eng
Просмотры: 14
15.05.2026
Статья из нового выпуска журнала «Фотоника».
В статье представлены результаты выбора оптимальных режимов работы оптико-электронных систем обнаружения малоразмерных целей типа беспилотных летательных аппаратов. Определен диапазон длин волн, при котором выполняется максимальное отношение сигнал-шум и определена максимальная дальность регистрации. Применено накопление кадров.
Введение
Одной из важнейших задач систем наблюдения является обнаружение малоразмерных и точечных динамических объектов и оценка их траектории (прослеживание) во времени. Практика показала, что для обнаружения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) надо использовать совместно комплексы из радиолокационной станции (РЛС) и оптико-электронной системы (ОЭС). ОЭС перекрывают недостатки РЛС и радиотехнических систем (РТС), которые могут с достаточной точностью установить лишь общее направление (пеленг) на БПЛА, но с заметными погрешностями определяют дальность до цели и ее высоту. ОЭС определяют направление на БПЛА, то есть азимут и угол места, с погрешность в единицы секунд.
Расчетные дальности для малоразмерных БПЛА при различных значениях эффективной площади рассеяния (ЭПР) для РЛС сантиметрового диапазона составляет 12–25 км для БПЛА с ЭПР около 0,1 м2 и 1,4–2,8 км для БПЛА с ЭПР около 0,01 м2 [3]. Во время работы РЛС при обнаружении малоразмерных и малоскоростных объектов типа БПЛА с ЭПР в 0,01–0,03 м2 проявились недостатки, которые снизили эффективность использования РЛС:
• зависимость от погодных условий при использовании сантиметрового и миллиметрового диапазона;
• ограничение по скорости цели в случае использования сканирующей РЛС на крутящемся основании;
• снижение вероятности обнаружения цели при небольших высотах (менее 300–500 м);
• при зависании БПЛА в воздухе происходит потеря цели.
Для компенсации недостатков, присущих РЛС при обнаружении БПЛА, следует использовать РЛС совместно с ОЭС, включающих в себя камеры, тепловизоры и другие оптические датчики, которые могут обнаруживать беспилотники по их видимому или тепловому излучению. Соединение в рабочем комплексе РЛС с ОЭС позволяет увеличить дальность обнаружения. Например, в работе рассмотрена конструкция, состоящая из статической широкоугольной камеры на платформе и вращающейся башни, где установлена узкоугольная камера. Сужение поля зрения ОЭС ведет к уменьшению зоны обзора, но при этом увеличивается время наблюдения.
Для обнаружения БПЛА в ночное время суток при отсутствии солнечной подсветки предпочтительно использовать дальний ИК диапазон (LWIR), а в дневное время, когда БПЛА подсвечен Солнцем, наиболее перспективно использовать ближний ИК диапазона (SWIR). В ближнем ИК диапазоне значительно меньше уровень внешнего фона по сравнению с видимым диапазоном. Однако, при работе в диапазоне ближнего ИК разрешение ОЭС хуже. Конечно на эффективность обнаружения и распознавания объектов поиска (ОП) с помощью ОЭС оказывают влияние и качество изображения ОП на экране ОЭС; объем априорной информации, на основе которой осуществляется выделение ОП на фоне окружающей среды; степень подготовки оператора к обнаружению ОП.
Исследования индикатрис оптического излучения БПЛА в спектральных диапазонах 3–5 мкм и 8–13 мкм позволили установить, что мощность излучения БПЛА в спектральном диапазоне 3–5 мкм существенно меньше мощности излучения, чем в спектральном диапазоне 8–13 мкм. Математическое моделирование процесса обнаружения малоразмерных объектов (МО) на фоне атмосферы позволило оценить эффективность обнаружения БПЛА с помощью ОЭС, работающих в диапазоне 1,2–1,7 мкм и диапазоне 8–13 мкм в дневных условиях.
Для обнаружения БПЛА широко используются ОЭС кругового обзора, которые решают задачи обнаружения и целеуказания БПЛА, распознавания и идентификации класса БПЛА, автосопровождения и измерения координат. Но задачам энергетического обеспечения систем приема излучения посвящено не так много работ, вероятно из-за специфики используемой техники. Важно определить режимы работы ОЭС с точки зрения обеспечения максимального соотношения сигнал/шум (с/ш) в определенном спектральном диапазоне.
В данной статье будет рассмотрен комплекс, содержащий 2 х канальную систему в SWIR и одноканальную систему в LWIR. Комплекс стационарный, но может быть перевозимым. ОЭС содержит опорно-поворотное устройство (ОПУ) на котором установлены все оптические каналы.
