Способ телеориентации движущихся объектов

Изобретение относится к лазерной технике и может использоваться при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, корректировке траектории полета самонаводящихся снарядов и ракет, проводке судов, дистанционном управлении робототехническими устройствами в опасных для человека зонах. Достигаемый технический результат - повышение надежности управления объекта в системах телеориентации. Указанный результат достигается тем, что способ телеориентации движущихся объектов включает последовательное формирование двух прямоугольных ортогональных растров построчным, прямым и встречным реверсивным сканированием лазерного пучка с дублированием реверсивного сканирования, между которыми выдерживают в каждой строке заданные временные задержки при гашении излучения, причем строки пошагово сблокированы в циклы, которые поочередно смещают на ширину строки, а шаг выбирают равным протяженности растра, отнесенной к числу строк в цикле. При этом осуществляют смещение информационного поля на величину m в направлении, исключающем искажения в информации, принимаемой объектом управления, в каждом необходимом растре. Величина m выбирается исходя из размеров энергетических «дыр» информационного поля, расходимости лазерного пучка, размера формируемого растра и количества строк в растре. 4 ил.

 

Изобретение относится к лазерной технике и предназначено для формирования информационного поля лазерных систем телеориентации, навигации, оптической связи и может использоваться при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, корректировке траектории полета самонаводящихся снарядов и ракет, проводке судов через узости или створы мостов, дистанционном управлении робототехническими устройствами в опасных для человека зонах.

Из уровня техники известен способ формирования информационного поля лазерной системы телеориентации (Патент US N4,111,385, опубликован 16.04.1976, МПК: F42B 13/30, F41G 7/12, F41G 7/14, F41G 9/00), основанный на использовании модулирующих растров.

К недостаткам данного способа можно отнести недостаточно высокое быстродействие и низкий энергетический потенциал, что ограничивает дальность управления.

Более совершенным является способ телеориентации (Патент GB N2133652, опубликован 25.07.1984, МПК: F41G 7/00, G01S 1/70), в котором лазерный пучок совершает возвратно-поступательное сканирование, вначале по одной координате с дискретным переходом по ортогональной координате после завершения каждого возвратно-поступательного движения лазерного пучка, а затем, после заполнения прямоугольного растра, направление сканирования меняют на ортогональное. Выделение координат управляемого объекта в информационном поле лазерной системы телеориентации основано на зависимости от этих координат длительности временного интервала между двумя соседними принимаемыми лазерными сигналами, возникающими при возвратно-поступательном сканировании лазерного пучка.

Данный способ требует дополнительных затрат времени при формировании кадра информационного поля из двух взаимно перпендикулярных растров, поскольку между тактами возвратно-поступательного сканирования лазерного пучка по строкам введены временные задержки признака координат, превышающие рабочее время.

Следует отметить также низкую помехозащищенность этого способа от случайных помеховых импульсов, которые могут попасть в большие интервалы между выделяемыми импульсами координат, что приводит к сбоям в определении координат управляемого объекта и его возможному срыву с необходимой траектории.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ формирования информационного поля лазерной системы телеориентации (Патент RU №2080615, опубликовано 27.05.1997, МПК: G01S 1/70), который выбран в качестве прототипа. Способ основан на поочередном формировании двух прямоугольных лазерных растров размерами L×L, образованных путем сканирования лазерного пучка в каждом растре по N строкам и развернутых вокруг общего центра друг относительно друга на 90°. Особенностью способа является формирование строк в растре циклами по М строк в цикле, с дискретными переходами лазерного пучка между соседними строками цикла на величину L/M. Каждую строку формируют за счет не менее трех тактов сканирования, со временем сканирования такта Тс и заданными задержками между тактами, причем только два соседних такта в каждой строке имеют встречное направление сканирования и равные времена задержек для первого и второго растров. По данному способу объект управления получает информацию о своем пространственном положении в виде двух ортогональных координат относительно центра двух последовательно формируемых лазерным пучком растров, образующих кадр. При прямом сканировании, реверсировании сканирования и дублировании последнего лазерный пучок проходит трижды по одной строке, а затем его сдвигают на шаг цикла (L/M) и повторяют операции по этой строке. Далее формируют следующий цикл, смещая сканирование лазерного пучка на ширину строки относительно первой строки предыдущего цикла, до заполнения растра. Объект управления, находящийся где-либо в пределах информационного поля, при прохождении по нему лазерного луча регистрирует, в результате, по крайней мере, по три импульса в каждом растре. При этом интервал между первым и вторым импульсами зависит от удаления фотоприемного устройства объекта от начала строки, а интервал между вторым и третьим импульсами, независим от положения объекта, что служит признаком передаваемой координаты.

