Способ определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами



Способ определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами
Способ определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами

 


Владельцы патента RU 2516441:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области оптической электроники и может быть использовано в прецизионных системах обеспечения вхождения в связь, в системах точного нацеливания узких оптических лучей, системах траекторных измерений, а также в системах обеспечения устойчивости оптического канала передачи информации, размещенных на подвижных средствах. Достигаемый технический результат - получение возможности определения угловых координат источника оптического излучения подвижными пеленгационными средствами. Сущность способа определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами заключается в следующем. Два оптико-электронных координатора (ОЭК) устанавливают на подвижные носители (автомобили, бронемашины и др.). При этом положение ОЭК стабилизируют в вертикальной и горизонтальной плоскостях с целью удержания ортогональной ориентации приемных полей ОЭК в системе координат. С помощью навигационной системы определяют текущие координаты местоположения ОЭК и относительно них координаты фотоэлементов матричных приемников. Принимают рассеянное аэрозольным образованием оптическое излучение источника и вычисляют его угловые координаты по текущим координатам фотоэлементов, имеющих максимальное значение выходных сигналов. 2 ил.

 

Изобретение относится к области оптической электроники и может быть использовано в прецизионных системах обеспечения вхождения в связь, в системах точного нацеливания узких оптических лучей, системах траекторных измерений, а также в системах обеспечения устойчивости оптического канала передачи информации, размещенных на подвижных средствах.

Известен способ (прототип) определения направления на источник оптического излучения (ИОИ) по рассеянной в атмосфере составляющей (см., например, А.Ю.Козирацкий, Ю.Л.Козирацкий, П.Е.Кулешов и др. Патент №2285275, Россия, G01S 17/06. Бюл. №28 от 10.10.06. Способ определения направления на источник оптического излучения по рассеянной в атмосфере составляющей и устройство его реализации. - М:, РОСПАТЕНТ, 2006), основанный на использовании двух оптико-электронных координаторов (ОЭК) с матричными приемниками, установленных неподвижно в декартовой системе координат, приеме рассеянного аэрозольным образованием излучения ОЭК, вычислении угловых координат ИОИ по координатам фотоэлементов ОЭК, имеющих максимальное значение выходных сигналов. Недостатком данного способа является требование жесткой установки ОЭС в декартовой системе координат, что делает невозможным его применение в подвижных оптических системах.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является получение возможности определения угловых координат источника оптического излучения подвижными пеленгационными средствами.

Технический результат достигается тем, что в известном способе определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами, основанном на использовании двух ОЭК с матричными приемниками, приеме рассеянного аэрозольным образованием излучения источника оптического излучения двумя ОЭК, ОЭК устанавливают на подвижных носителях, стабилизируют положения ОЭК в вертикальной плоскости, ориентируют приемные плоскости ОЭК по ортогональным линиям магнитного поля Земли, определяют навигационной системой координаты местонахождения ОЭК, относительно которых вычисляют координаты их фотоэлементов в текущий момент времени, вычисляют текущие угловые координаты источника оптического излучения по текущим координатам фотоэлементов ОЭК, имеющих максимальное значение выходных сигналов.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. ОЭК устанавливают на подвижные носители (автомобили, бронемашины и др.). При этом положение ОЭК стабилизируют в вертикальном и горизонтальном плоскостях, с целью удержания ортогональной ориентации приемных полей ОЭК в системе координат. С помощью навигационной системы определяют текущие координаты местоположения ОЭК и соответственно фотоэлементов матричных приемников. Принимают рассеянное аэрозольным образованием оптическое излучение источника и по текущим координатам фотоэлементов, имеющих максимальное значение выходных сигналов, вычисляют направление на ИОИ.

