Лазерно-электронные системы дистанционного зондирования поверхности изделий авиационной и космической техники Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Системы управления, космическая навигация и связь

будет стремиться к нулю, что не даст системе войти в синхронизм, т. е. произвести ложный захват. Напряжение на выходе ФНЧ будет пропорционально фазовому сдвигу. При воздействии этого напряжения на регулирующий элемент ГУН последний сформирует сигнал с фазовым сдвигом, приводящим к синхронизации ГУН по отношению к сигналу (фг + фс).

Рассматриваемая схема будет устойчивой, если выполняется условие: угол наклона регулировочной характеристики ГУН имеет положительное значение. Для этой схемы вычислена полоса захвата, равная 5,11 Гц, время вхождения в синхронизм (0,48 с), полоса удержания (17 Гц). Дисперсия фазовой ошибки для данной схемы стф = 2,3 • 10-3, тогда как найденная

дисперсия фазовой ошибки для схемы Костаса на порядок больше и равна 3,5 • 10-2.

В ходе проведенных исследований также было доказано, что предложенная схема формирования опорного напряжения имеет преимущество благодаря отсутствию ложного захвата в случае, когда частота гетеродина совпадает (захватывает) с частотой одной из боковых гармоник принятого ФМ-сигнала, что существенно упрощает данную схему, так как в ней отсутствуют дополнительные блоки, исключающие ложный захват. Кроме того, эта схема более помехоустойчива, поскольку в процессе исследования была определена дисперсия фазовой ошибки, значение которой является меньшим по сравнению с используемыми на сегодняшний день схемами, в частности схемой Костаса.

А. P. Romanov, Yu. V. Krylov Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

А. Yu. Sereda

JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

THE SCHEME OF CARRIER RECONSTRUCTION OF PHASE SHIFT SIGNAL

In the given work the developed scheme of restoration bearing a signal with the phase manipulation, having advantages before scheme Kostas owing to a smaller dispersion of a phase error is presented. Also during the spent researches it has been proved, that the scheme offormation of basic pressure, has advantage for lack offalse capture.

© Романов А. П., Крылов Ю. В., Середа А. Ю., 2010

УДК 621.378

Н. А. Сазонникова Самарский государственный технический университет, Россия, Самара

ЛАЗЕРНО-ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ АВИАЦИОННОЙ И КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Исследование направлено на повышение эффективности лазерно-электронных систем дистанционного зондирования поверхности изделий авиационной и космической техники. Построена математическая модель, описывающая структуру отраженного сигнала в зависимости от характеристик поверхностного слоя и параметров зондирующего излучения. Рассмотрены основные локационные ситуации и их характерные признаки. Разработан алгоритм построения и оптимизации систем дистанционного зондирования с учетом области их применения.

Лазерные диагностические системы применяются в России и за рубежом для контроля качества изделий машиностроения, авиационно-космической техники, автомобилестроения, приборостроения, для дистанционного зондирования поверхности Земли с пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов, а также в наземных комплексах для обнаружения и распознавания космических объектов. Целью исследования является повышение эффективности лазерно-элект-ронных систем дистанционного зондирования поверхности изделий авиационной и космической техники. При этом в качестве критерия оптимизации рассматривается максимум вероятности распознавания объектов при оптимальном разбиении пространства признаков.

Предлагаемая модель описывает особенности формирования изображений (интенсивности яркости в плоскости изображения) для анализа границ изображения и рельефа поверхности с учетом формы неровностей, а также для оценки возможности регистрации и достоверности распознавания рельефа поверхности с использованием характеристик зондирующей системы. В данной модели учитывается переотражение излучения в элементах поверхности.

Построены зависимости зеркальной и диффузной составляющей отраженного излучения в зависимости от выявленных безразмерных параметров исследуемой поверхности и лазерного излучения (см. рисунок). В зависимости от значения координаты х отно-

Решетневские чтения

сительная величина переотраженного в элементах поверхности излучения описывается выражением

Wl

W

■ = A

-1 (^обр - (* - A/cosа,) (xL-X'+A;)

51/со8 а (х'2- х[)

при Д[ < 0, А1' > 0, где величины Д[, Д1' определяют условия попадания переотраженного излучения на приемный объектив [1].

ММ,

0,5-

\ / V \ . \ " / \ / \ \ / \ \ / / \ \ / \ X/ /

\ 7 \ \ \ \ / y'' / / 4 ■' / / 1 ---2 3 ---- 4 5

1

&

3

Зависимость изменения относительной величины сигнала ^У^о от безразмерной координаты х/В1 для а = 30° и различных значений угла раскрытия трещины: 1 - у = 30°, п = 2,5/В1= 1,15; 2 - Ду = 3°, п = 1,8, &®1 = 1,3; Ду = -3°, п = 2,2, 5/В1 = 1,02; 4 - п ® ¥, Н1/В1 = 1, 5/В1 = 1,3; 5 - (-п) ® ¥, Н1/В1 = 1, &®1 = 1,02

Взаимодействие импульсного когерентного излучения сопровождается образованием поверхностной электромагнитной волны, интерферирующей с падающей. Степень их когерентности зависит от длительности импульса. Это проявляется в изменении формы индикатрисы, т. е. величины показателя индикатрисы, рассеянного поверхностью излучения.

Для решения задач Роскосмоса рассмотрены основные локационные ситуации и их характерные признаки:

- дефектоскопические системы. Как правило, известна априорная вероятность наличия дефектов того или иного вида. Удаление поверхности от источника излучения значительно меньше длины когерентности. Обнаружение осуществляется по критерию Байеса;

- локация с борта летательного аппарата. Априорная вероятность наличия объектов мало известна или неизвестна. Удаление зондируемой поверхности от источника излучения соизмеримо с длиной когерентности. Снижена вероятность распознавания по зависимости отражательной способности от длительности и скважности импульсов. Обнаружение ведется по критерию максимума правдоподобия;

- локация спутников в космическом пространстве. В этом случае не удается исследовать зависимость отражательной способности и индикатрисы рассеяния от длительности и скважности импульсов. Обнаружение осуществляется по критерию Байеса.

Влияние характеристик источника излучения на пороговую величину сигнала при обнаружении было оценено экспериментально. Оно определяется стабильностью мощности излучения, оси диаграммы направленности, длины волны для выбранных типов излучателей с учетом режимов эксплуатации. Разработан алгоритм построения и оптимизации систем дистанционного зондирования с учетом области их применения.

Библиографическая ссылка

1. Сазонникова Н. А. Исследование переотражения излучения в элементах поверхности // Компьютерная оптика / Моск. ЦНТИ. М., 2002. Вып. 22. С. 23-28.

N. A. Sazonnikova Samara State Technical University, Russia, Samara

LASER-ELECTRONIC SYSTEMS FOR SURFACE REMOTE PROBING

The investigation is directed to efficiency improvement of laser-electronic systems of surface remote probing of aviation and space machinery units. The mathematical model describing the reflecting signal structure that depends on surface lay characteristics and probe radiation parameters is shown. The fundamental location conditions and their typical attributes are considered. The algorithm of construction and optimization of remote probing systems is developed.

© Ca30HHHK0Ba H. A., 2010