Способ ориентации по лазерному лучу и устройство для его реализации



Способ ориентации по лазерному лучу и устройство для его реализации
Способ ориентации по лазерному лучу и устройство для его реализации

 


Владельцы патента RU 2602290:

Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Экран" (АО "НИИ "Экран") (RU)

Группа изобретений относится к способу и устройствам ориентации транспортных средств по лазерному лучу. Для ориентации транспортного средства направляют лазерный луч в сторону транспортного средства параллельно или под небольшим углом к траектории его движения, формируют линейную поляризацию излучения, устанавливают положение плоскости поляризации перпендикулярно плоскости, проходящей через лазерный луч и траекторию движения, определяют отклонение от заданной траектории движения. Устройство (варианты) для ориентации по лазерному лучу содержит лазерный излучатель с линейной поляризацией излучения, либо с неполяризованным излучением, либо с эллиптически поляризованным излучением, либо с циркулярно поляризованным излучением, механизм поворота плоскости поляризации. Обеспечивается видимость луча для ориентации транспортных средств. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Способ ориентации по лазерному лучу и система для его реализации (группа изобретений) предназначены для выполнения ориентации при движении транспортных средств, например, при посадке летательных аппаратов (ЛА), проводке речных и морских судов, движении автомобильного и других видов транспорта и могут быть использованы для определения положения транспортного средства относительно заданной траектории движения (например, относительно плоскости глиссады и/или посадочного курса при выполнении посадки ЛА).

Известен "Способ ориентации в пространстве движущегося транспорта по световому лучу и устройство для его реализации" [1] (патент РФ №2322371, МПК B64F 1/18; G01S 17/50).

Способ заключается в том, что в заданную зону пространства в определенном направлении посылают световой луч, принимают с помощью фотоприемного устройства излучение от боковых сторон луча, формируют проекцию луча на видеоэкране, сравнивают положение проекции луча с указанным на видеоэкране направлением движения транспорта и по их расположению определяют отклонение транспорта от заданного направления движения.

Устройство для реализации указанного способа содержит электрически связанные с компьютером блоки регистрации и воспроизведения на видеомониторе вида светового луча и блок формирования вида светового луча, соответствующего положению транспорта на заданной траектории движения.

Недостатком способа [1] является потеря времени на адаптацию зрения при переходе пилота ЛА от определения положения ЛА по приборам к визуальной ориентации по внекабинным ориентирам - виду огней глиссадной системы, светосигнальных огней, огней рулевых дорожек и т.д. Устройство, реализующее описанный способ [1], обладает определенными недостатками, наиболее существенным из которых является его конструктивная сложность.

Известен способ ориентации пилота ЛА по лазерному лучу (прототип) [2] (Басов Ю.Г. Светосигнальные устройства. - М., Транспорт, 1993. С. 160-164), который заключается в направлении лазерного луча в сторону транспортного средства летательного аппарата (ЛА) параллельно или под небольшим (до 3-х градусов) углом к траектории его движения и определении по положению луча отклонения ЛА от заданной траектории движения.

Устройство [2] для реализации указанного способа (лазерная система оптической посадки на авианосец или аэродром) содержит, по крайней мере, один лазерный излучатель, луч которого направлен в сторону ЛА параллельно или разведен под небольшим углом к траектории его движения.

Недостатками системы ориентации по лазерному лучу [2] является уменьшение видимости проекции луча в простых метеоусловиях из-за малой интенсивности рассеянного излучения [3] (Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные системы, М.: Радио и связь, 1987. 160 с.), а в сложных метеоусловиях (туман, дымка, дождь и т.п.) происходит увеличение поперечного размера лазерного луча и тем самым снижается чувствительность и точность ориентации.

Целью предлагаемого способа ориентации по лазерному лучу и системы для его реализации является улучшение видимости луча и повышение чувствительности и точности ориентации при изменении метеоусловий.

Суть способа заключается в использовании известного эффекта анизотропии интенсивности рассеяния света при распространении линейно поляризованного излучения [4] (Жевандров Н.Д. Поляризация света. М.: Наука, 1969. С. 86-93).

Способ ориентации по лазерному лучу отличается от известного технического решения [2], заключающегося в направлении лазерного луча в сторону транспортного средства параллельно или разведенного под небольшим (до 3-х градусов) углом от траектории его движения и определении по положению лазерного луча отклонения транспортного средства от заданной траектории движения, тем, что в лазерном излучателе формируют линейную поляризацию и устанавливают положение плоскости поляризации излучения перпендикулярно плоскости, проходящей через траекторию движения транспортного средства и лазерный луч.