На фигуре 1 представлена блок схема взаимного положения ИОИ 2 и двух подвижных средств пеленгации 1, использующие ОЭК 1 с матричными приемниками. ОЭК 1 установлены на двух подвижных носителях 1. ИОИ 2 осуществляет подсвет подстилающей поверхности, и пучок его излучения находится в поле зрения ОЭК 1. Приемные плоскости ОЭК 1 ориентированы ортогонально параллельно линиям магнитного поля Земли. В случае изменения ориентации при движении носителей, осуществляют ее восстановление. В вертикальной плоскости также стабилизируют положение ОЭК 1. Таким образом, в любой момент времени поддерживается ортогональная ориентация ОЭК 1. С помощью навигационной системы 3, определяют текущие координаты местоположения ОЭК 1, относительно которых определяют текущие координаты фотоэлементов матичных приемников. В случае функционирования ИОИ 2 в плоскостях матричных приемников за счет рассеивания в аэрозольном образовании формируются изображения пучков (см. прототип), интенсивность которых имеет максимум в центре. Соответственно выходные сигналы фотоэлементов будут отображать характер входного воздействия. Координаты фотоэлементов, имеющие максимальные значения выходных сигналов, используются для определения направления на ИОИ вычислителем 4. Значения угловых координат ИОИ в текущий момент времени tj может быть получено на основе выражения (см. прототип)

ε j = a r c t g d Δ x j 2 + Δ y j 2 ,            (1)

β j = a r c t g Δ y j Δ x j ,                         (2)

где εj, βj - угол места и азимут ИОИ в текущий момент времени tj измерения; d - расстояние между верхней и нижней линейками фотоэлементов ОЭК; Δxj=xвjнj, Δyj=yвj-yнj; xвj и xнj - координаты верхнего и нижнего фотоэлементов линеек первого ОЭК в текущий момент времени tj, сигнал на выходе которых имеет максимальное значение; yвj, и yнj - координаты верхнего и нижнего фотоэлементов линеек второго ОЭК в текущий момент времени tj.

На фигуре 2 представлена блок-схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.

Блок-схема устройства содержит первый и второй подвижные носители 1, первый и второй ОЭК 2, первое и второе стабилизирующие устройства в вертикальной плоскости 3, первое и второе стабилизирующие устройства в горизонтальной плоскости 4, первое и второе устройства определения ориентации линий магнитного поля Земли 6, первое, второе и третье устройства приемопередачи данных 6, первое и второе радионавигационные устройства 7, спутниковые навигационные устройства 8, вычислитель угловых координат ИОИ 9.

Устройство работает следующим образом. Первый и второй ОЭК 2 устанавливаются с помощью соответствующих стабилизирующих устройств в вертикальной и горизонтальной плоскостях 3,4 на соответствующих подвижных носителях 1. Первое и второе стабилизирующие устройства в вертикальной плоскости 3 стабилизируют соответствующие ОЭК в вертикальном положении. Первое и второе стабилизирующие устройства в горизонтальной плоскости 4 стабилизируют соответствующие ОЭК в горизонтальном положении параллельно магнитным линиям Земли, ориентация которых определяется соответствующими устройствами определения линий магнитного поля Земли 5. Текущие координаты местоположения ОЭК 2 определяются через спутниковые навигационные устройства 8 соответствующими навигационными устройствами 7. ОЭК 2 определяют относительно своих координат текущие координаты фотоэлементов матричных приемников. Рассеянное оптическое излучение ИОИ принимается ОЭК 1. ОЭК 1 передают с помощью соответствующих устройств приемопередачи данных 6 в вычислитель угловых координат ИОИ 9 координаты фотоэлементов, имеющие максимальное значение выходных сигналов. Вычислитель угловых координат ИОИ 9, по поступивши данным, определяет направление на ИОИ.

Таким образом, предлагаемое изобретение за счет стабилизации и положения ОЭК и определения их текущих координат позволяет производить измерение угловых координат ИОИ движущимися пеленгационными средствами.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами, основанный на использовании двух ОЭК с матричными приемниками, приеме рассеянного аэрозольным образованием излучения источника оптического излучения двумя ОЭК, установке ОЭК на подвижных носителях, стабилизации положений ОЭК в вертикальной плоскости, ориентации приемных плоскостей ОЭК по ортогональным линиям магнитного поля Земли, определении навигационной системой координат местонахождения ОЭК и вычислении относительно них координат их фотоэлементов в текущий момент времени, вычислении текущих угловых координат источника оптического излучения по текущим координатам фотоэлементов ОЭК, имеющих максимальное значение выходных сигналов.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые электромеханические электронные, оптические и радиотехнические узлы и устройства. Так, например, стабилизация положения ОЭК может быть достигнута применением гироскопических устройств (платформ) (см, например, Н.В.Бутенин, Я.Л.Лунц, Д.Р.Меркин. Введение в теорию гироскопов. - М.: «Наука», 1972, с.296).

