Однофотонный приемник для пространственно-временного поиска оптических импульсных сигналов

Однофотонный приемник для пространственно-временного поиска оптических импульсных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к технике пространственно-временного поиска оптических импульсных сигналов в режиме одноканальной регистрации однофотонных импульсов и может быть использовано в системах вхождения в связь, технике дистанционного измерения оптико-физических параметров атмосферы, системах квантовой криптографии.

Известны космические оптические системы связи (КОСС), в состав которых входит аппаратура пространственного поиска корреспондента.

Патенты США 3566126 и 3511998 отмечают актуальность проблемы, связанной с установлением двухсторонней оптической связи между удаленными невзаимодействующими приемопередатчиками.

В патенте 3566126 США предлагается один из терминалов оснастить уголковым отражателем. В случае отсутствия передачи оптических сигналов вторым терминалом именно по отраженному оптическому излучению от уголкового отражателя на первом терминале производится нацеливание оптической антенны на корреспондента.

В патенте 3511998 США предлагается использовать отдельный набор частот f1 и f2 для различения режима наблюдения (передаваемая f1 и принимаемая f2 частоты) и режима вызова (передаваемая f2 и принимаемая f1 частоты). В режиме наблюдения каждому приемопередатчику разрешают передавать только сигналы с частотой f1 и получать сигналы только с частотой f2. В режиме вызова напротив каждому приемопередатчику разрешают передать только сигналы с частотой f2 и получить только сигналы с f1.

В патенте 3504182 США предлагается метод нацеливания диаграмм направленности двух разнесенных приемопередатчиков, в котором лазерный луч приемопередатчика первого ИСЗ на определенный промежуток времени фиксируется в заданном угловом направлении в пределах контролируемого пространства, в то время как лазерный луч передатчика второго спутника сканирует все контролируемое пространство. Когда лазерные лучи взаимно направлены друг на друга, нацеливание прекращается. Для борьбы с перекрестными помехами предложено использовать излучения разнесенных приемопередатчиков с разными оптическими длинами волн.

Точно так же в патенте 4867560 США, каждый приемопередатчик спутника передает лучи, имеющие различную длину оптической волны. Техническое решение полезно в ситуациях, где предварительное нацеливание уже проведено.

В патенте 3658426 США предлагается использовать отражатель в обратном направлении для нацеливания диаграмм направленности двух разнесенных приемопередатчиков.

Метод нацеливания в патентах США 5060304 и 5142400 основывается на использовании отражения луча. В отличие от патента 3504182 США для борьбы с перекрестными помехами предлагается использовать набор частот модуляции, а не излучения с разными оптическими длинами волн.

В патенте 3504979 США предлагается пассивное и активное совмещения, использующие отражатели в обратном направлении. Однако из-за оптических ограничений такой отражатель должен быть меньше по размеру, чем площадь поперечного сечения падающего луча.

В патенте 3942894 США предлагается оптическая система передачи с отражением в обратном направлении луча для автоматической коллимации с входным лучом. Однако это только локальная форма оптического совмещения с входящим излучением.

Метод нацеливания, в котором ширина диаграмма направленности излучения меняется в процессе нацеливания, предложен в патенте 5282073 США.

В методе нацеливания, описанном в патенте 5475520 США, диаграммы направленности излучения расширяются для охвата более обширной области пространства поиска.

Патент 5592320 США описывает метод нацеливания, в котором луч модулируется во времени или информация локализуется во время нацеливания.

В патенте 5710652 США описывается система обнаружения, использующую антенную решетку из камер нацеливания CCD.

В патенте 4279036 США описан приемопередатчик спутника для установления связи с подводной лодкой. Лазерный узел сконструирован так, что фотоприемник регистрирует луч, переданным с подводной лодки, которая, как предполагается, заранее знает местоположение спутника.

Описанные ранее оптические системы не обеспечивают непрерывную связь между объектами в случае, когда хотя бы один из них совершает в течение установленного сеанса связи более одного полуоборота относительно направления на другой объект.

