Глава 5. Обнаружение оптических сигналов и измерение их параметров

5.1. Три варианта общей постановки задачи

(Назначение, цель, исходные данные)

В предыдущих разделах изложены теоретические основы процесса преобразования детерминированных и случайных сигналов (помех) с помощью основных элементов ОиЛзЭС. Полный процесс преобразования сигналов складывается из преобразования двумерных оптических сигналов, их трансформации в одномерные электрические сигналы и последующего преобразования сигналов в электронном тракте. ММ ПЭ, полученные на основе общих положений теории ОиЛзЭС в координатном или частотном представлении, позволяют рассчитать и провести анализ параметров сигнала и статистических характеристик помехи на выходе любого ПЭ в рамках анализа структурной схемы ОиЛзЭС (рис. 1.3).

Однако до сих пор не ставился вопрос о конечной цели, которая должна быть достигнута в рамках исходных данных с помощью разработанных модельных представлений. Во-первых, какой должна быть структура (строение) ОиЛзЭС, чтобы решение поставленной задачи было наиболее качественным? Во-вторых, каковы потенциальные возможности ОиЛзЭС различного назначения? В‑третьих, как организуется система оценок достигаемых в каждом конкретном случае результатов? Другими словами, рассмотрев круг вопросов, относящихся к категории задач, решаемых в рамках анализа структурной схемы ОиЛзЭС, необходимо перейти к построению основ теории структурного синтеза ОиЛзЭС.

В условиях воздействия внешних и внутренних помех, имеющих случайный характер, структурный синтез ОиЛзЭС базируется на статистической теории приёма и обработки сигналов, объединяющей и использующей основные научные и практические достижения теории вероятностей, математической статистики, теории связи и управления. При этом применительно к ОиЛзЭС идентифицируются три варианта общей постановки задачи.

5.1.1. Задача обнаружения оптического объекта

В рамках первого варианта задано пространство предметов, характеризуемое яркостным полем оптического диапазона спектра, которое имеет в самом общем случае случайный характер. С определённой вероятностью в этом яркостном поле может находиться исследуемый объект, излучающий детерминированный оптический сигнал c_оптч(t). Этот сигнал регистрируется сложным оптико-электронным комплексом, управляемым дисайдером, или полностью автоматическим комплексом управления. ОиЛзЭС, входящая в состав комплекса и просматривающая анализируемую область предметного пространства, должна вполне обоснованно «дать ответ» на вопрос, находится ли объект в угловом поле или нет, т.е. решить задачу обнаружения объекта. При решении этой задачи 1) полезным сигналом является лишь излучение объекта c_оптч(t).

2) Излучение остальной части предметного пространства является мешающим фоновым излучением (помехой П^сл = {П(t)}), маскирующим полезный сигнал.

3) К фоновой помехе могут добавляться так называемые оптические организованные помехи в виде излучения специальных источников, входящих в состав устройств противодействия работе ОиЛзЭС разного назначения.

4) Еще одним мешающим фактором являются внутриприборные шумы ПИ и элементов ЭТ. Таким образом, в рамках первого варианта постановки задачи ОиЛзЭС должна ответить на вопрос, приходит ли на её вход полезный сигнал вместе с помехой c(t) + П(t) или только помеха П(t), т. е. задача обнаружения объекта эквивалентна задаче обнаружения полезного сигнала на фоне помех.