Принадлежность «троек» к соответствующему растру по координатам Х и Y зафиксирована различными значениями временного интервала между вторым тактом сканирования (реверс лазерного пучка) и третьим тактом - дублированием реверса.

Но данный способ имеет ряд недостатков, снижающих его функциональную надежность - это необходимость выбора компромисса между: расходимостью луча лазерного излучения, частотой обновления информации, характеристиками самого объекта управления и т.д., как правило, не позволяет добиться равномерного распределения энергетического потенциала в поле.

Неравномерность энергетических потенциалов в растре приводит к появлению в поле управления объектом энергетических «дыр» - зон, где отсутствует лазерное поле управления, и объект не управляется. Особенно нежелательна ситуация, когда объект управления попадает в энергетическую «дыру» в течение нескольких растров подряд. Т.е. плотность распределения пропусков, в определении координат, концентрируется в нескольких зонах по дистанции. В этом случае минимальная частота обновления информации о координатах может не обеспечиваться, что приводит к сбоям в управлении объекта и возможному его срыву.

Технический результат изобретения направлен на повышение надежности управления объектом в системах телеориентации, за счет уменьшения величины плотности распределения пропусков по дистанции.

Технический результат достигается тем, что способ телеориентации движущихся объектов включает последовательное формирование двух прямоугольных ортогональных растров построчным, прямым и встречным реверсивным сканированием лазерного пучка с дублированием реверсивного сканирования, между которыми выдерживают в каждой строке заданные временные задержки при гашении излучения. Причем строки пошагово сблокированы в циклы, которые поочередно смещают на ширину строки, а шаг выбирают, равным протяженности растра, отнесенной к числу строк в цикле. При этом данный способ телеориентации движущихся объектов отличается от прототипа тем, что осуществляют смещение информационного поля на величину m в направлении, исключающем искажения в информации, принимаемой объектом управления, в каждом необходимом растре.

Причем величина m выбирается исходя из размеров энергетических «дыр» информационного поля, расходимости лазерного пучка, размера формируемого растра и количества строк в растре.

Сущность изобретения поясняется рисунками (Фиг.1 - Фиг.4).

На Фиг.1 представлена траектория движения лазерного пучка при формировании первого и второго растров без смещения.

На Фиг.2 представлена диаграмма распределения энергетических потенциалов в растре при формировании первого и второго растров без смещения.

На Фиг.3 представлена траектория движения лазерного пучка при формировании третьего и четвертого растров со смещением на величину m в направлении, перпендикулярном оси сканирования в текущем растре, т.е. направлении, исключающем искажение передаваемой информации.

На Фиг.4 представлена диаграмма распределения энергетических потенциалов в растре при формировании третьего и четвертого растров, со смещением на величину m.

Рассмотрим пример осуществления предлагаемого способа телеориентации движущихся объектов. Суть данного способа заключается в осуществлении поочередного смещения информационного поля в направлениях, не искажающих передаваемую информацию.

