автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Исследование и разработка устройств получения видеосигнала в активно-импульсной телевизионной системе наблюдения

На правах рукописи

Дегтярёв Павел Алексеевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ПОЛУЧЕНИЯ ВИДЕОСИГНАЛА В АКТИВНО-ИМПУЛЬСНОЙ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Специальность 05.12.04 - «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Томск - 2005

Работа выполнена на кафедре телевидения и управления (ТУ) Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Пустынский Иван Николаевич

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук Багдуев Роман Исакович

- доктор технических наук,

профессор Мартышевский Юрий Васильевич

Ведущая организация - ФГУП «Центральное конструкторское бюро «Точприбор» при Новосибирском приборостроительном заводе, г. Новосибирск

Защита состоится 17 мая 2005 г. в 09 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.268.01 в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу:

634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, ауд. 230.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (634034, г. Томск, ул. Вершинина, 74).

Автореферат разослан «Jjb_» апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Кузьмин А.А. (

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Недостатком большинства телевизионных систем, широко используемых в науке, технике и др. областях, является их неспособность осуществлять наблюдение в сложных условиях видимости (отсутствие необходимой освещённости, туман, дождь, снегопад, пыль, дым и т.п.). Одно из ведущих мест среди различных систем наблюдения в сложных условиях видимости занимают активно-импульсные ТВ системы (АИ ТВС), под которыми в данной работе подразумеваются ТВ системы с импульсным подсветом и задержкой стробирования. Такие системы позволяют регистрировать визуальные характеристики только нужного объекта наблюдения (ОН) благодаря селекции изображения по дальности в пределах очень узкой глубины просматриваемого пространства.

Наиболее важные характеристики АИ ТВС, такие как дальность действия, требуемая мощность подсвета и др., в значительной мере определяются параметрами устройств получения видеосигнала, обычно включающих в себя фотоприёмник (в его состав, в основном, входят усилитель яркости изображения -электронно-оптический преобразователь (ЭОП) и телевизионный датчик (ТВД), преобразующий световое изображение на экране усилителя яркости в электрический сигнал (видеосигнал)), источник подсвета и некоторые вспомогательные блоки.

Получение видеосигнала связано и со средой распространения оптического излучения. Поэтому в работе рассмотрен широкий круг вопросов системного характера, касающихся построения АИ ТВС в целом.

Несмотря на то, что импульсный метод наблюдения был предложен академиком А.А. Лебедевым ещё в 1936 г., ощутимого прогресса в развитии активно-импульсных приборов удалость достичь только сравнительно недавно. В настоящее время интенсивно ведутся разработки образцов АИ ТВС, а также их теоретические и экспериментальные исследования. Основное внимание уделяется способам повышения дальности действия систем и связанной с ней чувствительности фотоприёмника, которая, в основном, определяется шумовыми характеристиками ЭОП. В работах, посвященных поиску методов уменьшения шумов ЭОП, считается, что на величину шума заметно влияет коэффициент вторичной эмиссии (КВЭ) первого соударения первичных электронов со стенкой канала микроканальной пластины (МКП), входящей в состав ЭОП 2-го и выше поколений. Однако это утверждение требует экспериментальной проверки. Существуют также попытки теоретически описать зависимость коэффициента усиления тока МКП, но приводимые формулы не учитывают ряд важных факторов.

Кроме этого, встречаются разногласия по поводу различных аспектов согласования ЭОП с телевизионным датчиком. В сравнительно недорогих приборах согласование осуществляется с помощью различных волоконно-оптических деталей (ВОД) либо согласующих объективов. Чёткого обоснования применения того или иного вида согласующей оптики (СО) в литературе не приводится.

Методы расчёта дальности действия АИ ТВС в силу своей специфики редко встречаются в литературе и носят весьма формализованный, описатель-

ный характер. В книге авторов ИЛ. Гейхмана и В.Г. Волкова «Основы улучшения видимости в сложных условиях» 1999 г. как критерий используется разрешающая способность, а в книге авторов В.Е. Карасика и В.М. Орлова «Лазерные системы видения» 2001 г. - пороговое отношение сигнал/шум. При этом такая наглядная и свойственная глазу наблюдателя характеристика, как контраст, в литературе рассмотрена недостаточно.

Приводимые обзоры (см., напр., обзоры В.Г. Волкова) содержат основные характеристики активно-импульсных телевизионных систем, однако сопоставить их не представляется возможным из-за отсутствия обобщенного показателя сравнения систем по совокупности параметров, связанных с энергией излучения, принимаемого и регистрируемого фотоприёмником, например, по энергетической эффективности, под которой в данном случае понимается рацио -нальное, эффективное использование энергии, излучаемой источником подсвета и регистрируемой фотоприёмником.

Что касается теории построения отдельных блоков АИ ТВС, то устройствам синхронизации АИ ТВС, обеспечивающим заданные задержки между импульсами подсвета и стробирования, не уделяется должного внимания. В частности, детально не рассмотрены варианты построения устройств при необходимости реализации удалённого управления режимами. Кроме этого, имеется потенциальная возможность минимизации габаритов источников подсвета и генераторов высоковольтных импульсов стробирования путём проектирования электронных схем управления на современных элементах, имеющих, как правило, малые размеры и выполненных в корпусах для поверхностного монтажа. В литературе встречаются схемы таких источников, но из-за большой сложности они зачастую имеют внушительные размеры.

Таким образом, приведённая выше цепь рассуждений и фактов определяет актуальность данного исследования.

Целью работы является научное обоснование технических решений по совершенствованию АИ ТВС и входящих в их состав устройств получения видеосигнала, направленному на увеличение дальности действия АИ ТВС при минимизации их габаритов и энергопотребления.

Поставленная цель определила следующие основные задачи исследования:

1. Сформулировать показатель, позволяющий сравнивать различные системы по совокупности параметров, связанных с энергией излучения, принимаемого и регистрируемого фотоприёмником.

2. Разработать методику расчёта контраста наблюдаемого в АИ ТВС объекта в зависимости от его положения по дальности.

3. Разработать методику расчёта дальности действия АИ ТВС на основе порогового контраста изображения и определения оптимальной глубины зоны выделения.

4. Установить аналитическую взаимосвязь коэффициента преобразования ЭОП и его конструктивных и электрических параметров с учётом различных глубин влёта первичных электронов в микроканал, а также с учётом эффектов насыщения.

5. Оценить шумовые характеристики АИ ТВС.

6. Выработать рекомендации по построению отдельных устройств АИ ТВС и реализовать некоторые из них на практике.

Для решения поставленных задач были использованы экспериментальные и теоретические методы исследования, заключающиеся в получении определённых характеристик АИ ТВС расчётным путём и последующем сравнении полученных данных с результатами натурных испытаний. В частности, среди теоретических методов исследования применялись: численные методы расчётов, теория вероятности, математическая статистика и математическое моделирование.

Научной новизной обладают следующие основные результаты работы:

1. Предложено оригинальное выражение для показателя энергетической эффективности телевизионных систем, позволяющее сравнивать различные системы по совокупности характеристик.

2. Разработана новая методика расчёта контраста наблюдаемого в АИ ТВС объекта в зависимости от его положения по дальности, позволяющая определить дальность действия системы по критерию порогового контраста, а также выбрать оптимальную глубину зоны выделения.

3. Впервые предложен способ реализации режима «сплошного» просмотра, позволяющий видеть одновременно всю дистанцию наблюдения, «очищая» её от помехи обратного рассеяния.

4. Получены новые соотношения для расчёта коэффициента усиления тока в микроканальной пластине, учитывающие различие коэффициента вторичной эмиссии первой стадии умножения и последующих, факт влёта электронов в микроканал на разную глубину до первого соударения с его стенками, влияние ускоряющего поля на максимальную глубину влёта.

5. Предложен новый способ ускоренного расчёта распределения электрического поля в микроканале при точечном изменении распределения заряда, позволяющий сократить количество операций при моделировании на ЭВМ процессов насыщения М КП.

6. Впервые предложен и детально описан способ построения разнесённого устройства синхронизации, позволяющий улучшить временные характеристики импульсов подсвета и стробирования при необходимости расположения органов управления устройством синхронизации на значительном удалении от остальных блоков АИ ТВС, затрудняющем передачу высокочастотных импульсов запуска по соединительному кабелю.

Практическая значимость. Разработанные в диссертационной работе новые положения проектирования АИ ТВС и их устройств получения видеосигнала позволяют повысить эффективность проведения НИР и ОКР при создании новых и модернизации существующих образцов, повысить качественные результаты разработок, существенно сократить объем экспериментальных исследований, что дает возможность значительно снизить затраты материальных ресурсов, денежных средств и времени на отработку изделий. Результаты экспериментальных исследований АИ ТВС, приведенные в работе, представляют практический интерес при проектировании новых и модернизации существующих систем наблюдения, позволяют уточнить представление о протекающих процессах возникновения шума, сопутствующих процессам усиления изобра-

жения. Вместе с тем, материалы по выводу основополагающих формул, приводимые в теоретических главах, могут быть использованы в учебном процессе.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Предложенный показатель энергетической эффективности телевизионных систем позволяет сравнивать различные системы по совокупности параметров, связанных с энергией излучения, принимаемого и регистрируемого фотоприёмником.

2. Разработанная модель распространения излучения сквозь замутнённую среду и его регистрации АИ ТВС позволяет рассчитывать характеристики наблюдаемого в АИ ТВС изображения, такие как яркость и контраст.

3. Оптимальное значение глубины зоны выделения, полученное на основе предложенной методики численного расчёта контраста АИ ТВС, обеспечивает максимальную дальность действия.

4. Предложенный способ реализации режима «сплошного» просмотра путём вариации числа импульсов подсвета за время накопления и вычитания в каждом кадре постоянной фоновой компоненты гарантирует наблюдение объектов всей дистанции в одном кадре без ухудшения контраста.

5. Полученные формулы расчёта коэффициента усиления тока в микроканальной пластине, учитывающие различие коэффициента вторичной эмиссии первой стадии умножения и последующих, факт влёта электронов в микроканал на разную глубину до первого соударения с его стенками и влияние ускоряющего поля на максимальную глубину влёта, позволяют достичь более точный аналитический результат и сократить количество операций ЭВМ в 10 раз и более.

6. Предложенный метод ускоренного расчёта распределения электрического поля в микроканале при точечном изменении распределения заряда сокращает до 50% количество операций при моделировании на ЭВМ процессов насыщения МКП.

7. Предложенный способ построения разнесённого устройства синхронизации позволяет улучшить временные характеристики импульсов подсвета и стро-бирования при необходимости расположения органов управления устройством синхронизации на значительном удалении от остальных блоков АИ ТВС, затрудняющем передачу высокочастотных импульсов запуска по соединительному кабелю.

Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается корректностью применения математического аппарата при получении аналитических соотношений, а также метрологически обоснованными экспериментальными исследованиями, результаты которых согласуются с полученными в работе аналитическими выражениями и экспериментальными исследованиями других авторов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях: Международные конференции «Телевидение: передача и обработка изображений», 2002-2003 гг. (г. Санкт-Петербург); Международные научно-практические конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири», 2002 г. (г. Кемерово), 2003 г. (г. Улан-Удэ), 2004 г. (г. Новосибирск); Всероссийская научно-техническая кон-

ференция «Современное телевидение», 2005 г. (г. Москва); Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности», 2003 г. (г. Томск); Всероссийская конференция «Научная сессия МИФИ», 2003 г. (г. Москва); Межрегиональные научно-технические конференции «Научная сессия ТУ СУР», 2002-2003 гг. (г. Томск). Получен грант по конкурсу научных разработок Томской области в 2003 г.

Внедрение и использование результатов работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены при реализации АИ ТВС «ZOND» и «Обзор», а также использованы в учебном процессе, о чём имеются акты внедрения.

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 17 работ общим объёмом 57 страниц, из них 3 статьи в центральной печати, 8 работ написано совместно с другими авторами. Сделано 12 докладов на конференциях различного уровня.

