Комплексы дальнего наблюдения с активно-импульсным каналом

В середине 1930-х гг. академиком Александром Лебедевым был разработан импульсный метод наблюдения. Он заключается в облучении пространства короткими импульсами световой энергии и в синхронизированном приеме сигналов, отраженных от объектов. Это позволяет как бы "вырезать" по глубине из окружающего пространства участки, представляющие интерес, и резко уменьшить зависимость от внешних условий наблюдения.

Такой импульсный метод наблюдения называется технологией активно-импульсного видения, а сами приборы – активно-импульсными (в дальнейшем именуемые "АИ-приборы").

Как работает АИ-прибор?

В начальный момент времени излучатель испускает световой импульс заданной длительности, который последовательно освещает на своем пути все объекты, находящиеся в поле излучения:

• атмосферные помехи (дымка, туман, дождевые капли);
• объекты-помехи (ветви деревьев или кустарника);
• объекты наблюдения (человек, автомобили) и др.

При прохождении этих объектов световой импульс отражается поочередно от каждого из них и возвращается обратно к источнику излучения. Отраженный световой импульс содержит в себе визуальную информацию об объекте, для регистрации и обработки которой рядом с излучателем установлено приемное устройство, например видеокамера.

Визуальную информацию о помехах необходимо исключить из процесса формирования изображения. Для этого приемное устройство закрывается на период времени, когда световой импульс отражается от помех, а открывается тогда, когда возвращается световой импульс, отраженный только от объектов наблюдения. Затем приемное устройство опять закрывается, отсекая световой импульс, отраженный от объектов, находящихся дальше объектов наблюдения.

Эта остроумная идея, выдвинутая Александром Лебедевым задолго до появления радиолокации, позволяет достигать рекордных дальностей обнаружения, распознавания и идентификации наблюдаемых объектов. За рубежом такой способ наблюдения получил название Gated Viewing, или метод стробирования по дальности.

Круглосуточное наблюдение на дальних расстояниях

AИ-прибор может работать в пассивном, активно-непрерывном (с подсветом) и активно-импульсном режимах (в зависимости от внешних условий). Изображение может наблюдаться в положительном (светлый объект на темном фоне) или в отрицательном контрасте (темный объект на светлом фоне). Круглосуточный поиск наблюдателей или снайперов можно вести по бликам лазерного излучения подсвета, отраженного от оптико-электронных средств, при этом дальность обнаружения по бликам достигает нескольких километров.¹

На рис. 1 слева показана освещенная солнцем машина с затененными стеклами. За стеклами ничто не просматривается ни невооруженным глазом, ни обычным тепловизионным прибором, работающим в пассивном режиме. Справа показана та же машина, наблюдаемая в АИ-прибор. За стеклами видна внутренность салона автомобиля.

АИ-приборы позволяют повысить контрастность изображения наблюдаемого объекта, а значит, и дальность действия прибора за счет отсечения задержкой излучения обратного рассеяния, которое в обычных активных приборах ночного видения накладывается на изображение наблюдаемого объекта и снижает контрастность картинки даже при нормальной или при незначительно ухудшенной прозрачности атмосферы.

Так как объект наблюдения воспринимается в пределах очень узкой глубины просматриваемого пространства, то фон за объектом отсекается. Это позволяет наблюдать малоконтрастные объекты, которые не видны ни ночью с помощью пассивных или активных оптико-электронных приборов, ни даже днем через обычные оптические наблюдательные устройства (рис. 2 и рис. 3).

Поскольку изображение объекта наблюдения появляется только при определенной величине задержки, соответствующей дальности до объекта, по величине этой задержки можно измерять дальность до объекта с точностью до ±5 м. За счет работы в импульсном режиме любая длительная световая помеха (излучение прожекторов, фар, пламя костров и др.) ослабляется кратно числу, равному скважности работы прибора (при условии достаточно надежного запирания затвора ЭОП), – до 105–107 раз. Это позволяет реализовать круглосуточное наблюдение.

Поиск объектов можно вести по бликам лазерного излучения подсвета, отраженного от оптических или оптико-электронных средств этих объектов. Дальность обнаружения объектов по бликам может достигать нескольких километров.²

Специфика применения в системах безопасности

Перечисленные преимущества АИ-приборов отнюдь не означают, что эти устройства – универсальное и лучшее средство решения всех задач охранного наблюдения. Недостатком АИ-приборов является их демаскирующий активный режим работы, однако он не такой уж и непреодолимый.

Во-первых, время работы АИ-приборов в активно-импульсном режиме очень короткое: распознавание объекта наблюдения и измерение дальности до него не превышает 3–5 с. За это время невозможно достоверно разведать место расположения прибора и создать противодействие его работе.

Во-вторых, из-за рассеяния излучения подсвета осветителя АИ-прибора в атмосфере при пониженной ее прозрачности невозможно точно определить место расположения прибора.

Серьезнее другой недостаток таких решений, а именно сложность ведения поиска в активно-импульсном режиме из-за необходимости осуществлять его одновременно как сравнительно узким лучом подсвета по фронту, так и узким стробом по глубине.

Вместе с тем можно встретить мнение, что, скажем, тепловизионные приборы решают весь круг задач, стоящих перед охранным наблюдением. Такая точка зрения была бы справедлива, если бы эти решения не имели никаких недостатков, но это далеко не так. Тепловизионные устройства не могут обеспечить видение:

• объектов с низким температурным контрастом;
• объектов через стекло;
• дорожных знаков и дорожной разметки при движении на транспортном средстве.

Можно говорить лишь о большей или меньшей эффективности их применения в различных условиях для решения конкретных задач. Как АИ-приборы, так и тепловизионные приборы имеют право на существование с учетом их реальных возможностей и конкретных требований для решения поставленной задачи.^{3, 4}

Комплексы дальнего наблюдения с активно-импульсным каналом

Оптимальным решением многих проблем стало объединение АИ- и тепловизионных приборов в единый комплекс. Такие решения обладают многофункциональностью, способностью работать круглосуточно, всепогодностью действия и позволяют устранить практически все отмеченные выше недостатки. Они могут быть использованы для ведения всепогодного круглосуточного видеонаблюдения объектов, границ, акваторий и воздушного пространства и применяться в качестве средств разведки, контрнаблюдения и целеуказания.

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №2/2019

Изображения предоставлены автором

Фото: ru.freepik.com