В патенте 2106749 RU предложено техническое решение для обеспечения непрерывной оптической связи между объектами, один из которых или оба вращаются, при установке не более двух оптических антенн на каждом вращающемся объекте с одновременным повышением надежности и обеспечением функциональной гибкости системы, заключающейся, при необходимости, в одновременной связи одного из объектов с двумя другими.

Однако в описанном техническом решении не раскрыт основной блок приемопередающей аппаратуры. Определены лишь его функции. В частности, на него должна возлагаться функция организации оптической связи между объектами. В то же время только подчеркивается важность операции пространственного поиска источника оптического излучения.

В системах космической оптической связи между кооперируемым объектом и объектом-корреспондентом по патентам 2275743 RU и 2276836 RU обеспечивается возможность определения непосредственно бортовым КППА параметров траектории одного космического объекта в процессе его орбитального полета с помощью другого объекта, определяя для этого навигационные параметры.

В патенте 2275743 RU подчеркивается, что операциям по определению навигационных параметров в КОСС предшествуют режимы взаимного пространственного поиска, обнаружения, наведения и автоматического сопровождения источника оптического излучения. Из описания изобретения следует, что эти функции возлагаются на оптические приемники. Однако в описанном техническом решении не раскрыты особенности функционирования оптических приемников. Очевидно, что прием информационных сообщений и процесс пространственного поиска-обнаружения источника оптического излучения должны выполняться по разным алгоритмам.

Наиболее перспективно в лазерных системах связи использование источников оптического импульсного излучения.

В режиме вхождения в связь момент появления импульсного сигнала на приемном конце считается неизвестным. Организация пространственно-временного поиска с целью обнаружения и выделения момента появления оптического импульса является необходимым условием вхождения в связь (синхронизм) приемопередающего комплекса.

Предельные параметры фотоприемной аппаратуры реализуются при использовании однофотонных фотоприемников (однофотонного диссектора), позволяющих регистрировать акты преобразования фотона в фотоэлектрон (ФЭ) - первичный электрон. Это особенно актуально для защищенных систем связи, в космических системах связи с межпланетными кораблями, при анализе съема информации с квантовых каналов в системах квантового распределения ключа.

Известно устройство для регистрации слабых световых сигналов [Артемьев В.В., Гуськов Л.Н., Михайлов В.Н. Скоростная малогабаритная схема счета фотонов // Приборы и техника эксперимента. 1967. №4. С.226-227]. Входом устройства является приемная оптика, которая служит для согласования физических размеров большой апертуры с небольшими размерами фотоприемников. Далее для снижения уровня мешающего фонового излучения сигнал фильтруется, проходя через светофильтр. Принимаемое фотодетектором оптическое излучение преобразуется в поток однофотонных импульсов (ОФИ), который после усиления подвергается амплитудной дискриминации. По истечении времени наблюдения накопленное число нормированных по амплитуде ОФИ после амплитудной дискриминации выводится для последующей обработки.

Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: приемный телескоп (приемная оптика), светофильтр, однофотонный диссектор (однофотонный фотоприемник), импульсный усилитель (ИУ) и амплитудный дискриминатор (АД).

Недостатками известного устройства являются:

- значительная вероятность ложных тревог Р_лт при обследовании пространственного элемента разложения в режиме поиска импульсного источника излучения из-за анализа временного интервала, равного периоду следования оптических импульсов, в то время как импульсы полезного излучения располагаются в существенно меньшем временном интервале;

- значительное среднее время поиска точечного изображения источника слабого оптического излучения в контролируемом поле в виду того, что при поиске импульсного источника излучения велика вероятность ложных срабатываний аппаратуры из-за фоновых однофотонных импульсов или импульсов темнового тока (ИТТ), принимаемых за время наблюдения (период следования оптических импульсов);

- значительная временная неопределенность приема импульсных сигналов в виду того, что решение об обнаружении сигнала относится только к пространственному элементу разложения, а временная неопределенность остается равной периоду следования оптических импульсов;

- невозможность обеспечения синхронизации работы приемного канала для перехода в режим сопровождения точечного изображения источника слабого оптического излучения в элементе разложения и приема информационных сообщений из-за того, что после обнаружения пространственного расположения источника излучения временная неопределенность остается равной периоду следования оптических импульсов.

Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, заключаются в следующем.

Поток фотонов (фотоэлектронов) преобразуется в однофотонном диссекторе в поток однофотонных импульсов, который после нормировки по амплитуде в амплитудном дискриминаторе поступает на вход цифрового счетчика, где подсчитывается количество принятых ОФИ за время наблюдения (измерения). В рассматриваемом случае это время соответствует периоду следования оптических импульсов. Поскольку период следования оптических импульсов в системах вхождения в связь, технике дистанционного измерения оптико-физических параметров атмосферы, системах квантовой криптографии значительно превышает длительность оптических импульсов, то в количество подсчитанных ОФИ значительный вклад будут вносить фоновые однофотонные импульсы и импульсы темнового тока. Последнее приводит к тому, что при обследовании фоновых пространственных элементов разложения велика вероятность ложных срабатываний аппаратуры. Как следствие, это потребует дополнительных временных затрат на выявление факта ложного срабатывания аппаратуры, значительно увеличивая тем самым среднее время поиска точечного изображения источника слабого оптического излучения в контролируемом поле.

Наконец, при обнаружении сигнала в пространственном элементе разложения временная неопределенность остается равной периоду следования оптических импульсов, поскольку решение об обнаружении принимается на основании сравнения накопленного за время наблюдения (период следования оптических импульсов) числа ОФИ с пороговым уровнем. Как следствие, невозможность обеспечения синхронизации работы приемного канала для перехода в режим сопровождения точечного изображения источника слабого оптического излучения в элементе разложения и приема информационных сообщений.

Известно устройство для счета фотонов, описанное в патенте США 3972626 (МКИ2 G01j 1/44. Счетчик фотонов. Опубл. 1976), содержащее фотоэмиссионный прибор (ФЭП), амплитудный дискриминатор, формирователь импульсов (ФИ), блок установки кода, устройство сравнения кодов, первый и второй делители частоты, блок управления.

Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: однофотонный диссектор (ФЭП), амплитудный дискриминатор, формирователь импульсов и блок управления.

Описанное устройство хорошо работает при регистрации непрерывных немодулированных оптических излучений. Здесь предусматривается только пространственный поиск источника излучения. Проблема же синхронизации здесь отсутствует, поскольку сигнал присутствует в элементе разложения в течение всего времени наблюдения.

Известен фоторегистратор (см. а.с. 813142 СССР, МКИ3 G01J 1/44. Опубл. 1981 БИ №10), содержащий последовательно соединенные однофотонный ФЭП (типа фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) или диссектора), импульсный (широкополосный) усилитель, амплитудный дискриминатор, счетчик импульсов с таймером, а также блок синхронизации, вход которого связан с выходом дискриминатора, а выход с входом таймера.

Принимаемое излучение преобразуется однофотонным ФЭП в поток ОФИ, поступающих в импульсный усилитель. Сигнал ФЭП пропускается через амплитудный дискриминатор, который вырабатывает на выходе стандартизованный по амплитуде сигнал, равный по длительности входному воздействию по уровню, соответствующему порогу амплитудной дискриминации. Таймер определяет время измерения и разрешает счет ОФИ в счетчике. Работа устройства синхронизируется блоком синхронизации. Устройство регистрирует как непрерывные, так и импульсные световые сигналы.

Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: последовательно соединенные однофотонный диссектор (ФЭП), импульсный усилитель и амплитудный дискриминатор, а также формирователь импульсов.

