4. Особенности построения средств телевизионной разведки.

 

 

Под ТВР понимается добывание информации в видимом и ближнем ИК-диапазонах путем приема излучений, отраженных объектами и предметами окружающей среды, для получения изображения и передачи его по радиоканалу.

Отметим преимущества ТВР:

- высокая оперативность и достоверность;

- высокая детальность изображения;

- возможность обнаружения объектов, не имеющих РЛ контраста;

- возможность передачи с мест, где пребывание человека невозможно;

- возможность цифровой обработки изображений для повышения их качества.

По характеристикам ТВР приближается к ФР. Они дополняют друг друга. Средства ТВР устанавливаются на КА, самолетах-разведчиках, самолетах ГА, БПЛА, вертолётах, на земле и наземных носителях. Малогабаритные средства ТВР могут применяться как носимые или скрытно устанавливаться вблизи или внутри объектов разведки.

      Общая схема телевизионной передачи показана на рис.11. Излучение, отраженное объектами и фоном, пройдя через атмосферу, попадает на объектив и

 

Рис.11. Схема телевизионной передачи:

1 - передающая телевизионная камера; 2 - объектив; 3 - передающая телевизионная трубка; 4 - устройства, обеспечивающие работу передающей трубки; 5 - радиопере­датчик; 6 - передающая антенна; 7- приемная антенна; 8 - приемник; 9 - приемная трубка (кинескоп); 10 - устройства, обеспечивающие работу кинескопа

 

фокусируется им на светочувствительном слое передающей телевизионной трубки. Последняя преобразует яркости отдельных участков изображения в электрические сигналы, т. е. в изменения электрического тока. Объектив, передающая телевизионная трубка и устройства, обеспечивающие ее работу, составляют передающую телевизионную камеру. Электрические сигналы поступают далее к передатчику и излучаются антенной в направлении пункта приема. Принятые антенной сигналы усиливаются приемником и с помощью приемной телевизионной трубки (кинескопа) превращаются в световое изображение.

Для передачи информации о распределении яркостей многочисленных элементов изображения используется принцип построчной и покадровой развертки.

В качестве передающих трубок кроме суперортиконов и видиконов используют трубки на основе ПЗС.

Показатели ТВР определяются основными характеристиками телевизионных систем, влияющими на качество получаемого изображения. Это:

-спектральная чувствительность передающих телевизионных трубок,

-масштаб телевизионного изображения;

-контраст телевизионного изображения;

-разрешающая способность.

Спектральная чувствительность определяется типом фотокатодов передающих телевизионных трубок. Фотокатоды суперортиконов действуют как элементы с внешним фотоэффектом и работают в диапазоне 0,4... 1,3 мкм. Фотокатоды видиконов, использующие внутренний фотоэффект, наиболее пригодны для разведки в инфракрасной области, так как чувствительны к излучениям до 2...3 мкм. Кривые спектральной чувствительности для некоторых фотокатодов передающих телевизионных трубок приведены на рис. 11.

 

                                    

 

Рис. 12. Спектральные характеристики фотокатодов передающих телевизионных трубок:

/ - сурьмяно-цезиевый; 2 -висмуто-

цезиевый; 3 - кислородно-цезиевый;

4 - сернисто-свинцовый

 

 Таким образом, телевизионная разведка может проводиться противником как в видимой области, так и в инфракрасных лучах, причем в более широком диапазоне, чем фотографирование.

 

Масштаб телевизионного изображения на экране кинескопа определяется двумя факторами:

1)      размером изображения, которое создается объективом на фотокатоде передающей трубки;

2)      соотношением размеров кадра на фотокатоде передающей трубки и на экране кинескопа.

Масштаб оптического изображения на фотокатоде М_ОПТ зависит от высоты (дальности) ведения разведки Н и фокусного расстояния применяемого объектива f_об:

.                                       (16)

Соотношение размеров кадра экрана кинескопа h_Э и фотокатода h_ФК характеризует электронный масштаб телевизионной системы М_Т.С.:

.                                       (17)

Масштаб изображения объектов на приемном экране телевизионной системы определяется произведением

.                      (18)

         В системах военного телевидения  f_об =50…300мм,  h_ФК=9.5, 24мм

h_Э =100..500мм.

