Способ и устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора отдалённого источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развёрнутого угла



Способ и устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора отдалённого источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развёрнутого угла
Способ и устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора отдалённого источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развёрнутого угла
Способ и устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора отдалённого источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развёрнутого угла
Способ и устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора отдалённого источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развёрнутого угла
Способ и устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора отдалённого источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развёрнутого угла
Способ и устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора отдалённого источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развёрнутого угла
Способ и устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора отдалённого источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развёрнутого угла

Владельцы патента RU 2631834:

Глазков Вячеслав Данилович (RU)

Изобретение относится к области аэрокосмического приборостроения и касается способа и может быть использовано при коррекции нелинейности характеристики статического фотоэлектрического пеленгатора (СФП) отдаленного источника электромагнитной энергии (ОИЭЭ) в пределах обзорного развернутого угла, участвующего в решении задач навигации, ориентации, стабилизации и контроля положения мобильного аэрокосмического объекта. Достигаемый технический результат – определение положения ОИЭЭ в пределах обзорного развернутого угла в конкретных зонах оптического диапазона волн. Сущность изобретения заключена в замене линейной на нелинейную операцию масштабирования сигнала, получаемого пассивным фотодетектором при облучении чувствительной поверхности лучистым потоком отдаленного источника. Способ сводится к вычислению относительной зависимости амплитудных значений величин сигналов «абсолютной» пеленгационной характеристики фототока позиционного детектора излучения с полуцилиндрической чувствительной поверхностью и синтезированной нелинейной апертурной характеристики фототоков трех детекторов излучения, где один с планарной чувствительной поверхностью, а два других позиционных детектора излучения с полуцилиндрическими чувствительными поверхностями. Последние детекторы ориентированы чувствительными поверхностями в противоположные стороны, а чувствительная поверхность планарного детектора ортогональна им. Корректирующее устройство, реализующее способ, включает, по меньшей мере, преобразователь «аналог - цифра», три пассивных фотоэлектрических детектирующих элемента, которые при одновременном облучении потоком отдаленного источника генерируют фототоки в пределах развернутого угла фотоэлектрического пеленгатора, и три преобразователя «ток - напряжение», два резистивных делителя напряжения, один сумматор, который предназначен для формирования синтезированного сигнала, необходимого для функционирования преобразователя «аналог - цифра» с внешней опорой, который выступает в СФП одновременно как измеритель отношений двух нелинейных сигналов и делитель напряжения с цифровым выходом, что разрешает корректировать выходные данные при рассогласовании угла оптической оси измерительного средства с энергетическим центром отдаленного источника излучения на момент измерения измерительным средством частей лучистого потока ориентира. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области аэрокосмического приборостроения и касается пути совершенствования измерительного средства дистанционного зондирования позиций источников лучистого потока - статического фотоэлектрического пеленгатора (СФП) источника электромагнитной энергии, участвующего в решении задач навигации, ориентации, стабилизации и контроля положения мобильных аэрокосмических объектов по энергетическому центру Солнца или другого отдаленного источника электромагнитной энергии, слежения за ориентиром с земной поверхности.

Тенденция совершенствования СФП как служебного измерительного устройства мобильного аэрокосмического объекта сегодня заключается в поиске путей уменьшения массы, объема и энергопотребления при сохранении или улучшении метрологических параметров, что разрешает увеличить вес и объем научной или специализированной аппаратуры, размещаемой на аэрокосмическом аппарате. В этом отношении рационально найти способ коррекции нелинейности относительной пеленгационной характеристики устройства, запатентованного как RU 2526218 C1, 27.03.2013 и опубликованного 20.08.2014. Другие показатели соответствуют уровню развития техники для измерительных средств дистанционного зондирования позиций источников электромагнитной энергии в околоземном пространстве, слежения за ними с земли.

Преимущества патентуемого изобретения RU 2526218 С1, 27.03.2013 - устройства определения угловой позиции источника электромагнитной энергии и способа работы пеленгатора - заключается в изобретательском подходе построения СФП относительно уровня развития техники, в новых приемах и действиях с детектирующими элементами измерительного прибора и их взаимосвязи между собой, что позволило на этой основе улучшать лимитирующие параметры средств дистанционного зондирования позиции источников электромагнитной энергии в оптическом диапазоне длин волн.

Напомним, что сущность способа построения патентуемого устройства RU 2526218, 27.03.2013 заключена в использовании детекторов излучения с полуцилиндрической чувствительной поверхностью при противоположной их ориентации для определения позиции лучистого потока и рациональном сочетании работы двух взаимосвязанных преобразующих электронных звеньев: функционального и линейного. Фотоэлектронная составляющая функционального звена устройства включает три действующих детектора излучения с полуцилиндрическими чувствительными поверхностями, из которых один противоположно ориентирован по отношению к двум другим, а электронное звено состоит из минимального набора локальных электронных линейных элементов - два преобразователя «ток напряжение», один преобразователь «аналог - цифра», которые необходимы устройству для получения результатов углового положения отдаленного источника электромагнитной энергии в цифровой форме. В этом варианте построения устройства «абсолютная» и «относительная» пеленгационные характеристики в измерительном средстве аналогичны, так как «номинальный масштабный фактор» не вносит искажений при определении отношения.