Личный вклад автора. Все представленные в диссертационной работе результаты получены лично автором либо при его непосредственном участии.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 158 страницах текста, содержит 47 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 129 наименований и приложения на 58 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель работы и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертационной работы проведён обзор сложившегося состояния в области разработок АИ ТВС. Приведены характеристики выпускаемых систем, рассмотрены способы их построения. Основное внимание уделено рассмотрению существующих методов расчёта характеристик устройств получения видеосигнала в АИ ТВС, методов улучшения видимости в сложных условиях и расчёта дальности действия АИ ТВС. В заключении главы поставлены задачи исследования.

Разработкой АИ ТВС занимаются многие фирмы как у нас в стране, так и за рубежом: North Lynx, Sea Lynx - фирма Турн (Россия); Jai 715A и 716С -фирма Jai (Дания); ALBEDOS - DREV (Канада); Nanocam - фирма WRDID (США) и др. Поскольку такие приборы чаще всего имеют военное назначение и используют новейшие достижения в области высоких технологий, о светотехнических характеристиках многих приборов либо не упоминается вообще, либо их значения приведены, как правило, в рекламных целях. Однако даже приводимые параметры и характеристики во многих случаях указывают на эмпирический подход при разработке и реализации таких систем.

Достоинствами АИ ТВС являются, в основном, более высокая дальность действия в сложных условиях видимости и возможность измерения расстояний до интересующих объектов. Что касается недостатков, то их, по-видимому, стараются не замечать. Отмечается лишь ограниченность глубины просматривае-

MOID пространства и поля зрения системы На самом деле, недостатков значительно больше Они связаны как с активным режимом работы системы, так и со сложностью реализации высоких характеристик.

Как было сказано, АИ ТВС состоят из импульсного источника подсвета и стробируемого фотоприемника Последний обычно содержит ЭОП, выполняющий усиление яркости изображения, а также стробирование, и ТВД В качестве ТВД в современных системах обычно используются приборы с зарядовой связью (ПЗС), достоинства которых хорошо известны. Изображение с экрана ЭОП может переноситься на ПЗС-матрицу не только согласующей оптикой в виде объектива, но и посредством ВОД Последние выигрывают перед объективами, внося меньшее ослабление переносимого излучения, но, как правило, имеют большую стоимость, ограничивают коэффициент передачи контраста, имеют достаточно сложную технологию стыковки ВОД с матрицей ПЗС, и при выходе из строя ЭОП или ПЗС прибор чаще всего не подлежит восстановлению Вместо согласующих объективов либо ВОД могут использоваться гибридные телевизионные приборы на основе электронно-чувствительных ПЗС, но они пока не получили распространения из-за технологических сложностей изготовления и связанной с этим повышенной стоимостью

ЭОП с МКП - это, по существу, трехкаскадный прибор Первый каскад -секция прямого переноса изображения от фотокатода до входной поверхности МКП Второй каскад - микроканальная пластина. Третий каскад - секция прямого переноса изображения с выходной поверхности МКП па анодный люминесцентный экран

В литературе (см, напр, книгу АХ Берковского, В А. Гаванина и И И Зайделя «Вакуумные фотоэлектронные приборы» 1988 г), в основном, используется упрощённая «шаговая» модель расчета коэффициента усиления тока точько на МКП для «среднего» электрона, когда коэффициент вторичной эмиссии 8 возводится в степень среднего числа стадий умножения но она не учитывает различие КВЭ для случаев первичного и последующих стадий умножения, а также тот факт, что электроны влетают в микроканал на разные глубины до первого соударения со стенкой канала Однако, ввиду её простоты и наглядности, она может быть применена для оценки параметров ЭОП с МКП, не требующей высокой точности.

В ряде режимов усиление тока в каналах МКП прекращается, что связано с насыщением выходного сигнала при росте входного Известно, что здесь сказываются ограничение величины заряда выходного импульса МКП из-за влияния положительного поверхностного заряда на стенках каналов и ограничение средней величины выходного тока МКП из-за низкой проводимости стенокканалов.

Процесс микроканального усиления вносит значительный шум Обычно в расчетах фактор шума принимается равным 2, хотя эта цифра вызывает сомнения и требует дополнительной экспериментальной проверки

Известно, что на характеристики изображения, наблюдаемого в АИ ТВС, значительно влияет среда, через которую проходит излучение, а коэффициент пропускания среды рассчитывается по формуле закона Бугера Ослабление пучистой энергии обусловлено мо пекулярным поглощением, а также молеку-

лярным и аэрозольным рассеиванием, проявляющимся в изменении потока излучения во всевозможных направлениях. Исходя из данных, приводимых в литературе, при расчетах общего ослабления излучения в туманах молекулярным поглощением и рассеянием можно пренебречь, а также положить, что степень ослабления от длины волны излучения в оптическом и ближнем ИК диапазонах не меняется.

Свет в туманах претерпевает многократное рассеяние, но, т.к. индикатриса рассеяния среды сильно вытянута вперёд, значительная часть рассеянной энергии распространяется в том же направлении, что и прямая радиация, улучшая тем самым энергетику зондирующего импульса.

Предпринимаются попытки компенсации фона, образующегося на изображении вследствие рассеивающего действия среды распространения, не связанные с методом пространственной селекции, но некоторые из них (в частности, описанные в статье А.Ю. Куликова, Л.В. Кавериной и В.М. Строева журнала Радиотехника 2003 г.) вызывает сомнения. Так, в указанной статье формула для потока, отражённого в направлении фотоприёмника от слоя метеообразования, предполагает, что этот поток образует вся та энергия, которая не прошла на выход из метеообразования. Однако, в направлении «назад» рассеивается далеко не вся энергия ослабленного излучения. Кроме того, в этой формуле фигурирует лишь расстояние до передней кромки метеообразования, тогда как, зачастую, оно может иметь достаточно большую протяжённость, которой никак нельзя пренебречь. Имеются и др. недостатки.

Несмотря на то, что значительная часть результатов по проблемам теории видения в мутных средах получена на основе экспериментальных исследований и при решении уравнения переноса изображения приближёнными методами, роль асимптотически точных методов решения уравнения переноса излучения, в частности метода Монте-Карло, остаётся существенной. В статье журнала Наука-производству 2003 г. авторов В.В. Белова, B.C. Белоусова, Б.Д. Борисова и др. проведён расчёт методом Монте-Карло характеристик наблюдаемого в АИ ТВС изображения. Однако, методы Монте-Карло требуют значительно ббльших вычислительных затрат по сравнению с приближёнными методами, что ограничивает область их применимости.

Вторая глава посвящена теоретическому расчёту энергетических характеристик АИ ТВС, таких как дальность действия, зависимость наблюдаемого контраста от объекта [1], расположенного на разных дальностях. По результатам численного моделирования приведены графики, показывающие эффективность увеличения дальности действия путём вариации различных параметров АИ ТВС [2].

Для расчёта количества фотоэлектронов, зарегистрированных АИ ТВС, автором совместно с к.т.н., доцентом кафедры телевидения и управления ТУ-СУР Ю.Р. Кирпиченко получено энергетическое уравнение АИ ТВС. Путём комбинации в нём необходимых технических показателей и сведением их в одно уравнение получена формула, позволяющая сравнивать различные ТВ системы по совокупности параметров, связанных с энергией излучения, принимаемого и регистрируемого фотоприёмником:

^эфф ~

(1)

где ¿аейа« - дальность действия; у„ - плоский угол расходимости луча передающего устройства; тс - коэффициент пропускания среды распространения оптического излучения; П\ - число суммируемых элементов разложения по каждой координате; N1, N1, - число элементов ПЗС-матрицы по горизонтали и вертикали соответственно; - мощность излучения источника подсвета в импульсе;

п - число импульсов отраженного от объекта излучения и пришедших на фотокатод ЭОП за время телевизионного кадра; /и - длительность импульса излучения.

Условно параметр кэф, получаемый по формуле (1), назван показателем энергетической эффективности.

С использованием данной формулы проведено сравнение различных АИ ТВС. На фоне показателей энергетической эффективности существующих аналогов АИ ТВС, приведённых в табл. АЛ диссертации, весьма неплохо выглядят разработанные с участием автора системы «20КБ» и «Обзор». Анализируя величины показателей, можно заключить, что АИ ТВС «Обзор» входит в тройку лучших по энергетической эффективности. АИ ТВС «20КБ» также имеет достаточно высокие характеристики, не уступая большинству сравниваемых систем.

Для моделирования распространения излучения сквозь замутнённую среду и его регистрации АИ ТВС получена следующая формула для числа зарегистрированных фотокатодом ЭОП фотоэлектронов:

где - константа, учитывающая параметры АИ ТВС, такие как угол расхождения излучения, мощность источника подсвета, площадь элемента разложения, светосила объектива и т.д.; с - скорость света в среде; ст- показатель рассеяния среды; - коэффициент уменьшения показателя ослабления за счёт рассеяния проходящего излучения «вперёд» (принимает значения от 0 до 1);

- функции формы импульсов стробирования и подсвета соответственно (принимающие значения от 0 до 1); ¿Р^р - «дифференциальная» функция отражения, показывающая коэффициент отражения трассы наблюдения (слоя среды и ОН) единичной длины.

В выражении (2) параметр рассчитывается по формуле

где - параметр индикатрисы рассеяния.

Для моделирования наблюдения АИ ТВС в тумане создана программа, реализующая формулу (2). Её достоинство по сравнению с использованием пакетов математических расчётов - простота применения и быстрота расчётов.

При проектировании АИ ТВС возникает вопрос о расчетной дальности действия системы. В общем случае при наблюдении сквозь светорассеивающие среды на её значение оказывают влияние как пороговый контраст изображения

*поли = "норм -Т ||е^'СТЛ^драс))(2)

ПОДСВ

(3)

^ПОр, так и пороговое отношение сигнал/шум зрительного анализатора \|/пор. Для одновременного учёта влияния перечисленных факторов был предложен показатель, условно названный контрастно-шумовым показателем (КШП), который при отсутствии шума эквивалентен контрасту изображения. КШП рассчитывается по формуле:

К

(4)

1 + (1/А'пор)(ч'пор/ч»)2 '

где К - контраст изображения; - наблюдаемое отношение сигнал/шум.

В диссертации показана адекватность предлагаемого контрастно-шумового показателя (4) экспериментальным данным о пороговых свойствах глазного анализатора из книги Г.Н. Грязина «Системы прикладного телевидения» 2000 года.

Рисунок 1 - К определению оптимальной глубины зоны выделения Максимально возможная дальность действия при заданном уровне импульсной мощности источника подсвета и заданных параметрах фотоприёмника может быть достигнута только при выборе оптимальной глубины зоны выделения. С одной стороны, глубина зоны выделения не должна быть слишком

малой, т.к. при этом уменьшается экспозиция и отношение сигнал/шум, с другой стороны, при большой глубине зоны выделения снижается эффективность подавления помехи обратного рассеяния от тумана и контраст изображения. Таким образом, существует оптимальное значение глубины зоны выделения, при котором обеспечивается максимальная дальность действия системы. Эпюры рисунка 1, рассчитанные с использованием упомянутой выше программы, поясняют методику расчёта дальности действия и нахождения связанной с этим оптимальной глубины зоны выделения [3].

На рисунке приняты следующие обозначения: ^пмх-максимальный КШП (при малых длительностях импульсов подсвета и стробирования соответствует средине зоны выделения); X - дальность до объекта; ¿выли - дальность до средины зоны выделения; М,вигкл -глубина зоны выделения; АЬсы1аопт -оптимальная глубина зоны выделения, при которой достигается максимально возможный КШП объекта ^¡„¡и 0пт при его положении в средине зоны выделения; ^'щахпор -пороговое значение КШП (критерий определения дальности действия); -значение оптимальной глубины зоны выделения на

дальности, соответствующей пороговому КШП.

Контраст изображения рассчитывался по формуле

где - числа фотоэлектронов, регистрируемые площадью фотокатода, со-

ответствующей элементу разложения, на которую попадает изображение объекта и фона соответственно. Они определяются на основе (2), куда подставляются соответствующие выражения функций коэффициентов отражения по дапьности /^отр „б(¿), либо Гагр ф(£) соответственно.

