ВОЛКОВ Виктор Генрихович,
кандидат технических наук, доцент
АКТИВНО-ИМПУЛЬСНЫЕ ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ
Действие активно-импульсных (АИ) ПНВ основано на импульсном методе наблюдения, предложенном академиком А.А. Лебедевым в 1936 г. [1]. Сущность метода сводится к следующему. Объект наблюдения освещается короткими световыми импульсами, длительность которых значительно меньше времени распространения света до объекта и обратно. При этом объект наблюдается в оптический прибор, снабженный быстродействующим затвором, открывающимся в такт с посылкой световых импульсов на определенное время. В том случае, когда временная задержка между моментом излучения импульса и моментом открывания затвора равна удвоенному времени, необходимому для прохождения светом расстояния до объекта и обратно, наблюдатель будет видеть только сам объект и участок пространства, непосредственно его окружающий. Глубина этого пространства определяется как временем открытого состояния затвора, так и длительностью светового импульса.
В дальнейшем этот метод был описан в зарубежной литературе, в которой он обычно называется методом стробирования по дальности (Gated Viewing).
Для реализации этого метода необходимы импульсный осветитель, генерирующий достаточно короткие импульсы света, а также преобразователь изображения, оснащенный быстродействующим затвором. Первоначально в качестве такого осветителя использовался ламповый прожектор, а в приемной части аппаратуры устанавливался обычный ЭОП. Импульсный режим работы приемной части обеспечивался либо установкой перед фотокатодом ЭОП быстродействующего затвора Керра или Поккельса, либо импульсным управлением (стробированием) ЭОП непосредственно по напряжению высоковольтного питания. Использование указанных затворов приводило к неоправданным энергетическим потерям, а стробирование по напряжению питания требовало ламповых электронных блоков, обладающих значительными массой, габаритами и энергопотреблением.
В конце 40-х годов М.М. Бутслову и его коллективу удалось разработать импульсные ЭОП с компенсированным затвором [1]. Применение этих ЭОП позволило существенно упростить блок стробирования и снизить его массу, габариты и энергопотребление.
В 1950 г. по инициативе А.А. Лебедева в Государственном оптическом институте (ГОИ) СССР были начаты работы по созданию первых образцов АИ-приборов наблюдения. В качестве импульсного осветителя использовался прожектор, выполненный на основе отражателя диаметром 1500 мм и разборной аргоновой импульсной лампы ГОИ с давлением 4 – 6 атм, частотой 500 – 800 Гц и средней мощностью излучения 2 – 3 кВт [1].
В приемной части аппаратуры использовался объектив с фокусным расстоянием 600 мм и относительным отверстием 1:1,6, импульсный ЭОП УЗ-42 и окуляр с увеличением 4х. Была достигнута дальность распознавания объектов на морской поверхности свыше 15 км. Вместе с тем масса, габариты и энергопотребление аппаратуры оставались значительными из-за лампового прожектора. Угол расходимости его излучения также был велик, что снижало силу света и ограничивало дальность действия прибора. Поскольку увеличить яркость импульсных плазменных источников света не представлялось возможным выше определенных пределов, улучшить параметры прибора также было нереально.
Ощутимого прогресса в развитии АИ ПНВ удалось достигнуть только в начале 60-х годов в связи с созданием лазеров. По сравнению с искровыми ламповыми источниками лазеры обладают существенными преимуществами:
- высокой яркостью и направленностью излучения;
- монохроматичностью излучения, позволяющей использовать в приемной части прибора узкополосные фильтры, отсекающие излучение световых помех;
- малой длительностью импульсов излучения (единицы и десятки герц), позволяющих получить сравнительно малые глубины просматриваемого пространства, измеряемые долями и единицами метров. Это позволяло резко повысить контраст изображения в сильно рассеивающих средах (дымка, туман, дождь, снегопад, вода и пр.). В этой связи самые благоприятные результаты были получены при использовании твердотельных лазеров, работающих в режиме модулированной добротности и генерирующих наиболее короткие мощные импульсы излучения с длительностью 20 – 50 нc.