При этом в отличие от известного технического решения [2] улучшается видимость луча за счет повышения интенсивности рассеянного излучения в направлении визирования, в то же время в ортогональной плоскости происходит уменьшение интенсивности рассеянного излучения, что приводит к повышению чувствительности и точности ориентации по лазерному лучу.

Способ ориентации по лазерному лучу может быть применен при создании систем ориентации по лазерному лучу для различных видов транспорта.

Система для ориентации по лазерному лучу отличается от известного технического решения, содержащего, по крайней мере, один лазерный излучатель, луч которого направлен в сторону движущегося транспортного средства параллельно или разведен под небольшим углом (до 3-х градусов) от траектории его движения тем, что лазерный излучатель выполнен с линейной поляризацией излучения и снабжен дополнительно механизмом поворота "плоскости поляризации", с возможностью фиксации ее положения перпендикулярно плоскости, проходящей через траекторию движения транспортного средства и ось лазерного луча.

Система для ориентации по лазерному лучу (вариант) отличается от известного технического решения, содержащего, по крайней мере, один лазерный излучатель, луч которого направлен в сторону движущегося транспортного средства параллельно или разведен под небольшим углом (до 3-х градусов) от траектории его движения тем, что лазерный излучатель выполнен с неполяризованным излучением, или с эллиптически поляризованным излучением, или с циркулярно поляризованным излучением и дополнительно снабжен поляризатором линейной поляризации излучения с возможностью поворота поляризатора и фиксации положения плоскости поляризации перпендикулярно плоскости, проходящей через траекторию движения транспортного средства и ось лазерного луча.

Сущность способа и устройства ориентации по лазерному лучу поясняется схемами фиг. 1, фиг. 2, демонстрирующими, например, ориентацию пилота при выполнении посадки летательного аппарата (ЛА).

На фиг. 1 и фиг. 2 приняты следующие условные обозначения:

1 - лазерный излучатель с линейной поляризацией излучения; 2 - луч лазерного излучателя; 3 - механизм поворота; 4 - плоскость, проходящая через траекторию движения ЛА и лазерный луч; 5 - вектор Е напряженности электрического поля; 6 - плоскость поляризации; 7 - летательный аппарат (ЛА); 8 - траектория движения ЛА; 9 - плоскость ВПП; 10 - лазерный излучатель (с неполяризованным излучением, или с эллиптически поляризованным излучением, или с циркулярно поляризованным излучением); 11 - поляризатор линейной поляризации излучения.

Система ориентации по лазерному лучу фиг. 1 содержит лазерный излучатель с линейной поляризацией излучения - 1 и механизм поворота - 3 плоскости поляризации (6). Как видно из схемы фиг. 1, лазерный излучатель (1) установлен вблизи ВПП (9), его луч (2) направлен в сторону совершающего посадку ЛА (7) параллельно или разведен под небольшим (до 3-х градусов) углом, от заданной траектории движения (8). Лазерный излучатель (1) дополнительно снабжен механизмом поворота (3) относительно оси луча (2), с возможностью фиксации излучателя (1) в определенном положении, при котором плоскость поляризации (6), характеризуемая направлением вектора Е напряженности электрического поля (5), устанавливается перпендикулярно плоскости (4), проходящей через траекторию (8) движения летательного аппарата (7) и ось лазерного луча (2).

Система ориентации по лазерному лучу (вариант) фиг. 2 содержит лазерный излучатель - 10 (с неполяризованным излучением, или с эллиптически поляризованным излучением, или с циркулярно поляризованным излучением), поляризатор линейной поляризации излучения - 11 и механизм поворота - 3 поляризатора - 11 (плоскости поляризации 6). Как видно из схемы фиг. 2 лазерный излучатель (10) установлен вблизи ВПП (9), луч (2) лазерного излучателя направлен в сторону совершающего посадку ЛА (7) параллельно или разведен под небольшим (до 3-х градусов) углом, от заданной траектории движения (8). Перед лазерным излучателем (10) установлен поляризатор линейной поляризации излучения (11). Поляризатор (8) дополнительно снабжен механизмом поворота (3) относительно оси луча (2), с возможностью фиксации поляризатора в определенном положении, при котором плоскость поляризации (6), характеризуемая направлением вектора Е напряженности электрического поля (5), устанавливается перпендикулярно плоскости (4), проходящей через траекторию (8) движения летательного аппарата (7) и ось лазерного луча (2).

Ориентация пилота ЛА или водителей других транспортных средств по предложенному способу, заключающаяся в направлении лазерного луча в сторону транспортного средства параллельно или разведенного под небольшим углом к траектории его движения и определении по положению лазерного луча отклонения транспортного средства от заданной траектории движения. Формирование линейной поляризации и установка положения плоскости поляризации излучения перпендикулярно плоскости, проходящей через траекторию движения транспортного средства и лазерный луч, позволяют существенно увеличить дальность обнаружения ориентира (лазерного луча) за счет сужения диаграммы рассеивания поляризованного излучения и, соответственно, увеличения интенсивности излучения в плоскости ориентирования. Кроме того, сужение диаграммы рассеивания поляризованного излучения в ортогональном направлении уменьшает видимый пилотом поперечный размер луча, что повышает чувствительность и точность ориентации.