Разрешающая способность- характеризуется числом R строк, приходящихся на 1 мм экрана кинескопа.

Если количество строк в кадре z, то минимальный размер раздельно воспроизводимых деталей или промежутков между ними l’_h будет равен ширине строки на экране кинескопа l’_СТР (рис.13), т.е.

.                                       (19)

Рис.13  Определение разрешающей способности телевизионной системы

 

 Тогда поперечную разрешающую способность телевизионной системы, т.е. с расположением деталей поперек строк, можно представить в следующем виде:

.                      (20)

Наименьший размер деталей вдоль строк l’_B, при котором они еще воспроизводятся раздельно на экране кинескопа современной телевизионной системы, не менее

.                                    (21)

Соответствующая продольная разрешающая способность телевизионной системы (при расположении деталей вдоль строк) будет

.                   (22)

Сопоставляя (20) и (22), видим, что продольная разрешающая способность телевизионной системы выше поперечной. При маскировке ведут расчет на худший случай и полагают разрешающую способность телевизионной системы равной ее продольной разрешающей способности.

Количество строк разложения z, входящее в формулу (22), составляет для современных телевизионных систем от 600 до 1000.

Выражение (22) определяет разрешающую способность телевизионного изображения для контрастов, близких к единице. С уменьшением контраста между объектом и фоном разрешающая способность снижается.

Контраст телевизионного изображения определяется возможностями телевизионной системы по передаче различий в яркости между фоном и объектом или его деталями.

Особенность телевизионного изображения заключается в том, что вследствие строчной развертки мелкие детали, сопоставимые с элементами разложения, всегда имеют меньший контраст, чем крупные. Это обстоятельство нужно учитывать при маскировочных расчетах, так как оно затрудняет опознавание объектов и облегчает их маскировку.

Крупными считают такие объекты, изображения которых в 3 раза больше элемента разложения. Определим минимальную натурную величину l крупного объекта, для которого контраст еще не снижается. Пользуясь телевизионным масштабом и выразив размер элемента разложения l’_B через количество строк z), получим

,               (23)

где 1_В - натурная величина элемента разложения на местности.

Контраст телевизионного изображения для крупных объектов зависит от соотношения эффективных яркостей фона, объекта, дымки и коэффициента контрастности телевизионной системы. Его значение имеет вид:

 

                            (24)

 

Существенным отличием средств телевизионной разведки от фотографических является возможность изменения коэффициента контрастности системы g в процессе ведения разведки, что позволяет увеличивать в некоторых пределах контраст наблюдаемых объектов или уменьшать контрастность теней, т.е. менять условия наблюдения по своему усмотрению. В системах военного телевидения коэффициент контрастности может плавно изменяться от 0,5 до 3.

Контраст мелких деталей  определяется соотношением:

                                    (25)

 

Коэффициент α снижения контрастности мелких деталей зависит как от соотношения линейных размеров детали объекта и элемента разложения l/l_В, так и от значения контраста . Такая зависимость для современных телевизионных систем приведена на рис. 14. Натуральную величину элемента разложения l_В, необходимую для определения коэффициента a, можно найти из (23).

                                  

 

Рис.14  Коэффициент снижения контраста мелких деталей телевизионного изображения

Визуальное обнаружение объектов по их телевизионным изображениям определяется, в конечном счете, возможностями человеческого зрения. Известно, что объект визуально обнаруживается, когда контраст его с окружающим фоном больше порогового, воспринимаемого глазом, т.е.

 

                                     (26)

Пороговый контраст зрения зависит от угловых размеров объектов и их формы. В свою очередь угловой размер объекта определяется отношением его линейного размера к расстоянию наблюдения. Наилучшие условия наблюдения экрана возникают при удалении от него наблюдателя на расстояние Н, равное утроенной высоте экрана h_Э,

 

.                                       (27)

 

Если размер наблюдаемого изображения объекта равен l', то соответствующий угловой размер будет

 

.                            (28)

 

На рис. 15 показана зависимость порогового контраста зрения от углового размера изображения объекта, наблюдаемого на телевизионном экране.

Рис. 15  Пороговый контраст обнаружения объектов на телевизионном экране