Первые работы с АИ-приборами, использующие лазеры, были проведены в ГОИ в 1963 г. Лазер на рубине, работавший в режиме модулированной добротности, обеспечивал энергию в импульсе 0,5 Дж при длительности импульса излучения 30 нс. В приемной части аппаратуры использовался импульсный ЭОП с компенсированным затвором и объектив с фокусным расстоянием 1000 мм и относительным отверстием 1:7. Аппаратура позволяла ночью наблюдать грузовую автомашину на дальности до 1 км. При этом ошибка измерения дальности не превышала 5 м. На расстоянии приблизительно 800 м от прибора устанавливался щит с вырезанной на нем звездой. Перед щитом была повешена занавеска из многослойной марли для имитации воздушной дымки. При наблюдении ночью в обычный пассивный прибор, а днем в оптический прибор (бинокль) изображение звезды не просматривается. Но использование АИ-режима позволило "отсечь" марлю, и появилось четкое изображение звезды. В процессе испытаний ясным солнечным днем при уровне естественной освещенности 5х104 лк объект наблюдений распознавался на дальности 1,2 км. Проводились также успешные испытания по наблюдению при сильном дожде, тумане и при наличии между прибором и объектом наблюдения облака. В приемной части аппаратуры был установлен интерференционный фильтр с полосой пропускания 3 нм.
В дальнейшем в ГОИ использовались лазеры на стекле с неодимом с удвоенным и без удвоения частоты, работающие в частотном или моноимпульсном режиме модулированной добротности, а также и в более благоприятном режиме пичковой генерации с длительностью импульса пачки пичков 200 нс.
Длительность строба составляла при этом около 1 мкс. В работе [2] представлены результаты как отечественных, так и зарубежных работ по созданию АИ-аппаратуры.
Она использовалась для высокоскоростной фотографии, аэрофотосъемки, подводного видения. В последнем случае дальности видения составляли от нескольких десятков до 300 м.
Описание систем подводного видения на базе АИ ПНВ может служить темой отдельной статьи.
Блок-схема АИ ПНВ с использованием твердотельных лазеров представлена на рис. 1.
Прибор работает следующим образом. В импульсном лазерном осветителе 1 функционирует активная среда 3 излучателя 2. Активная среда 3 возбуждается излучением лампы 4 закачки, запихиваемой блоком 5 ее питания. Генерация лазерного излучения поддерживается с помощью зеркал M1 и М2 резонатора. Модулятор добротности 6, возбуждаемый его блоком 7 питания, создает режим Q-модуляции. Оптика 8 формирует требуемый угол подсвета и направляет излучение осветителя 1 на объект наблюдения. Импульсы излучения, отразившись от объекта, поступают в блок 14 наблюдения. Объектив 15 формирует изображение объекта на фотокатоде импульсного ЭОП 17. Фильтр 16 служит для отсечения измерения световых помех, действующих в широкой области спектра. До прихода импульса излучения на фотокатод ЭОП 17 затвор последнего заперт. В момент прихода отраженного от объекта наблюдения импульса излучения затвор ЭОП отпирается на время, равное или несколько превышающее длительность этого импульса. Для обеспечения указанной синхронной работы осветителя 1 и блока 14 наблюдения служит фотоприемник 9, преобразующий часть энергии импульса лазерного излучения в импульсный электрический сигнал, который запускает задающий генератор импульсов (ЗГИ) 11, работающий в ждущем режиме. ЗГИ 11 формирует синхронизирующие импульсы, которые задерживаются в блоке регулируемой задержки (БРЗ) 12 на время, равное прохождению импульсом излучения расстояния от прибора до объекта наблюдения и обратно. С выхода БРЗ 12 синхроимпульс возбуждает формирователь стробирующих импульсов (ФСИ) 13, который создает стробирующие импульсы, отпирающие затвор ЭОП 17. Последний усиливает изображение по яркости, преобразуя его в видимое. Изображение наблюдается оператором через окуляр 18. Оператор, плавно регулируя задержку, может перемещать узкую зону просматриваемого пространства по глубине до тех пор, пока в ее пределы не попадет наблюдаемый объект.
Рис. 1. Блок-схема АИ ПНВ с использованием импульсного осветителя на основе твердотельного лазера.