Недостатком известного устройства является невозможность реализации пространственно-временного поиска импульсного источника излучения.

Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, заключаются в следующем.

Из описания работы следует, что устройство регистрирует как непрерывные, так и импульсные световые сигналы. Принцип работы устройства предусматривает подсчет за время наблюдения количества принятых импульсов с выхода амплитудного дискриминатора. Однако время измерения и разрешение на счет ОФИ в счетчике определяет таймер, работа которого синхронизируется блоком синхронизации. Предполагается, что при приеме оптического импульса момент его появления известен. Тогда время наблюдения (измерения) определяется длительностью оптического импульса. Следовательно, применение аналога предполагает существование временной синхронизации. На приемном конце системы момент появления сигнала известен, но неизвестно пространственное расположение источника излучения.

В а.с. СССР 551518 [МКИ² G01J 1/44. Одноэлектронный регистратор световых потоков. Опубл. 1977 БИ №11] реализован метод интегрирования зарядового пакета с выхода ФЭП. Устройство содержит последовательно соединенные ФЭП, схему обработки сигнала и индикатор. Схема обработки выполнена в виде программно-управляемого импульсного усилителя, к выходу которого подключен интегратор.

Признаком аналога, совпадающим с признаками заявляемого технического решения, является однофотонный диссектор (ФЭП).

Недостатком известного устройства является невозможность реализации пространственно-временного поиска импульсного источника излучения.

Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, заключаются в следующем.

Из описания работы следует, что при приеме импульсных оптических сигналов подсчитывается количества принятых импульсов с выхода программно-управляемого импульсного усилителя за время наблюдения. Однако время измерения и разрешение на счет ОФИ в интеграторе определяет схемой обработки сигнала. Следовательно считается, что при приеме оптического импульса момент его появления известен. Тогда время наблюдения определяется длительностью оптического импульса. Следовательно, применение аналога предполагает существование временной синхронизации до момента обнаружения сигнала, что не соответствует условиям работы в системах вхождения в связь, системах квантовой криптографии.

Известно устройство для счета фотонов (см. а.с. СССР 1182277, МКИ4 G01j 1/44. Опубл. 1985 БИ №36), содержащее последовательно включенные ФЭП, амплитудный дискриминатор, счетчик, а также параллельно включенные первое и третье оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), выходами подключенные к первому входу сумматора, второе ОЗУ, подключенное выходом к входному регистру ЭВМ и к второму входу сумматора. Схема (блок) управления содержит последовательно включенные тактовой генератор и адресный счетчик, адресными выходами подключенный к адресным входам второго ОЗУ, к входам схемы управления подключены выходы схемы синхронизации и ЭВМ, а также вход счетного триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к входам управления первого и третьего ОЗУ, второй тактовый генератор, второй адресный счетчик и схема синхронизации адресов. Выход схемы синхронизации подключен к входу второго тактового генератора, подключенного к входу второго адресного счетчика. Адресные выходы первого и второго адресных счетчиков подключены к первому и второму адресным входам схемы коммутации адресов. Первый и второй адресные выходы схемы коммутации адресов подключены к соответствующим адресным входам первого и третьего ОЗУ. Выходы счетного триггера подключены к входам управления схемы коммутации адресов.

Оптический импульс излучения, проходя через оптическую схему передатчика лидара, частично отклоняется на приемник блока синхронизации и преобразуется в электрический импульс, поступающий на запуск второго генератора тактовых импульсов (ГТИ) в блок управления (БУ) и перебрасывающий счетный триггер. Второй ГТИ работает с частотой, обеспечивающей процесс суммирования данных из первого или третьего ОЗУ с данными второго ОЗУ, за время меньшее, чем период следования импульсов зондирования.