100--1-1-1—-~н-1

0 2000 4000 6000 8000 Ф„оди, Вт

Рисунок 2 - Зависимость дальности действия АИ ТВС от мощности излучения

источника подсвета На рис. 2 приведены полученные совместно с к.т.н., доцентом кафедры телевидения и управления ТУСУР Кирпиченко Ю.Р. зависимости дальности действия АИ ТВС от импульсной мощности излучения источника подсвета для

случаев наблюдения: 1 - в условиях густого тумана (метеорологическая дальность видимости 200 метров, Е = 0,01961/м); 2 - обычного тумана (метеорологическая дальность видимости 500 метров, е =0,0078 1/м); 3-легкого тумана (метеорологическая дальность видимости 1000 метров, £ = 0,0039 1/м), где £ -показатель ослабления среды.

Из рис. 2 видно, что с увеличением плотности рассеивающей среды скорость изменения необходимой для обнаружения ОН мощности излучения источника подсвета увеличивается с ростом расстояния до него. При наблюдении в условиях густого тумана увеличивать мощность излучения источника подсвета выше определенного предела практически бесполезно. Однако, с уменьшением плотности рассеивающей среды эффективность повышения дальности действия за счет увеличения мощности источника излучения повышается.

Основной недостаток АИ ТВС - малая информативность наблюдаемого изображения, являющаяся следствием наблюдения лишь части пространства по дальности в пределах зоны выделения. Имеются предпосылки для создания сплошного режима просмотра дистанции в АИ ТВС, если при малых длительностях импульсов (менее 10 нс) за время накопления просуммировать несколько зон выделения с разными дальностями такими, что зоны перекрывают друг друга наполовину, меняя число импульсов для каждой дальности по формуле

где «о - число импульсов в самой ближней зоне; - дальность до центра

зоны выделения с номером г; /,ВЬ1ДЫ1 о-дальность до центра самой ближней зоны выделения. Тогда сигнал изображения объектов на всей трассе будет иметь одинаковую величину. Однако при этом величина накопленного фонового уровня возрастает пропорционально числу суммируемых зон выделения, снижая эффективность режима, во избежание чего предлагается из накопленного изображения вычитать соответствующую фоновому уровню константу

где - лидарное отношение, характеризующее долю рассеянного назад излучения; Л^зон - число суммируемых зон выделения.

В формулах (6) и (7) значения параметров предлагается опреде-

лять по приведённым в диссертации формулам на основе измерения уровня регистрируемого изображения от двух начальных (близко расположенных к АИ ТВС) зон выделения в предположении, что они не содержат объектов. Такой вариант имеет достоинство в том, что не требует для реализации дополнительного измерительного оборудования: все необходимые вычисления производятся на основе измерений видеосигнала от ТВД фотоприёмника, то есть «штатными средствами».

В третьей главе получены выражения для расчёта зависимости коэффициента преобразования ЭОП от напряжения на электродах с учётом различных факторов [4, 5], произведена оценка шумовых характеристик системы, найдены основные источники шума и способы снижения последнего.

(6)

2

N = N -1)

"адд "норм 2 У'зон '>>

(7)

В имеющихся в литературе теоретических формулах не учитывается тот факт, что электроны влетают в микроканал на разную глубину до первого соударения. Для расчёта максимальной глубины влёта получена формула:

(8)

кщ

1

А

ма

4-

¡жл пах /к

Рисунок 3 - К учёту различных глубин влёта

где </„ -диаметр канала; а„, -угол наклона микроканалов к оси ЭОП; {/МИ1 — напряжениенаМКП; у, - калибр канала (отношение длины канала /„ к диаметру Щи - напряжение промежутка фотокатод-вход МКП.

На рисунке 3 показана зависимость коэффициента усиления тока в МКП К, от глубины влёта эмитированных фотокатодом электронов. Здесь приняты следующие обозначения: к- число стадий умножения, укладывающихся на длине влёта; ~ средняя длина свободного пробега электрона в микроканале между соударениями о его стенки. По рисунку видно, что усиление ступенчато меняется для разных глубин влёта. Таким образом, для более точного теоретического расчета коэффициента усиления тока МКП необходим учёт глубины влёта.

Для расчёта коэффициента усиления тока в МКП с учётом всех возмож-

ных «ступенек» различных глубин влёта получена формула {6]:

где

¡кюг^) - функция, возвращающая наибольшее целое, не превышающее*; сеП(х) - функция, возвращающая наименьшее целое, превышающее х; [*] - функция, возвращающая дробную часть (мантиссу) числах;

- число стадий умножения, укладывающихся на длине канала. В диссертации показано, что выигрыш по количеству операций метода на основе формулы (9) по сравнению с численным методом составляет от 10 до нескольких тысяч раз. Кроме того, в диссертации произведены уточнения формулы (9) с учётом действия электрического поля внутри микроканала, а также различия КВЭ первичного и последующих соударений.

На рисунке 4 приведена построенная по формуле (9) с описанными выше уточнениями зависимость коэффициента усиления тока МКП от напряжения на ней. Пунктиром показана зависимость, построенная по упрощённой формуле из упомянутой выше книги авторов А.Г. Берковского, ВА. Гаванина и И.Н. Зай-деля.

К: Т

заоо--

2000"

1000"'

600

700

800 900 1000 1100 1200 П__В

Рисунок 4 - Зависимость коэффициента усиления тока МКП от напряжения на

Каждый акт вторичной эмиссии, происходящий в микроканале, вызывает изменение заряда на стенке канала в точке соударения. При этом изменяется распределение поля внутри канала, оказывающее влияние на ход дальнейших стадий умножения. В диссертации приведены формулы для ускоренного пересчёта поля при точечном изменении заряда в микроканале [7], которые помогают сократить наполовину время расчета зависимости числа выходных электронов микроканала от их числа на входе. Расчёты показывают, что при установке на МКП номинального напряжения (порядка 1000 В) коэффициент усиления тока МКП становится настолько большим, что насыщение достигается уже при 20 первичных электронах на канал, чем ограничивается динамический диапазон яркости: уровни облучённости, приводящие к регистрации более 20 фотоэлектронов за один импульс подсвета бесполезны.

Если каждый входной импульс вызывает такое количество выходных электронов, которое находится на пороге ограничения, то для отсутствия насыщения МКП за продолжительный период времени, связанного с низкой проводимостью стенок микроканалов, минимальное число импульсов подсвета за время накопления ТВД /нак может быть определено как

где £а -абсолютное значение диэлектрической проницаемости внутреннего пространства микроканалов; ЙММ1-электрическое сопротивление МКП; кг -коэффициент заполнения площади МКП микроканалами; ¿¡т„ - диаметр МКП.

Число импульсов (12) называется минимальным, т.к. реализация меньшего количества импульсов (если каждый входной импульс не вызывает превышения порога импульсного ограничения МКП) приводит лишь к проигрышу по энергетике наблюдаемого изображения. Это количество импульсов должно быть установлено при наблюдении «ближних» зон выделения. С другой стороны, изображение объектов, находящихся на больших дальностях, сильно ослаблено, поэтому количество импульсов просмотра дистанции может быть увеличено пропорционально степени ослабления, и данный шаг не приведёт к переходу МКП в режим насыщения.

Для оценки отношения сигнал/шум в видеосигнале на выходе АИ ТВ С получена следующая формула:

МКП

(12)

(13) (13)

где 1пзс, Лфк - квантовые выходы ПЗС и фотокатода ЭОП соответстве! число фотонов, падающих на площадь фотокатода ЭОП, соответствующую одному элементу разложения, //-число фотоэлектронов, эмитированных с площади фотокатода ЭОП, соответствующей 1 элементу разложения; Л^ - фактор шума МКП.

Из формулы видно, что шум в АИ ТВС связан со следующими факторами: шум, вносимый МКП; неидеальность квантовых выходов ЭОП и ПЗС (в идеале равны 1); дробовой фотонный шум, неустранимый по природе. В активно-импульсном режиме работы темновой ток фотокатода на шумовые характеристики наблюдаемого в АИ ТВС изображения не влияет.

В диссертации показано, что при использовании в качестве СО объектива величина зарегистрированных элементом ПЗС фотоэлектронов значительно меньше номинального значения, связанного с ёмкостью потенциальной ямы, из-за сильных потерь в объективе. Но, поскольку отношение сигнал/шум на выходе АИ ТВС не зависит от глубины потенциальной ямы элемента ПЗС (если не возникает переполнение), можно заключить, что это не приведёт к ухудшению шумовых характеристик изображения. Отсюда же следует, что формат матрицы ПЗС не имеет большого значения: в качестве ТВД без ухудшения шумовых характеристик АИ ТВС может выступать камера на матрице ПЗС формата 1/3 либо 1/4 дюйма. Но наличие в камере так называемого «ночного» режима накопления весьма желательно и приведёт к увеличению отношения сигнал/шум наблюдаемого изображения.

Четвёртая глава содержит описание метрологического обеспечения и результаты экспериментальных исследований АИ ТВС и её устройств получения видеосигнала [8]. Приводятся данные по измерению характеристики свет-сигнал телевизионного датчика на матрице приборов с зарядовой связью, коэффициента преобразования ЭОП в зависимости от напряжений на электродах, а также изображения, полученные в результате испытания АИ ТВС в реальных условиях.

В работе предложена методика измерения чувствительности ТВД, исключающая возможные ошибки эксперимента, связанные, чаще всего, с тем, что не учитывается наличие у современных ПЗС расширенного диапазона спектральной чувствительности в ближнюю ИК область спектра. Исследование чувствительности ТВ камеры УМ-702 показало [9], что в техническом паспорте на камеру указано значение чувствительности для случая «полного» ночного режима накопления («ночной режим 2»), когда происходит суммирование 7 элементов по горизонтали и 16 полей во времени. Совершенно понятно, что при этом пространственно-временные характеристики видеокамеры будут ухудшены. Прежде всего, снизится разрешающая способность камеры и появится смаз изображения подвижных объектов. В охранных ТВ системах именно пространственно-временные характеристики видеокамеры определяют возможности оператора качественно выполнять функции обнаружения, опознавания и идентификации. Измеренная нами чувствительность упомянутой ТВ камеры без

включенного «ночного» режима составила 0,081± 10% лк. Измерения дисперсии видеосигнала ТВ камеры подтвердили приводимое в литературе значение числа шумовых электронов порядка 15 штук

Рисунок 5 - Зависимость коэффициента усиления тока МКП от напряже-

ния Ujoji

На рис. 5 представлены зависимости коэффициента усиления тока в МКП от напряжений на ней для напряжения Ц« = 400 В. Жирными точками указанны экспериментальные данные, пунктирными линиями - доверительные интервалы для экспериментальных данных и сплошной линией - теоретически рассчитанные зависимости в соответствие с предлагаемой в главе 3 диссертации методикой Предложенная методика расчета коэффициента усиления тока МКП совпадает с экспериментом в пределах обоснованных погрешностей и пригодна для теоретических расчётов

Измеренные зависимости отношения сигаад/шум от напряжений I)фц и i/чт являются весьма слабыми. Это опровергает существующее мнение, что на величину шума МКП влияет КВЭ первого соударения первичных электронов со стенкой канала Измеренное значение фактора шума ЭОП равно 3±20%

На рис 6, в приведено изображение, полученное в Институте оптики атмосферы СО РАН (г. Томск) с помощью АИ ТВС «ZOND» для дыма с оптической толщей 3+0,1, что на дальности до объекта 22 м соответствует показателю ослабления 0,136±0,004 1/м, т е. очень плотному туману с дальностью видимости значительно меньше 50 м. Для сравнения на рис. 6, б представлено изображение, полученное в непрерывном режиме регистрации с включенной подсветкой собственным лазером АИ ТВС, а на рис. в, а-изображение, полученное в чистом пространстве в активно-импульсном режиме

Рисунок б - Изображения, полученные АИ ТВС в дыму 17

Полученные в результате проведённых испытаний АИ ТВС изображения соответствуют и объясняются теорией метода пространственной селекции. Лишь активно-импульсный режим позволяет в сложных условиях видимости получить удовлетворительное изображение объекта наблюдения.

В пятой главе приведены материалы по разработке ряда устройств АИ

ТВС.

