Исследование и разработка оптико-электронных систем на базе многоэлементных фотоприемников для определения координат источников световых вспышек малой интенсивности
Практикуемая в настоящее время система засечки подобных огневых средств предусматривает использование двух достаточно далеко друг от друга (100 м и более) расположенных разведывательных теодолитов. Наблюдение ведется одновременно двумя операторами, поддерживающими между собой телефонную либо радиосвязь. Расчет дальности выполняется триангуляционным методом, то есть из соотношения сторон и углов… Читать ещё >
Содержание
- 1. Обзор известных методов определения координат источников световых вспышек малой интенсивности
- 1. 1. Актуальность задачи создания системы автоматического определения координат огневых целей
- 1. 2. Основные принципиальные подходы к созданию системы автоматического определения координат огневых целей
- 1. 3. Известные системы определения углового положения объектов и их дальности
- 1. 4. Оптико-электронные пеленгаторы и координаторы
- 1. 5. Оптико-электронные дальномеры
- 1. 6. Преимущества пассивных систем пеленгации
- 2. Теоретические и экспериментальные исследования возможности построения автоматической двухканальной системы определения координат (АДСОК) кратковременных световых вспышек
- 2. 1. Теоретические основы построения двухканальной системы
- — определения координат световых вспышек
- 2. 1. 1. Принципиальные предпосылки построения оптико-электронной системы автоматического определения координат цели по импульсному оптическому сигналу
- 2. 1. 2. Анализ и расчет теоретических и инструментальных погрешностей
- 2. 1. 3. Координатная привязка АДСОК, огневой цели и артиллерийской батареи
- 2. 2. Исследование интенсивности, длительности, геометрических параметров и спектра излучения регистрируемых объектов
- 2. 2. 1. Исследование интенсивности, длительности и геометрических параметров выстрела в видимом диапазоне спектра
- 2. 2. 2. Исследование интенсивности, длительности и геометрических параметров выстрела в инфракрасном диапазоне спектра
- 2. 2. 3. Оценка спектральных параметров выстрела
- 2. 3. Энергетический расчет АДСОК
- 2. 3. 1. Общие методические аспекты расчета. ft 2.3.2. Энергетический расчет канала видимого диапазона
- 2. 3. 3. Энергетический расчет канала инфракрасного диапазона
- 2. 3. 4. Обоснование возможности повышения точности определения координат целей с использованием принципов комплексного совмещения каналов и двухспектрального анализа изображений
- 2. 3. 5. Разработка вариантов облика АДСОК
- 2. 4. Экспериментальные исследования принципа измерения полярных координат
- 2. 4. 1. Лабораторные эксперименты
- 2. 4. 2. Полевые эксперименты
- 3. Исследование и разработка многоэлементных фотоприемных устройств (МФПУ), предназначенных для использования в АДСОК
- 3. 1. Современный уровень разработок в области матричных ФПУ и анализ возможности их применения в АДСОК
- 3. 1. 1. Матричные ФПУ видимого диапазона
- 3. 1. 2. Матричные ФПУ инфракрасного диапазона
- 3. 2. Направления совершенствования матричных ФПУ для АДСОК
- 3. 3. Исследование и обоснование конструктивных, схемотехнических и технологических требований к ПЗС-матрицам видимого и инфракрасного диапазонов
- 3. 3. 1. Основы приборов с зарядовой связью (ПЗС)
- 3. 3. 2. Технология изготовления ПЗС-фотоприемников
- 3. 3. 3. Схемы организации ПЗС-фотоприемников
- 3. 3. 4. Антиблуминг и электронная регулировка времени накопления
- 3. 3. 5. Схема организации переноса заряда
- 3. 3. 6. Выходные устройства
- 3. 3. 7. Характеристики линейчатых и матричных ПЗС-фотоприемников
- 3. 3. 8. Матричные ПЗС-фотоприемники инфракрасного диапазона
- 3. 4. Факторы, ограничивающие пороговые характеристики матричных фотоприемников длинноволнового инфракрасного диапазона и пути их преодоления.'
