Максимальная дальность работы автоматизированной системы
Определение максимальной дальности, при которой автоматизированная система может осуществлять измерение угловых координат точечного источника излучения в заданном диапазоне и с заданной точностью. Основные зависимости и обоснование методики расчета.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.11.2013 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Содержание
- Сокращения и обозначения
- Введение
- 1. Вывод основных зависимостей и обоснование методики расчёта
- 2. Выполнение габаритно-энергетического расчета
- 2.1 Исходные данные
- 2.2 Выполнение расчетов
- Список использованных источников
Сокращения и обозначения
ABC - автоматизированная видеоинформационная система
ФПУ - фотоприемное устройство
ФПЗС - фоточувствительная площадка матричной фоточувствительной структуры
ОС - оптическая система
Введение
Целью нашей задачи является определить максимальную дальность, при которой автоматизированная система (АВС), может осуществлять измерение угловых координат точечного источника излучения в заданном диапазоне и с заданной точностью.
дальность максимальная автоматизированная система
1. Вывод основных зависимостей и обоснование методики расчёта
Подобная задача обычно сводится к составлению и решению энергетического уравнения вида
Типичная оптическая схема АВС показана на (рис 1).
Рисунок 1 - оптическая схема АВС
Учитывая, что в данной задаче используется фотоприёмник с накоплением энергии, величину оптического сигнала (выраженного через экспозицию), который будет создавать объект наблюдения на фоточувствительной площадке матричной фоточувствительной структуры (ФПЗС) можно найти из известного выражения для энергии экспозиции
(1. 1)
где - энергетическая освещенность в изображении объекта; - время
накопления сигнала (время экспозиции).
В свою очередь энергетическая освещенность в изображении объекта
Определяется
(1. 2)
где - поток излучения создающий изображение объекта; - поток
излучения, попадающий от объекта на входной зрачок объектива; - коэффициент пропускания излучения оптической системой; - площадь изображения объекта; - диаметр изображения объекта.
Диаметр изображения объекта определяется как
где R - радиус кружка рассеяния.
Поток излучения, попадающий на входной зрачок, будет
(1. 3)
где - облучённость, создаваемая объектом на входном зрачке; и эффективные площадь и диаметр входного зрачка, соответственно.
В соответствии с оптической схемой, приведённой на рисунке 1 облучённость, создаваемую удаленным точечным объектом на входном зрачке объектива на расстоянии S, можно определить через энергетическую силу излучения объекта
(1. 4)
где - максимальный угол падения лучей от объекта на плоскость входного зрачка на краю поля зрения (в нашем случае или ).
Подставив выражения (1. 13 - 1. 15) в выражение (1. 12), получим:
(1. 5)
С другой стороны величина экспозиции излучения объекта, которая должна быть создана на фоточувствительной площадке фотоприёмного устройства (ФПУ) для достижения заданной вероятности обнаружения
(1. 6)
где и - соответственно пороговые экспозиция и облучённость на фоточувствительной площадке ФПУ, при которых величина полезного сигнала численно равна уровню шумов; - требуемое отношение сигнал/шум, при котором достигается заданная вероятности обнаружения (при допустимой вероятности ложной тревоги).
Поскольку в справочнике для выбранного фотоприёмника значение пороговой освещенности дано не в оптической [Вт/], а в световой [лк] системе единиц причём с "привязкой" к паспортному источнику излучения при стандартном времени экспозиции , то в окончательном виде выражение примет вид
(1. 7)
где
- значение пороговой освещенности на фоточувствительной площадке ФПУ при стандартном времени экспозиции (накопления) = 20мс; и - соответственно коэффициенты использования фотоприемником паспортного и реального источников; = 683 лм/Вт - коэффициент максимальной спектральной эффективности глаза. Из этого выходит, что
(1. 8)
Приравнивая правые части выражений (1. 16) и (1. 18) и решая полученное уравнение, получим выражение для расчёта значений дальности объекта необходимых для достижения различных значений м, предопределяющих вероятности правильного обнаружения объектов [1].
(1.9)
определяются с помощью графика, представленном на рисунке 1. 2 с учетом формулы
= 2,83R (1. 10)
µ определяется с помощью графика, представленном на рисунке 1. 1 с учетом формул
f = a / 2tg или f = 2tg(1. 11)
где и - максимальные значения угловых координат объекта; а и а' - размеры фоточувствительной площадки ФПУ по горизонтали и вертикали соответственно.
