Dispositivos de visión nocturna de pulso activo.
VOLKOV Viktor Genrikhovich,
Candidato de Ciencias Técnicas, Profesor Asociado
DISPOSITIVOS DE VISIÓN NOCTURNA DE PULSO ACTIVO
La acción de los NVD de pulso activo (AP) se basa en el método de observación del pulso propuesto por el académico A.A. Lebedev en 1936 [1].
La esencia del método es la siguiente.
El objeto de observación se ilumina con cortos pulsos de luz. , cuya duración es un tiempo mucho más corto de propagación de la luz hacia el objeto y viceversa.
En este caso, el objeto se observa en un dispositivo óptico equipado con un obturador de alta velocidad que se abre simultáneamente con el envío de pulsos de luz durante un tiempo determinado.
En el caso de que el retraso de tiempo entre el momento en que se emite el pulso y el momento en que se abre el obturador es igual al doble del tiempo necesario para que la luz recorra la distancia hasta el objeto y regrese, el observador verá solo el objeto en sí y el área de espacio que lo rodea inmediatamente.
La profundidad de este espacio está determinada tanto por el tiempo de apertura del obturador como por la duración del pulso de luz.
Este método se describió más tarde en la literatura extranjera, en la que generalmente se le llama el método de visualización cerrada).
Para implementar este método, necesita un iluminador pulsado que genere pulsos de luz bastante cortos, así como un convertidor de imágenes equipado con un obturador de alta velocidad.
Inicialmente, se utilizó un foco de lámpara como iluminador y se instaló un intensificador de imagen convencional en la parte receptora del equipo.
El modo de funcionamiento por impulsos de la parte receptora se aseguró instalando un obturador Kerr o Pockels de alta velocidad delante del fotocátodo del intensificador de imagen, o mediante control de pulso (estroboscópico) del intensificador de imagen directamente de acuerdo con el voltaje de suministro de alto voltaje.
El uso de estas compuertas provocaba pérdidas de energía injustificadas, y la compuerta mediante tensión de alimentación requería unidades electrónicas de tubo con un peso, dimensiones y consumo de energía importantes.
A finales de los años 40, M.M. Butslov y su equipo lograron desarrollar tubos intensificadores de imagen por impulsos con obturador compensado [1].
El uso de estos tubos intensificadores de imagen permitió simplificar significativamente la unidad estroboscópica y reducir su peso, dimensiones y consumo de energía.
En 1950, por iniciativa de A.A. Lebedev en el Instituto Óptico Estatal (GOI) de la URSS, comenzaron a trabajar en la creación de las primeras muestras de dispositivos de observación de IA.
Se utilizó un foco como iluminador de pulso, hecho sobre la base de un reflector con un diámetro de 1500 mm y una lámpara de argón plegable GOI con una presión de 4 — 6 atm, una frecuencia de 500 — 800 Hz y una potencia de radiación promedio de 2 — 3 kW [1].
En la parte receptora del equipo se utilizó una lente con una distancia focal de 600 mm y una apertura relativa de 1:1,6, un intensificador de imágenes por impulsos UZ-42 y un ocular con aumento de 4x. Se logró un alcance de reconocimiento de más de 15 km para objetos en la superficie del mar.
Sin embargo, el peso, las dimensiones y el consumo de energía del equipo siguieron siendo importantes debido al foco de la lámpara. El ángulo de divergencia de su radiación también era grande, lo que reducía la intensidad de la luz y limitaba el alcance del dispositivo.
Dado que no era posible aumentar el brillo de las fuentes de luz de plasma pulsadas arriba Ciertos límites, tampoco era realista mejorar los parámetros del dispositivo.
Sólo a principios de los años 60 se lograron avances significativos en el desarrollo de los NVD de IA en relación con la creación de los láseres.
En comparación con las fuentes de lámparas de chispa, los láseres tienen importantes ventajas:
- alto brillo y directividad de la radiación;
- radiación monocromática, permitiendo el uso de filtros de banda estrecha en la parte receptora del dispositivo que cortan la radiación de interferencia de luz;
- corta duración de los pulsos de radiación (unidades y decenas de hercios), lo que permite obtener profundidades relativamente pequeñas del espacio observado, medidas en fracciones y unidades de metros. Esto hizo posible aumentar drásticamente el contraste de la imagen en entornos muy dispersos (neblina, niebla, lluvia, nevadas, agua, etc.). En este sentido, los resultados más favorables se obtuvieron cuando se utilizaron láseres de estado sólido que funcionan en el modo Q-switched y generan los pulsos de radiación más cortos y potentes con una duración de 20 a 50 ns.