Первый ГТИ обеспечивает необходимое пространственное разрешение, так как его частота определяется временем записи данных в первое или третье ОЗУ. Это время значительно меньше, чем время для считывания суммирования-записи для второго ОЗУ. Какое из двух (первое или третье) ОЗУ находится в данном цикле измерения в режиме записи, а какое - в режиме считывания определяется состоянием выходов счетного триггера, управляющего синхронно и направлением передачи потоков адресов («быстрых» или «медленных») в коммутаторе адресов. В первом или третьем ОЗУ скорость смены адресов определяется режимом, в котором это устройство работает. Если в данный момент ОЗУ, например первое, находится в режиме записи, то через коммутатор адресов на его адресные входы поступают адреса с адресного счетчика, скорость смены их определяет длительность временных интервалов, т.е. пространственное разрешение. В это же время третье ОЗУ находится в режиме считывания. На его адресные входы поступают адреса через коммутатор адресов со второго адресного счетчика. Скорость смены этих адресов определяется как быстродействием второго ОЗУ, так и процессом считывания-суммирования-записи и процессом обмена данными между быстрым и накапливающим ОЗУ. После повторения циклов записи-суммирования во втором ОЗУ накапливается в каждой ячейке число, величина которого определяется из статистической точности измеряемого параметра атмосферы, а затем все числа из всех ячеек передаются в ЭВМ.

Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: однофотонный диссектор (ФЭП), амплитудный дискриминатор, блок управления (схема управления), генератор тактовых импульсов (тактовый генератор).

Использование известного технического решения в системах вхождения в связь и системах квантовой криптографии затруднено в виду того, что в технике дистанционного измерения оптико-физических параметров атмосферы выделяется для анализа определенный временной интервал, где производится подсчет числа принятых ОФИ за время, кратное периоду следования оптических импульсов зондирования атмосферы (циклам измерения).

Выделенный временной интервал в каждом цикле соответствует определенному слою атмосферы при вертикальном или наклонном зондировании. Поэтому ОФИ может появиться в любой момент внутри временного интервала. Проблема обнаружения источника излучения здесь не решается.

Применение же аналога для решения задач в предполагаемом изобретении требует принятия решения об обнаружении импульсного излучения посредством выделения внутри временного интервала [0, Т_след], равного периоду следования оптических импульсов Т_след, подынтервала [0, τ_набл]. В этом подынтервале длительностью наблюдения τ_набл<<Т_след измеряется количество принятых ОФИ n₁. На втором цикле измерение количества принятых ОФИ n₂ производится во временном подынтервале [Т_след, Т_след+τ_набл]. На j-м цикле измерение количества принятых ОФИ n_j производится во временном подынтервале [(j-1)Т_след, (j-1)Т_след+τ_набл]. Накопленное за N шагом число принятых ОФИ n=n₁+n₂+…+n_N и служит для принятия решения об обнаружении импульсного излучения в анализируемом пространственном элемента разложения во временном подынтервале [NТ_след, NТ_след+τ_набл].

Если за N циклов обнаружения сигнала не произошло, то устройство переходит к следующему этапу. При этом момент перехода к новому этапу принимается за нулевой временной отсчет t=0. На втором этапе первый цикл приема ОФИ начинается с анализа подынтервала [τ_набл, 2τ_набл].

В случае приема слабого фонового излучения процесс обнаружения требует длительного наблюдения каждого пространственного элемента разложения.

Таким образом, недостатками известного устройства является значительное среднее время поиска точечного изображения источника слабого оптического излучения в контролируемом поле. Во-первых, это происходит потому, что при поиске импульсного источника излучения велика вероятность ложных срабатываний аппаратуры из-за фоновых однофотонных импульсов или импульсов темнового тока (ИТТ), принимаемых за время наблюдения (период следования оптических импульсов). Во-вторых, известное устройство в течении времени, эквивалентного нескольким периодам следования оптических импульсов, проверяет подынтервалы, где нет не только импульсов темнового тока (ИТТ), но даже фоновых однофотонных импульсов или сигнальных ОФИ.