При участии автора были разработаны, испытаны и внедрены две АИ ТВС: «ZOND» и «Обзор». Система «ZOND» предназначена, в основном, для вождения транспортных средств в сложных метеоусловиях, а система «Обзор» была разработана для навигации в сложных метеоусловиях водного транспорта.

В АИ ТВС «ZOND» было разработано устройство синхронизации, реализованное на цифровых микросхемах с использованием программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Его структурная схема приведена на рис. 7.

Рисунок 7 - Структурная схема устройства синхронизации АИ ТВС «ZOND»

Достоинствами устройства синхронизации АИ ТВС «ZOND» являются малые габариты блока, высокая надёжность, быстрота и лёгкость перепрограммирования заложенных режимов, высокая стабильность генерируемых импульсов, цифровые управление и индикация режимов.

Для уменьшения искажений фронтов импульсов запуска устройство синхронизации располагают в непосредственной близости от импульсного осветителя и фотоприё'мника АИ ТВС. Однако в некоторых экспериментальных и промышленных применениях АИ ТВС (например, эксперименты в дымовых камерах) оператор не имеет возможности находиться вблизи телевизионной системы для оперативного изменения режимов. В таких случаях на требуемое расстояние приходится выносить всё устройство синхронизации, что приводит к удлинению соединительного кабеля, по которому на осветитель и фотоприёмник передаются импульсы запуска наносекундной длительности, и, соответственно, к уменьшению стабильности положения фронтов импульсов, вызывая снижение точности измерения дальности и ухудшение других параметров АИ ТВС.

При выполнения НИР по созданию АИ ТВС «Обзор», в которой целесообразно использовать дистанционное управление режимами из-за удалённости

капитанской рубки от места закрепления системы [10], было предложено разделить устройство синхронизации таким образом, чтобы схема формирования импульсов запуска оставалась в непосредственной близости от других блоков АИ ТВС, а органы управления и индикации режимов находились на требуемом удалении. Трудность разделения заключается в том, что составляющие устройства синхронизации тесно связаны между собой либо информационными шинами с большим числом разрядов, либо проводниками с импульсами высокой частоты. Таким образом, затруднена реализация при использовании длинного кабеля с малым числом проводников.

В этом случае целесообразно передавать данные в последовательном коде, если позволяют требования к скорости передачи данных. В качестве границы раздела (на рис. 7 она изображена пунктиром) было предложено использовать шину информации о величине задержки стробирования, что наиболее рационально с точки зрения минимизации числа задействованных в последовательной передаче бит данных. Тогда все органы управления и индикации режимов остаются в удалённом пульте управления. Кроме этого для шины задержки стробирования выполняются требования по скорости последовательной передачи информационных бит.

Рисунок 8 - Структурная схема разделённого устройства синхронизации Упрощённая структурная схема разнесённого устройства синхронизации приведена на рис. 8. Информация о задержке стробирования передаётся из пульта управления в блок формирования импульсов запуска каждый раз после прихода строчного синхроимпульса. Для управления частотой подсвета АИ ТВС сигнал «Разрешение запуска» подается в кодер-передатчик. При запрете подсвета кодер-передатчик передаёт в блок формирования импульсов запуска особую кодовую комбинацию, которая не может являться информацией о задержке. В качестве такой кодовой комбинации использован набор из всех нулей, так как нулевая задержка в АИ ТВС не используется. В декодере-приёмнике данная кодовая комбинация легко может быть выделена при помощи компаратора, с выхода которого полученный сигнал «Разрешение запуска» подаётся на выходные схемы совпадения.

В качестве источника подсвета в АИ ТВС чаще всего используются полупроводниковые лазерные решетки. С одной стороны, они существенно дешевле распространённых видов лазеров, таких как лазер на парах меди и прочих. С другой стороны, они обеспечивают необходимую импульсную мощность излучения. Так, стоимость лазерной решётки составляет порядка 15 тысяч рублей, а лазера на парах меди - несколько сот тысяч рублей. Если учесть, что стоимость одного мощного ИК светодиода типа ТОМ120Н производства НИИ полупроводников (г. Томск) составляет порядка 300 рублей, то становится очевидной выгода при применении светодиодов в качестве источника подсвета, тем более что по сроку службы они в десятки раз превосходят перечисленные виды лазеров.

По импульсной мощности ИК светодиоды значительно уступают лазерным решёткам. Для решения этой проблемы требуется увеличивать число импульсов подсвета за кадр и использовать в одном источнике подсвета несколько диодов совместно. Экспериментальное сравнение указанного светодиода и лазерной решётки ЛР-300 показало, что при шестнадцатикратном увеличении частоты подсвета 6 совместно работающих мощных ИК светодиодов заменяют лазерную решетку.

Нежелательным эффектом при увеличении частоты импульсов подсвета является снижение защищённости от оптических помех непрерывного действия, коэффициент ослабления уровня которых равен скважности импульсов подсвета и стробирования в АИ ТВС. Таким образом, если не предъявляются жёсткие требования к помехозащищённости, применение в АИ ТВС мощных ИК светодиодов возможно и экономически оправдано [11].

Для реализации источника подсвета на мощных ИК светодиодах была разработана приведённая в диссертации схема токовой накачки, обеспечивающая импульсный ток через светодиод до 80 А при напряжении питания 35 В.

В заключении сформулированы выводы по диссертационной работе.

В приложениях содержатся дополнительные пояснения по выводу некоторых формул, полученных в теоретических главах диссертационной работы, а также схемы разработанных устройств АИ ТВС. Кроме этого, представлены рекламный лист систем «ZOND» и «Обзор», копии актов внедрения и для сравнения приведена таблица параметров существующих аналогов АИ ТВС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Предложено соотношение для расчёта показателя энергетической эффективности, позволяющее сравнивать различные АИ ТВС по совокупности параметров, связанных с энергией излучения, принимаемого и регистрируемого фотоприёмником, и оценивать эффективность таких систем с точки зрения энергетики.

2. Разработана методика расчёта контраста наблюдаемого в АИ ТВС объекта в зависимости от его положения по дальности. Доказано, что для задач на-

блюдения крутизна фронтов импульсов подсвета и стробирования не играет существенной роли.

3. Разработана методика расчёта дальности действия АИ ТВС. Результаты расчётов показали, что при наблюдении в условиях густого тумана увеличивать мощность излучения источника подсвета выше определенного предела практически бесполезно. Так, например, чтобы увеличить дальность действия АИ ТВС с 200 до 250 метров, мощность источника подсвета необходимо увеличить с 600 Вт до 6,7 кВт, т.е. примерно в 10 раз, а с 250 до 260 метров - в 40 раз.

4. Получены и экспериментально подтверждены формулы для расчёта коэффициента преобразования ЭОП с учётом различных глубин влёта первичных электронов в микроканал, а также с учётом эффектов насыщения, способствующие получению более точного аналитического результата либо сокращению времени расчёта характеристик и режимов ЭОП.

5. Проведён анализ шумовых характеристик АИ ТВС и входящих в её состав устройств получения видеосигнала, откуда следует, что применение согласующих объективов не ведёт к увеличению шума изображения и что формат матрицы ПЗС не имеет существенного значения: в качестве ТВД без ухудшения шумовых характеристик АИ ТВС может выступать камера на матрице ПЗС формата 1/3 либо 1/4 дюйма. Поставленный эксперимент выявил весьма слабую зависимость величины шума ЭОП он напряжений на электродах.

6. Проведены испытания АИ ТВС, показавшие правильную работу системы в соответствие с методом пространственной селекции. Лишь активно-импульсный режим позволил в сложных условиях видимости получить удовлетворительное изображение объектов наблюдения.

7. Выработаны рекомендации по построению отдельных устройств получения видеосигнала в АИ ТВС, некоторые из них реализованы на практике. Так, разработаны устройства синхронизации для АИ ТВС «ZOND» и «Обзор», на которые имеются акты внедрения. Сравнение аналогов АИ ТВС на основе предложенной формулы для расчёта показателя энергетической эффективности подтвердило, что разработанная с участием автора АИ ТВС «Обзор» входит в тройку лучших по энергетической эффективности. АИ ТВС «ZOND» также имеет достаточно высокие характеристики, не уступая большинству сравниваемых систем.

Таким образом, диссертационная работа содержит решение круга задач в области построения АИ ТВС, связанных с устройствами получения видеосигнала, исследования их характеристик, а также характеристик наблюдаемого с помощью АИ ТВС изображения, что вносит существенный вклад в такое направление науки, как телевизионное наблюдение в рассеивающих средах методом пространственной селекции.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дегтярёв П.А., Кирпиченко Ю.Р. Контраст изображения объекта в зоне стробирования при телевизионном наблюдении в светорассеивающих средах методом пространственной селекции // Доклады 8-й Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири». Кемерово. - 2002. - Ч. 1. - С. 160 -163.

2. Кирпиченко Ю.Р., Дегтярёв ПА Оценка дальности действия активно-импульсной телевизионной системы наблюдения в условиях плохой видимости // Вестник Сибирского отделения Академии наук Высшей школы. - 2002. - № 1 (8). - С. 28 - 34.

3. Дегтярёв П.А. К вопросу нахождения оптимальной глубины зоны строби-рования в активно-импульсных телевизионных системах // Материалы международной конференции «Телевидение: передача и обработка изображений». Санкт-Петербург. - 2003. - С. 68 - 69.

4. Дегтярёв П.А. Зависимость коэффициента преобразования электронно-оптического преобразователя с микроканальной пластиной от напряжений на электродах // Вестник Сибирского отделения Академии наук Высшей школы. - 2002. - № 1 (8). - С. 35 - 39.

5. Дегтярёв П.А. Упрощённая аналитическая модель сквозного усиления в электронно-оптическом преобразователе с микроканальной пластиной // Тезисы докладов конференции «Научная сессия МИФИ - 2003». Москва. -2003.-С. 125-126.

6. Дегтярёв П.А. Об учёте влияния глубины влёта первичных электронов в микроканальную пластину на коэффициент усиления тока // Известия вузов России. Физика. - 2004. -№ 12. - С. 83 - 85.

7. Дегтярёв П.А. Способ расчёта электрического поля в микроканальной пластине при точечном изменении распределения заряда по длине канала // Известия вузов России. Радиоэлектроника. - 2004. - Вып. 3. - С. 68 - 73.

8. Дегтярёв ПА., Кирпиченко Ю.Р., Пустынский И.Н. Результаты экспериментальных исследований активно-импульсной телевизионной системы // Доклады 10-й Международной научно-практической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири». Новосибирск. - 2004. - С. 252 - 255.

9. Дегтярёв ПА, Кирпиченко Ю.Р. О возможных ошибках при измерениях чувствительности ТВ камер на ПЗС // Труды 13-й Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение». Москва.- 2005. — С. 71-74.

10. Дегтярёв П.А. Активно-импульсная телевизионная система с дистанционным управлением // Приборы и техника эксперимента- 2004.- №5.-С. 1-4.

11. Дегтярёв ПА, Кирпиченко Ю.Р. Применение мощных ИК светодиодов в активно-импульсных телевизионных системах // Материалы региональной научно-технической конференции «Научная сессия ТУ СУР». Томск. -2003.-4.1. -С. 100-101.

О5. М- 05.13

Тираж 100. Заказ 294. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

1158

Введение.

Глава 1. Современное состояние проблемы телевизионного наблюдения в сложных условиях видимости (обзор). Постановка задачи исследования.

1.1. Варианты построения телевизионных систем наблюдения в сложных условиях видимости и их блоков. Обзор аналогов.

1.2. Процессы усиления в ЭОП с МКП.

1.3. Среда распространения излучения.

1.4. Характеристики наблюдаемого в АИ TBC изображения.

1.5. Постановка задачи.

Глава 2. Энергетические характеристики АИ TBC. Дальность действия.

2.1. Энергетическое уравнение телевизионной системы.

2.1.1. Вывод аналитических выражений для энергетического уравнения.

2.1.2. О различных критериях прогнозирования дальности действия.

2.1.3. Показатель энергетической эффективности АИ TBC.

2.2. Модель распространения излучения сквозь замутнённую среду и его регистрации ТВ системой с импульсным подсветом и задержкой стробирования.