El primer trabajo con dispositivos de inteligencia artificial que utilizan láseres se llevó a cabo en el Instituto Óptico Estatal en 1963. Un láser de rubí que operaba en el modo Q-switched proporcionaba una energía de pulso de 0,5 J con un pulso de radiación. duración de 30 ns.
La parte receptora del equipo utilizaba un tubo intensificador de imagen por impulsos con obturador compensado y una lente con una distancia focal de 1000 mm y una apertura relativa de 1:7. El equipo permitió observar un camión de noche a una distancia de hasta 1 km.
En este caso, el error en la medición del alcance no superó los 5 m. A una distancia de aproximadamente 800 m del dispositivo, se instaló un escudo con una estrella recortada. Se colgó una cortina hecha de gasa multicapa delante del escudo para simular la neblina del aire.
Cuando se observa de noche con un dispositivo pasivo convencional y durante el día con un dispositivo óptico (binoculares ), la imagen de la estrella no es visible.
Pero el uso del modo IA hizo posible «cortar» gasa y apareció una imagen clara de una estrella. Durante las pruebas en un día claro y soleado con un nivel de iluminación natural de 5×104 lux, el objeto de observación fue reconocido a una distancia de 1,2 km.
Las pruebas de observación también se llevaron a cabo con éxito bajo una fuerte lluvia , niebla y en presencia y objeto de observación es la nube. En la parte receptora del equipo se instaló un filtro de interferencias con un ancho de banda de 3 nm.
Posteriormente, GOI utilizó láseres de vidrio con neodimio con y sin duplicación de frecuencia, funcionando en modo de conmutación Q de frecuencia o de pulso único, así como en un modo de generación de picos más favorable con una duración de pulso de ráfaga de 200 ns.
La duración de la luz estroboscópica fue de aproximadamente 1 μs. El trabajo [2] presenta los resultados del trabajo nacional y extranjero sobre la creación de equipos de IA.
Se ha utilizado para fotografía de alta velocidad, fotografía aérea y visión submarina. En este último caso, el alcance de visión varió desde varias decenas hasta 300 m.
La descripción de los sistemas de visión submarina basados en AI NVG puede ser tema de un artículo aparte.
En la figura 1 se muestra un diagrama de bloques de un AI NVD que utiliza láseres de estado sólido. 1.
El dispositivo funciona de la siguiente manera.
En el iluminador láser pulsado 1, funciona el medio activo 3 del emisor 2.
El medio activo 3 es excitado por la radiación de la lámpara de inyección 4, impulsada por su fuente de alimentación 5.
La generación de radiación láser es apoyada por los espejos resonadores M1 y M2.
El modulador Q 6, excitado por su fuente de alimentación 7, crea un modo de modulación Q.
La óptica 8 forma el ángulo de iluminación requerido y dirige la radiación del iluminador 1 al objeto de observación. Los pulsos de radiación reflejados por el objeto entran en la unidad de observación 14.
La lente 15 forma una imagen de un objeto en el fotocátodo del tubo intensificador de imágenes por impulsos 17. El filtro 16 sirve para interrumpir la medición de las interferencias luminosas que actúan en una amplia gama del espectro.
Antes de que el impulso de radiación llegue al fotocátodo del tubo intensificador de imagen 17, se bloquea el obturador de este último. En el momento de la llegada del pulso de radiación reflejado por el objeto de observación, el obturador del intensificador de imágenes se desbloquea durante un tiempo igual o ligeramente mayor que la duración de este pulso.
Para garantizar el funcionamiento sincrónico especificado del iluminador 1 y la unidad de observación 14, se utiliza un fotodetector 9, que convierte parte de la energía del pulso láser en una señal eléctrica pulsada, que inicia el generador de pulso maestro (MPG) 11, funcionando en modo de espera.