- 3. 4. 1. Анализ основных факторов, ограничивающих пороговые характеристики МФПУ
- 3. 4. 2. Ограниченность динамического диапазона выходного устройства ИС СПО
- 3. 4. 3. Неравномерность чувствительности массива фоточувствительных элементов
- 3. 4. 4. Ограниченность накопительных емкостей ячеек ИС СПО
- 3. 4. 5. Другие ограничения
- 3. 4. 6. Пути снижения негативного эффекта от ограничивающих факторов
3.5. Исследование и обоснование конструктивных, схемотехнических и технологических требований к ФПУ инфракрасного диапазона на основе структур с квантовыми ямами (СКЯ), полученным методом МОС-гидридной эпитаксии (МОСГЭ).
3.5.1. Фотоприемники длинноволнового инфракрасного диапазона на основе СКЯ.
3.5.2. Технологические особенности выращивания СКЯ методом МОСГЭ.
3.5.3. Фотоэлектрические характеристики СКЯ, выращенных методом МОСГЭ.
3.5.4. Микросхемы считывания сигналов с многоэлементных фотоприемников.
3.5.5. Многоэлементные фотоприемники на основе СКЯ.
3.5.6. Перспективы использования фотоприемников с СКЯ.
3.6. Исследование и обоснование конструктивных, схемотехнических и технологических требований к современным инфракрасным фотоприемникам на основе соединений кадмий-ртуть-теллур (КРТ), полученным методами молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ).
3.6.1. Место KPT-структур в общих тенденциях развития инфракрасных фотоприемников.
3.6.2. Развитие МЛЭ КРТ для тепловизионной техники.
3.6.3. Перспективы использования МЛЭ для производства ГЭС КРТ.
3.7. Мероприятия по улучшению МФПУ.
- 3. 1. Современный уровень разработок в области матричных ФПУ и анализ возможности их применения в АДСОК
Список литературы
- Белоконев В.М., Итигин А.М.-Ш., Прудников Н. В., Шлишевский В. Б. Концепция построения оптико-электронной системы автоматического определения координат цели по световой вспышке // Изв. вузов. Приборостроение. -2003. — № 3. — С. 64−66.
- Докучаев А. Русский снайпер — это что-то ужасное // Солдат удачи, — 2002, — № 3, с. 31 33.
- Рязанов О. «Старая песня» о главном // Солдат удачи, — 2002, — № 0491.
- Монетчиков С. Смертоносный потоп. Чеченский источник // Солдат удачи, 1997,-№ 2.
- Алиев Ш. Куда девался кровавый опыт // Солдат удачи, 1997, — № 11.
- Солдат удачи, 1996, — № 8.
- Лазарев Л.П. Оптико-электронные приборы наведения М.: Машиностроение, — 1989, — 510 с.
- Пат. 21 604 553 РФ, G 01 S 3/78, F 42 В 15/01. Оптико-электронный координатор / Н. Ю. Шустов, A.M. Чупраков, В. П. Анишкин, А. К. Шибаев, Е.Я.
- Померанец, Б.Н. Семеновский, A.M. Прут, М. С. Гуревич, В. М. Чекин, А. А. Цымлов. № 96 121 534/28- Заявл. 05.11.1996- Опубл. 10.12.2000. Бюл. № 34.
- Пат. 2 042 101 РФ, F 41 G 7/00. Следящий координатор цели / В. Г. Григорьев, Д. В. Григорьев. № 93 026 340/09- Заявл. 07.05.1993- Опубл. 20.08.1995. Бюл. № 23.
- Пат. 2 155 323 РФ, G 01 С 3/08, G 01 В 11/26, F 41 G 3/06, 7/26. ОЭС поиска и сопровождения цели / А. А Казамаров, Ю. Н. Михайлов, Р. С. Турок, Ю. Л. Петров, В. Н. Луканцев, И. Л. Трейнер. № 2 000 104 370/28- Заявл. 24.02.2000- Опубл. 27.08.2000. Бюл. № 24.
- Пат. 2 138 003 РФ, F 41 G 7/26, G 01 В 11/26. Двухканальная система наведения / Г. С. Горякин, Р. Н. Денисов, Ю. В. Плешанов, А. Г. Пономарев, М. П. Тарасонов, Т. А. Фратини, Г. А. Бурец. № 98 108 821/28- Заявл. 28.04.98- Опубл. 20.09.99. Бюл. № 26.
- Мусьяков М.И., Миценко И. Д. ОЭС ближней дальнометрии — М.: Радио и связь, 1991. — 168 с.
- Шульман М.Я. Автоматическая фокусировка оптических систем — М.: Машиностроение, 1990. — 224 с.