2.2.1. Вывод аналитических выражений модели.

2.2.2. Характеристики передачи контраста активно-импульсными телевизионными системами.

2.2.3. К вопросу нахождения оптимальной глубины зоны выделения в АИ TBC и о связанной с этим дальности действия.

2.2.4. Оценка дальности действия активно-импульсной телевизионной системы наблюдения в сложных условиях видимости. Результаты компьютерного моделирования.

2.3. Выводы по главе.

Глава 3. Усиление яркости изображения на ЭОП и шумовые характеристики АИ TBC.

3.1. Аналитический расчёт коэффициента преобразования потока излучения ЭОП с МКП.

3.1.1. Упрощённая зависимость коэффициента преобразования ЭОП с

МКП от напряжений на электродах. Малосигнальный режим.

3.1.2. Учёт влияния глубины влёта первичных электронов в микроканальную пластину на коэффициент усиления тока.

3.1.3. Учёт влияния электрического поля внутри микроканала на КВЭ первой стадии умножения.

3.2. Способ расчёта электрического поля в микроканальной пластине при точечном изменении распределения заряда по длине канала. Эффекты насыщения.

3.3. Шумовые характеристики АИ TBC.

3.4. Выводы по главе.

Глава 4. Экспериментальное исследование АИ TBC и их устройств получения видеосигнала.

4.1. Исследование характеристик телевизионного датчика.

4.2. Исследование характеристик ЭОП.

4.3. Проверка работы АИ TBC в реальных условиях.

4.4. Выводы по главе.

Глава 5. Практическая реализация ТВ системы для наблюдения в сложных условиях видимости.

5.1. Активно-импульсная ТВ система «ZOND».

5.2. Активно-импульсная ТВ система с дистанционным управлением «Обзор».

5.3. Схемная реализация отдельных блоков АИ TBC.

5.4. Выводы по главе.

Недостатком большинства телевизионных систем, которые широко используются в науке, технике, культуре и других областях, является их неспособность осуществлять наблюдение в сложных условиях видимости (отсутствие необходимой освещённости, туман, дождь, снегопад, пыль, дым и тому подобные). Такие условия видимости часто имеют место при вождении различных транспортных средств, при проведении поисково-спасательных работ, а также при использовании различных систем обнаружения и распознавания, безопасности и так далее.

Существует достаточно широкий спектр систем наблюдения для работы в сложных условиях видимости. К ним относятся:

- пассивные и пассивно-активные низкоуровневые телевизионные системы;

- активно-импульсные телевизионные системы (АИ TBC);

- тепловизионные системы.

Одно из ведущих мест среди таких систем занимают телевизионные системы с импульсным подсветом и задержкой стробирования (активно-импульсные системы) [46, 48, 78]. Они позволяют регистрировать визуальные характеристики только нужного объекта наблюдения благодаря селекции изображения по дальности в пределах очень узкой глубины просматриваемого пространства. Отсечка фона и изображения посторонних объектов, расположенных вне зоны выделения, способствует повышению вероятности правильной идентификации объекта наблюдения. К достоинствам АИ TBC можно отнести также рекордные (по сравнению с аналогичными системами непрерывного действия) дальности видения как при нормальной, так и при пониженной прозрачности атмосферы, обеспечивающие наблюдение при воздействии мощных световых помех, измерение с повышенной точностью дальности до наблюдаемого объекта. Спрос на эти системы неуклонно растёт, открываются всё новые возможности их применения.

Наиболее важные характеристики АИ TBC, такие как дальность действия, требуемая мощность подсвета и другие, в значительной мере определяются параметрами устройств получения видеосигнала, обычно включающих в себя фотоприёмник (в его состав, в основном, входят усилитель яркости изображения - электронно-оптический преобразователь (ЭОП) и телевизионный датчик (ТВД), преобразующий световое изображение на экране усилителя яркости в электрический сигнал (видеосигнал)), источник подсвета и некоторые вспомогательные блоки.

Получение видеосигнала связано и со средой распространения оптического излучения. Поэтому в работе рассмотрен широкий круг вопросов системного характера, касающихся и построения АИ TBC в целом.

Импульсный метод наблюдения был предложен академиком A.A. Лебедевым в 1936 г. [46]. В дальнейшем этот метод был описан в зарубежной литературе [40], в которой он обычно называется методом стробирования по дальности (Gated Viewing). Для реализации метода необходимы импульсный осветитель и преобразователь изображения, оснащённый быстродействующим затвором. В конце 40-х гг. М.М. Бутслову и его коллективу удалось разработать импульсные ЭОП с компенсированным затвором, позволяющие упростить блок стробирования и снизить его массу, габариты и энергопотребление. Применение ЭОП, выполняющих роль усилителя яркости изображения, позволяет обеспечить более высокую чувствительность системы.

В 1950 г. по инициативе A.A. Лебедева в Государственном оптическом институте (ГОИ) СССР были начаты работы по созданию первых образцов активно-импульсных приборов наблюдения с использованием аргоновых импульсных ламп. Ощутимого прогресса в развитии активно-импульсных приборов удалость достичь только в начале 60-х гг. в связи с созданием лазеров. Первые работы с АИ TBC, использующими лазеры, были проведены в ГОИ в 1963 году.

Однако минимальных габаритов, массы, энергопотребления, а также наиболее высоких эксплуатационных показателей удалось добиться при использовании в АИ TBC осветителей на базе импульсных лазерных полупроводниковых излучателей (ИЛПИ). В России в 1962-1964 гг. экспериментальная активно-импульсная аппаратура с использованием ИЛПИ впервые была разработана в НИИ прикладной физики по инициативе чл.-кор. АН СССР Л.Н. Курбатова. В конце 60-х - в начале 70-х гг. появились образцы ИЛПИ, не требующие охлаждения, а объединение отдельных излучателей в многоэлементные решётки 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, но и реально используемые активно-импульсные приборы [40, 46].

В настоящее время интенсивно ведутся разработки образцов АИ TBC, а также их теоретические и экспериментальные исследования. Поскольку система состоит из нескольких самостоятельных устройств (в частности, источник подсвета, фотоприёмник с усилителем изображения и телевизионным датчиком, устройство синхронизации), то по каждому из устройств проводятся отдельные исследования и предлагаются новые схемные реализации. Основное внимание уделяется способам повышения дальности действия таких систем и связанной с этим чувствительности фотоприёмника. Так, увеличение чувствительности фотоприёмного тракта позволяет при той же мощности источника подсвета увеличить дальность действия либо получить более качественное (менее зашумлённое) изображение, когда объект наблюдения находится на дальности, меньшей предельной. Также ведутся работы и по повышению дальности действия путём увеличения мощности источника подсвета, но при минимизации габаритов и энергопотребления всей системы.

Чувствительность фотоприёмника, состоящего из каскада усилителя яркости изображения и телевизионного датчика, в основном, как показывают многочисленные расчёты, рассуждения и практические испытания, определяется шумовыми характеристиками усилителя яркости. Это объясняется тем, что шумы последующих каскадов вносят сравнительно малый вклад в усиленное предыдущим каскадом усилителя яркости изображение.

Таким образом, отдельное направление исследований посвящено электронно-оптическим преобразователям. Проводятся работы по поиску методов уменьшения шумов последнего (см., например, [87, 88]). Считается, что на величину шума заметно влияет коэффициент вторичной эмиссии (КВЭ) первого соударения первичных электронов со стенкой канала микроканальной пластины (МКП), входящей в состав ЭОП 2-го и выше поколений. Однако это утверждение требует экспериментальной проверки.

Существуют также попытки теоретически описать зависимость коэффициента усиления тока микроканальной пластины ЭОП [26, 66], но здесь не учитывается ни различие коэффициента вторичной эмиссии первой и последующих стадий умножения, ни тот факт, что электроны могут влетать в микроканал до первого соударения с его стенкой на разные глубины, что вызывает различие в количестве стадий умножения для разных групп электронов.

Кроме этого, встречаются разногласия по поводу различных аспектов согласования ЭОП с телевизионным датчиком. В сравнительно недорогих приборах согласование возможно путём стыковки через волоконно-оптическую деталь (ВОД) и путём применения согласующего объектива. Считается (см., например, [72]), что в первом случае ухудшается разрешающая способность, возрастает цена системы, отсутствует возможность быстрой замены деталей (немодульная конструкция), а во втором - возникают сильные потери в энергетике переносимого оптического изображения. В то же время утверждается [72], что последний факт не имеет существенного значения в виду большого усиления электронно-оптического преобразователя. Однако при этом не принимается во внимание, что видеоусилители стандартных ТВ камер и телевизионных устройств обычно имеют недостаточный диапазон регулирования коэффициента усиления видеосигнала.

Методы расчёта дальности действия АИ TBC в силу своей специфики редко встречаются в литературе и носят весьма формализованный, описательный характер [46, 78]. В случае [46] как критерий используется разрешающая способность, а в случае [78] — пороговое отношение сигнал/шум. При этом такая наглядная и свойственная глазу наблюдателя характеристика, как контраст, рассмотрена недостаточно. Активно-импульсный режим чаще всего рассматривается без учёта длительности фронтов импульсов, что не всегда допустимо в реальных системах.

Приводимые обзоры (см., например, [41]) содержат основные характеристики активно-импульсных телевизионных систем, однако сопоставить их не представляется возможным из-за отсутствия обобщённого показателя сравнения систем по совокупности параметров, связанных с энергией излучения, принимаемого и регистрируемого фотоприёмником, например, по энергетической эффективности, под которой в данном случае понимается рациональное, эффективное использование энергии, излучаемой источником подсвета и регистрируемой фотоприёмником.

Устройства синхронизации АИ TBC, обеспечивающие заданные задержки между импульсами подсвета и стробирования, могут быть реализованы по различным схемам построения: возможно формирование задержек аналоговыми времязадающими цепями, а возможно — цифровыми счётчиками. При этом выделяется способ построения устройств синхронизации, когда импульсы синхронизации видеосигнала телевизионного датчика одновременно служат тактовыми импульсами счётчиков устройства синхронизации [46]. Однако данный вопрос исследован слабо: считается, что устройства синхронизации играют неосновную роль, и им не уделяется должного внимания, детально не рассмотрены варианты построения устройств синхронизации при различных требованиях к расположению органов управления. Так, для уменьшения искажений фронтов импульсов запуска устройство синхронизации располагают в непосредственной близости от импульсного осветителя и фотоприёмника АИ TBC. Однако в некоторых экспериментальных и промышленных применениях АИ TBC (например, эксперименты в дымовых камерах) оператор не имеет возможности находиться вблизи телевизионной системы для оперативного изменения режимов. В таких случаях на требуемое расстояние приходится выносить всё устройство синхронизации, что приводит к удлинению соединительного кабеля, по которому на осветитель и фотоприёмник передаются импульсы запуска наносекундной длительности, и, соответственно, к ухудшению стабильности положения фронтов импульсов, вызывая снижение точности измерения дальности и других параметров АИ TBC.

Ещё одно направление деятельности применительно к созданию АИ TBC заключается, как было сказано, в совершенствовании конструкций источников подсвета и генераторов высоковольтных импульсов стробирования. В основном минимизации габаритов источников подсвета добиваются применением полупроводниковых излучающих элементов (лазерные решётки, мощные лазерные диоды, мощные светодиоды) [40, 46], однако для них необходима специфическая оптика формирования излучения. Данный вопрос уже проработан очень тщательно. Так, В.Г. Волковым были разработаны оптические системы лазерных осветителей АИ TBC [46]; в соответствии с его предложениями были созданы конкретные образцы оптики.

С другой стороны, связанная с этим задача - получение импульсов большой силы тока - приводит к усложнению схем, увеличению габаритов и снижению надёжности. В литературе встречаются схемы блоков импульсной токовой накачки, но в виду большой сложности они зачастую имеют габариты, превышающие или сравнимые с самими излучающими элементами. Поэтому имеется потенциальная возможность минимизации габаритов источников подсвета путём проектирования электронных схем управления на современных элементах, имеющих, как правило, малые размеры и выполненных в корпусах для поверхностного монтажа.