Если на выходе блока 14 наблюдения установлен ТВ-канал 20, то изображение с экрана ЭОП переносится на светочувствительный элемент передающей ТВ-камеры 21 с помощью первого 18 и второго 19 компонентов оптики переноса. ТВ-камера 21 преобразует изображение в электрический сигнал, который усиливается в видеоусилителе 22 и передается в ТВ-монитор 23, где видеосигнал преобразуется в оптическое изображение. Синхрогенератор 24 служит для кадровой и строчной синхронизации работы блоков 21 – 23, а также для синхронизации ЗГИ 11. Для выполнения последней функции сигнал строчной частоты с синхрогенератора 24 поступает в блок 25 деления частоты, который делит частоту строк до уровня, близкого к частоте работы осветителя 1 и кратного ей [1].
Однако минимальных габаритов, массы, энергопотребления, а также наиболее высоких эксплуатационных показателей удалось добиться при использовании в АИ ПНВ осветителей на базе импульсных лазерных полупроводниковых излучателей (ИЛПИ).
В России в 1962 – 1964 гг. экспериментальная АИ-аппаратура с использованием ИЛПИ впервые была разработана в НИИ прикладной физики по инициативе чл.-кор. АН СССР Л.Н. Курбатова. Первые образцы ИЛПИ требовали охлаждения жидким азотом, что вынуждало использовать либо газовую холодильную машину Стирлинга, либо разомкнутую систему охлаждения. Это было неприемлемо для практики применения приборов. В конце 60-х – в начале 70-х гг. появились образцы ИЛПИ, не требующие охлаждения, а объединение отдельных излучателей в многоэлементные решетки позволило достигнуть средних мощностей излучения, достаточных для достижения требуемых дальностей действия. В связи с этим в России и за рубежом появились уже не только макетные образцы, а реально используемые АИ-приборы [1].
Сообщалось [1], что фирма Laser Diode Laboratories (LDL), США, разработала АИ ПНВ с дальностью действия до 100 м. Масса удерживаемого в руках прибора составляла 6,8 кг.
Прибор позволял видеть объекты и измерять дальность до них как при нормальной прозрачности атмосферы, так и во время дождя, в тумане и в снегопад. Аналогичный прибор, но с дальностью действия 300 м, был разработан в ГУП “НПО “Орион” в 1972 г.
Блок-схема АИ ПНВ с осветителем на базе ИЛПИ представлена на рис. 2. Он работает так же, как и ПНВ, представленный на рис. 1, только ЗГИ 6 запускается синхроимпульсами от блока 4 накачки, с другого выхода которого импульсами тока возбуждается ИЛПИ 3, генерирующий равные им по длительности импульсы излучения.
АИ ПНВ независимо от блок-схемы позволяют повысить контраст в изображении наблюдаемого объекта, а значит, и дальность действия прибора за счет:
- отсечения задержкой излучения обратного рассеяния, которое в обычных активных ПНВ накладывается на изображение наблюдаемого объекта и снижает контраст в его изображении даже при нормальной или при незначительно ухудшенной прозрачности атмосферы;
- ослабления, равного скважности работы прибора, рассеянного в атмосфере излучения, определяемого уровнем естественной освещенности.
Это излучение в обычных пассивных ПНВ при пониженной прозрачности атмосферы также резко снижало контраст в изображении наблюдаемого объекта.
На фото 1 показан характер наблюдения в АИ ПНВ ночью в туман ростового макета фигуры человека при работе прибора в пассивном (а), активно-непрерывном (б) – осветитель работает, затвор ЭОП открыт – и АИ-режимах (в). Преимущество АИ-режима здесь очевидно. На фото 2 дано изображение танка (а), надувной шлюпки (б) и фигуры человека рядом с ее макетом (в) при работе прибора в АИ-режиме.
Фото 1. Характер наблюдения в АИ ПНВ ночью в туман ростового макета фигуры человека при работе АИ ПНВ в:
а) пассивном;
б) активно-непрерывном – осветитель работает, затвор ЭОП открыт;
в) активно-импульсном режимах.
Фото 2. Характер наблюдения в АИ ПНВ при его работе в АИ-режиме:
а) танка (борт);
б) надувной шлюпки с двумя гребцами (борт);
в) ростовой фигуры человека рядом с ее мишенью.