Подобное соотношение устанавливает связь между среднеквадратическими погрешностями измерения угловых координат объекта наблюдения уш и уч с одной стороны, и среднеквадратическими погрешностями измерения координат изображения ух и уу с другой.
Далее представлены графики зависимостей, по которым мы определяем необходимое отношение сигнал/шум, при котором величина погрешности измерения любого параметра не превышает допустимой величины, и радиус пятна рассеяния, с помощью которого можно определить диаметр изображения.
Рисунок 1.1 - Зависимость среднеквадратичной погрешности измерения координат энергетического центра изображения точечного объекта от отношения сигнал/шум (d - пространственный период элементов ФПУ; N - число разрядов)
Рисунок 1.2 - Зависимость среднеквадратической погрешности измерения координат изображения точечного объекта от размеров пятна рассеяния
2. Выполнение габаритно-энергетического расчета
2.1 Исходные данные
Источник излучения: светодиод АЛ119
Диапазон измеряемых угловых координат (ш, ч): ± 2°
Среднеквадратическая погрешность измерения: 2 угл. сек.
Время измерения (): 0,1 с.
Эффективный диаметр входного зрачка объектива: 80 мм
Коэффициент пропускания оптической системы объектива (ф): 0,75
Параметры фотоприёмного устройства (ФПУ):
число фоточувствительных элементов (NЧM): 500Ч576;
размер фоточувствительных элементов (dЧd): 12Ч12 мкм;
чувствительность (): 0,03 лк (при номинальном отношении сигнал/шум = 10);
Число разрядов АЦП (n): 8.
2.2 Выполнение расчетов
Определим размеры фоточувствительной поверхности ФПУ а и а'
а =N·d и а'= M·d
а =500·12= 6000 [мкм] и а'=576·12=6912 [мкм]
Определим оптимальное фокусное расстояние объектива. Для этого подставим наши данные в формулы (11) соответственно
f = [мкм] и
f = =98966,89 [мкм]
Выбираем оптимальное фокусное расстояние
f = [мкм] = 85,91· [м]
Определим допустимые значения среднеквадратической погрешности
у = tg· f
у =9,7 · · 85,91· = 833,23· [м]
Определим необходимое значение отношения сигнал/шум µ и оптимальное значение радиуса кружка рассеяния, используя зависимости на рисунках 1. 1 и 1. 2 соответственно
=
µ = 18 и R = [м]
Далее определим оптимальный эффективный диаметр изображения
= = 17 [м]
Далее определим по максимальную дальность S по формуле (1. 9)
=217,61· [м]
Список использованных источников
1. Андреев А. Л. Моделирование и расчет автоматизированных видеоинформационных систем наблюдения за объектами. Методические указания к лабораторным работам. - СПб: НИУ ИТМО, 2013. - 82 с.
2. Источники и приемники излучения: Учебное пособие для студентов оптических специальностей вузов/Г. Г. Ишанин, Э. Д. Панков, А. Л. Андреев, Г. В. Польщтков. - СПб: Политехника, 1991, - 240 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Измерение координат в радиолокации, принципы обнаружения. История исследования и разработки радиолокационных устройств. Импульсная радиолокация. Измерение угловых координат цели, дальности в импульсной радиолокации. РЛС обнаружения и РЛС слежения.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.03.2011Выбор и обоснование принципа работы узла аналого-цифрового преобразования. Создание измерительного преобразователя для датчика термопары. Определение максимальной погрешности нелинейности характеристики в заданном диапазоне температуры; линеаризация.
курсовая работа [585,9 K], добавлен 05.11.2011Методика расчета дальности связи с подвижными объектами в гектометровом диапазоне при использовании направляющих линий. Базовые кривые распространения радиоволн. Коэффициенты, учитывающие флуктуации сигнала. Расчет дальности связи между локомотивами.
методичка [595,7 K], добавлен 14.10.2009Импульсный, частотный и фазовый методы измерения дальности. Авиационный комплекс радиолокационного обнаружения на самолете Ан-71. Выбор микроконтроллера, супервизора питания, блока индикации, тактового генератора и источника стабилизированного питания.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 13.02.2012Определение затухания (ослабления), дисперсии, полосы пропускания, максимальной скорости передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе. Построение зависимости выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока.