ZGI 11 genera pulsos de sincronización que se retrasan en la unidad de retardo ajustable (ADB) 12 durante un tiempo igual a la distancia que recorre el pulso de radiación desde el dispositivo hasta el objeto. de observación y regreso.
Desde la salida de BRZ 12, el pulso de sincronización excita el modelador de pulso de activación (FSI) 13, que crea pulsos de activación que desbloquean el obturador del tubo intensificador de imagen 17.
Este último mejora la imagen en brillo, convirtiéndola en visible.
El operador observa la imagen a través del ocular 18.
El operador, moviendo suavemente ajustando el retardo, se puede mover una zona estrecha del espacio visto en profundidad hasta que dentro de sus límites el objeto observado no golpee.
1 – iluminador láser pulsado, 2 – emisor láser pulsado, 3 – medio activo; M1, M2 – espejos resonadores, 4 – lámpara de bomba, 5 – su unidad de alimentación, 6 – Q-switch, 7 – su unidad de alimentación, 8 – óptica de generación de radiación (sistema telescópico Galileo), 9 – fotodetector, 10 – control y unidad de sincronización, 11 – ZGI, 12 – BRZ, 13 – FSI, 14 – unidad de observación, 15 – lente, 16 – filtro, 17 intensificador de imagen de pulso, 18 – ocular (o primer componente de la óptica de transferencia), 19 – segundo componente de óptica de transferencia, 20 – canal de televisión, 21 – cámara de televisión transmisora, 22 – amplificador de vídeo, 23 – monitor de televisión, 24 generador de reloj, 25 – unidad de división de frecuencia de línea (para la salida de imágenes oculares, faltan los elementos 19 – 25).
Fig. 1. Diagrama de bloques de un AI NVD que utiliza un iluminador pulsado basado en un láser de estado sólido.
Si se instala un canal de televisión 20 a la salida de la unidad de observación 14, entonces la imagen de la pantalla intensificadora de imágenes se transfiere al elemento fotosensible de la cámara de televisión transmisora 21 utilizando los primeros 18 y segundos 19 componentes de la óptica de transferencia.
La cámara de TV 21 convierte la imagen en una señal eléctrica, que se amplifica en el amplificador de video 22 y se transmite al monitor de TV 23, donde la señal de video se convierte en una imagen óptica.
El generador de reloj 24 se utiliza para la sincronización de tramas y líneas de los bloques de trabajo 21 – 23, así como para sincronizar OGI 11.
Para realizar esta última función, la señal de frecuencia horizontal del generador de reloj 24 ingresa al bloque de división de frecuencia 25, que divide la frecuencia horizontal a un nivel cercano a la frecuencia de operación del iluminador 1 y un múltiplo de ella [1].
Sin embargo, se lograron dimensiones, peso, consumo de energía mínimos y los indicadores de rendimiento más altos cuando se utilizaron iluminadores basados en emisores semiconductores de láser pulsado (LPS) en AI NVD.
En Rusia en 1962-1964. El equipo experimental de IA que utiliza ILPI se desarrolló por primera vez en el Instituto de Investigación de Física Aplicada por iniciativa del miembro correspondiente. Academia de Ciencias de la URSS L.N. Kurbatov.
Las primeras muestras de ILPI requirieron enfriamiento con nitrógeno líquido, lo que obligó al uso de una máquina de refrigeración de gas Stirling o un sistema de enfriamiento de circuito abierto. Esto era inaceptable para la práctica del uso de dispositivos.
Finales de los 60 – principios de los 70. Aparecieron muestras de ILPI que no requerían refrigeración, y la combinación de emisores individuales en conjuntos de elementos múltiples hizo posible alcanzar potencias de radiación promedio suficientes para alcanzar los rangos requeridos.
En este sentido , en Rusia y en el extranjero ya no son sólo prototipos, sino que en realidad utilizan dispositivos de IA [1].
Se informó [1] que Laser Diode Laboratories (LDL), EE. UU., ha desarrollado NVG AI con un alcance de hasta 100 m.
La masa del dispositivo sostenido en las manos era de 6,8 kg.
El dispositivo permitió ver objetos y medir la distancia a ellos tanto durante la transparencia normal de la atmósfera como durante la lluvia, la niebla y las nevadas. Un dispositivo similar, pero con un alcance de 300 m, fue desarrollado en la Empresa Unitaria Estatal NPO “Orion” en 1972.