В SWIR один канал широкоугольный, служащий для обнаружения цели, а второй узкоугольный – для точного измерения координат цели, т. е. азимута и угла места.
Подпишитесь на журнал, чтобы прочитать полную версию статьи.
Введение
Одной из важнейших задач систем наблюдения является обнаружение малоразмерных и точечных динамических объектов и оценка их траектории (прослеживание) во времени. Практика показала, что для обнаружения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) надо использовать совместно комплексы из радиолокационной станции (РЛС) и оптико-электронной системы (ОЭС). ОЭС перекрывают недостатки РЛС и радиотехнических систем (РТС), которые могут с достаточной точностью установить лишь общее направление (пеленг) на БПЛА, но с заметными погрешностями определяют дальность до цели и ее высоту. ОЭС определяют направление на БПЛА, то есть азимут и угол места, с погрешность в единицы секунд.
Расчетные дальности для малоразмерных БПЛА при различных значениях эффективной площади рассеяния (ЭПР) для РЛС сантиметрового диапазона составляет 12–25 км для БПЛА с ЭПР около 0,1 м2 и 1,4–2,8 км для БПЛА с ЭПР около 0,01 м2 [3]. Во время работы РЛС при обнаружении малоразмерных и малоскоростных объектов типа БПЛА с ЭПР в 0,01–0,03 м2 проявились недостатки, которые снизили эффективность использования РЛС:
• зависимость от погодных условий при использовании сантиметрового и миллиметрового диапазона;
• ограничение по скорости цели в случае использования сканирующей РЛС на крутящемся основании;
• снижение вероятности обнаружения цели при небольших высотах (менее 300–500 м);
• при зависании БПЛА в воздухе происходит потеря цели.
Для компенсации недостатков, присущих РЛС при обнаружении БПЛА, следует использовать РЛС совместно с ОЭС, включающих в себя камеры, тепловизоры и другие оптические датчики, которые могут обнаруживать беспилотники по их видимому или тепловому излучению. Соединение в рабочем комплексе РЛС с ОЭС позволяет увеличить дальность обнаружения. Например, в работе рассмотрена конструкция, состоящая из статической широкоугольной камеры на платформе и вращающейся башни, где установлена узкоугольная камера. Сужение поля зрения ОЭС ведет к уменьшению зоны обзора, но при этом увеличивается время наблюдения.
Для обнаружения БПЛА в ночное время суток при отсутствии солнечной подсветки предпочтительно использовать дальний ИК диапазон (LWIR), а в дневное время, когда БПЛА подсвечен Солнцем, наиболее перспективно использовать ближний ИК диапазона (SWIR). В ближнем ИК диапазоне значительно меньше уровень внешнего фона по сравнению с видимым диапазоном. Однако, при работе в диапазоне ближнего ИК разрешение ОЭС хуже. Конечно на эффективность обнаружения и распознавания объектов поиска (ОП) с помощью ОЭС оказывают влияние и качество изображения ОП на экране ОЭС; объем априорной информации, на основе которой осуществляется выделение ОП на фоне окружающей среды; степень подготовки оператора к обнаружению ОП.
Исследования индикатрис оптического излучения БПЛА в спектральных диапазонах 3–5 мкм и 8–13 мкм позволили установить, что мощность излучения БПЛА в спектральном диапазоне 3–5 мкм существенно меньше мощности излучения, чем в спектральном диапазоне 8–13 мкм. Математическое моделирование процесса обнаружения малоразмерных объектов (МО) на фоне атмосферы позволило оценить эффективность обнаружения БПЛА с помощью ОЭС, работающих в диапазоне 1,2–1,7 мкм и диапазоне 8–13 мкм в дневных условиях.
Для обнаружения БПЛА широко используются ОЭС кругового обзора, которые решают задачи обнаружения и целеуказания БПЛА, распознавания и идентификации класса БПЛА, автосопровождения и измерения координат. Но задачам энергетического обеспечения систем приема излучения посвящено не так много работ, вероятно из-за специфики используемой техники. Важно определить режимы работы ОЭС с точки зрения обеспечения максимального соотношения сигнал/шум (с/ш) в определенном спектральном диапазоне.
В данной статье будет рассмотрен комплекс, содержащий 2 х канальную систему в SWIR и одноканальную систему в LWIR. Комплекс стационарный, но может быть перевозимым. ОЭС содержит опорно-поворотное устройство (ОПУ) на котором установлены все оптические каналы.
В SWIR один канал широкоугольный, служащий для обнаружения цели, а второй узкоугольный – для точного измерения координат цели, т. е. азимута и угла места.
Подпишитесь на журнал, чтобы прочитать полную версию статьи.
Комментарии читателей