Реализация заявленных способа и устройств не представляет технической сложности. В частности, в справочнике [6] приведены лазерные излучатели как с линейно поляризованным, так и с неполяризованным излучением и техническими характеристиками, приемлемыми для реализации предложенного способа и изготовления.

1. Способ ориентации по лазерному лучу, заключающийся в направлении лазерного луча в сторону транспортного средства параллельно или под небольшим углом к траектории движения транспортного средства и определении по положению лазерного луча отклонения транспортного средства от заданной траектории движения, отличающийся тем что, в лазерном излучателе формируют линейную поляризацию излучения и устанавливают положение плоскости поляризации излучения перпендикулярно плоскости, проходящей через траекторию движения транспортного средства и лазерный луч.

2. Система для ориентации по лазерному лучу, содержащая, по крайней мере, один лазерный излучатель, луч которого направлен в сторону движущегося транспортного средства параллельно или разведен под небольшим углом (до 3-х градусов) от траектории его движения, отличающаяся тем, что лазерный излучатель выполнен с линейной поляризацией излучения и снабжен дополнительно механизмом поворота плоскости поляризации, с возможностью фиксации ее положения перпендикулярно плоскости, проходящей через траекторию движения транспортного средства и ось лазерного луча.
3 Система для ориентации по лазерному лучу, содержащая, по крайней мере, один лазерный излучатель, луч которого направлен в сторону движущегося транспортного средства параллельно или разведен под небольшим углом (до 3-х градусов) от траектории его движения, отличающееся тем, что лазерный излучатель выполнен с неполяризованным излучением, или с эллиптически поляризованным излучением, или с циркулярно поляризованным излучением и дополнительно снабжен поляризатором линейной поляризации излучения и механизмом поворота поляризатора с возможностью фиксации положения плоскости поляризации перпендикулярно плоскости, проходящей через траекторию движения транспортного средства и ось лазерного луча.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способу и системе стабилизации углового положения беспилотного летательного аппарата. Для формирования нелинейного адаптивного цифроаналогового сигнала стабилизации углового положения задают и измеряют цифровой сигнал углового положения, измеряют аналоговый сигнал угловой скорости, формируют цифровой сигнал рассогласования и преобразуют его в аналоговый, измеряют сигнал скоростного напора, формируют ограничения сигнала запаздывания в адаптивной функции и заданного сигнала углового положения в адаптивной функции в зависимости от сигнала скоростного напора, формируют сигнал рассогласования, как разность между сформированными ограниченными сигналами, формируют выходной сигнал определенным образом.

Группа изобретений относится к способу управления самолетом, способу для обозначения потенциального состояния сваливания, системе управления сваливанием. Для управления самолетом идентифицируют угол атаки, коэффициент подъемной силы, воздушную скорость аварийного оповещения для самолета определенным образом.

Группа изобретений относится к способу и устройству формирования сигнала угловой стабилизации по крену летательного аппарата. Для формирования сигнала угловой стабилизации по крену измеряют текущий сигнал углового положения летательного аппарата, сигнал угловой скорости и углового положения элеронов, формируют сигналы оценок динамических параметров, формируют выходной сигнал определенным образом с учетом дополнительно сформированного определенным образом сигнала оценки внешнего возмущения.

Техническое решение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Система датчиков цистерны содержит акселерометр для определения ориентации люка, датчик положения для определения глобального местоположения цистерны и блок обработки данных с модулем события.

Изобретение относится к способу адаптивного управления самолетом по крену. Для адаптивного управления самолетом по крену оценивают текущие аэродинамические параметры поперечного движения самолета, формируют сигналы управления, отслеживают изменения количества и расположения внешних подвесок, сравнивают их с исходным расположением, вычисляют осевые и центробежные моменты инерции самолета, корректируют команды управления самолетом.

Изобретение относится к области приборостроения. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют измерение номинальных угловых скоростей по каждой измерительной оси посредством датчиков угловых скоростей и выдачу полученных параметров в виде аналоговых сигналов, при этом измерение номинальных угловых скоростей осуществляют посредством датчиков угловых скоростей, обеспечивающих формирование выходной информации в оцифрованном виде, затем осуществляют обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости, а затем преобразуют полученные данные в аналоговые сигналы, представляющие собой одинаковые величины номинального напряжения для всех измерительных осей.

