Учебное пособие. - СПб.: СПбГУИТМО, 2005. -91 с.

29 V.l. Piterbarg, Rice method for Gaussian random fields, Fundam. Prikl.Mat. 2 (1996) 187-204.

30 Тихонов В.И., Хименко В.И. Выбросы траекторий случайных процессов. М.: Наука, 1987г.

31 Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга первая. Изд-во «Советское радио», 1969 г., 752 стр.

32 Т. Munakata, "Some unsolved problems on the level crossing of random process" in Unsolved Problems of Noise, C.R. Doering, L.B. Kiss and M.F. Shlesinger eds., pp.213-222, World Scientific, Singapore, 1997.

33 N. Fuchikami and S. Ishioka, "Statistics of level crossing intervals" //Proc. SPIE 5471, pp. 29-37, 2004.

34 Rice S.O. The Mathematical Analysis of Random Noise// B.S.T.J. - 1945. - v. 24 - № 1. (Перевод в сб. «Теория передачи электрических сигналов при наличии помех» под ред. Н. А. Железнова. Изд-во иностранной литературы, 1953).

35 Rice S.O. Distribution of The Duration of Fades in Radio Transmissions, B.S.T.J., 37, 1958,581-635.

36 R. Mingeszl, Z. Gingl and P. Makra. Level-crossing time statistics of Gaussian 1/fa noises // Proc. SPIE 5110, pp. 312-319, 2003.

37 Z. Gingl, R. Mingesz and P. Makra, "On the amplitude and time-structure properties of 1/fa noises", Proc.Third International Conference on Unsolved Problems of Noise and Fluctuation in Physics, Biology, and High Technology, Ed. S. Bezrukov, Washington, USA, 2002, in press.

38 Способ осуществления цветовой классификации объектов и оптико-электронное устройство для его реализации: пат. 2468345 Рос. Федерация: МПК G 01 В 21/32 / Горбунова Е.В., Коротаев В.В., Серикова М.Г., Тимофеев А.Н., Чертов А.Н., заявка 2011113513, заявка 2011113513, заявл. 07.04.2011. опубл. 27.11.2012, Бюл. № 33.

39 Оптико-электронная система для контроля пространственного положения железнодорожного пути: пат. 2387561 Рос.Федерация: МПК В61К

9/08 (2006.01) Е01В 35/00 (2006.01) / Араканцев K.r.(RU), Коротаев B.B.(RU), Серикова М.Г. (RU), Тимофеев А.Н. (RU), и др; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)-2009110271/11; заявл. 23.03.2009; опубл. 27.04.2010. Бюл. №12.

40 Горбачев А. А., Зюзин В. В., Серикова М. Г. Исследование многокоординатных оптико-электронных измерительных систем пространственного положения движущегося объекта относительно реперных точек // "Известия вузов. Приборостроение" №03/2011.

41 Способ измерения линейного смещения и устройство для его осуществления: пат. 2456542 Рос.Федерация: МПК G01B 11/00, G01S 5/00 / Анисимов А.Г., Горбачёв А.А., Краснящих А.В., Коротаев В.В., Пантюшин А.В., Серикова М.Г., Тимофеев А.Н.,: заявка 2010119119; заявл. 12.05.2010, опубл. 20.07.2012, Бюл. № 20.

42 Устройство для контроля поворота объекта: пат. 2471148 Рос. Федерация: МПК G01B 11/26 / Коняхин И.А., Коняхин А.И., Тимофеев А.Н., Серикова М.Г., Копылова Т.В., заявка 2011126864, заявл. 29.06.2011 г. опубл. 27.12.2012 Бюл.№36.

43 Karen М. Guan, Suleyman S. Kozat, and Andrew C. Singer. Adaptive Reference Levels in a Level-Crossing Analog-to-Digital Converter //EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2008, Volume 2008, №513706, с. 11.

44 Haris J. Catrakis etc. «Level crossings and Turbulence in Free-Space Laser Communications» // Proc. of SPIE Vol. 7464, 74640S.

