Понятие системы
Системой обычно принято называть совокупность элементов, функционально связанных между собой таким образом, что бы выполнить поставленную задачу. При этом отличительной особенностью ОЭС является характер обработки информации от излучающего объекта, которая сопровождается преобразованием лучистой энергии оптического диапазона в электрический сигнал. В основе анализа сигналов в каналах ОЭС лежит системный подход к преобразующим свойствам ОЭС как системы.
Научной базой системного подхода является математическая теория систем, которая является одной из областей прикладной математики. Поэтому с позицией этого направления, система - это целостная совокупность взаимно упорядоченных, взаимно связанных и взаимодействующих элементов, обладающих пространственной или функциональной замкнутостью и выполняющих определенную задачу для достижения поставленной цели.
Многообразие систем привело к тому, что единого определения системы, удовлетворяющего всем требованиям, нет. Поэтому в современной математической теории систем считается, что система задана, если имеется какая либо ее модель. И в рамках такого подхода ОЭП является конструктивной физической моделью ОЭС, воспроизводящей физические принципы её связности и поведения. Теория ОЭС, как всякая физико-техническая наука, оперирует не подлинной реальностью, а ее идеализацией, некоторым образом, так называемой моделью. Наметившееся эффективное применение теории систем для решения задач оптико-электронного приборостроения привело к применению идей и методов системного анализа для автоматизированного проектирования ОЭП, при котором инженерные решения проверяются на функционирование в математических моделях отдельных звеньев и всей системы. При этом цепь математического моделирования состоит в том, чтобы заменить реальную ОЭС, исследовать которую сложно совокупностью более простых объектов математической модели, доступных для теоретического изучения. В процессе проектирования выделяют системотехнический уровень проектирования (ОЭП моделируется с точностью до звена) и схемотехнический уровень (осуществляется моделирование с точностью до элемента).
Под моделью каких-либо процессов, явлений и систем понимают их описание на языке научной теории или некоторый, в широком смысле, образ, обладающий существенными для целей моделирования свойствами.
Использование того или иного представления зависит от целей моделирования. В общем случае различают материальное, когда исследование ведется на реальной материальной модели, воспроизводящей основные характеристики системы: (геометрические, физические, структурные, функциональные, динамические), и идеальное, (теоретическое) при котором процесс преобразования описывается формализовано – теоретически создается идеальная имитация, моделирование. Материальное моделирование в свою очередь может быть: физическое, когда физическая модель и моделируемый объект имеют одну и туже природу, и предметно-математическое, предусматривающее исследование процесса путем изучения какой-либо системы другой природы, описываемой теми же математическими соотношениями (компьютерная модель или моделирующий алгоритм). Математическая модель на практике используется как приближенное описание какой - либо системы, выраженное с помощью математических символов.
Таким образом, научной базой анализа и синтеза ОЭП служит теория ОЭС в основе явления которой лежит системный подход к описанию процессов преобразования сигналов, основанный на фундаментальном понятии системы, система это совокупность функционально связанных объектов (узлов, блоков), выполняющих определенную задачу (предназначен для выполнения задачи), которая считается заданной, если задана какая-либо ее модель (знаковая, концептуальная либо какая еще).
Тема 3. Функциональные схемы ОЭС измерительного и следящего типов, их отличительные особенности, основные характеристики. Структурные схемы ОЭС, состав, назначение основных частей и блоков. Передаточные функции систем по сигналу, для случайного управляющего сигнала.
С учетом решаемых задач системы ОЭС подразделяются на информационные, измерительные и следящие.
Информационные системы предназначены для сбора, обработки и воспроизведения информации о распределении яркости объектов излучения в различных областях спектра (тепловизоры, телевизионные системы, ОЭС ночного видения, сканируюшие радиометры, лазерные локаторы и т.п.).
Измерительные ОЭС служат для измерения некоторых параметров объектов излучения: физических, геометрических, временных, энергетических, системы привязки координат и т.п.
Следящие ОЭС предназначены для автоматического сопровождения объектов изучения, поддержания характеристик и параметров на заданном уровне и их измерению по компенсационной схеме (системы ориентации, стыковки, автоматического сопровождения, наведения).
Условия работы оптико-электронного прибора, как правило, определяют особенности в его структуре, однако практически во всех случаях на входе ОЭС совместно с полезным сигналом действует помеха, создаваемая как самим объектом, так и окружающим его фоном. Для приборов информационного типа основная задача в таких условиях состоит в максимальном подавлении помех, маскирующих детали микроструктуры поля излучения в пространстве предметов.
В приборах измерительного типа обычно не требуется восстанавливать весь объем информации, содержащийся в потоке излучения, необходимо просто измерить некоторые характеристики и параметры, одного или нескольких источников излучения, занимающих часть пространства. Критерием качества ОЭС этого типа является величина ошибки измерения требуемых характеристик и параметров.
В большинстве случаев для ОЭС характерны два режима работы: обнаружения и режим нормального функционирования. В режиме обнаружения, как правило, время, отводимое на обнаружение, ограничено, полезный сигнал и помеха имеют большую статическую неопределенность, что требует тщательного выбора критериев обнаружения и построения сложных алгоритмов и схем обработки сигналов. В режиме нормального функционирования, протекающего более длительное время, значительно снижается статическая неопределенность сигналов и помех, что позволяет осуществить оптимальную обработку.