Допустим, что в начальный момент времени формирование первого и второго растров производится без смещения (Фиг.1). Объект управления находится в точках 1 и 2 информационного поля (Фиг.2). При таком положении объект управления попадает в энергетическую «дыру» в информационном поле (Фиг.2) и не получает передаваемую на него информацию. Последующие два растра формируются со смещением на величину m, в направлении, перпендикулярном оси сканирования в текущем растре, то есть направлении, исключающем искажение передаваемой информации (Фиг.3). Объект управления находится уже в точках 3 и 4 информационного поля (Фиг.4). При таком положении объект управления не попадает в энергетическую «дыру» информационного поля (Фиг.4) и получает передаваемую на него информацию. Далее цикл смещения информационного поля повторяется. Если величину m принять, например, кратной величине, равной половине расстояния между соседними энергетическими «дырами» в информационном поле, то исключается ситуация, при которой объект управления может находиться в энергетической «дыре» информационного поля в течение нескольких растров подряд и не воспринимать передаваемую на него информацию.

Предлагаемый способ телеориентации движущихся объектов уменьшает величину плотности распределения пропусков по дистанции, что повышает надежность управления объектом. При этом скорость передачи информации сохраняется, и отсутствует необходимость доработки системы выделения координат.

Способ телеориентации движущихся объектов, осуществляемый с помощью информационного поля, включающий последовательное формирование двух прямоугольных ортогональных растров построчным, прямым и встречным реверсивным сканированием лазерного пучка с дублированием реверсивного сканирования, между которыми выдерживают в каждой строке заданные временные задержки при гашении излучения, причем строки пошагово сблокированы в циклы, которые поочередно смещают на ширину строки, а шаг выбирают равным протяженности растра, отнесенной к числу строк в цикле, отличающийся тем, что в направлении, перпендикулярном оси сканирования в текущем растре, исключающем искажение передаваемой информации, принимаемой объектом управления, осуществляют смещение информационного поля на величину m, которую выбирают исходя из размеров энергетических «дыр» информационного поля, расходимости лазерного пучка, размера формируемого растра и количества строк в растре, с обеспечением исключения попадания объекта управления в энергетическую «дыру».



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной дальнометрии. .

Изобретение относится к области оптической локации и предназначено для поиска, обнаружения и автоматического сопровождения воздушных объектов, имеющих оптический контраст, с определением их пространственных координат.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и, в частности, к способам формирования электронного изображения окружающего пространства при его круговом сканировании оптическими системами с фотоприемными устройствами (ФПУ) и может быть использовано при создании сканирующих устройств кругового обзора в системах обнаружения и распознавания объектов.

Изобретение относится к области построения оптической части - доплеровских лидаров, предназначенных для измерения скорости ветра и выявления турбулентных процессов в атмосфере, а именно к вопросу формирования опорного сигнала, необходимого для получения интерференционного сигнала доплеровской частоты.

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной импульсной локационной дальнометрии. .

Изобретение относится к способу и устройству измерения турбулентности воздуха вокруг летательного аппарата, в частности транспортного самолета. .

Изобретение относится к лазерной импульсной локационной дальнометрии. .

Изобретение относится к лазерной импульсной локационной дальнометрии. .