- Пат. 2 124 700 РФ, G 01 В 11/00, 11/02. Бесконтактный измеритель расстояний / Ю. Е. Дукаревич, М. Ю. Дукаревич. № 96 117 143/28- Заявл. 15.08.96- Опубл. 10.01.99. Бюл. № 1.
- А.С. 1 781 541 СССР, G 01 С 3/08. Автоматический дальномер / С.А. Су-хопаров, И. Т. Разумовский, Н. Н. Рябова, В. В. Голодухин, И. Н. Тимощук. № 4 864 584/10- Заявл. 06.09.90- Опубл. 15.12.92. Бюл. № 46.
- Белоконев В.М., Шлишевский В. Б. О возможности построения оптико-электронной системы автоматического определения координат цели по световой вспышке // Тез. докл. XIII МНТК «Лазеры-2002». Сочи. — 2002. — С. 137.
- Белоконев В.М., Итигин А.М.-Ш., Шлишевский В. Б. Теоретические ошибки определения полярных координат светящихся объектов с помощью двухканальной оптико-электронной системы с матричными фотоприемниками // Опт. журн. 2003. -№ 7. — С. 91 — 92.
- Косолапов Г. И., Хацевич Т. Н. Объектив для двухканального прибора ночного видения // LIII Международная НТК «Современные проблемы геодезии и оптики»: Сб. материалов, ч. III. Новосибирск, СГГА, 2003. С. 60 — 62.
- Патент РФ на изобретение № 2 218 585. Линзовый объектив прибора ночного видения / Т. Н. Хацевич, П. В. Журавлев, Г. И. Косолапов // Зарег. 10.12.2003.
- Белоконев В.М., Ефремов B.C., Шлишевский В. Б. Некоторые оптические устройства оптико-электронных координаторов // Материалы LIII МНТК «Современные проблемы геодезии и оптики». — Новосибирск: СГГА. 2003. — Ч. III.-С. 45−47.
- Алешин Б.С., Бондаренко А. В., Волков В. Г. и др. Оптические приборы наблюдения, обработки и распознавания объектов в сложных условиях. — М.: Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем, 1999.- 139 с.
- Гейхман И.Л., Волков В. Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. — 286 с.
- Белоконев В.М. Определение и оптимизация поля обзора в двухканальной оптико-электронной системе с матричными фотоприемниками // Материалы LIII МНТК «Современные проблемы геодезии и оптики». — Новосибирск: СГГА. -2003. -Ч. III. -С. 61- 70.
- Оптика в военном деле. Под редакцией С. И. Вавилова и М. В. Севастьяновой, том II, издательство Академии наук СССР, М. Л. 1948 г.
- Справочник по инфракрасной технике / Ред. У. Волф, Г. Цисис: в 4-х тт. Т.1. Физика ИК излучения. Пер. с англ. М.: Мир, 1995. — 606 с.
- Carfadno S.P. Spectral Characteristics of Muzzle Flash / Engineering Design Handbook, Headquarters, U.S. Army Materiel Command, Alexandria, VA, AMCP — 706−255, June 1967. Available through NIIS, AD-818 532/P.DM.
- Неизвестный С. И., Никулин О. Ю. Приборы с зарядовой связью — основа современной телевизионной техники. Основные характеристики ПЗС // Специальная техника. 1999. № 5.
- High Performance Digital CCD Cameras. Princeton Instruments, inc., 1997
- Ю. А. Черкасов, H. Б. Захарова, E. JI. Александрова Технологические исследования минимизации дефектов носителя информации // Оптический журнал 1999 т.66 № 1 с.40−48.
- Справочник по инфракрасной технике / Ред. У. Волф, Г. Цисис: в 4-х тт. Т. З Приборная база ИК систем. Пер. с англ. — М.: Мир, 1999. — 472 с.
- Осипов В.В., Пономаренко В. П., Селяков А. Ю. Предельные характеристики новых смотрящих гибридных ИК матриц на основе HgCdTe // Прикладная физика. 1999. — № 2. — с.9−29.
- Курбатов Л.Н. Основные направления разработок ФПов и фото приемных устройств для тепловидения в период 1970—1998 гг.. // Прикладная физика. 1999. — № 3. — с.5 — 18.
- Akiyama A., Sasaki Т., Seto Т., Mori A., Ishigaki R., Itoh S., Yutani N., Kimata M., Tubouchi N. 1040×1040 infrared charge sweep device imager with PtSi Schottky-barrier detectors// Optical Engineering, 1994, v.44, № 1, p. 64−71.
