АКТИВНО-ИМПУЛЬСНЫЙ КОМПЛЕКС НОЧНОГО ВИДЕНИЯ
ACTIVE-PULSED NIGHT VISION SYSTEM

Изобретение относится к средствам наблюдения в условиях пониженной прозрачности атмосферы из-за наличия аэрозольных помех: дождя, снегопада, задымления или тумана и может быть использовано в судовождении, при поисково-спасательных работах, для целей охраны и т.д.
Известен активно-импульсный ПНВ [1], выбранный в качестве прототипа, в котором для повышения контраста изображения наблюдаемого объекта и, соответственно, дальности действия ПНВ используется в качестве источника подсветки объекта импульсный излучатель, а прием изображения производится электронно-оптическим преобразователем (ЭОП) с импульсной модуляцией коэффициента усиления, причем момент включения максимального усиления ЭОП регулируется относительно момента излучения импульса, что обеспечивает отсечку приема изображения прилегающего к ПНВ участка пространства, рассеяние света в котором дает наибольший вклад в фон, и возможность просматривания участков пространства, находящихся на различных расстояниях от ПНВ. Подсветка обеспечивает высокий коэффициент изображения объектов в условиях низкой освещенности и в абсолютной темноте, управление моментом включения максимального усиления ЭОП позволяет устранить помеху обратного рассеяния излучения подсветки на прилегающем к ПНВ участке атмосферы, а импульсное включение ЭОП резко снижает чувствительность к посторонним ярким фоновым засветкам.
Недостаток этого решения - возможность «паразитной» засветки при одновременной работе нескольких ПНВ в одном направлении. Например, при частоте следования импульсов импульсного излучателя 5.2 кГц и дальности распознавания 2000 м [2], каждый импульс подсветки будет давать отражённый от аэрозольной помехи сигнал в течение ≈13 мкс, при общем интервале между импульсами 185 мкс. То есть для работы других активно-импульсных ПНВ остаётся  172 мкс. При отсутствии синхронизации между ПНВ вероятность засветки одного ПНВ импульсным излучателем другого ПНВ составляет: при одновременной работе 2-х ПНВ - 14.0 %, при одновременной работе 2-х ПНВ - 37.6 %, при одновременной работе 4-х ПНВ - 62.6 %. Данный недостаток может проявить себя при работе группы поисково-спасательных средств.
Таким образом, из анализа уровня существующих активно-импульсных ПНВ понятно, что в известных устройствах не решена задача использования данных приборов в группе.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решается задача совместного использования нескольких активно-импульсных ПНВ, с возможностью одновременной работы нескольких активно-импульсных ПНВ в одном направлении.
Технический результат - отсутствие канала синхронизации между ЭОП и системой  импульсной подсветки.
Этот технический результат достигается тем, что в известном активно-импульсном ПНВ, содержащем в качестве источника подсветки объекта импульсный излучатель, а в качестве приемника изображения ЭОП с импульсной модуляцией коэффициента усиления момент включения максимального усиления ЭОП регулируется с помощью независимого генератора импульсов, частота следования импульсов которого отличается от частоты следования импульсов импульсного излучателя.
импульса
прожектора
импульса
прожектора
экспозиции
импульса
экспозиции
Данный комплекс работает следующим образом. Зона наблюдения освещается короткими световыми импульсами, длительностью t, с интервалом между импульсами T. Длительность t должна быть значительно меньше времени распространения света до объекта и обратно. Интервал между импульсами T должен превышать время прихода самого дальнего отражения, для того, чтобы гарантированно обеспечить временной интервал с полным отсутствием подсветки и наложение отражений друг на друга. При этом объект наблюдается в действующей независимо от прожектора ЭОП с импульсной модуляцией коэффициента усиления, обеспечивающей время экспозиции - t. Изображение, полученное с ЭОП в течение времени экспозиции далее будем называть кадром. В том случае, когда временная задержка между моментом излучения импульса и началом кадра равна удвоенному времени, необходимому для прохождения светом расстояния до объекта и обратно, наблюдатель будет видеть только сам объект и участок пространства, непосредственно его окружающий. Глубина этого пространства определяется максимальной из двух длительностей t и t:
∆d=2C·∆t,
где ∆d - диапазон дистанций (в направлении распространения света), отражённый свет с которых фиксируется одним кадром, C - скорость света, а ∆t=max.
Расстояние от ЭОП до наблюдаемого пространства в каждом следующем кадре будет изменяться на величину:
∆D=2C·∆T,
ЭОП
прожектора
где ∆D - шаг изменения расстояния до пространства наблюдаемого в двух соседних кадрах, C - скорость света, а ∆T - остаток от деления T на T.
ЭОП
прожектора
Значение ∆D<∆d позволит получать развёртку перекрывающихся по дальности кадров. Скорость изменения расстояния от ЭОП до наблюдаемого пространства регулируется соотношением периодов T и T.
импульса
экспозиции
Если t < t - уменьшается энергия импульса подсветки и повышаются требования к чувствительности ЭОП.
импульса
экспозиции
Увеличение t относительно t приводит к снижению разрешающей способности.
импульса
экспозиции
Оптимальными является соотношение длительностей  t = t.
В качестве ЭОП с независимой импульсной модуляцией коэффициента усиления может быть использована высокоскоростная видеокамера со временем экспозиции, сравнимым с длительностью импульса подсветки.
Использование в качестве системы импульсной подсветки не лазерного (монохроматического), а светодиодного (ахроматического) прожектора обеспечит дополнительное повышение видимости/контрастности за счёт цветоразличения.
Источники информации
1. Орлов В.А., Петров В.И. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости. М., Воениздат, 1989, с. 115-118.
2. В.М. Белоконев, В.Г. Волков, В.Л. Саликов Лазерный осветитель для приборов ночного видения. Успехи прикладной физики, 2013, том 1, № 3.