Известен приемный канал поисковой аппаратуры [Бычков С.И., Румянцев К.Е. Поиск и обнаружение оптических сигналов: Монография / Под ред. К.Е. Румянцева. М.: Радио и связь, 2000. 282 с. Рис.5.1].

Приемный канал, реализующий временной метод обработки информации, включает однофотонный фотоприемник (однофотонный диссектор), компаратор (амплитудный дискриминатор), триггер, два формирователя импульсов, элемент НЕ, два элемента И, элемент ИЛИ.

Приемный канал содержит последовательно включенные однофотонный диссектор, амплитудный дискриминатор и триггер. Выход триггера объединен с входом первого формирователя импульсов, входом элемента НЕ и первым входом второго элемента И. Выход первого формирователя импульсов подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого объединен с выходом элемента НЕ и входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И. Выход первого элемента И подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И. Оптический вход однофотонного диссектора является оптическим входом приемного канала. Выход элемента ИЛИ является выходом приемного канала.

Поток фотонов (фотоэлектронов) преобразуется в однофотонном диссекторе в поток однофотонных импульсов (ОФИ), который после нормировки по амплитуде в компараторе (амплитудном дискриминаторе) поступает на вход триггера. На выходе последнего действуют импульсы с длительностью, равной временному интервалу Δt между нечетными и четными ОФИ, а на выходе элемента НЕ - между четными и нечетными ОФИ. Формирователи импульсов в момент скачка напряжения на входе формируют импульс с длительностью τ_пор. При выполнении условия Δt<τ_пор на выходе элементов И появляются импульсы, сигнализирующие об обнаружении полезного излучения.

Признаки способа-аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: однофотонный диссектор, амплитудный дискриминатор, триггер, два формирователя импульсов, элемент НЕ, два элемента И, элемент ИЛИ.

Недостатками известного технического решения являются:

- требование изменения временного порога (длительности формируемых импульсов) для поддержания неизменной вероятности ложных тревог;

- сложность организации сравнения временного интервала Δt между нечетными и четными ОФИ Δt и порогового времени τ_пор во время действия сигнала и с повышением интенсивности фонового излучения.

Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, заключаются в следующем.

Область применения временного алгоритма обработки информации, положенного в основу построения приемного канала поисковой аппаратуры, существенно ограничена ввиду следующих причин. Во-первых, с изменением мощности фонового излучения должно меняться значение временного порога (длительность формируемых импульсов) для поддержания неизменной вероятности ложных тревог. Во-вторых, при приеме наносекундных импульсов сложно организовать сравнение временного интервала Δt между нечетными и четными ОФИ Δt и порогового времени τ_пор во время действия сигнала и с повышением мощности фонового излучения.

Известен приемник оптических импульсных сигналов с одноканальной обработкой информации и стробированием фотоприемника [Бычков С.И., Румянцев К.Е. Поиск и обнаружение оптических сигналов. Монография / Под ред. К.Е. Румянцева. М.: Радио и связь, 2000. 282 с. Рис.5.10].

Приемник содержит фотоприемник (однофотонный преобразователь), усилитель (импульсный усилитель), амплитудный дискриминатор, два элемента И, элемент НЕ, формирователь импульсов, одновибратор (второй формирователь импульсов), блок развертки, блок стробирования и генератор тактовых импульсов.

Приемный канал содержит последовательно включенные однофотонный преобразователь и амплитудный дискриминатор. Выход амплитудного дискриминатора объединен с входами первого формирователя импульсов, второго формирователя импульсов и первым входом второго элемента И. Выход первого формирователя импульсов через блок стробирования подключен к электрическому входу однофотонного преобразователя. Выход второго формирователя импульсов объединен с входами элемента НЕ и вторым входом второго элемента И. Выход элемента НЕ подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом ГТИ. Выход первого элемента И через блок развертки подключен к входу сканирования однофотонного преобразователя.

В приемнике вследствие непосредственного стробирования диссектора вероятность ложных тревог не зависит от полосы пропускания канала.