Un diagrama de bloques de un AI NVD con un iluminador basado en ILPI se muestra en la Fig. 2.
Funciona de la misma manera que el NVG que se muestra en la Fig. 1, solo OGI 6 se activa mediante pulsos de sincronización de la unidad de bombeo 4, desde cuya otra salida ILPI 3 se excita mediante pulsos de corriente, generando pulsos de radiación de igual duración.
1 – iluminador láser pulsado, 2 lente generadora de radiación, 3 – ILPI, 4 su unidad de bombeo (amplificador de corriente basado en elementos semiconductores), 5 – unidad de control y sincronización, 6 – ZGI, 7 – BRZ, 8 FSI, 9 – unidad de observación , 10 – lente, 11 filtro de paso de banda (o de corte), 12 – tubo intensificador de imagen por pulsos, 13 – ocular (o el primer componente de la óptica de transferencia, si la imagen se ingresa en un canal de televisión), 14 el segundo componente de óptica de transferencia, 15 – canal de TV, 16 – cámara de TV transmisora, 17 – amplificador de video, 18 monitor de TV, 19 – generador de reloj, 20 – unidad de división de frecuencia de línea.
Fig. 2. Diagrama de bloques de un AI NVD que utiliza un iluminador basado en un emisor semiconductor láser pulsado (PLS):
Los AI NVG, independientemente del diagrama de bloques, permiten aumentar el contraste en la imagen del objeto observado y, por tanto, el alcance del dispositivo debido a:
- cortando el la radiación de retrodispersión por retardo, que en los NVG activos convencionales se superpone a la imagen del objeto observado y reduce el contraste en su imagen incluso con la transparencia de la atmósfera normal o ligeramente deteriorada;
- atenuación, igual al deber ciclo del dispositivo, de radiación dispersada en la atmósfera, determinado por el nivel de iluminación natural.
Esta radiación en los NVD pasivos convencionales con transparencia reducida de la atmósfera también redujo drásticamente el contraste en la imagen del objeto observado.
La foto 1 muestra la naturaleza de la observación en un NVD AI por la noche. en la niebla de un modelo de tamaño natural de una figura humana cuando el dispositivo está funcionando en modo pasivo (a), activo-continuo (b), el iluminador está funcionando, el obturador intensificador de imagen está abierto y los modos AI (c). La ventaja del modo IA es obvia aquí. La foto 2 muestra una imagen de un tanque (a), un bote inflable (b) y una figura humana junto a su modelo (c) cuando el dispositivo está funcionando en modo IA.
Foto 1. La naturaleza de la observación en AI NVD por la noche en la niebla de un modelo de crecimiento de figura humana cuando AI NVG está funcionando en:
a) pasivo;
b) activo-continuo: el iluminador está funcionando, el obturador del intensificador de imagen está abierto;
c) modos de pulso activo.
Foto 2. La naturaleza de la observación en un AI NVD cuando funciona en modo AI:
a) tanque (lateral);
b) un bote inflable con dos remeros (tablero);
c) una figura humana junto a su objetivo.
Dado que el objeto de observación se percibe dentro de una profundidad muy estrecha del espacio visto, el fondo detrás del objeto se corta.
Esto le permite observar objetos de bajo contraste que no son visible de noche en dispositivos óptico-electrónicos pasivos o activos, ni siquiera de día con instrumentos de observación óptica convencionales.
Por ejemplo, en AI NVD, se veían claramente estructuras hechas de nieve (muro) o figuras de personas con batas blancas sobre un fondo de nieve virgen. Esto abre grandes posibilidades para el uso de AI NVG para rescatistas o para la exploración de recursos naturales, por ejemplo, resaltando el carbón contra el fondo de la roca.
Dado que la imagen del objeto de observación aparece solo con un cierto valor de retardo, directamente proporcional al alcance del objeto, entonces la distancia al objeto se puede medir mediante el valor de retardo.
La precisión de la medición del alcance generalmente alcanza ±10 o ±5 m, pero si es necesario, puede ser mayor en al menos un orden de magnitud.