Так как объект наблюдения воспринимается в пределах очень узкой глубины просматриваемого пространства, то фон за объектом отсекается. Это позволяет наблюдать малоконтрастные объекты, которые не видны ни ночью в пассивные или активные оптико-электронные приборы, ни даже днем в обычные оптические наблюдательные приборы. Например, в АИ ПНВ отчетливо были видны сооружения из снега (вал) или фигуры людей в белых халатах на фоне снежной целины. Это открывает большие возможности применения АИ ПНВ для спасателей или для разведки природных ресурсов, например, выделить уголь на фоне породы.
Поскольку изображение объекта наблюдения появляется только при определенной величине задержки, прямо пропорциональной дальности до объекта, то по величине задержки можно измерять дальность до объекта. Точность измерения дальности обычно достигает ±10 или ±5 м, но при необходимости может быть и выше не менее чем на порядок. Эта точность не зависит от дальности до объекта, а определяется только длительностью импульса строба и импульса подсвета. В отличие от обычных лазерных дальномеров в АИ ПНВ исключена возможность выдачи ложного значения дальности за счет реакции дальномера на случайные предметы, находящиеся между полезным объектом и прибором (например, ветки деревьев, провода и пр.), сигнал от которых может значительно превышать сигнал от полезного объекта. В АИ ПНВ все эти ложные сигналы отсекаются задержкой.
За счет работы в импульсном режиме любая длительная световая помеха (излучение прожекторов, фар, пламя костров и пр.) ослабляется в число крат, равное скважности работы прибора (при условии достаточно надежного запирания затвора ЭОП). Так осуществляется временная селекция наблюдаемого объекта на фоне помех. Дополнительная помехозащищенность достигается применением в блоке наблюдения полосового (или отсекающего) фильтра с полосой пропускания, соответствующей рабочей области спектра лазерного осветителя. Реальные значения степени защиты от помех за счет указанной спектрально-временной селекции могут достигать 105 – 107. Этого достаточно для того, чтобы наблюдение не нарушалось при воздействии на прибор прожектора с силой света до 4х10б кд, а также для ведения наблюдения и в дневных условиях при уровне естественной освещенности 5х104 – 105 лк – ясный солнечный день. Таким образом, АИ-режим позволяет реализовать круглосуточное наблюдение.
Изменение величины задержки позволяет выделять либо подсвечиваемый объект наблюдения, либо подсвечиваемый ближний фон за ним. В первом случае оператор видит светлый объект на темном фоне – изображение объекта в "положительном" контрасте. Во втором случае – темный силуэт наблюдаемого объекта на светлом фоне – изображение объекта в "отрицательном" контрасте. С энергетической точки зрения выгоднее наблюдать в "отрицательном" контрасте, так как обычно природные фоны имеют более высокий коэффициент яркости, чем наблюдаемый объект, и, следовательно, для достижения требуемой дальности действия необходима меньшая сила света осветителя. Но при этом теряются многие информативные признаки объекта, так как виден только его силуэт (внешний контур), а нижняя часть сливается с фоном. Кроме того, ближнего фона может и не быть (если объект проектируется на фоне неба, например), поэтому наиболее универсально наблюдение в "положительном" контрасте, для которого и приводятся обычно все данные по дальности действия.
AИ ПНВ может работать в пассивном, активно-непрерывном и в активно-импульсном режимах (в зависимости от внешних условий). Недостатком АИ-режима является ограниченность глубины просматриваемого пространства, определяемой длительностью строба, а также тем, что поле зрения в АИ-режиме равно только углу подсвета лазерного осветителя. Из энергетических соображений этот угол не может быть большим и обычно не превышает 1 – 3°.
Таким образом, для обнаружения наблюдаемого объекта приходится вести поиск как по полю, так и по глубине, что приводит к совершенно неприемлемым затратам по времени. Поэтому поиск ведут обычно в более широкопольном пассивном режиме. Дальность обнаружения объекта обычно в 1,3 – 1,5 раза превышает дальность его распознавания. По этому в пассивном режиме объект только обнаруживают, а распознают его и измеряют дальность в АИ-режиме, который имеет перед пассивным режимом преимущество по дальности. Если это невозможно из-за низкой освещенности, то поиск ведут в активно-непрерывном режиме, а при низкой прозрачности привлекают какой-либо дополнительный канал поиска. Круглосуточный поиск объектов можно вести по бликам лазерного излучения подсвета, отраженного от оптических или оптико-электронных средств этих объектов. Дальность обнаружения объектов по бликам может достигать нескольких километров [2]. Фирма “Транскрипт” (РФ) разработала такой АИ ПНВ “Мираж-1200” с дальностью обнаружения бликов 1200 м, с углом поля зрения 4,5?, массой 2,1 кг, энергопотреблением 13 Вт [3].