Приведённая выше цепь рассуждений и фактов определяет актуальность проведения настоящего исследования. От описанной ситуации, сложившейся на настоящий момент в научно-технической области, связанной с АИ TBC, перейдём к формулированию цели диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является научное обоснование технических решений по совершенствованию АИ TBC и входящих в их состав устройств получения видеосигнала, направленному на увеличение дальности действия АИ TBC при минимизации их габаритов и энергопотребления.

Диссертационная работа направлена на получение методик теоретического расчёта характеристик АИ TBC, таких как дальность действия, контраст изображения в зависимости от положения объекта и прочих, а также на формулирование технических рекомендаций, связанных с построением некоторых устройств АИ TBC и призванных достичь оптимальных значений глубины зоны выделения и коэффициента усиления ЭОП, повышения дальности действия, минимизации габаритов и энергопотребления.

Таким образом, поставленная цель определила следующие основные задачи исследования:

1. Сформулировать показатель, позволяющий сравнивать различные системы по совокупности параметров, связанных с энергией излучения, принимаемого и регистрируемого фотоприёмником.

2. Разработать методику расчёта контраста наблюдаемого в АИ TBC объекта в зависимости от его положения по дальности.

3. Разработать методику расчёта дальности действия АИ TBC на основе порогового контраста изображения и определения оптимальной глубины зоны выделения.

4. Установить аналитическую взаимосвязь коэффициента преобразования ЭОП и его конструктивных и электрических параметров с учётом различных глубин влёта первичных электронов в микроканал, а также с учётом эффектов насыщения.

5. Оценить шумовые характеристики АИ TBC.

6. Выработать рекомендации по построению отдельных устройств АИ TBC и реализовать некоторые из них на практике.

В диссертации в качестве объекта исследования выступает способ телевизионного наблюдения в сложных условиях видимости. Предметом исследования является как активно-импульсная телевизионная система в целом, так и её отдельные устройства. Основные акценты исследования сфокусированы на изучение характеристик АИ TBC.

Исходя из изложенного, научная проблема диссертационного исследования формулируется как разработка и исследование телевизионной системы для наблюдения в сложных условиях видимости.

Направления исследований:

1. развитие теоретических положений по расчёту и проектированию АИ TBC;

2. поиск путей повышения качества наблюдаемого в АИ TBC изображения (под качеством в данном случае понимается отношение сигнал/шум, контраст и динамический диапазон яркостей изображения), путей оптимизации параметров и характеристик таких систем, например, уменьшение массо-габаритных показателей и энергопотребления, мощности источника подсвета при сохранении прежней дальности действия и так далее;

3. поиск и разработка более совершенных схемотехнических решений при создании отдельных устройств АИ TBC;

4. разработка приёмов экспериментального исследования телевизионной системы в целом, а также её отдельных устройств.

Предполагаемые методы исследования включают в себя экспериментальные и теоретические методы, заключающиеся в получении определённых характеристик АИ TBC расчётным путём и последующем сравнении полученных данных с результатами натурных испытаний. В частности, среди теоретических методов исследования применялись: численные методы расчётов, теория вероятности, математическая статистика и математическое моделирование.

Научная новизна. Научной новизной обладают следующие основные результаты работы:

1. Предложено оригинальное выражение для показателя энергетической эффективности телевизионных систем, позволяющее сравнивать различные системы по совокупности характеристик.

2. Разработана новая методика расчёта контраста наблюдаемого в АИ TBC объекта в зависимости от его положения по дальности, позволяющая определить дальность действия системы по критерию порогового контраста, а также выбрать оптимальную глубину зоны выделения.

3. Впервые предложен способ реализации режима «сплошного» просмотра, позволяющий видеть одновременно всю дистанцию наблюдения, «очищая» её от помехи обратного рассеяния.

4. Получены новые соотношения для расчёта коэффициента усиления тока в микроканальной пластине, учитывающие различие коэффициента вторичной эмиссии первой стадии умножения и последующих, факт влёта электронов в микроканал на разную глубину до первого соударения с его стенками, влияние ускоряющего поля на максимальную глубину влёта.

5. Предложен новый способ ускоренного расчёта распределения электрического поля в микроканале при точечном изменении распределения заряда, позволяющий сократить количество операций при моделировании на ЭВМ процессов насыщения МКП.

6. Впервые предложен и детально описан способ построения разнесённого устройства синхронизации, позволяющий улучшить временные характеристики импульсов подсвета и стробирования при необходимости расположения органов управления устройством синхронизации на значительном удалении от остальных блоков АИ TBC, затрудняющем передачу высокочастотных импульсов запуска по соединительному кабелю.

Практическая и научная значимость результатов диссертационной работы. Разработанные в диссертационной работе новые положения проектирования АИ TBC и их устройств получения видеосигнала позволяют повысить эффективность проведения НИР и ОКР при создании новых образцов и модернизации известных, повысить качественные результаты разработок.

Полученные автором решения задач теории расчета и моделирования АИ TBC позволяют существенно сократить объем экспериментальных исследований или полностью их исключить, что дает возможность значительно снизить затраты материальных ресурсов, денежных средств и времени на отработку изделий. Кроме этого отдельные теоретические результаты являются определенным вкладом в общую теорию такой области наук, как телевизионное наблюдение в рассеивающих средах методом пространственной селекции.

Вместе с тем, приводимые в теоретической главе способ расчёта наблюдаемого в АИ TBC контраста объекта, расположенного на различных дальностях, способ расчёта дальности действия АИ TBC и оптимальной глубины зоны выделения может быть использован в курсах лекций для студентов технических специальностей по дисциплинам, связанным с телевидением, телевизионными устройствами и телевизионным наблюдением, оптико-электронными системами, средствами обнаружения и идентификации.

Описываемые схемотехнические решения для устройства синхронизации, генераторов импульсов источника подсвета и стробирования фотоприёмника позволяют поднять качественные показатели разработанных АИ TBC, повысить эргономичность систем, а также минимизировать их габариты и энергопотребление. Эти же идеи могут быть использованы при проектировании новых технических систем наблюдения в сложных условиях видимости.

Результаты экспериментальных исследований АИ TBC, приведенные в работе, представляют практический интерес при проектировании новых и модернизации существующих систем наблюдения, позволяют уточнить представление о протекающих процессах возникновения шума, сопутствующих процессам усиления изображения.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Предложенный показатель энергетической эффективности телевизионных систем позволяет сравнивать различные системы по совокупности параметров, связанных с энергией излучения, принимаемого и регистрируемого фотоприёмником.

2. Разработанная модель распространения излучения сквозь замутнённую среду и его регистрации АИ TBC позволяет рассчитывать характеристики наблюдаемого в АИ TBC изображения, такие как яркость и контраст.

3. Оптимальное значение глубины зоны выделения, полученное на основе предложенной методики численного расчёта контраста АИ TBC, обеспечивает максимальную дальность действия.

4. Предложенный способ реализации режима «сплошного» просмотра путём вариации числа импульсов подсвета за время накопления и вычитания в каждом кадре постоянной фоновой компоненты гарантирует наблюдение объектов всей дистанции в одном кадре без ухудшения контраста.

5. Полученные формулы расчёта коэффициента усиления тока в микроканальной пластине, учитывающие различие коэффициента вторичной эмиссии первой стадии умножения и последующих, факт влёта электронов в микроканал на разную глубину до первого соударения с его стенками и влияние ускоряющего поля на максимальную глубину влёта, позволяют достичь более точный аналитический результат и сократить количество операций ЭВМ в 10 раз и более.

6. Предложенный метод ускоренного расчёта распределения электрического поля в микроканале при точечном изменении распределения заряда сокращает до 50% количество операций при моделировании на ЭВМ процессов насыщения МКП.

7. Предложенный способ построения разнесённого устройства синхронизации позволяет улучшить временные характеристики импульсов подсвета и стробирования при необходимости расположения органов управления устройством синхронизации на значительном удалении от остальных блоков АИ TBC, затрудняющем передачу высокочастотных импульсов запуска по соединительному кабелю.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях: Международные конференции «Телевидение: передача и обработка изображений», 2002-2003 гг. (г. Санкт-Петербург); Международные научно-практические конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири»,

2002 г. (г. Кемерово), 2003 г. (г. Улан-Удэ), 2004 г. (г. Новосибирск); Всероссийская научно-техническая конференция «Современное телевидение», 2005 г. (г. Москва); Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы информационной безопасности государства, общества и личности»,

2003 г. (г. Томск); Всероссийская конференция «Научная сессия МИФИ», 2003 г. (г. Москва); Межрегиональные научно-технические конференции «Научная сессия ТУСУР», 2002-2003 гг. (г. Томск). Получен грант по конкурсу научных разработок Томской области в 2003 году.

Всего по теме диссертации опубликовано 17 работ общим объёмом 57 страницы, из них 3 статьи в центральной печати, 8 работ написано совместно с другими авторами. Сделано 12 докладов на конференциях различного уровня.

Внедрение и использование результатов работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены при реализации активно-импульсных телевизионных систем «ZOND» и «Обзор», а также использованы в учебном процессе, о чём имеются соответствующие акты внедрения (см. прил. Д).

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы. Разработка теоретических положений и создание на их основе методов расчёта энергетических характеристик АИ TBC стало возможным благодаря комплексному использованию теоретических и экспериментальных методов исследования. Решение ряда задач оптической локации, поставленных в работе, стало возможным благодаря известным достижениям указанных научных дисциплин и не противоречит их положениям, базируется на строго доказанных выводах фундаментальных и прикладных наук, таких как математический анализ, математическая статистика, теория оптимизации и планирование эксперимента. Созданные методики расчета АИ TBC согласуются с опытом их проектирования.

Разработанные теоретические положения и новые технические решения опробованы экспериментально. Экспериментальные исследования метрологически обеспечены и проводились на экспериментальной базе Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, ОАО «Катод» (г. Новосибирск) и Института оптики атмосферы (ИОА) СО РАН (г. Томск). Предложенные разработки опробованы, прошли испытания в рамках различных научно-исследовательских работ и показали необходимость и эффективность применения таких систем в сложных условиях видимости. Результаты эксперимента и испытаний анализировались и сопоставлялись с известными экспериментальными данными других исследователей.

Личный вклад автора. Все представленные в диссертационной работе результаты получены лично автором либо при его непосредственном участии.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 158 страницах текста, содержит 47 рисунков, 5

5.4. Выводы по главе

Разработка экспериментальных образцов АИ TBC показала следующее: 1. Имеется возможность достаточно просто реализовать разделённое устройство синхронизации АИ TBC, для построения которого предлагается по длинному соединительному кабелю каждый период просмотра дистанции передавать данные о величине задержки стробирования в цифровой форме.

Если не предъявляются жёсткие требования к помехозащищённости, применение в АИ TBC мощных ИК светодиодов возможно и экономически оправдано. Так, при шестнадцатикратном увеличении частоты подсвета 6 совместно работающих мощных ИК светодиодов заменяют лазерную решётку.

Блок токовой накачки источника подсвета на светодиодах обязательно должен быть снабжён схемой защиты от некорректных длительностей импульсов; благодаря этой схеме оператор АИ TBC может безбоязненно переключать кабели запускающих импульсов прямо во время работы системы, чем обеспечивается режим так называемый «горячей замены». Минимизация габаритов и энергопотребления разработанных АИ TBC достигается благодаря применению современной элементной базы, состоящей из таких элементов как ПЛИС, микроконтроллеры, пассивные и активные компоненты для поверхностного монтажа, современные быстродействующие силовые и высоковольтные ключевые элементы.

160

Заключение

Проведённое исследование позволяет сделать следующие выводы, отражающие основные результаты диссертации.

1. Предложенный показатель для сравнения различных АИ TBC по совокупности параметров позволяет оценить эффективность с точки зрения энергетики разработанных телевизионных систем. Разработанная с участием автора АИ TBC «Обзор» входит в тройку лидеров по энергетической эффективности построения. АИ TBC «ZOND», также разработанная с участием автора, имеет достаточно высокие характеристики, не уступая большинству сравниваемых систем.