Esta precisión no depende de la distancia al objeto, sino que está determinada únicamente por la duración del pulso estroboscópico y el pulso de iluminación.
A diferencia de los telémetros láser convencionales, los NVG AI eliminan la posibilidad de emitir un valor de alcance falso debido a la reacción del telémetro a objetos aleatorios ubicados entre un objeto útil y el dispositivo (por ejemplo, ramas de árboles, cables, etc.), cuya señal puede exceder significativamente la señal del objeto útil.
En AI NVD todas estas señales falsas se cortan mediante un retraso.
Debido al funcionamiento en modo pulsado, cualquier interferencia luminosa a largo plazo (radiación de focos, faros, llamas, etc.) se debilita en un factor igual al ciclo de trabajo del dispositivo (siempre que el obturador intensificador de imagen esté lo suficientemente seguro). bloqueado). Así se realiza la selección temporal del objeto observado en un contexto de ruido.
Se logra una inmunidad adicional al ruido mediante el uso de un filtro de paso de banda (o de corte) en la unidad de observación con un banda de paso correspondiente al rango de trabajo del espectro del iluminador láser.
Los valores reales del grado de protección contra interferencias debido a la selección espectral-temporal especificada pueden alcanzar 105 — 107.
Esto es suficiente para asegúrese de que la observación no se vea interrumpida por la exposición al dispositivo, un foco con una intensidad luminosa de hasta 4x10b cd, así como para la observación durante el día con un nivel de iluminación natural de 5×104 — 105 lux — un día claro y soleado.
Por lo tanto, el modo AI permite vigilancia las 24 horas.
Cambiar el valor de retardo le permite resaltar el objeto de observación iluminado o el fondo iluminado detrás de él.
En el primer caso, el operador ve una luz objeto sobre un fondo oscuro: una imagen del objeto en formato «positivo» contraste. En el segundo caso, una silueta oscura del objeto observado sobre un fondo claro es una imagen del objeto en formato «negativo». contraste.
Desde un punto de vista energético, es más ventajoso observar en sentido «negativo» En contraste, ya que normalmente los fondos naturales tienen un coeficiente de brillo más alto que el objeto observado y, por lo tanto, para lograr el rango de acción requerido, se requiere menos intensidad de luz del iluminador.
Pero en este caso, se pierde mucha información informativa sobre los signos de un objeto, ya que solo es visible su silueta (contorno externo) y la parte inferior se fusiona con el fondo.
Además, puede que no haya un fondo cercano (si el objeto se proyecta contra el cielo, por ejemplo), por lo que la observación más universal es en el plano «positivo» Por el contrario, para el cual generalmente se proporcionan todos los datos de alcance.
Los AI NVG pueden funcionar en modos pasivo, activo-continuo y activo-pulso (dependiendo de las condiciones externas).
La desventaja del modo AI es la profundidad limitada del espacio visto, determinada por la duración de la luz estroboscópica, y también el hecho de que el campo de visión en el modo AI es igual solo al ángulo de iluminación del láser. iluminador.
Por razones energéticas, este ángulo no puede ser grande y normalmente no supera 1 — 3°.
Así, para Para detectar el objeto observado, es necesario buscar tanto en el campo como en profundidad, lo que conlleva unos costes de tiempo completamente inaceptables. Por lo tanto, la búsqueda suele realizarse en modo pasivo de campo más amplio.
El rango de detección de un objeto suele ser entre 1,3 y 1,5 veces mayor que su rango de reconocimiento. Por lo tanto, en el modo pasivo, el objeto solo se detecta, pero se reconoce y se mide el alcance en el modo AI, que tiene una ventaja de alcance sobre el modo pasivo.
Si esto no es posible debido a la poca luz, entonces la búsqueda se realiza en modo activo-continuo, y cuando la transparencia es baja, se utiliza algún canal de búsqueda adicional.
Se puede realizar una búsqueda de objetos las 24 horas del día mediante el resplandor de la radiación láser de la luz de fondo reflejada por los medios ópticos u optoelectrónicos de estos objetos.
El rango de detección de objetos por deslumbramiento puede alcanzar varios kilómetros [2].
La empresa Transcript (RF) ha desarrollado un AI NVD Mirage-1200” con un alcance de detección de deslumbramiento de 1200 m, un campo de ángulo de visión de 4,5°, un peso de 2,1 kg y un consumo energético de 13 W [3 ].