Признаки аналога, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: однофотонный преобразователь, амплитудный дискриминатор, два формирователя импульсов, элемент НЕ, два элемента И, блок развертки и генератор тактовых импульсов.

Недостатками известного технического решения являются:

- снижение вероятности правильного обнаружения оптического импульса при появлении последнего в конце временного интервала наблюдения [Т_след-τ_имп, Т_след]. При отсутствии срабатывания АД в процессе повторного анализа в интервале ⌊ t с т р о б 1 ,   2 Т с л е д ⌋ поиск будет прекращен в момент t=2Т_след. При повторном анализе факта регистрации ОФИ полезного излучения вероятность формирования импульса АД от полезного излучения в интервале ⌊ 2 T с л е д ,   t с т р о б 2 ⌋ отлична от нуля. Следовательно, вероятность пропуска сигнала возрастает;

- увеличение вероятности ложных тревог Р_лт при обследовании пространственного элемента разложения в режиме поиска импульсного источника излучения. Поскольку полоса пропускания ОФЭП ограничена и, как следствие, отклики на появление фотоэлектронов размыты, возможно частичное наложение ОФИ. В результате этого требуется увеличить длительность формируемого импульса стробирования. Последнее приводит к росту вероятности ложных тревог Р_лт при обследовании «чисто» фоновых пространственных элементов разложения;

- увеличение среднего времени поиска точечного изображения источника слабого оптического излучения в контролируемом поле из-за роста вероятности ложных тревог при обследовании «чисто» фоновых пространственных элементов разложения; Кроме того, увеличение вероятности пропуска оптического импульса при появлении последнего в конце временного интервала наблюдения [Т_след-τ_имп, Т_след] потребует повторного обзора контролируемого поля;

- обеспечение синхронизации работы приемного канала для перехода в режим сопровождения точечного изображения источника слабого оптического излучения в элементе разложения и приема информационных сообщений требует доработки структуры приемника из-за того, что при обнаружении сигнала на выходе приемника (выходе второго элемента И) появляется импульс, соответствующий импульсу с выхода амплитудного дискриминатора. Следовательно, выходной импульс приемника может быть использован синхронизации работы приемного канала. Однако техническое решение в известном изобретении не дано;

Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата, заключаются в следующем.

Возможность ложного срабатывания приемника от фонового ОФИ, предшествующего ожидаемому моменту появления сигнала происходит тогда, когда временной интервал между моментами появления фонового ОФИ и импульса опроса не превышает величины, слагаемой из времени переднего фронта ОФИ и длительности ОФИ на уровне амплитудной дискриминации.

В структуре не учтен тот факт, что в момент начала обзора пространственного элемента разложения оптический импульс уже может присутствовать на оптическом входе однофотонного преобразователя. При этом часть оптического импульса находится в начале, а часть - в конце времени анализа. Следовательно, ограничение времени анализа только значением 2Т_след приводит к снижению вероятности правильного обнаружения оптического импульса при появлении последнего в конце временного интервала наблюдения [Т_след-τ_имп, Т_след].

Из известных технических решений приемников наиболее близким по технической сущности к заявляемому является приемник для выделения оптических импульсных сигналов [Бычков С.И., Румянцев К.Е. Поиск и обнаружение оптических сигналов. Монография / Под ред. К.Е. Румянцева. М.: Радио и связь, 2000. 282 с. Рис.5.6].

Приемник, реализующий алгоритм пространственно-временного поиска импульсного излучения с одноканальной обработкой информации, включает однофотонный диссектор с фокусирующе-отклоняющей системой, усилитель (импульсный усилитель), амплитудный дискриминатор, три элемента И, элемент НЕ, формирователь импульсов, одновибратор (второй формирователь импульсов), блок развертки и управляемый генератор тактовых импульсов (УГТИ).

Приемник содержит последовательно соединенные однофотонный преобразователь, импульсный усилитель и амплитудный дискриминатор, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого объединен с входом второго формирователя импульсов и первым входом третьего элемента И. Выход второго формирователя импульсов объединен с входами элемента НЕ и первого формирователя импульсов, выход которого объединен с управляющим входом УГТИ и вторым входом третьего элемента И. Выход элемента НЕ объединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И, выход которого через блок развертки подключен к фокусирующе-отклоняющей системе однофотонного диссектора. Оптический вход однофотонного диссектора является оптическим входом приемника. Выход третьего элемента И является выходом приемника.

В исходном состоянии на входах первого и второго элементов И действует напряжение, соответствующее логической «1», а на входе третьего элемента И - напряжение, соответствующее логическому «0». Если с момента начала обзора пространственного элемента за временной интервал, равный априорно известному периоду следования Т_след оптических импульсов, не было зарегистрировано ни одного ОФИ, то УГТИ генерирует импульс, который поступает на блок развертки. В результате производится переход к обзору соседнего пространственного элемента.

В случае обзора фонового пространственного элемента излучение преобразуется в поток ОФИ, который после усиления и нормировки по амплитуде направляется на второй формирователь импульсов и третий элемент И. Состояние элемента И при этом не изменяется. Второй формирователь импульсов генерирует импульс длительностью Т_след-Δτ, который закрывает элементы И. Благодаря этому тактовый импульс УГТИ, генерируемый по прошествии времени Т_след с момента начала обзора элемента, не пройдет на вход блока развертки. Система продолжит анализ элемента. В момент завершения импульса второго формирователя импульсов вновь открываются элементы И. При этом первый формирователь генерирует стробирующий импульс длительностью τ_строб, создающий на входе третьего элемента И напряжение, соответствующее логической «1». Если во время действия стробирующего импульса появится ОФИ, то на выходе приемника появится импульс, сигнализирующий о принятии ошибочного решения. В противном случае задним фронтом импульса первого формирователя запускается УГТИ. Сгенерированный импульс переводит однофотонный диссектор к обзору следующего пространственного элемента.

Пусть в обследуемом элементе присутствует полезное излучение во временном интервале [t_c, t_c+τ_имп]. При регенерации первого ОФИ в момент t_j∈[t_c, t_c+τ_имп] амплитудный дискриминатор формирует сигнал, запускающий второй формирователь, импульс которого закрывает все элементы И. Очередной тактовый импульс УГТИ не переводит систему к обзору следующего элемента.

В момент завершения импульса второго формирователя импульсов вновь открываются два первых элемента И, а первый формирователь генерирует стробирующий сигнал. Выбор длительностей импульсов первого и второго формирователей импульсов всегда обеспечивают появление второго оптического импульса во время действия стробирующего сигнала. Поэтому появившийся ОФИ во время действия полезного излучения проходит на выход приемника, сигнализируя об обнаружении источника излучения. Одновременно запускается второй формирователь (одновибратор), импульс которого закрывает вновь первый и второй элементы И. Тактовый импульс УГТИ, генерируемый в момент окончания стробирующего импульса, не проходит на блок развертки. Приемник продолжает принимать импульсы с сигнального элемента во время действия стробирующих импульсов.

Признаки приемника-прототипа, совпадающие с признаками заявляемого технического решения, следующие: последовательно соединенные однофотонный преобразователь, импульсный усилитель и амплитудный дискриминатор, а также три элемента И, элемент НЕ, два формирователя импульсов, блок развертки.

Недостатками известного приемника являются:

- возможность ложного срабатывания приемника от фонового ОФИ, предшествующего ожидаемому моменту появления сигнала;

- увеличение вероятности ложных тревог Р_лт при обследовании пространственного элемента разложения в режиме поиска импульсного источника излучения. Поскольку полоса пропускания ОФЭП ограничена и, как следствие, отклики на появление фотоэлектронов размыты, возможно частичное наложение ОФИ. В результате этого требуется ув