- Певцов Е., Чернокожин В. Матричные ИК приемники для малогабаритных тепловизионных камер // Электронные компоненты 2001, № 3 — с. 1220.
- Бовина Л.А., Стафеев В. И. Фотодиоды и фотодиодные матрицы на основе Hgl-xCdxTe/УПрикладная физика, 1999. № 2. — с.58 — 62.
- Матричные фотоприемные устройства инфракрасного диапазона/ В. Н. Овсюк, Г. Л. Курышев, Ю. Г. Сидоров и др. Новосибирск: Наука, 2001. -376 с.
- Справочник по инфракрасной технике / Ред. У. Волф, Г. Цисис: в 4-х тт. Т.4 Проектирование инфракрасных систем Пер. с англ. — М.: Мир, — 1995. — 471 с.
- Максимов М.В., Горчанов Г. И. Радиоэлектронные системы самонаведения -М.: Радио и связь, 1982.-304 с.
- Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение. -М.: Мир,-1988.-416 с.
- Соул. X. Электроннооптическое фотографирование. Пер. с англ. М.: Воениздат, 1972. -404 с.
- Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники. — М.: Советское радио, 1978. — 400 с.
- Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, — 1983. 693 с.
- Д.Ф. Барб, С. Кэмпана Изображающие приборы с зарядовой связью — «Достижения в технике воспроизведения изображений», т. З, М., 1980 г., изд. «Мир», стр. 180−305.
- К. Секен, М. Томпсет Приборы с переносом заряда М.: Мир — 1978.
- Макаров В.Н. и др. Особенности построения телевизионной аппаратуры на приборах с зарядовой связью для передачи кинофильмов. «Техника средств связи», сер. «Техника телевидения», 1983.
- Костюков Е.В. и др. Линейные фоточувствительные приборы с зарядовой связью К1200ЦЛ5 и К1200ЦЛ6. «Электронная промышленность» № 3, 1987.
- В.В. Воронов, Е. В. Костюков, А. С. Скрылев Линейные, матричные и ФПЗС с ВЗН отечественного производства для видимого диапазона длин волн — тезисы докладов IX Международной конференции «Лазеры в науке, технике, медицине», г. Геленджик, 1998
- Chen L., Hewitt М., Gulbransen D. et al Overview of advances in high performance ROIC designs for use with IRFPAs. // Proc. SPIE, 2000. v. 4028, pp. 124 -138.
- Белоконев В.М., Завадский Ю. И., Кузнецов Ю. А., Чернокожин В. В. Кремниевые фотоприемники длинноволнового ИК-диапазона // Электронная промышленность. 2003.-№ 2. — С. 169— 175.
- Завадский Ю.И., Кузнецов Ю. А., Чернокожин В. В., Белоконев В. М., Дегтярев Е. В. Факторы, ограничивающие пороговые характеристики матричных фотоприемников длинноволнового инфракрасного диапазона // Изв. вузов. Приборостроение. 2004 — № 9. — С. 25 — 29.
- B.F.Levine, J.Appl.Phys., v74,(8), R1−77,(1993).
- S.D.Gunapala, V. Bandara, J.K.Liu, et.al., IEEE Trans. El. Dev. v.45, N9, pp. 1890−1895.
- M.Z.Tidrow, J.C.Ciang, S.S.Li, K. Bacher, Proc SPIE, V3061, pp772−780,1997
- M.Sundaram, S.C.Wang, Proc. SPIE, V.4028,pp311−316, 2000.
- V.A.Gorbylev, I.D.Zalevsky, V.B.Kulikov et.al., Abstracts booklet of first international conference on narrow gap semiconductors, University of Southampton, UK, July 1992, pp 122−145.
- В.Б.Куликов, И. Д. Залевский, Г. Х. Аветисян и др. Труды III международной конференции по ПЗС, Геленджик, сентябрь 1992 г.
- В.Б.Куликов, И. Д. Залевский, Г. Х. Аветисян и др. Электронная промышленность, № 6−7,1993 г, сс 69−70.
- В.Б.Куликов, И. Д. Залевский, Г. Х. Аветисян и др., ФТП, т.27,вып.№ 9,сс 1453—1462, 1993 г.
- D.Zalevsky, V.B.Kulikov, G.H.Avetisyan et.al., Proc SPIE, V.2397, pp733−744,1995.