También es posible utilizar el sistema denominado «híbrido» modo, que combina simultáneamente modos pasivo, activo-continuo y AI. El modo híbrido es óptimo cuando se utilizan AI NVG para conducir un vehículo.
En los últimos años, AI NVG ha recibido salida de imagen a un canal de televisión, generalmente realizada sobre la base de un CCD. matriz.
Al mismo tiempo, merece atención el Instituto de Investigación TV AI NVN Platan” [4], construido sobre la base de un láser semiconductor pulsado bombeado por un haz de electrones.
Rango de visibilidad en TV AI NVD 5 – 1000 m, profundidad del espacio visto 3 – 30 m, ángulo de campo de visión 1,5 – 15°, potencia de radiación por pulso 10 – 15 MW, duración del pulso de iluminación 5 ns, resolución 350 líneas de TV [ 4].
En las fotos 3 – 7 y fig. 3, 4 muestra la apariencia de los típicos NVG de IA.
Foto 3. Aspecto de un AI NVG GUDP SKB TNV portátil:
a la derecha hay un iluminador de diez módulos basado en ILPI,
a la izquierda hay un dispositivo de observación.
Foto 4a. Aspecto del portátil
AI NVD “Filin-130” (NVD-130);
Foto 4b. Aspecto del AI NVD DM-740 portátil.
Foto 5. Aspecto del AI NVG portátil de la Oficina Central de Diseño Tochpribor .”
Foto 6a.. Aparición de TV AI NVG GUDP SKB TNV;
Foto 6a.. Aparición de TV AI NVD NORD Lynx
Foto 7. Aparición del TV AI NVD “Berkut”
con transmisión remota de imágenes.
Sistemas ópticos y de vídeo Ltd. (Gran Bretaña) ha desarrollado un modelo de un televisor AI NVD basado en una matriz CCD con un número de elementos de 610×575 [1] (Fig. 3).
Dimensiones de la cámara 38,1×70 .5×117.5 mm
El dispositivo puede funcionar tanto en modo de pulso pasivo como activo.
El dispositivo consume una corriente continua de 400 mA con una tensión de alimentación de 12 V.
El iluminador láser semiconductor, instalado en la parte superior del cuerpo de la cámara de TV, emite una potencia promedio de 30 mW a una longitud de onda de 830 nm.
El alcance de la IA de TV NVD es de 100 m.
La lente del dispositivo de observación tiene un diafragma de iris ajustable.
El iluminador láser Z130, más potente, proporciona un alcance de hasta 1 km.
Otras modificaciones de este sistema pueden aumentar el alcance hasta 4 km [1].
La matriz CCD está acoplada al intensificador de imágenes de segunda generación, que se activa mediante una placa de microcanales (MCP).
Fig. 3. Aparición del AI NVD de la empresa
Sistemas ópticos y de vídeo Ltd. (Reino Unido) con salida de imagen de TV:
1 – dispositivo de observación, 2 – iluminador láser pulsado.
NITECAM (Israel) desarrolló TV AI NVD (modelo L 2001).
El dispositivo puede funcionar con una frecuencia de línea de 625 o 525 Hz a una velocidad de fotogramas de 25 y 30 Hz, respectivamente.
Resolución del dispositivo 350 líneas de TV.
Indicador – Monitor de TV con un tamaño de pantalla de 50 mm. Iluminación de trabajo 10-4 lux, rango espectral de trabajo 500 – 900 nm.
La lente del dispositivo de observación es Zoom con una distancia focal ajustable de 16 a 160 mm con una apertura relativa de 1:1 ,8 con ajuste automático del diafragma del iris.
El ángulo del campo de visión es ajustable de 40 a 4° Alcance en oscuridad absoluta 100 m.
Iluminador láser semiconductor (clase Zv) con una potencia de radiación de 10 mW, longitud de onda operativa de 820 – 850 nm [1].
La distancia segura para la visión es de 10 cm desde el iluminador láser.
El dispositivo funciona con un voltaje de 10 — 16 V a una corriente constante de 1,5 A.
Dimensiones 585x280x240 mm (sin batería, pero incluyendo visor y óptica) [1].