Изобретение относится к области построения доплеровских лидаров и лазерных доплеровских измерителей скорости, предназначенных для измерения скорости ветра и выявления турбулентных процессов в атмосфере. Способ заключается в модуляции зондирующего луча с помощью гармонической функции, детектировании отраженного или рассеянного света фотодетектором и выделении основной гармоники продетектированного сигнала, которую сравнивают с модулирующим сигналом путем их перемножения в радиочастотном перемножителе. Формируют комплексный сигнал разностной (новой доплеровской) частоты, пропорциональной скорости, которая подлежит измерению. Изобретение позволяет повысить пространственное разрешение, стабильность и надежность измерений, увеличить дальность зондирования исследуемой зоны, а также упростить оптическую схему. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу определения высоты летательного аппарата. При реализации способа осуществляется N-кратное зондирование подстилающей поверхности импульсами лазерного излучения и его некогерентное накопление принятого отражённого от объекта сигнала. По результатам статистической обработки полученных данных определяют временное положение отраженного сигнала Th относительно момента излучения зондирующего импульса и вычисляют высоту летательного аппарата по формуле h=c Th/2, где c - скорость света. При этом диапазон высот разбивают на K зон. Объем накопления N в каждой зоне устанавливают в зависимости от периода тактовой частоты импульсов, разделяющих время на интервалы, предельно допустимой ошибки измерения высоты в j-й зоне высот, частоты зондирования и заданного периода обновления информации в j-й зоне высот. Технический результат заключается в обеспечении необходимой точности измерений при заданных обнаружительных характеристиках и при требуемой частоте обновления информации в процессе выполнения различных полетных заданий. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к измерительной технике определения высоты и вертикальной скорости летательного аппарата. Устройство обеспечивает возможность работы в двух режимах. Сигнал от источника направляется на объект, и приемник излучения фиксирует отраженный от объекта сигнал. От приемника излучения посредством коммутатора сигнал передается на многоканальный цифровой накопитель. При этом отслеживается достижение накопленным сигналом установленного уровня. Если сигнал не достигает установленного уровня, то работа устройства производится по методу некогерентного многоканального накопления. Если будет отмечено превышение порога, то работа устройства производится в моноимпульсном режиме. Технический результат изобретения заключается в обеспечении измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения. 2 ил.