Возможно применение и так называемого "гибридного" режима, в котором одновременно сочетаются пассивный, активно-непрерывный и АИ-режимы. Гибридный режим оптимален при использовании АИ ПНВ для вождения транспортного средства.
За последние годы АИ ПНВ получили вывод изображения в ТВ-канал, выполненный чаще всего на базе ПЗС-матрицы. При этом заслуживает внимания ТВ АИ ПНВ НИИ “Платан” [4], выполненный на базе импульсного порлупроводникового лазера с накачкой электронным пучком. Дальность видимости в ТВ АИ ПНВ 5 – 1000 м, глубина просматриваемого пространства 3 – 30 м, угол поля зрения 1,5 – 15?, мощность излучения в импульсе 10 – 15 МВт, длительность импульса подсвета 5 нс, разрешающая способность 350 ТВ-линий [4].
На фото 3 – 7 и рис. 3, 4 представлен внешний вид типичных АИ ПНВ.
Фото 3. Внешний вид переносного АИ ПНВ ГУДП СКБ ТНВ:
справа – десятимодульный осветитель на базе ИЛПИ,
слева – прибор наблюдения.
Фото 4а. Внешний вид портативного
АИ ПНВ “Филин-130” (NVD-130);
Фото 4б. Внешний вид портативного АИ ПНВ ДМ-740.
Фото 5. Внешний вид переносного АИ ПНВ ЦКБ “Точприбор”.
Фото 6а.. Внешний вид ТВ АИ ПНВ ГУДП СКБ ТНВ;
Фото 6а.. Внешний вид ТВ АИ ПНВ NORD Lynx
Фото 7. Внешний вид ТВ АИ ПНВ “Беркут”
с дистанционной передачей изображения.
Фирма Video and Optical Systems Ltd. (Великобритания) разработала образец такого ТВ АИ ПНВ на базе ПЗС-матрицы с числом элементов 610х575 [1] (рис. 3). Габариты камеры 38,1х70,5х117,5 мм. Прибор может работать как в пассивном, так и в активно-импульсном режиме. Прибор потребляет постоянный ток 400 мА при напряжении питания 12 В. Полупроводниковый лазерный осветитель, устанавливаемый сверху на корпусе ТВ-камеры, излучает среднюю мощность 30 мВт на длине волны 830 нм. Дальность действия ТВ АИ ПНВ составляет 100 м. Объектив прибора наблюдения имеет регулируемую ирисовую диафрагму. Более мощный лазерный осветитель Z130 обеспечивает дальность действия до 1 км. Другие модификации этой системы позволяют увеличить дальность до 4 км [1]. ПЗС-матрица состыкована с ЭОП II поколения, по микроканальной пластине (МКП) которого осуществляется стробирование.
Рис. 3. Внешний вид АИ ПНВ фирмы
Video and Optical Systems Ltd. (Великобритания) с ТВ-выходом изображения:
1 – прибор наблюдения, 2 – импульсный лазерный осветитель.
Фирма NITECAM (Израиль) разработала ТВ АИ ПНВ (модель L 2001). Прибор может работать с частотой строк 625 или 525 Гц при частоте кадров соответственно 25 и 30 Гц. Разрешение прибора 350 ТВ линий. Индикатор – ТВ-монитор с размером экрана 50 мм. Рабочая освещенность 10-4 лк, рабочий спектральный диапазон 500 – 900 нм. Объектив прибора наблюдения – Zoom с фокусным расстоянием, регулируемым в пределах от 16 до 160 мм при относительном отверстии 1:1,8 с автоматической регулировкой ирисовой диафрагмы. Угол поля зрения регулируется в пределах от 40 до 4° Дальность действия в абсолютной темноте 100 м. Лазерный полупроводниковый осветитель (класс Зв) с мощностью излучения 10 мВт, рабочая длина волны 820 – 850 нм [1].