International Business Machines Corp. [1] desarrolló TV AI NVD para la vigilancia aérea de objetos terrestres (Fig. 4).
Para resaltar secuencialmente las franjas de terreno observadas, el ILPI (matriz de diodos láser semiconductores) se fabrica en forma de reglas, compensadas por pasos entre sí.
El paso de cada paso corresponde a la profundidad de la sección discreta iluminada del terreno
Fig. 4. Aviones AI TV NVD de la empresa
International Business Machines Corp.:
I – avión, II – terreno, j1 – jn — ángulos de inclinación de la línea de visión del área correspondiente del terreno en relación con la línea del horizonte, D1 – D2 – distancias a estas áreas, 1 – OGI, 2 – unidad de bombeo, 3 ILPI, 4 – líneas de láser diodos ILPI, 5 guías de luz, 6 – lente de generación de radiación, 7 BRZ, 8 – FSI, 9 – cámara de TV con intensificador de imagen por pulsos, 10 su lente.
Cuando se utilizan estos NVG, el papel decisivo lo juega la elección óptima de un convertidor modular híbrido (HMC), en el que el control de impulsos (gating) se realiza principalmente mediante el MCP del intensificador de imágenes o su fotocátodo.
Varo para Para ello recomienda tubos intensificadores de imagen de II generación modelos 5772, 9723, 9732 con diámetros de fotocátodo de 18, 25 y 40 mm, respectivamente. Para cada modelo, la duración mínima del estroboscopio alcanza 5, 20 y 50 ns, respectivamente [1].
Una cámara de televisión de bajo nivel (cámara NTV) de Fairchild (EE. UU.) [1] tiene una duración de luz estroboscópica inferior a 1 ns. Tensión estroboscópica 200 V, factor de conversión del intensificador de imagen 2×104. Resolución del sistema 15 líneas/mm, rango dinámico 800. Número de elementos de la matriz CCD 512×512.
Kaman Sciences Corp. (EE.UU.) propusieron un intensificador de imagen GMF (ITT F4157 (diámetro del fotocátodo 40 mm) + CCD TN-7882 (384×576 elementos). El intensificador de imagen está controlado por una puerta de rejilla con un voltaje de 150 V [1] .
La empresa Jai (Dinamarca) ofrece TV AI NVG JAI 715 A y 716 G, controlados con duraciones de 0,1 a 16,7 μs. La resolución horizontal de los dispositivos es de 560 líneas de TV [1].
El dispositivo Nanocam de ?RDID (Israel) permite una duración de luz estroboscópica de menos de 1 ns con una frecuencia de pulso de 25 a 1000 Hz [1].
TV AI NVD CO477 de Hamamatsu (Japón) basado en GMF para la región espectral 200 – 850 nm tiene una resolución de 450 líneas de TV, un ángulo de campo de visión de 17° y funciona con una duración de luz estroboscópica de menos de 100 ns [1] . Todos los tubos intensificadores de imagen de esta empresa tienen posibilidad de estroboscópico. La presencia de dos MCP en el intensificador de imagen permite aumentar la ganancia de brillo a 106 con una resolución de 32 líneas/mm [1].
TV AI NVD de Stanford Computer Optics Cª (EE.UU.) para la región espectral 130 – 920 nm opera a E = 5×104-10-6 lux con una duración estroboscópica de 5 ns [1].
Princeton Instruments Inc. (EE. UU.) ha desarrollado un GMF (intensificador de imagen de segunda generación + matriz CCD de 512 x 512 elementos) con un rango dinámico de 105, que opera en la región espectral de 0,18 — 0,9 micrones con una duración del pulso estroboscópico de menos de 5 ns [1] .
Kodak (EE.UU.) ofrece TV AI NVD basado en GMF (tubo intensificador de imagen de II generación + un módulo intensificador de imagen de I generación + matriz CCD). Resolución – 11 líneas/mm. Dimensiones 100x127x366 mm. La duración de la luz estroboscópica varía en pasos de 10 ns a 5 ms. Peso del dispositivo 4 kg [1].