Изобретение относится к способу определения высоты и вертикальной скорости летательного аппарата. Способ включает в себя многократное зондирование объекта импульсами лазерного излучения, прием и регистрацию отраженного объектом сигнала с его привязкой к импульсам стабильной тактовой частоты, образующим ячейки дальности, и статистическую обработку зарегистрированных данных. При этом производят серию зондирований способом некогерентного накопления, если принятый сигнал меньше порогового значения, которое определяется заданной вероятностью F ложного срабатывания. И если принятый сигал больше порогового значения, то зондирование производят в моноимпульсном режиме измерения дальности и скорости. Технический результат - обеспечение измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству для автоматического определения высоты и вертикальной скорости летательного аппарата. Устройство содержит лазерный передатчик, приемник отраженного объектом излучения, последовательно включенные многоканальный накопитель, связанный с тактовым генератором, и измеритель дальности. На выходе приемника введен коммутатор, первый выход которого соединен со входом многоканального накопителя, а на втором выходе коммутатора введены последовательно включенные блок временной фиксации и блок интерполяции, связанный с тактовым генератором, а управляющий вход коммутатора связан с бортовой системой управления полетом ЛА. Технический результат изобретения заключается в обеспечении измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ измерения высоты и вертикальной скорости летательного аппарата (ЛА) заключается в многократном зондировании объекта импульсами лазерного излучения, приеме и регистрации отраженного объектом сигнала с его привязкой к импульсам стабильной тактовой частоты. При этом в рабочем режиме полета для определения дальности до объекта используют режим некогерентного накопления. В режимах взлета и посадки отключают режим некогерентного накопления и используют моноимпульсный режим измерения дальности и скорости. Технический результат заключается в обеспечении измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения дальности и скорости удаленного объекта заключается в многократном зондировании объекта импульсами лазерного излучения, приеме и регистрации отраженного объектом сигнала с его привязкой к импульсам стабильной тактовой частоты и статистической обработке зарегистрированных данных. При этом производят первую серию зондирований способом некогерентного накопления и определяют дальность R до объекта, после чего, если измеренная дальность R превышает заданную величину Rmin, то продолжают проводить измерения в указанном режиме некогерентного накопления, а если R не превышает Rmin, то включают моноимпульсный режим измерения дальности и скорости. Технический результат изобретения заключается в обеспечении измерений с борта летательного аппарата его высоты и вертикальной составляющей скорости как в стационарном полете, так и при взлете и посадке в широком диапазоне высот и режимов подъема и снижения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах позиционирования транспортных средств. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для определения местоположения (x_v, y_v) транспортного средства (3) в окружающей обстановке, снабженной, по меньшей мере, двумя ориентирами (11, 11′), местоположение (x_b, y_b) которых известно, система содержит, по меньшей мере, один сканирующий датчик (9) расстояния, установленный на транспортном средстве (3) и выполненный с возможностью измерения расстояния (R_c) и направления (a_с) от транспортного средства (3) до, по меньшей мере, двух ориентиров (11, 11′), а также устройство (8) обработки данных, выполненное с возможностью сохранения в своем запоминающем устройстве местоположения (x_b, y_b) указанных, по меньшей мере, двух ориентиров; и определения местоположения (x_v, y_v) транспортного средства на основании, по меньшей мере, местоположения (x_b, y_b) указанных, по меньшей мере, двух ориентиров, а также расстояния (R_c) и направления (ас) от транспортного средства (3) до указанных, по меньшей мере, двух ориентиров (11). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Лазерный локатор содержит систему автоматического слежения и управления согласованием волновых фронтов принимаемого и гетеродинного лазерных излучений в плоскости фоточувствительной площадки фотоприемного блока лазерного локатора. Одновременно лазерный локатор содержит систему слежения и компенсации изменений доплеровских сдвигов частоты принимаемого лазерного излучения при осуществлении слежения за быстро движущимися космическими объектами. Высокоэффективная обработка принимаемых лазерных локационных сигналов методом оптического гетеродинирования реализована на основе высокоточных акустооптических элементов сдвига частоты и сканирования лазерного излучения. Технический результат - повышение эффективности работы системы лазерной локации в условиях слежения за движущимися удаленными космическими объектами, увеличение вероятности правильного обнаружения движущихся объектов в условиях сильных фоновых помех. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ определения пространственного положения объектов обеспечивает облучение объекта через двумерную дифракционную решетку, что обеспечивает образование матрицы смежных оптических каналов. При этом каждому оптическому каналу задают определенное угловое направление. Сигнал в каждом оптическом канале поступает на соответствующий элемент матрицы приемников излучения, а дальность до точки объекта вычисляется в каждом из оптических каналов. При этом в устройстве, реализующем способ, лазерный излучатель снабжен расширителем пучка, за которым установлена двумерная дифракционная решетка. Приемник излучения выполнен в виде матрицы элементов, оптически сопряженных через приемный объектив с дифракционной картиной, а блок управления излучением лазера выполнен в виде модулятора и генератора опорного сигнала, подключенного одновременно к модулятору и процессору. Изобретение обеспечивает повышение быстродействия при формировании облака точек, определяющих угловые координаты и дальность каждой отражающей площадки объекта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к лазерной технике и может использоваться при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, корректировке траектории полета самонаводящихся снарядов и ракет, проводке судов, дистанционном управлении робототехническими устройствами в опасных для человека зонах. Достигаемый технический результат - повышение надежности управления объекта в системах телеориентации. Указанный результат достигается тем, что способ телеориентации движущихся объектов включает последовательное формирование двух прямоугольных ортогональных растров построчным, прямым и встречным реверсивным сканированием лазерного пучка с дублированием реверсивного сканирования, между которыми выдерживают в каждой строке заданные временные задержки при гашении излучения, причем строки пошагово сблокированы в циклы, которые поочередно смещают на ширину строки, а шаг выбирают равным протяженности растра, отнесенной к числу строк в цикле. При этом осуществляют смещение информационного поля на величину m в направлении, исключающем искажения в информации, принимаемой объектом управления, в каждом необходимом растре. Величина m выбирается исходя из размеров энергетических «дыр» информационного поля, расходимости лазерного пучка, размера формируемого растра и количества строк в растре. 4 ил.

Наверх