Способ определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами, основанный на использовании двух оптико-электронных координаторов с матричными приемниками, приеме рассеянного аэрозольным образованием излучения источника оптического излучения двумя оптико-электронными координаторами, отличающийся тем, что оптико-электронные координаторы устанавливают на подвижных носителях, стабилизируют положения оптико-электронных координаторов в вертикальной плоскости, ориентируют приемные плоскости оптико-электронных координаторов по ортогональным линиям магнитного поля Земли, определяют навигационной системой координаты местонахождения оптико-электронных координаторов, относительно которых вычисляют координаты их фотоэлементов в текущий момент времени, вычисляют текущие угловые координаты источника оптического излучения по текущим координатам фотоэлементов оптико-электронных координаторов, имеющих максимальное значение выходных сигналов.



 

Похожие патенты:

Использование: относится к области визуализации распределения в пространстве электрических полей СВЧ диапазона. Сущность: в установке визуализации СВЧ полей применены измерительная камера «открытого» типа из двух расположенных горизонтально параллельных медных дисков, антенна-зонд, перемещающаяся при помощи двух шаговых двигателей, управляемых компьютерной программой, как по дуге окружности, так и по ее радиусу, опорный канал, включенный параллельно измерительному при помощи двух делителей мощности СВЧ.

Изобретение относится к области обнаружения в пространстве и определения местоположения объектов в воздушной среде и воде при помощи визуально-оптического контроля лазерного сканирования, которое осуществляется с помощью активного телеметрического наблюдения за траекторией распространения лазерного луча.

Изобретение относится к области определения взаимного положения объектов, один из которых служит источником электромагнитного излучения в оптическом диапазоне, а второй - его измерителем и может использоваться для создания оптических дальномеров, пеленгаторов, теодолитов, телескопов и другой оптической аппаратуры аналогичного назначения.

Изобретение относится к области приборостроения, преимущественно к измерительной технике, основанной на лазерном излучении, и может быть использовано в робототехнике и на предприятиях, занимающихся разработкой, изготовлением и применением систем лазерной локации для определения местонахождения материального объекта в пространстве.

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано для обеспечения информационной безопасности служебных помещений, офисов фирм, банковских учреждений и т.п.

Изобретение относится к области приборостроения, преимущественно к измерительной технике, основанной на лазерном излучении, и может быть использовано в робототехнике и на предприятиях, занимающихся разработкой, изготовлением и применением систем лазерной локации для определения местонахождения объекта на плоскости.

Изобретение относится к системам определения наличия и местоположения посторонних объектов в охраняемых зонах, например на железных дорогах, в частности к локационным системам обнаружения и определения местоположения посторонних объектов в охраняемой зоне.

Изобретение относится к технике сопровождения цели по направлению и дистанционной оценки параметров вибраций объектов по пространственным колебаниям отраженного от них оптического луча.

Изобретение относится к области оптико-электронных измерений и может быть использовано в лазерных локационных системах, системах точного нацеливания узких лазерных лучей, в частности системах точного определения направления на источники лазерного излучения или оптико-электронный прибор.