45 Marie F. Kratz. Level crossings and other level functionals of stationary Gaussian processes // Probability Surveys, Vol. 3, 2006. - c. 230-288.

46 К. Sritharan, С. J. Strobl, M. F. Schneider, A. Wixforth and Z. Guttenberg. "Acoustic mixing at low Reynold's numbers", Applied physics letters, 88(1), 054102, 2006.

47 Abdi, A. and Tepedelenlioglu, C. and Kaveh, M. and Giannakis, G., On the estimation of the К parameter for the Rice fading distribution, IEEE Communications Letters, March 2001, p. 92 -94.

48 Тихонов В.И. Распределение выбросов нормальных флюктуаций по длительности. Радиотехника и электроника №1, 1956.

49 Sidney Redner. A Guide to First-Passage Processes, Boston University, 2001, ISBN: 9780521652483.

50 Серикова M. Г., Лебедько Е. Г. Решение задачи Райса при обнаружении сигналов в оптической локации //"Известия вузов. Приборостроение", № 4, 2012. - с.28 - 33.

51 Robert Mingesz, Zoltan Gingl and Peter Makra, "Level-crossing time statistics of Gaussian 1/fa noises", Proc. SPIE 5110, 312 (2003).

52 Nobuko Fuchikami and Shunya Ishioka, "Statistics of level crossing intervals", Proc. SPIE 5471, 29 (2004).

53 Nobuko Fuchikami and Shunya Ishioka, "Statistics of level crossing intervals: discretized version and comparison with experimental studies", Proc. SPIE 6601,660112(2007).

54 D. Wolf and H.Brehm, Die Verteilungsdichte der Zeitintervalle Zwischen Null-durchgaengen bei Gaussian Stochastischen Signalen, AEU, 27, 1973, 477-489.

55 Лебедько Е.Г., Серикова М.Г. Анализ распределения интервалов между выбросами случайного процесса и возможность построения систем ближней локации с шумовой синхронизацией //Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск №06(70) - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. с.1 - 5.

56 Серикова М.Г. Теоретическое обоснование возможности построения систем лазерной локации с увеличенной энергоэффективностью //Шестнадцатая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов. Аннотации работ победителей конкурса грантов Санкт-Петербурга 2011 года для студентов, аспирантов, молодых ученых и молодых кандидатов наук. - СПб. 2011. - 110 с.

57 Лебедько Е.Г., Серикова М.Г. Анализ распределения интервалов между выбросами случайного процесса и возможность построения систем ближней лазерной локации с шумовой синхронизацией // Сборник докладов конференции «Лазеры. Измерения. Информация. 2010». Т.1. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010 - с.358 - 366.

58 Лебедько Е.Г., Серикова М.Г. Анализ распределения интервалов между выбросами случайного процесса и возможность построения систем ближней лазерной локации с шумовой синхронизацией/ Труды XX Международной конференции «Лазеры. Измерения. Информация» -Санкт-Петербург, 1-3 июня 2010 года, с. 26.

59 Лебедько Е.Г. и др. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем: Учебное пособие для ВУЗов по оптико-электронным специальностям/ Е.Г. Лебедько, Л.Ф.Порфирьев, Ф.И. Хайтун. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984 - 191 е., ил.

60 Maria G. Serikova and Evgeny G. Lebedko, "Noise-induced outpulsing technique for energy efficiency improvement of laser radar systems", Proc. SPIE 8137, 813718 (2011).

61 Серикова М.Г. Шумовая синхронизация в системах оптической локации: выигрыш по сравнению с «классической» методикой обнаружения. //Труды X Международной конференции «Прикладная 0птика-2012»

15-19 октября 2012 года, секция 2 "Оптические материалы и технологии", ГОИ. СПб. 2012.-111 с.

62 Лебедько Е.Г., Серикова М.Г. Шумовая синхронизация в системах ближней оптической локации. // IX Международная конференция «Прикладная оптика - 2010» / Сборник трудов (том 1, ч. 1) СПб: ГОИ им. С.И. Вавилова, 18-22 октября 2010. - с.270-274.

