4.6. Математическая модель канала утечки информации применительно к инфракрасной разведке

Так как вся энергия в ИК спектре обусловлена тепловыми процессами, то необходимое нам отношение «сигнал/шум» в ИК диапазоне принимает вид отношения температур.

Воспринимаемое отношение с/ш q_в определяется геометрией тела и отношением с/ш в его элементе разрешения q_э.

, (4.35)

где - пороговая чувствительность тепловизора; - пропускание атмосферы; - перепад радиационных температур объекта и фона.

, (4.36)

где - коэффициент теплового излучения поверхности, - коэффициент, который учитывает изменение радиационной температуры объекта за счет радиационного излучения от атмосферы и фона.

Коэффициент теплового излучения – это отношение энергетической светимости теплового излучателя к энергетической светимости АЧТ при той же температуре.

.

Атмосфера и фон отражают излучение, в том числе и в ИК диапазоне, изменяя радиационную температуру объекта. При этом коэффициент, который учитывает изменение радиационной температуры объекта за счет радиационного излучения от атмосферы и фона изменяется в следующих пределах:

,

где верхние значения – для ясной погоды или высокой облачности, нижнее- для низкой облачности.

Итак,

, (4.37)

где - это отношение площади объекта к площади элемента разрешения; зависит от площади объекта и разрешения на местности.

Чем меньше перепад температур, тем больше должен быть объект, чтобы он был замечен.

Пусть -линейная величина элемента разрешения на плоскости, тогда

. (4.38)

Пороговые значения и будем считать известными, так как человеческий глаз воспринимает целостное изображение.

Если два близкорасположенных тела имеют маленькое значение разницы температур, то они сливаются и воспринимаются как единое целое. Чем меньший контраст температур фиксирует прибор, тем он имеет лучшее разрешение.

Имея разницу по температуре можно пересчитать ее в разницу по пространству. В ИК технике разрешение меряют предельной пространственной частотой (минимальный объект, который еще виден). В ИК технике используются не черно-белые, а температурные мирры. Миррами для ИК техники являются независимые источники, не имеющие возможности влиять друг на друга.

На малых углах пространственную частоту измеряют в м/рад, т.е. вводится угловая мера измерения (рис. 4.11), при этом D – это дальность до объекта, угол прямо зависит от размера объекта l.

Таким образом, прямопропорциональна f( ).

Пересчет температуры в разницу по пространству идет умножением пространственных частот на дальность наблюдения.

D

l

Рис. 4.11. Измерение пространственной частоты

Рассмотрим пример. Пусть значение пространственной частоты видового диапазона равно , тогда , а так как в видимом диапазоне разрешение есть период мирры, то разрешение ее м.

-это угол, при котором на заданном расстоянии различаются два объекта по температуре.

Рассмотрим связь между заданной температурой и предельной пространственной частотой, при которой этот объект еще различим.

, (4.39)

где - чувствительность прибора, - угловой размер чувствительного элемента приемника излучения, - предельно-частотная характеристика ИК аппаратуры в точке предельной пространственной частоты, - коэффициент временного интегрирования зрительного анализатора. На рис. 4.12. представлена предельно частотная характеристика ИК аппаратуры.

Перерасчет размеров от угловых к линейным ведется по формуле:

к

1

Рис. 4.12. График предельной пространственной частоты