- V.B.Kulikov, I.D.Zalevsky, G.H.Avetisyan et.al., Proc. SPIE, V.2697,pp82−88, 1996.
- В.Б.Куликов, И. В. Будкин, Тезисы докладов XVII Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, май 2002 г., г. Москва
- В.Б.Куликов, И. Д. Залевский, Г. Х. Аветисян и др. Тезисы докладов XVII Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, май 2002 г., г. Москва
- Y.Zhang, N. Baruh, W.I.Wang, Electr.Lett., v.29,N2,pp213−214. (1993)
- W.E.Hagston, T. Stirner, F. Rasul, J.Appl.Phys., v.89,N2,pp 1087−1100, (2001)
- D.G.Deppe, N. Holonyak, J.Appl.Phys., v.64,N12,R93-Rl 13 (1988)
- А.Я.Шик., ФТП, т.20, в.9, ccl598−1603 (1986)
- Д.В.Бородин, Ю. В. Осипов, Тезисы докладов XVII Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, май 2002 г., г. Москва.
- V.B.Kulikov, I.D.Zalevsky, G.H.Avetisyan et.al., Proc. SPIE, V.2790, ррЗО-37, 1995.
- В.Б.Куликов, И. Д. Залевский, Г. Х. Аветисян, Патент РФ № 2 125 321 от 0.01.99г., приоритет от 10.04.97 г.
- Певцов Е., Чернокожин В. Матричные ИК приемники для малогабаритных тепловизионных камер // Электронные компоненты. — 2001. — № 1. — с.32−36.
- Norton P. HgCdTe Infrared Detectors // Opto-Electronics Review. 2002. Vol. 10(3). P. 159.
- Varesi J.B., Buell A.A., Bornfreund R.E. et al. Developments in the Fabrication and Performance of High-Quality HgCdTe Detectors Grown on 4-in. Si Substrates // J. Electron. Mater. 2002. Vol. 31, N. 7. P.815.
- Goldberg Arnold. Dual-Band Infrared Imaging Of Tactical And Strategic TargetsEO/IR Technology Branch Army Research Laboratory // Adelphi, MD 20 783.
- Tribolet P., Chatard J.-P., Costa P., Paltrier S. MCT Technology Challenges for Mass Production / J. Electron. Mater. 2001. Vol. 30, N. 6. P. 574.
- Ferret P., Zanatta J.P., Hamelin R. et al. Status of the MBE Technology at Leti LIR for the Manufacturing of HgCdTe Focal Plane Arrays // J. Electron. Mater. 2000. Vol.29, N. 6. P. 641.
- Галицын Ю. Г., Мансуров В. Г., Пошевнев В. И., Терехов А. С. Пассивация поверхности GaAs в спиртовых растворах НС1 // Поверхность. 1989. № 10. С. 140.
- Болховитянов Ю.Б., Рудая Н. С., Юдаев В. И. Влияние обработки поверхности подложки на начальные стадии образования пленок арсенида галлия // Изв. АН. Сер. Неорган, мат. 1993. Т. 29, № 1. С. 21.
- Rogalski A., Piotrowski J. Intrinsic infrared detectors // Progress in Quantum Electronics. 1988. Vol.12, N 2/3. P.87.
- Северцев В. H., Сусов Е. В., Варавин В. С. и др. 128-элементный охлаждаемый фотоприемник на основе гетероэпитаксиальных структур CdHgTe // Автометрия. 1998. № 4. С. 21.
- Bovina L.A., Boltar К.О., Bourlakov L.D. et al. // Proc. SPIE. 2002. Vol. 4340. P. 23.
- Васильев В. В., Сидоров Ю. Г., Дворецкий С. А. и др. Фотоприемники на основе слоев CdHgTe, выращенных молекулярно-лучевой эпитаксией // Автометрия. 2001. № 3. С. 4.
- Овсюк В. Н., Сидоров В. В., Васильев В. В., Шашкин В. В. Матричные фотоприемники 128×128 на основе слоев HgCdTe и многослойных гетеро-структур с квантовыми ямами GaAs/AlGaAs // ФТП. 2001. Т. 35. С. 1159.
- Vasilyev V. V., Ovsyuk V.N., Sidorov Yu. G. IR photodetectors based on MBE-grown MCT layers (Invited Paper) // Proc. SPIE. 2002. Vol. 5065. P. 39.