Безопасная дистанция для зрения составляет 10 см от лазерного осветителя. Питание прибора обеспечивается напряжением 10 – 16 В при постоянном токе 1,5 А. Габариты 585х280х240 мм (исключая батарею питания, но включая видоискатель и оптику) [1].
Фирма International Business Machines Corp. [1] разработала ТВ АИ ПНВ для наблюдения с воздуха за наземными объектами (рис. 4). Для того, чтобы последовательно высвечивать наблюдаемые полосы местности, ИЛПИ (решетка полупроводниковых лазерных диодов) выполнен в виде линеек, смещенных ступенями друг относительно друга. Шагу каждой ступени соответствует глубина подсвечиваемого дискретного участка местности.
Рис. 4. Самолетный АИ ТВ ПНВ фирмы
International Business Machines Corp.:
I – самолет, II – местность, j1 – jn - углы наклона линии визирования соответствующего участка местности по отношению к линии горизонта, D1 – D2 – дальности до этих участков, 1 – ЗГИ, 2 – блок накачки, 3 – ИЛПИ, 4 – линейки лазерных диодов ИЛПИ, 5 – световоды, 6 – объектив формирования излучения, 7 – БРЗ, 8 – ФСИ, 9 – ТВ-камера с импульсным ЭОП, 10 – ее объектив.
При использовании таких ПНВ решающую роль играет оптимальный выбор гибридно-модульного преобразователя (ГМП), в котором импульсное управление (стробирование) осуществляется в основном по МКП ЭОП или по его фотокатоду.
Фирма Varo для этой цели рекомендует ЭОП II поколения модели 5772, 9723, 9732 с диаметром фотокатода 18, 25 и 40 мм соответственно. Для каждой модели минимальная длительность строба достигает соответственно 5, 20 и 50 нс [1].
Низкоуровневая телевизионная камера (НТВ-камера) фирмы Fairchild (США) [1] имеет длительность строба менее 1 нс. Напряжение стробирования 200 В, коэффициент преобразования ЭОП 2х104. Разрешение системы 15 штр/мм, динамический диапазон 800. Число элементов ПЗС-матрицы 512x512.
Фирма Kaman Sciences Corp. (США) предложила стробируемый ГМП (ЭОП фирмы ITT F4157 (диаметр фотокатода 40 мм) + ПЗС ТН-7882 (384x576 элементов). ЭОП стробируется по сеточному затвору напряжением 150 В [1].
Фирма Jai (Дания) предлагает ТВ АИ ПНВ JAI 715 А и 716 G, стробируемые в пределах длительностей 0,1 – 16,7 мкс. Разрешение приборов по горизонтали – 560 ТВ-линий [1].
Прибор Nanocam фирмы ?RDID (Израиль) допускает длительность строба менее 1 нс при частоте импульсов от 25 до 1000 Гц [1].
ТВ АИ ПНВ СО477 фирмы Hamamatsu (Япония) на базе ГМП для области спектра 200 – 850 нм имеет разрешение 450 ТВ линий, угол поля зрения 17° и работает с длительностью строба менее 100 нс [1]. Все ЭОП этой фирмы имеют возможность стробирования. Наличие в ЭОП двух МКП позволяет повысить коэффициент усиления яркости до 106 при разрешающей способности 32 штр/мм [1].
ТВ АИ ПНВ фирмы Stanford Computer Optics Inc. (США) для области спектра 130 – 920 нм работает при Е = 5х104-10-6 лк с длительностью строба 5 нс [1].
Фирма Princeton Instruments Inc. (США) разработала ГМП (ЭОП II поколения + ПЗС матрица 512x512 элементов) с динамическим диапазоном 105, работающий в области спектра 0,18 – 0,9 мкм при длительности импульса строба менее 5 нс [1].
Фирма Kodak (США) предлагает ТВ АИ ПНВ на базе ГМП (ЭОП II поколения + один модуль ЭОП I поколения + ПЗС-матрица). Разрешение – 11 штр/мм. Габариты 100х127х366 мм. Длительность строба меняется ступенями от 10 нс до 5 мс. Масса прибора 4 кг [1].
Фирма Fairchild разработала для вертолета UH-1 ВВС США ТВ АИ ПНВ. Прибор использует лазерный полупроводниковый осветитель, работающий на длине волны 0,85 мкм, излучающий в угле подсвета 9,5х30°. Приемная часть выполнена на базе ГМП (ЭОП с диаметром фотокатода 18мм + ПЗС 575x575 элементов). Длительность строба составляет 1 мкс. Дальность действия устройства 300 м [1].
Параметры портативного АИ ПНВ Mark III Night Observation Device (NOD) фирмы Mercury Engineering Inc. (США) представлены в табл. 1.
Представляет интерес АИ ПНВ PHS фирмы RCA (США) для управления посадкой и полетом на малых высотах тяжелого грузового вертолета [1]. Осветитель, выполненный на основе решетки лазерных диодов, обеспечивает пятно подсвета на земле с постоянным диаметром 6 м при высоте полета вертолета от 4,5 до 37 м. Это достигается с помощью объектива с плавно изменяемым фокусным расстоянием. Частота подсвета 5 кГц, длительность импульса подсвета 50 нс. Дальность и координаты места посадки измеряются с точностью ±1,2 м, что достигается с помощью дополнительной частоты модуляции 100 МГц. Фирма Xedar Corp. (США) разработала целую серию ТВ АИ ПНВ, предназначенных для поиска с воздуха пострадавших, предупреждения столкновений с судами и доставки грузов на неподготовленные аэродромы при любой погоде. Основные параметры этих приборов приведены в табл. 1. Сообщалось о АИ ТВ ПНВ [1], изображение в котором выведено на систему обработки, позволяющую запомнить в памяти до четырех полукадров изображения в телевизионном стандарте форматом 256х256х8 бит. Осветитель выполнен на базе полупроводникового лазера ЛПИ-103. В приемной части ПНВ был установлен ЭОП с МКП, состыкованный с суперкремниконом ЛИ-702-3, входящим в состав промышленной установки ПТУ-50. Сообщалось [1] о возможности использования ТВ АИ для вождения судов на подводных крыльях в ухудшенных метеоусловиях.
В 1998 г. в ГУДП СКВ ТНВ НПО "Орион" создан переносной наблюдательный ТВ АИ ПНВ "Беркут" (фото 7) для решения широкого круга народнохозяйственных задач (разведка и добыча полезных ископаемых подземным и открытым способом, строительные работы в сложных условиях видимости и пр.). ПНВ "Беркут" (табл. 1) имеет встроенный малогабаритный радиопередатчик, обеспечивающий дистанционную передачу стандартного черно-белого ТВ-сигнала в дециметровом диапазоне длин волн в любом направлении с помощью штыревой антенны. При использовании направленной параболической антенны диаметром 150 мм дальность передачи увеличивается до 2,5 км, а применение такой антенны диаметром 600 мм увеличивает эту дальность до 20 км, однако в этом случае ПНВ перестает быть переносным. Изображение наблюдается с помощью выносного видеоконтрольного устройства, масса которого вместе с приемной частью радиопередатчика, пультом управления и батареей питания не превышает 3,1 кг. В качестве источника первичного питания ПНВ используются аккумуляторная батарея ЮНЛЦ-0,9. Масса ПНВ вместе с треногой в рабочем положении не превышает 20 кг [5].
Таблица 1. Основные параметры активно-импульсных ПНВ (по данным проспектов фирм).
Литература
1. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. М., ООО “Недра-Бизнесцентр”, 1999, 286 с.
2. Волков В.Г. Применение активно-импульсных приборов наблюдения для видения бликующих элементов. Вопросы обороной техники, серия 11, 1995, вып. 1 – 2 (144-145), с. с-7.
3. Мираж-1200. Прибор обнаружения оптических и оптоэлектронных систем и круглосуточного видения. Проспект НПЦ Транскрипт, М., РФ, 2001.
4. Гольченко А.Н., Олихов И.М. Полупроводниковый лазер с электронной накачкой – новый короткоимпульсный источник излучения. Электронная промышленность, 1996, № 3, с. 65 – 70.
5. Волков В.Г., Кощавцев Н.Ф., Лелейкин В.И., Плешков А.А. Активно-импульсный переносной телевизионный прибор наблюдения с дистанционной передачей изображения. Прикладная физика, 1999, вып. 2, с. 146 – 150.
Статья опубликована на сайте: 12.04.2006