Интеллектуальная система поддержки экипажа содержит датчики состояния двигателей, топливной системы, гидросистемы, системы электроснабжения, системы выпуска шасси и торможения, противообледенительной системы, противопожарной системы, системы воздушных сигналов, спутниковую навигационную систему, инерциальную навигационную систему, радиовысотомер, приборную систему посадки, систему штурвального управления, систему сбора бортовой информации, систему отображения информации, блок распознавания аварийных ситуаций, систему контроля разбега, систему предупреждения об опасной близости земли, систему предупреждения о выходе на опасные значения угла атаки и перегрузки, систему контроля захода на посадку и посадки, систему предупреждения о попадании в сдвиг ветра, систему выбора режима торможения с возможностью определения прогнозируемого тормозного пути.

Изобретение относится к способу управления летательным аппаратом (ЛА) при заходе на посадку. Для управления ЛА при заходе на посадку измеряют с помощью инерциальной навигационной системы (ИНС), систем воздушных сигналов (СВС), спутниковой навигационной системы (СНС) курс, крен и тангаж ЛА, угловую, горизонтальную и вертикальную скорости ЛА, координаты и высоту ЛА, формируют курс взлетно-посадочной полосы (ВПП) на основе уточненных координат высоты ЛА и координат высоты ВПП, формируют сигналы управления угловым положением ЛА по крену и тангажу, измеряют в автоматическом или ручном режиме угловое положение ЛА в соответствии со сформированными сигналами управления, формируют траекторию посадки с заданным экипажем углом наклона, совпадающую по направлению с курсом ВПП, с помощью курсового, глиссадного и дальномерного радиомаяков (КРМ, ГРМ и ДРМ).

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано при построении высоконадежных резервированных устройств и систем, содержащих измерители с числоимпульсным выходом (датчики угловой скорости, акселерометры и т.д.), где наряду с достижением высокой надежности требуется достижение высокой точности.

Группа изобретений относится к способу и устройству для формирования траектории летательного аппарата. Для формирования траектории летательного аппарата в блок памяти передают сигналы, пропорциональные координатам, курсу и горизонтальной скорости цели, запоминают их на момент поступления, передают или вводят заданную величину промаха, сравнивают полученные сигналы, оценивают отклонения ЛА по курсу и дальности, получают поправку к текущему курсу и запоминают ее в выходном буфере, передают из буфера в систему автоматического управления курсом ЛА для отработки, обеспечивают движения ЛА по заданному радиусу вокруг цели, формируют новую траекторию при движении цели.

Сканирующий многолучевой лидар содержит оптическую приемную систему, в которой используется зеркальный объектив, вторичное зеркало которого выполнено в виде зеркально-линзового компонента, за которым на оптической оси телескопа установлены дополнительная положительная линза и ТВ-камера.

Способ наведения на удаленный объект электромагнитного излучения, основанный на формировании в материальной среде излучения с заданной в направлении объекта диаграммой направленности с длиной волны λ0 длительностью импульса τ0 и одновременным пропусканием в пределах сформированной диаграммы направленности в направлении объекта когерентного излучения с длиной волны λ1 и длительностью τ1<τ0.

Изобретение относится к лазерным локационным системам и может быть использовано для распознавания замаскированных малозаметных наземных объектов (MHO) с борта пилотируемого или беспилотного летательного аппарата (ЛА).

Лазерное приемное устройство, которое может быть использовано в качестве приемного устройства для лазерной локационной системы и системы лазерной космической связи, основано на сверхрегенеративном приеме лазерных сигналов локации и связи в оптическом диапазоне, что позволяет реализовать приемное устройство, обладающее предельной квантовой (однофотонной) чувствительностью и одновременно высокой помехозащищенностью приема лазерных сигналов.

Способ определения пространственного положения объектов обеспечивает облучение объекта через двумерную дифракционную решетку, что обеспечивает образование матрицы смежных оптических каналов.

Лазерный локатор содержит систему автоматического слежения и управления согласованием волновых фронтов принимаемого и гетеродинного лазерных излучений в плоскости фоточувствительной площадки фотоприемного блока лазерного локатора.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах позиционирования транспортных средств. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

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.

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.

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.

Группа изобретений относится к способу и системе обеспечения посадки ЛА в сложных метеоусловиях. Для обеспечения посадки устанавливают на уровне земли симметрично от оси ВПП вдоль заданной траектории посадки N- пар оптических излучателей с лучами малой расходимости в качестве визуальных ориентиров на линиях, образованных проекциями на уровень земли правой и левой боковых границ допустимых траекторий посадки, лучи направляют перпендикулярно плоскости глиссады, определяют отклонения ЛА от заданной траектории по изменению расстояний и углов между линейными ориентирами.
Наверх