контрольная работа [352,3 K], добавлен 21.06.2010Система определения координат движущихся объектов с лазерным сопровождением. Прецезионные дальномеры на основе двухволнового инжекционного лазера. Методы определения координат (целеуказания) и наведения на объект лазерного пучка с заданной точностью.
реферат [881,6 K], добавлен 14.12.2014Взаимосвязь точности измерения координат цели и эффективности применения радиоэлектронной системы. Методы измерения угловых координат. Точность, разрешающая способность радиолокационных систем. Численное моделирование энергетических характеристик антенны.
дипломная работа [6,6 M], добавлен 11.06.2012Передающие оптоэлектронные модули, их применение. Построение зависимости выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока. Определение зависимости чувствительности фотодетектора от длины волны оптического излучения.
контрольная работа [231,3 K], добавлен 05.05.2014Определение и классификация радиотехнических координаторов. Способы измерения координат и методы пеленгования цели. Измерительная система координат. Радиотехнические координаторы с линейным сканированием. Повышение точности измерения угловых координат.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 09.06.2009Радиолиния земной волны: расчет параметров, напряженности поля и максимальной дальности. Вычисление уровня сигнала на тропосферной радиолинии, стандартный множитель ослабления, оценка влияния рельефа. Определение потери энергии на поглощение в атмосфере.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.11.2013Классификация навигационных систем; телевизионная, оптическая, индукционная и радиационная системы измерения угловых координат. Системы измерения дальности и скорости, поиска и обнаружения. Разработка и реализация системы навигации мобильного робота.
дипломная работа [457,8 K], добавлен 10.06.2010Обоснование, выбор и расчет тактико-технических характеристик самолетной радиолокационной станции. Определение параметров излучения и максимальной дальности действия. Оценка параметров цели. Описание обобщённой структурной схемы радиолокационной станции.
курсовая работа [277,9 K], добавлен 23.11.2010Источники излучения и промежуточная среда. Физическая природа излучения источника, собственное и отраженное излучение. Функции оптической системы. Приемники излучения (определение и классификация). Усилитель и другие элементы электронного тракта.
реферат [662,9 K], добавлен 10.12.2008Определение дальности частотным способом. Расчет основных характеристик и описание алгоритма. Разработка структурной схемы, блок схемы и текста программы. Измерение изменения частоты излучаемых колебаний за время прохождения сигнала до цели и назад.
курсовая работа [71,9 K], добавлен 07.02.2011Выращивание сельскохозяйственной продукции в тепличных условиях. Внедрение автоматизированной системы управления тепличным хозяйством. Проблема настройки сервера производственного контроля. В качестве сетевой операционной системы выбрана OC ASPLinux 7.3.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 15.01.2009Свойства электромагнитных волн, лежащие в основе работы радиосистем извлечения информации. Измерение расстояния, угловых координат и радиальной скорости. Влияние кривизны земной поверхности и атмосферной рефракции на точность радиолокационных наблюдений.
реферат [1,7 M], добавлен 13.10.2013Выбор и обоснование перечня технических средств связи гарнизона. Расчёт основных характеристик системы. Пропускная способность сети спецсвязи "01". Высота подъёма антенн стационарных радиостанций. Максимальная дальность связи с подвижными объектами.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 20.07.2014Шумовая температура любого внешнего источника шумов. Энергетический потенциал радиолокационной станции. Дальность действия запросно-ответной станции наблюдения. Влияние отражения ЭМВ от поверхности Земли на дальность радиолокационного наблюдения.
реферат [738,8 K], добавлен 13.10.2013Построение амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристики отрезка волновода в заданном диапазоне. Картина силовых линий электромагнитного поля, зависимость их продольных составляющих от поперечных координат. Изменение длительности импульса.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 07.02.2011Тактическое обоснование и необходимость совершенствования системы пеленгации. Требования к пеленгационным устройствам, технические характеристики, анализ возможных решений и операций обработки сигналов ПАП. Разработка структурной схемы системы пеленгации.
дипломная работа [397,1 K], добавлен 15.08.2011