Изобретение относится к области лазерной локации и может быть использовано в системах обнаружения оптических и оптико-электронных (ОЭ) средств наблюдения в естественных условиях и их идентификации. Перед зондированием осуществляют прием сигналов естественного фонового излучения, в котором измеряют спектральное распределение излучения и определяют в нем соотношение между интенсивностями спектральных компонент на трех выбранных длинах волн. Генерируют пучки лазерного излучения на этих длинах волн с соотношением интенсивностей пучков, соответствующим соотношению интенсивностей спектральных компонент в принятом фоновом излучении. Формируют суммарный пучок лазерного излучения и осуществляют зондирование и прием отраженного лазерного излучения на трех длинах волн и в широкой спектральной полосе. Измеряют уровни принятых оптических сигналов и определяют величины показателей световозвращения для трех длин волн и для широкой полосы длин волн. По указанным величинам формируют спектральный портрет показателя световозвращения, по которому осуществляют обнаружение и распознавание оптических и ОЭ средств наблюдения. Технический результат - повышение вероятности обнаружения и распознавания оптических и ОЭ приборов и средств наблюдения и определение их принадлежности к известным классам ОЭ приборов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области оптической локации и касается системы импульсной лазерной локации. Система содержит импульсный лазер, два однокоординатных сканирующих устройства, акустооптический дефлектор, выходную оптическую систему, вычислительное устройство, блок управления акустооптическим дефлектором, призменный светоделитель, измерительный канал, массив фотоприемных устройств, объектив массива фотоприемных устройств и волоконно-оптические жгуты. Волоконно-оптические жгуты с одной стороны смонтированы вместе и обращены торцами к фотоприемным устройствам, а с другой стороны волокна каждого жгута смонтированы в однорядные линейки, которые суммарно образуют однорядную линейку из волокон, торцы которой расположены в фокальной плоскости объектива фотоприемного устройства. Призменный светоделитель размещен между выходом акустооптического дефлектора и входом выходной оптической системы. Оптический вход измерительного канала соединен с выходом призменного светоделителя, а выход соединен с входом компенсации угловых ошибок вычислительного устройства. Технический результат заключается в уменьшении габаритно-весовых характеристик, повышении надежности и информативности лазерного локатора. 3 ил.

Изобретение относится к лазерной локации и может быть использовано для обнаружения оптических и оптоэлектронных приборов наблюдения, расположенных и замаскированных на местности, а также для обнаружения различных объектов, например, транспортных средств, предметов вооружения, специальной аппаратуры. Система обнаружения содержит лазерные генераторы на нескольких длинах волн генерации, дефлекторы лазерного излучения, динамические спектральные фильтры, фотоприемные блоки, приемо-передатчик СВЧ-диапазона, блок эталонных отражателей и приемники сигналов спутниковой глобальной навигационной системы. Технический результат - повышение эффективности обнаружения и вероятности правильного обнаружения и распознавания оптических и оптоэлектронных приборов и средств наблюдения при отсутствии бликов отраженных сигналов, повышение точности определения координат обнаруженных объектов и привязки их координат к глобальной навигационной системе координат. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к лазерной локации и может быть использовано для обнаружения оптических и оптоэлектронных приборов наблюдения, транспортных средств, предметов вооружения, специальной аппаратуры. Комплекс лазерной локации содержит две лазерные локационные системы, расположенные на базовом расстоянии одна от другой, каждая из которых содержит лазерные генераторы на двух длинах волн, фотоприемные блоки, сканер лазерного излучения, дефлекторы лазерного излучения, блоки динамической спектральной фильтрации, блок обработки локационных сигналов, блок управления лазерной локационной системой, приемник сигналов спутниковой глобальной навигационной системы. Технический результат - повышение эффективности обнаружения и вероятности распознавания оптических и оптоэлектронных приборов и средств наблюдения при отсутствии бликов отраженных сигналов, повышение точности определения координат обнаруженных объектов и привязки их координат к глобальной навигационной системе координат. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Способ определения местоположения или обнаружения объекта, с использованием активно-импульсного прибора, включающего в себя приемный электронно-оптический преобразователь (ЭОП) и лазерный излучатель, генерирующий короткие импульсы подсветки объекта, отражения которых от объекта затем суммируют в кадре ЭОП, в котором после каждой генерации короткого импульса подсветки объекта с заданной длительностью τ осуществляют периодическое включение ЭОП на время π через заданное время задержки t3 с частотой fг=1/(π+τ) в течение заданного времени θ, причем число включений ЭОП на один импульс подсветки объекта выбирают не более величины Kmax=(t3Kmax-t3)/(τ+π), где t3Kmax=(1/f-π) - максимальное время задержки включения ЭОП для лазерного излучателя, генерирующего короткие импульсы подсветки объекта с частотой f, t3 - время задержки включения ЭОП до момента начала периода времени θ. Технический результат заключается в обеспечении возможности получения четкости и яркости изображения с увеличенной глубиной сцены. 3 ил.