63 Лебедько Е. Г., Серикова М. Г. Анализ распределения интервалов между выбросами случайного процесса и возможность построения систем ближней оптической локации с шумовой синхронизацией // "Известия ВУЗов. Приборостроение" - 2011. - Т.54. - №5 - с. 100-101.

64 Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. -М.: Мир, 1978. - 848 с.

65 Федосов В.П., Нестеренко А.К. Цифровая обработка сигналов в Lab VIEW/ под. ред. В.П. Федосова. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 472 с.

66 Серикова М.Г. Шумовая синхронизация в системах ближней лазерной локации // Сборник тезисов докладов конференции молодых ученых, Выпуск 2. Труды молодых ученых - СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. - 130 с.

67 Боглаев Ю.П. Вычислительная математика и программирование. - М., Высшая школа, 1990. - 544 с.

68 Калиткин H.H. Численные методы. - М., Наука, 1978, 512 с.

69 Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы. - М.: Наука, 1989,

432 с.

70 Xiaofei Dong ; Beaulieu, N.C. Average level crossing rate and average fade duration of selection diversity // Communications Letters, IEEE - 2001. -Volume:5. - Issue: 10. - pp. 396 - 398.

71 P. Roes, On the expected number of crossings of a level in certain stochastic processes, J. Appl. Probab. 7 (1970) 766-770.

72 C. Quails, On a limit distribution of high level crossings of a stationary Gaussian process, Ann. Math. Statist. 39 (1968) 2108-2113.

73 I. Macak, On the number of crossings of a curve by a random process, Theory Probab. math. Statist. 17 (1979) 101-110.

74 B.T. Горяинов, А.Г. Журавлев, В.И. Тихонов, под общей редакцией В.И. Тихонова. Примеры и задачи по статистической радиотехнике -М., «Советское радио», 1970. - 600 стр.

75 Лебедько Е.Г, Аверьянов Г.А., Егоров А.С., Романов A.M., Хайтун Ф.И.. Определение дифференциальных законов распределения интервалов между выбросами случайного процесса, Приборы и техника эксперимента, №6, 1971 г.

76 Blake I.F., Lindsey W.C. Level-crossing problems for random processes // Information Theory, IEEE Transactions on - 2003. - Volume: 19 - Issue: 3. -pp. 295-315.

77 Bashkansky M., Reintjes J. Imaging through a strong scattering medium with nonlinear optical field cross-correlation techniques. //Opt. Lett. 1993, Vol. 18, No. 24, p. 2132-2134.

78 Moon J. A., Battle P. R., Bashkansky M., Mahon R., Duncan M. D., Reintjes J. Achievable spatial resolution of time-resolved transillumination imaging systems which utilize multiply scattered light. //Phys. Rev. E 1996, Vol. 53, No. 1, p. 1142-1155.

79 Larry C. Andrews, Ronald L. Phillips, Laser Beam Propagation through Random Media. - SPIE PRESS, 2005, pp. 820.

80 Якушенков Ю.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах. - М.: Радио и связь, 1980. - 180 с.

81 Сигналы и помехи в лазерной локации / В.М. Орлов, И.В. Самохвалов, Г.М. Креков и др. - М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.

82 Michael Т. Eismann, Hyperspectral Remote Sensing- SPIE PRESS, 2012, pp. 748.

83 Alan H. Strahler, Curtis E. Woodcock, James A. Smith, On the nature of models in remote sensing// Environment, Volume 20, Issue 2, October 1986, pages 121-139.

84 D. TanreY. J. KaufmanM. HermanS. Mattoo, Remote sensing of aerosol properties over oceans using the MODIS/EOS spectral radiances// Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Volume 102, Issue D14, 27 July 1997, pages 16971-16988.

85 Лебедько Е.Г. Оценка параметров сигналов в оптико-электронных приборах. Учебное пособие. - СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2001. - 39 с.