Fairchild ha desarrollado un TV AI NVG para el helicóptero UH-1 de la Fuerza Aérea de EE. UU. El dispositivo utiliza un iluminador láser semiconductor que funciona a una longitud de onda de 0,85 micrones y emite en un ángulo de iluminación de 9,5×30°. La parte receptora está hecha sobre la base de un GMF (tubo intensificador con un diámetro de fotocátodo de 18 mm + elementos CCD 575×575). La duración de la luz estroboscópica es de 1 µs. El alcance del dispositivo es de 300 m [1].
Parámetros del dispositivo de observación nocturna (NOD) AI NVD Mark III portátil de Mercury Engineering Inc. (EE.UU.) se presentan en la tabla. 1.
El AI NVG PHS de RCA (EE. UU.) es interesante para controlar el aterrizaje y el vuelo a baja altitud de un helicóptero de carga pesada [1].
El iluminador, fabricado a base de un conjunto de diodos láser, proporciona un punto de iluminación en el suelo con un diámetro constante de 6 m a una altitud de vuelo del helicóptero de 4,5 a 37 m. Esto se logra utilizando una lente con una focal continuamente variable. longitud. Frecuencia de iluminación 5 kHz, duración del impulso de iluminación 50 ns.
El alcance y las coordenadas del lugar de aterrizaje se miden con una precisión de ±1,2 m, lo que se logra utilizando una frecuencia de modulación adicional de 100 MHz.
Xedar Corp. (EE. UU.) ha desarrollado una serie completa de TV AI NVD diseñados para buscar víctimas desde el aire, evitar colisiones con barcos y entregar carga a aeródromos no preparados en cualquier clima. Los principales parámetros de estos dispositivos se dan en la tabla. 1.
Se informó sobre AI TV NVD [1], cuya imagen se envía a un sistema de procesamiento que permite almacenar en la memoria hasta cuatro medios fotogramas de la imagen. imagen en el formato estándar de televisión 256x256x8 bits.
El iluminador está fabricado sobre la base del láser semiconductor LPI-103.
En la parte receptora del NVD se instaló un tubo intensificador de imagen con un MCP junto con un LI de supersilicio. -702-3, que forma parte de la instalación industrial PTU-50. Se informó [1] sobre la posibilidad de utilizar AI TV para conducir hidroalas en condiciones climáticas adversas.
En 1998, en la Institución Presupuestaria del Estado SKV TNV NPO «Orion» un televisor de observación portátil AI NVG «Berkut» (foto 7) para resolver una amplia gama de problemas económicos nacionales (exploración y extracción de minerales mediante métodos subterráneos y a cielo abierto, trabajos de construcción en condiciones de difícil visibilidad, etc.).
NVD «Berkut& #187; (Tabla 1) tiene un transmisor de radio de tamaño pequeño incorporado que proporciona transmisión remota de una señal de televisión estándar en blanco y negro en el rango de longitud de onda decimétrica en cualquier dirección usando una antena de látigo.
Cuando se utiliza una antena parabólica direccional con un diámetro de 150 mm, el rango de transmisión aumenta a 2,5 km, y el uso de una antena de este tipo con un diámetro de 600 mm aumenta este rango a 20 km, sin embargo, en este caso, el NVD cesa ser portátil.
La imagen se observa utilizando un dispositivo de monitoreo de video remoto, cuyo peso, junto con la parte receptora del transmisor de radio, el panel de control y la batería, no exceder los 3,1 kg.
La batería YuNLTS-0.9 se utiliza como fuente de alimentación primaria para los NVD. El peso de los NVG junto con el trípode en posición de trabajo no supera los 20 kg [5].
Tabla 1. Parámetros básicos de los NVD de pulso activo (según folletos de la empresa).
Literatura
1. Geykhman I.L., Volkov V.G. Conceptos básicos para mejorar la visibilidad en condiciones difíciles. M., Nedra-Business Center”, 1999, 286 págs.
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3. Mirage-1200. Dispositivo de detección de sistemas ópticos y optoelectrónicos y visión 24 horas. Transcripción del SPC de Prospect, M., RF, 2001.
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5. Volkov V.G., Koshchavtsev N.F., Leleikin V.I., Pleshkov A.A. Dispositivo portátil de vigilancia por televisión de pulso activo con transmisión remota de imágenes. Física Aplicada, 1999, número. 2, pág. 146 150.