2. С использованием разработанной методики расчёта контраста наблюдаемого в АИ TBC объекта в зависимости от его положения по дальности предложен способ нахождения оптимальной глубины зоны выделения и связанной с этим предельной дальности действия системы. Результаты расчётов дальности действияпозволяют заключить, что при наблюдении в условиях густого тумана увеличивать мощность излучения источника подсвета выше определенного предела практически бесполезно. Так, например, чтобы увеличить дальность действия АИ TBC с 200 до 250 метров, мощность источника подсвета необходимо увеличить с 600 Вт до 6,7 кВт, то есть, примерно в 10 раз, а с 250 до 260 метров — в 40 раз. Кроме этого, результаты расчётов контраста по вышеуказанной методике позволяют заключить, что для задач наблюдения изображения крутизна фронтов импульсов подсвета и стробирования играет малую роль.

3. Имеются теоретические предпосылки для создания АИ TBC, обеспечивающих режим «сплошного» просмотра трассы наблюдения (просмотр объектов всей дистанции сразу). Он может быть реализован лишь при малых длительностях (10 нс и менее) импульсов подсвета и стробирования.

4. Полученная формула для расчёта коэффициента преобразования ЭОП позволяет заключить, что лучшая чувствительность к регулированию коэффициента преобразования ЭОП достигается при управлении напряжением на МКП по сравнению с управлением по остальным промежуткам (фотокатод-вход МКП и выход МКП-экран).

5. Экспериментально подтверждено, что предложенный подход к расчёту коэффициента усиления тока в МКП путём взятия интеграла от глубины влёта «по частям» позволяет при практически одинаковой точности вычислений, по сравнению с численным методом, значительно уменьшить число операций, требующихся для расчёта коэффициента усиления, а также существенно повысить точность вычислений по сравнению с имеющимися формулами в связи с учётом действия ускоряющего поля внутри микроканала и зависимости коэффициента усиления тока МКП от глубины влёта первичных электронов.

6. Из проведённого анализа шумовых характеристик АИ TBC следует, что применение согласующих объективов не ведёт к увеличению шума изображения. Но при использовании в АИ TBC стандартных (бытовых, неусовершенствованных, неспециализированных) телекамер и видеоконтрольных устройств в некоторых случаях применение объективов не позволяет обеспечить номинальную яркость изображения на мониторе. Кроме того, в качестве ТВД без ухудшения шумовых характеристик АИ TBC может выступать и камера на матрице ПЗС размером менее 1/2 дюйма, то есть 1/3 либо 1/4 дюйма.

7. В активно-импульсном режиме работы темновой ток фотокатода не сказывается на шумовых характеристиках наблюдаемого в АИ TBC изображения. Поставленный эксперимент выявил весьма слабую зависимость величины шума ЭОП он напряжений на электродах.

8. Проведённые испытания АИ TBC показали правильную работу системы в соответствие с методом пространственной селекции. Лишь активноимпульсный режим позволил в сложных условиях видимости получить удовлетворительное изображение объектов наблюдения. 9. В разработанных при участии автора АИ TBC используются изложенные в диссертационной работе рекомендации по построению отдельных блоков АИ TBC. Так, предложенный способ построения разнесённого устройства синхронизации позволяет улучшить временные характеристики импульсов подсвета и стробирования при необходимости расположения органов управления устройством синхронизации на значительном удалении от остальных блоков АИ TBC.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю диссертационной работы заведующему кафедрой телевидения и управления ТУСУР, д.т.н., профессору И.Н. Пустынскому за его ответственный подход к аспирантской подготовке своего аспиранта, за критический взгляд и полезные замечания в ходе выполнения диссертационной работы. Кроме этого, невозможно не высказать благодарность к.т.н., доценту кафедры телевидения и управления ТУСУР Ю.Р. Кирпиченко, являвшемуся, фактически, соруководителем работы за большую помощь в выполнении диссертационной работы. Также хочется выразить благодарность и к.т.н., доцентам кафедры телевидения и управления ТУСУР А.Г. Костевичу и В.М. Ицковичу за их заботу, содействие и конструктивные замечания при выполнении работы.

Вместе с тем, необходимо поблагодарить официальных оппонентов диссертации Ю.В. Мартышевского и Р.И. Багдуева, а также сотрудников ведущей организации ФГУП «ЦКБ «Точприбор» за констурктивные замечания и критический взгляд на диссертационную работу.

Сотрудникам ОАО «Катод» И.И. Гольдбергу, В.А. Ершову, сотрудникам Института оптики атмосферы СО РАН В.В. Белову, Б.Д. Борисову, Д.В. Хорошаеву автор также выражает благодарность за содействие в проведении экспериментальных исследований.

1. Adams J., Manley B.W. // Electron Engineering. 1965. - № 37. - P. 180.

2. Coldwell L.V., Boyle J.J., Kennedy O. Low light level CCD-TV // Proc. 5th Int. Conf. on CCDs, Edinbourgh. 1979. - P. 45 - 50.

3. Dave J.V. Effect of atmospheric conditions on remote sensing of a surface non-homogeneity // Photogram. Eng. Rem. Sens.- 1980.- Vol. 46. -P. 1173- 1180.

4. Fransworth P.T., пат. США № 1969399, 1930.

5. Gest A.J. A computer model of channel multiplier plate performance // Acta Electrónica. 1971. - № 1. - P. 79 - 97.

6. Goodrich G.W., Willey W.C. // Review Scientific Instruments.- 1962.-№33.-P. 761.

7. Grau G. Zeitshrift // Ang. Physik. 1964. - V. 1. - № 17. - P. 21.

8. Kaufman Y.J. Atmospheric effect on spatial resolution of surface imagery: Errata // Appl. Opt. 1984. - Vol. 23. - P. 4164 - 4172.

9. Kaufman Y.J., Fräser R.S. Atmospheric effects on classification of finite fields // Rem. Sens. Environ. 1984. - Vol. 14. - P. 487 - 507.

10. Kopeika N.S. A system engineering approach to imaging. Bellingham, WA: SPIE Optical Engineering Press, 1998. - 679 p.

11. Loty C. Saturation effect in channel electron multipliers // Acta Electrónica. — 1971.-№ l.-P. 107-119.

12. Muller H.O. Die Abhängigkeit der SE einiger Metalle vom Einfallswinkel des primaren Kathodenstrahls // Phys. 1937. - № 104. - P. 475.

13. Opal Chet B. Performance of the RCA C8102E intensified CCD device // Proc. SPIE. 1987. - Vol. 627. - P. 524 - 529.

14. Pearce W.A. A study of the effects of the atmosphere on Thematic Mapper observations // Final Rep. under NASA Contract NAS5-23639.- 1977.-P. 136.

15. Pollen H., Bratton I., Feingold R. 11 Advances in Electronics and Electron Physics. 1976. - Vol. 40A. - P. 21.

16. Richard J.C., Vittot V., Rebuffe J.C. Recent developments and application of electron-bombarded CCD in imaging // Proc of the 10th Symp. Photoelectronic and Imaging Devices, London. 1991. - P. 289 - 296.

17. Sobieski S. Intensified CCDs for ultra low light level imaging // Proc. SPIE. -1976.-Vol. 78.-P. 73-77.

18. Tanre D., Herman M., Deschamps P.Y. Influence of the background contribution on space measurements of ground reflectance // Appl. Opt. —1981. Vol. 20. - P. 3676 - 3684.

19. Андреев М.И. Влияние механического затвора на приём лидарного сигнала // Оптический журнал. 1996. - № 8. - С. 70.

20. Бабенко B.C. Оптика телевизионных устройств. М.: Радио и связь,1982.-256 с.

21. Багдуев Р.И. Обратная оптическая связь в ЭОП с прямым переносом изображения // Прикладная физика. 2003. - № 1. - С. 121 - 122.

22. Барун В.В. О возможном улучшении видимости объекта по мере его погружения в мутную среду // Оптика атмосферы и океана. 2000. — Т. 19.-№ 10.-С. 906-909.

23. Белов В.В., Белоусов B.C., Борисов Б.Д. и др. Стробируемая система ночного видения ZOND // Наука производству. - 2003. - № 9. - С. 32 -38.

24. Белов В.В., Борисов Б.Д. Т-эффект, shower curtain effect или эффект кальки? // Известия вузов. Физика. 2001. - № 4. - С. 16 — 23.

25. Берковский А.Г., Гаванин В.А., Зайдель И.Н. Вакуумные фотоэлектронные приборы. 2-е изд., перераб. и доп. М: Радио и связь, 1988.-272 с.

26. Бирюков С.А. Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах. М.: Радио и связь, 1990. - 128 с.

27. Борн М., Вольф Э. Основы оптики / Пер. с англ.; Под ред. Г.П. Мотулевич. М.: Наука, 1970. - 856 с.

28. Боровиков A.A. Математическая статистика. Учебник. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. — 472 с.

29. Бронштейн И.М., Долин В.А. Вторичная эмиссия твёрдых тел при больших углах падения первичных электронов // Радиоэлектроника. — 1968.-Т. 13.-№ 1.-С. 179.

30. Бронштейн И.М., Долин В.А. Измерение коэффициентов неупругого отражения и вторичной эмиссии при больших углах падения первичного пучка // Приборы и техника эксперимента. 1967. -№ 5. - С. 212 - 215.

31. Бронштейн И.М., Долин В.А. Исследование вторичной эмиссии твёрдых тел при больших углах падения первичного пучка // Физика твёрдых тел. 1967. -№ 9. -С. 3018.

32. Бронштейн И.М., Фрайман Б.С. Вторичная электронная эмиссия.-М.: Наука, 1969.-408 с.

33. Бутслов М.М., Степанов Б.М., Фанченко С.Д. Электронно-оптические преобразователи и их применение в научных исследованиях. М.: Наука, 1978.-432 с.

34. Быков P.E. Теоретические основы телевидения: Учебник для вузов.-СПб.: Лань, 1998.-288 с.

35. Быков P.E., Сигалов В.М., Эйссенгардт Г.А. Телевидение / Под ред. P.E. Быкова. М.: Высшая школа, 1988. - 248 с.

36. Ван дер Зил А. Шумы при измерениях. М.: Мир, 1979. - 292 с.

37. Ванюков М.П., Нилов Е.В., Чертков A.A. Наблюдение и фотографирование в светорассеивающих средах методом пространственной селекции (обзор) // Оптико-механическая промышленность. — 1970. — № 6. — С. 50 55.

38. Волков В.Г. Активно-импульсные приборы наблюдения // Вопросы оборонной техники. 1994. - Вып. 3 - 4 (142 - 143). - С.18 - 25.

39. Волков В.Г. Малогабаритные телевизионные системы. Обзор по материалам отечественной и зарубежной печати за 1980-2000 г. № 5591. -М.: НТЦ «Информтехника», 2000. 156 с.

40. Волков В.Г. Современное состояние развития приборов ночного видения. Обзор №5576 за 1978-1994 гг. Ч. 1.- М.: «НТЦ ИНФОРМТЕХНИКА», 1994.-98 с.

41. Волков В.Г. Современное состояние развития приборов ночного видения. Обзор №5576 за 1978-1994 гг. Ч.2.- М.: «НТЦ ИНФОРМТЕХНИКА», 1994.- 104 с.

42. Волосов Д.С. Фотографическая оптика. — М.: Искусство, 1978. — 543 с.

43. Гапонов В.И. Электроника, часть 1.- М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1960. — 516 с.

44. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. М.: ООО «Недра-Бизнессцентр», 1999. — 286 с.

45. Грибанов А.И. Методы расчёта видимости при направленном освещении. М.: Государственное энергетическое издательство, 1955. — 141 с.

46. Грязин Г.Н. Системы прикладного телевидения: Учеб. пособие для вузов. — СПб.: Политехника, 2000. — 277 с.

47. Гук М. Аппаратные интерфейсы ПК. С.-Пб.: «Питер», 2003. - 528 с.

48. Далиненко И.Н., Маляров A.B., Вишневский Г.И. и др.

49. Высокочувствительные гибридные телевизионные приборы на основеэлектронно-чувствительных ПЗС // Оптический журнал. 1996. — № 12. -С. 70-76.