Изобретение относится к оптико-электронным следящим системам, предназначенным для поиска и обнаружения малоразмерных слабоизлучающих подвижных целей, и может быть использовано в автоматических оптико-электронных приборах (ОЭП) с цифровой обработкой изображений, обеспечивающих селекцию целей в критических фоновых условиях. В соответствии с предложенным способом производят непрерывное строчно-кадровое сканирование поля обзора и проецирование объективом ОЭП изображения участка пространства на чувствительный слой МФПУ. Спроецированное изображение преобразуют в матрицу значений электрических сигналов и формируют по ним сигналы цели и фона. Обнаружение цели производят на основе пороговой обработки сигнала. Технический результат - снижение вероятности ошибочных решений при высокоинтенсивных помехах фона. 10 ил.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может использоваться в обзорно поисковых оптико-электронных системах лазерной локации. Устройство содержит канал подсветки с лазерным излучателем и приемный канал с фотоприемным устройством с объективом, и устройство наблюдения для отображения лоцируемого пространства. Оптический элемент лазерного излучателя канала подсветки выполнен в виде сферического объектива. Фотоприемное устройство выполнено в виде ПЗС матрицы и установлено в фокальной плоскости приемного канала. Фотоприемное устройство дополнено устройством оптического деления полей изображения на два, с поляризацией полей во взаимно перпендикулярных направлениях. В устройство дополнительно введено дальномерное устройство, монитор и электронный блок управления, содержащий блок навигации, модуль оперативной памяти и обмена информацией. Технический результат - обеспечение скрытности наблюдения; определение координат объекта в широком угловом мгновенном поле зрения; автоматический режим работы. 1 ил.

Изобретение относится к области обнаружения в пространстве объектов, к способам и устройствам лазерной локации и может быть использовано в системах обнаружения и распознавания целей, в системах предупреждения столкновения транспортных средств, в навигационных устройствах и в системах охранной сигнализации. Способ основан на подсветке сектора пространства зондирующим импульсным лазерным излучением не менее одного раза за период наблюдения. Производят подавление помехи обратного рассеяния и регистрацию отраженного от поверхности объекта излучения в приемном канале. Оптический сигнал преобразуют в электрический и сравнивают с пороговым уровнем. В момент пересечения порогового уровня снизу вверх с положительной производной принимают решение о нахождении объекта в подсвечиваемом секторе пространства. При этом зондирующий импульс формируют только в момент пересечения сигналом порогового уровня сверху вниз с отрицательной производной. Технический результат - уменьшение требуемой энергии излучения источника и габаритно-весовых характеристик устройства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Способ относится к оптическим стереоскопическим способам определения местонахождения объекта в окружающем пространстве. При реализации способа принимают и регистрируют опорное и сравниваемое изображения двумя идентичными оптическими системами. Формируют разностные изображения путём вычитания сравниваемого изображение из опорного и опорного из сравниваемого. Обнуляют отрицательные значения в разностных изображениях. И определяют расстояние до объекта на основании сдвига между ненулевыми фрагментами разностных изображений. Причём расстояние между точками регистрации каждой пары опорного и сравниваемого изображений последовательно уменьшают при приближении объектов к оптической системе. Технический результат заключается в согласовании базисного расстояния регистрации кадров стереопары в процессе перемещения оптических систем в пространстве. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство для реализации способа обнаружения оптических и оптико-электронных приборов посредством сканирования лоцируемого пространства содержит передающий блок, выполненный в виде канала подсветки с лазерным излучателем, оптически сопряженным с формирующим лазерное излучение телескопом. Приемный блок выполнен в виде двухканальной системы построения изображений с s- и p- поляризаций и с возможностью осуществлять раздельную регистрацию изображений с s- и p-поляризаций, варьирования межосевого расстояния между каналами и компоновки. Технический результат - повышение эффективности обнаружения приборов путем повышения помехозащищенности, уменьшение объема обработки информации, увеличение быстродействия и упрощения обработки информации, повышение точности определения координат обнаруженных целей; возможность создания компактных легких мобильных ручных приборов обнаружения оптических и оптико-электронных объектов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх