ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №9

УДК: 535.231.16

ЗАВИСИМОСТЬ ВЕЛИЧИНЫ СИГНАЛА

ОТ СМЕЩЕНИЯ ФУНКЦИИ РАССЕЯНИЯ ТОЧКИ,

ВПИСАННОЙ В ЧЕТЫРЕ ПИКСЕЛА МАТРИЦЫ

И.В. Знаменский, Е.О. Зотьев, И.И. Олейников, А.Т. Тунгушпаев

АО «Научно-производственная корпорация

«Системы прецизионного приборостроения»

111024, Москва, Авиамоторная, 53

Статья поступила в редакцию 24 мая 2024 г.

Аннотация. Предмет исследования. Разработан алгоритм расчета изменения уровня сигнала пиксела матрицы, при смещении функции рассеяния точки под углом 45º относительно точки стыковки 4-х пикселей матрицы. В исходном состоянии функции рассеяния точки вписана в четыре пиксела. Спектральная чувствительность пиксела постоянна в пределах площади пиксела. Рассмотрено распределение облученности пиксела в функции рассеяния точки в виде равномерной облученности. Метод. В основу расчета положен метод разбиения функции рассеяния точки на каждом пикселе матрицы на отдельные области, по которым производятся вычисления сигнала. Смещение функцию рассеяния точки на Δx по оси Х и на Δy по оси Y берется в нормированном к радиусу пятна виде. Для создания двумерного графика зависимости сигнала пиксела от смещения функцию рассеяния точки по осям X, Y вводим относительное смещение функцию рассеяния точки η. Основные результаты. Разработан алгоритм расчета изменения уровня сигнала пиксела матрицы, при смещении функцию рассеяния точки относительно пикселей матрицы для случая облученности пиксела в кружке рассеяния объектива в виде равномерной облученности. Построена зависимость нормированного сигнала пиксела матрицы от относительного смещения функции рассеяния точки η под углом 45º для вышеуказанного случая облученности. Практическая значимость. В системах наведения и сопровождения космических объектов, астродатчиках широко используются матричные фотоприемники. Для расфокусированной оптической системы используется равномерное распределение. При смещении функции рассеяния точки относительно точки стыковки четырех пикселей матрицы происходит падение сигнала матрицы, что при малом отношении сигнал-шум может приводить к срыву сопровождения или увеличению погрешности измерения угловых координат космического объекта. Результаты данных исследований могут использоваться для моделирования системы наведения на цель и определения координат цели.

Ключевые слова: объектив, дифракция, матрица, пиксел, функция рассеяния точки.

Автор для переписки: Знаменский Игорь Всеволодович, igorznamenskii@yandex.ru

Литература

1. Тарасов В.В., Торшина И.П., Якушенков Ю.Г. Современные проблемы оптотехники: уч. пособие, М: МИИГАиК. 2014.

2. Федосеев В., Колосов М. Оптико-электронные приборы ориентации и навигации космических аппаратов. – Litres, 2017.

3. Бурдинов К.А., Шашкина К.М., Шагхаей Э. Исследование системы автоматического управления стабилизации изображения бортовых оптико-электронных приборов наведения и слежения // Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). – 2022. – Т. 22. – №. 2. – С. 150-160. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2022-22-2-150-160

4. Барский А.Г. Оптико-электронные следящие и прицельные системы. Учебное пособие. – 2013.

5. Астапов Ю.М., Васильев Д.В. Теория оптико-электронных следящих систем. – Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.

6. Знаменский И.В. Зависимость величины сигнала от смещения кружка рассеяния объектива в диапазоне углов 0º-90º относительно центра пиксела фоточувствительной матрицы // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.10.4

7. Знаменский И.В. Зависимость величины сигнала от смещения функции рассеяния точки относительно центра пиксела фоточувствительной матрицы // Оптический журнал. – 2023. – Т. 90. – № 12. – С. 96–110. http://doi.org/10.17586/1023-5086-202390-12-96-110

8. Sanson F., Frueh C. Quantifying uncertainties in signal position in non-resolved object images: Application to space object observation // Advances in Space Research. – 2019. – Т. 63. – №. 8. – С. 2436-2454.

9. Меденников П.А. Алгоритм обнаружения и определения координат точечного объекта // Оптический журнал. – 2019. – Т. 86. – №. 8. – С. 65-69. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-08-65-69

10. Ma X., Rao C., Zheng H. Error analysis of CCD-based point source centroid computation under the background light // Optics express. – 2009. – Т. 17. – №. 10. – С. 8525-8541.

11. Аванесов Г.А., Кондратьева Т.В., Никитин А.В. Исследование смещения энергетического центра изображений звезд относительно геометрического центра на ПЗС-матрице и коррекция методической ошибки // Механика, управление и информатика (см. в книгах). – 2009. – №. 1. – С. 421-446.

12. Старосотников Н.О., Федорцев Р.В. Моделирование методической погрешности определения центра тяжести изображения тест-объекта в оптических измерительных приборах с матричными приёмниками. – 2014.

13. Осадчий И.С. Метод субпиксельного измерения координат изображений звезд для приборов астроориетации космического базирования // Журнал радиоэлектроники. – 2015. – №. 5. – С. 5-5.

14. Егошкин Н.А. Коррекция смаза и расфокусировки спутниковых изображений с учетом геометрических искажений // Цифровая обработка сигналов. – 2016. – №. 3. – С. 37.

15. Баранов П.С., Манцветов А.А. Оптимизация отношения радиуса кружка рассеяния объектива к размеру пиксела для повышения точности оценки координат изображений малоразмерных объектов // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. – 2016. – №. 2. – С. 49-53.

16. Бронштейн И.Н. Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и студентов вузов. – 1986.

17. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. Том 1. Элементарные функции. Учебное пособие. – Физматлит, 2003.

Для цитирования:

Знаменский И.В., Зотьев Е.О., Олейников И.И., Тунгушпаев А.Т. Зависимость величины сигнала от смещения функции рассеяния точки, вписанной в четыре пиксела матрицы. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.9.3