50. Дегтярёв П.А. Активно-импульсная телевизионная система с дистанционным управлением // Приборы и техника эксперимента -2004.-№5.-С. 1-4.

51. Дегтярёв П.А. Зависимость коэффициента преобразования электронно-оптического преобразователя с микроканальной пластиной отнапряжений на электродах // Вестник Сибирского отделения Академиинаук Высшей школы. 2002. - № 1 (8). - С. 35 - 39.

52. Дегтярёв П.А. Об учёте влияния глубины влёта первичных электронов в микроканальную пластину на коэффициент усиления тока // Известия вузов России. Физика. 2004. - № 12. - С. 83 - 85.

53. Дегтярёв П.А. Способ расчёта электрического поля в микроканальнойпластине при точечном изменении распределения заряда по длине канала // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2004.- Вып. 3.- С. 6873.

54. Дегтярёв П.А. Упрощённая аналитическая модель сквозного усиления в электронно-оптическом преобразователе с микроканальной пластиной // Тезисы докладов конференции «Научная сессия МИФИ 2003». Москва. - 2003. - С.125 - 126.

55. Дегтярёв П.А., Кирпиченко Ю.Р. О возможных ошибках при измерениях чувствительности ТВ камер на ПЗС // Труды 13-й Всероссийской научно-технической конференции «Современное телевидение». Москва. 2005. -С. 71-74.

56. Дегтярёв П.А., Кирпиченко Ю.Р. Применение мощных ИК светодиодов в активно-импульсных телевизионных системах // Материалы региональной научно-технической конференции «Научная сессия ТУСУР». Томск.-2003.-4.1.-С. 100-101.

57. Дегтярёв П.А., Кирпиченко Ю.Р. Характеристики передачи контраста активно-импульсными телевизионными системами // Материалы международной конференции «Телевидение: передача и обработка изображений». Санкт-Петербург. 2002. - С. 28 - 29.

58. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. Изд. 3-е, испр. М.: Наука, 1966. - 664 с.

59. Джакония В.Е., Гоголь A.A., Друзин Я.В. и др. Телевидение: учеб. для вузов. М.: Радио и связь, 2004. - 616 с.

60. Домбругов P.M. Телевидение. Киев: Вища школа, 1988. - 215 с.

61. Достижения в технике передачи и воспроизведения изображений. Т. 1 / Под. ред. Б. Кейзана. М.: Мир, 1978. - 335 с.

62. Дьяков Ю.Г., Куратов И.И., Мирошниченко Т.А. Твердотельные лазеры с накачкой лазерными диодами // Зарубежная радиоэлектроника, 1988. — № 6. - С. 42 - 45.

63. Дьяконов В.П., Смердов В.Ю. Импульсный источник электропитания полупроводниковых лазерных решёток на мощных ключевых м.д.п.-транзисторах // Приборы и техника эксперимента.- 1985.- №4.— С. 102- 104.

64. Дьяконов В.П., Смердов В.Ю. Импульсный трансформатор для регистрации токов наносекундного диапазона // Приборы и техника эксперимента. 1987. -№ 2. - С. 103 - 105.

65. Ермилов И.В. Современные высоковольтные конденсаторы с плёночным диэлектриком // Прикладная физика. 2001. - № 5. - С. 77 - 87.

66. Ефимов В.М., Искольдский A.M., Несетрихин Ю.Е. Электронно-оптическая фотосъемка в физическом эксперименте. — Новосибирск: Наука, 1978.- 160 с.

67. Журавлёв П.В., Шатунов К.П., Чурилов С.М. и др. Построение низкоуровневых телевизионных камер с высоким пространственным разрешением // Известия вузов. Приборостроение. — 2004. Т. 49. — № 9. — С. 69 - 72.

68. Зайдель И.Н., Курененков Г.И. Электронно-оптические преобразователи. М.: Советское радио, 1970. - 56 с.

69. И.Н. Бронштейн, К.А. Семенядев. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. Издание пятое, стереотипное. —

70. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955.-608 с.

71. Изнар А.Н., Павлов A.B., Федоров Б.Ф. Оптико-электронные приборы космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1972. - 368 с.

72. Ильин А.Г. К расчёту погрешностей измерения параметров изображения объекта, связанных с отношением случайных величин // Устройства телевизионной автоматики / Под ред. И.Н. Пустынского. — Томск: Изд-во Томск, ун-та. 1984. - Вып. 5. - С. 37 - 48.

73. Казанцев Г.Д., Курячий М.И., Пустынский И.Н. Измерительное телевидение: Учеб. пособие для вузов М.: Высш.шк., 1994. — 288 с.

74. Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения: Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 352 с.

75. Кирпиченко Ю.Р., Дегтярёв П.А. Оценка дальности действия активно-импульсной телевизионной системы наблюдения в условиях плохой видимости // Вестник Сибирского отделения Академии наук Высшей школы. 2002. - № 1 (8). - С. 28 - 34.

76. Коваленко Е.С., Киселев О.Н., Шарыгин Г.С. Основы научных исследований: Учебное пособие.- Томск: Изд-во Том. ун-та, 1988. — 192 с.

77. Кривошеее М.И. Основы телевизионных измерений. 3-е изд., доп. и перераб. М.: Радио и связь, 1989. - 608 с.

78. Куликов А.Ю., Каверина Л.В., Строев В.М. Восстановление изображений, полученных активной телевизионной системой при работе в сложных метеоусловиях // Радиотехника (Журнал в журнале). 2003. -№5.-С. 83-86.

79. Куликов А.Ю., Строев В.М. Волоконно-оптическая система формирования изображения // Радиотехника (Журнал в журнале). -2003.-№5.-С. 87-90.

80. Лазарев Л.П. Оптико-электронные приборы наведения летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1984. 480 с.

81. Лебедько Е.Г., Хайтун Ф.И. Эффективность преобразования энергетического подобия при учёте шумов сигнала // Оптико-механическая промышленность. 1975. - № 5. - С. 12-14.

82. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга первая. Изд. 2-е, пераб. и доп. М.: Сов. радио, 1974. - 552 с.

83. Леонов Н.Б., Тютиков A.M. Снижение фактора шума микроканальных пластин // Оптико-механическая промышленность.- 1983.- №2.— С. 10-13.

84. Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С. Филиппов В.Г. Генератор наносекундных импульсов для возбуждения лазеров на парах меди // Прикладная физика. 2001. - № 5. - С. 46 - 50.

85. Лукьянов С.Ю. Вторичная электронная эмиссия I // Журнал технической физики. 1938.-№ 8.-С. 671.

86. Лукьянов С.Ю. Вторичная электронная эмиссия II // Журнал технической физики. 1938. - № 9. - С. 767.

87. Лукьянов С.Ю. К вопросу о зависимости коэффициента вторичной эмиссии от угла падения первичного пучка // Журнал технической физики.-1937.-№7.-С. 1416.

88. Лукьянов С.Ю., Бернатович В.Н. Зависимость вторичной эмиссии от угла падения первичных электронов // Журнал технической физики. 1937. — №7.-С. 856.

89. Марчук Г.И., Михайлов Г.А., Назраилев М.А. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике. Новосибирск: Наука, 1976. — 280 с.

90. Мельников В.Г., Слободян С.М. Передающая телевизионная камера с межкадровым вычитанием на приборе с переносом заряда / A.c. 1.014.458 СССР, МКИ H04N 5/26.

91. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. JL: Машиностроение, 1977. - 600 с.

92. Михайлов Г.А. Некоторые вопросы теории методов Монте-Карло. — Новосибирск: Наука, 1974. 142 с.

93. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: МП «РАСКО», 1991.-272 с.

94. НИР «ЗОНД», отчёт по теме. Томск, ТУСУР. -2001.-49 с.

95. НИР «Обзор», отчёт по теме. Томск, ТУСУР. - 2003. - 57 с.

96. Ощепков П.К., Скворцов Б.Н., Осанов Б.А. и др. О применении непрерывного вторичного электронного умножения для усиления малых токов // Приборы и техника эксперимента. 1960. -№ 4. - С. 89 - 91.

97. ЮЗ.Прес Ф.П. Формирователи видеосигнала на приборах с зарядовой связью. -М.: Радио и связь, 1981. — 136 с.

98. Приборы с зарядовой связью / Под ред. М. Хоувза и Д. Моргана: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 376 с.

99. Пустынский И.Н., Курячий М.И., Кирпиченко Ю.Р. Телевизионные охранные системы с повышенной чувствительностью. // Системы безопасности. 2002. - № 3 (45). - С. 54 - 56.

100. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия, 1978. - 262 с.

101. Савельев И.В. Курс общей физики, том III. М.: Наука, 1968. - 416 с.

102. Самойлов В.Ф., Хромой Б.П. Телевидение. М.: Связь, 1975. - 400 с.

103. Самойлов Ф. Эволюция формирователей изображения на приборах с зарядовой связью // Техника кино и телевидения.- 1994.- №1.— С. 22-34.

104. Сигналы и помехи в лазерной локации / В.М. Орлов, И.В. Самохвалов, Г.М. Креков и др.; Под ред. В.А. Зуева. М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.

105. Сиднев А.Н. Генератор наносекундных импульсов для модуляции полупроводниковых лазеров // Приборы и техника эксперимента. — 1989.-№3.-С. 112-113.

106. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. — М.: Наука, 1973. 312 с.

107. Соколова И.Б. Основы телевизионной светотехники. Основные светотехнические единицы и их измерение // Техника кино и телевидения. 2004. - № 1. - С. 40 - 44.

108. Справочник по электролитическим конденсаторам / М.Н. Дьяконов, В.И. Карабанов, В.И. Присняков и др.; Под общ. ред. И.И. Четверткова и В.Ф. Смирнова. М.: Радио и связь, 1983. - 576 с.

109. Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах: Справочник / В.В. Барчурин, В.Я. Ваксенбург, В.П. Дьяконов и др.; Под ред. В.П. Дьяконова. М.: Радио и связь, 1994. - 280 с.

110. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. М.: Логос, 2004. - 444 с.

111. Телекамеры для видеонаблюдения в условиях тумана, дымки, дождя и снега // Security News. 2005. - № 1 (6). - С. 15.

112. Теренков К.А. Хорошо смеётся тот, кто увидел первым. // Системы безопасности. 2004. - № 6 (60). - С. 59.

113. Тогатов В.В., Гнатюк П.А. Высокочастотный разрядный модуль для питания ламп накачки твердотельных лазеров // Приборы и техника эксперимента. 2003. - № 5. - С. 89 - 95.

114. Тютиков A.M., Кравчук Г.С., Леонов Н.Б. и др. Исследование различных МКП и условий достижения оптимальных характеристик приборов //

115. Передающие телевизионные приборы и усилители яркости (материалы 7-й Всесоюзной научно-технической конференции). Москва.— 1978. — Вып. 2 (102).-С. 46-48.

116. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики, том III.-М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961.-608 с.

117. Хадсон Р. Инфракрасные системы // Пер. с англ. М.: Мир, 1972. - 534 с.

118. Хайтун Ф.И., Непогодин И.А. Некоторые вопросы передачи и приёма оптических импульсных сигналов при учёте дискретного характера флуктуационных шумов // Оптико-механическая промышленность. — 1968. № 5. - С. 1—6.

119. Шляхтин А.Е., Смердов В.Ю., Ремнёв A.M. Генератор наносекундных импульсов тока // Техника средств связи, Сер. Радиоизмерительная техника. 1989. - Вып. 7. - С. 85 - 88.

120. Эдельштейн Ю.Г. Моделирование пространственной структуры световых полей методом Монте-Карло // Прикладная физика. 2002. - № 2. -С. 98-101.

121. Эмдин B.C. Оптическое стробирование дальности в системах оптической локации // Оптический журнал. 1999. - Т. 66. — № 8. - С. 115-116.

122. Эпштейн М.И. Измерения оптического излучения в электронике. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 254 с.

123. Юсупалиев У., Шутеев С.А. О возможности существенного снижения уровня фона в системах получения изображений // Прикладная физика. -2003.-№3.-С. 96-100.

124. Якушенков Ю.Г. Теория и расчёт оптико-электронных приборов: Учебник для студентов вузов. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Логос, 1999.-480 с.