Подход и действия в запатентованном устройстве RU 2526218, 27.03.2013 сводятся к тому, что пассивный одиночный детектор излучения с полуцилиндрической чувствительной поверхностью, который ориентирован своей оптической осью вдоль угловой оси прямоугольной системы координат устройства, задает нечетно-симметричную «абсолютную» пеленгационную характеристику, соответствующую закону синуса в пределах плюс/минус 90°, смещенную по оси ординат - оптическая ось СФП, когда амплитудная энергетическая ось детектора излучения делит характеристику датчика по угловой оси пополам: правая часть - положительное направление и левая часть - отрицательное направление. При этом обзорная «относительная» пеленгационная характеристика СФП отвечает закону синуса только в пределах углового обзорного сектора плюс/минус 90°, если устройство жестко фиксировано на фундаментальной посадочной плоскости аэрокосмического аппарата при площади на порядок большей, чем основание устройства.

Однако устройство и способ, взятые за исходную основу в патентуемом ниже изобретении, характеризуется малым секторным окном - плюс/минус 45° линейной части пеленгационной характеристики СФП в рамках относительной угловой погрешности плюс/минус 2%. Это недостаток, так как ограничивает потенциально-возможную сферу использования измерительного средства на аэрокосмическом аппарате, но он преодолим, если откорректировать пеленгационную характеристику СФП в пределах обзорного развернутого угла.

Дело в том, что исходя из принципа «задача/решение» устройство состоит из базовых функциональных элементов, которые необходимы при коррекции нелинейности относительной пеленгационной характеристики, но они задействованы не в полной мере, выполняя только нейтральную линейную операцию - перевод «абсолютных» в «относительные» измерения позиции лучистого источника. Без использования дополнительных элементов невозможно корректирующие воздействия на исходную характеристику, которая определяется в СФП одиночным детектирующим элементом с полуцилиндрической чувствительной поверхностью.

Патентуемый «Способ и устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора отдаленного источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развернутого угла» (далее - «Способ коррекции…», «Устройство коррекции…») разрешают за счет компонентной избыточности по отношению к базовой структуре прототипа решить помимо задачи пеленгации ориентира, вопрос коррекции исходной нелинейности обзорной характеристики пеленгатора, расширив сферу применения СФП как измерительного углового инструмента.

Технический результат достигается тем, что дополнив исходное устройство типовыми электронными компонентами: двумя «пассивными» и двумя «активными» элементами, на той же базовой структуре СФП разрешается проблема создания измерительного инструмента, определяющего положение отдаленного источника электромагнитной энергии в пределах обзорного развернутого угла, работающего в конкретных зонах оптического диапазона длин волн, которые определяются спектральными характеристиками детекторов излучения, при относительной погрешности измерения угловой позиции источника плюс/минус 2-3%.

Сущность «Способа коррекции…» заключена в формировании относительной пеленгационной характеристики СФП преобразователем «аналог - цифра» (АЦП) с внешним «опорой», на входы которого подаются два сигнала - «позиционное» напряжение, текущие амплитуды которого соответствуют функциональной зависимости фототока пассивного детектора излучения, генерируемого при падении на чувствительную поверхность лучевого потока отдаленного источника, и «нелинейного масштабного фактора» - суммы сигналов, получаемых тремя разноориентированными детекторами излучения в пределах обзорного развернутого угла пеленгатора лучистого ориентира.

Чтобы осознать преимущества и обосновать качественно изобретательский уровень патентуемого изобретения, рассмотрим визуализированные ниже схему электрическую функциональную построения устройства коррекции, апертурные и пеленгационные характеристики СФП, приведем некоторые пояснения и комментарии к ним.

На фиг. 1 представлена схема электрическая функциональная СФП, реализующая способ коррекции нелинейности пеленгационной характеристики.

Фиг. 2 демонстрирует «двухмерные» апертурные и пеленгационные характеристики в точках, указанных на схеме электрической функциональной СФП.

На фиг. 3 визуализирована 3D-пеленгационная характеристика одного канала СФП, в котором реализована коррекция нелинейности пеленгационной характеристики в пределах обзорного развернутого угла устройства.

Фиг 4 показывает взаимное расположение двух каналов СФП в «трехмерном» представлении, один из которых «зеркальный».

Фиг. 5 демонстрирует общий вид дизайна «двухосного» СФП.

На фиг. 6 представлены пеленгационные характеристики СФП, которые он имеет по каждой из двух осей в прямоугольной системе координат мобильного аэрокосмического аппарата.

Общее выражение для фототоков детекторов излучения, используемых в СФП, определяется как:

где Ее - облученность, Вт/м;

А - параметрический множитель детектора, который равен - J*S*L*D*m;

J - квантовая эффективность детектора;

S - значение крутизны детектора излучения при нормальном падении на него лучистого потока отделенного источника, А/Вт;

L - длина чувствительной поверхности детектора излучения, м;

D - ширина чувствительной поверхности детектора излучения, м;

m - коэффициент эквивалентности формы чувствительной поверхности детектора излучения по отношению к планарному варианту, взятой за единицу;

ƒn(α) и ƒn(β) - функции интенсивностей излучений по угловым координатам азимута и места;

n - номер детектора излучения на фиг. 1;

* - знак произведения.

При этом отметим следующие моменты.

Оси строительной (метрической) прямоугольной системы координат СФП коллинеарны угловым осям прямоугольной системы координат мобильного аэрокосмического аппарата. Длина детектора параллельна оси азимута, а ширина - оси места в прямоугольной системе угловых координат мобильного аэрокосмического объекта, где для планарного детектора излучения ƒ(α) - cos(α) и ƒ(β) - cos(β), а у детектора с полуцилиндрической чувствительной поверхностью m=0,637, ƒ(α)-[1-sin(α)] и ƒ(β) - cos(β). Для дизайна СФП предпочтительно, чтобы L=D.

До 2013 года определение углового положения источника излучения на основе пеленгационной характеристики в одной плоскости измерении получали способом «ДЕЛЬТА/СИГМА» (RU 2399063 С1, 16.12.2008), когда путем синтезирования (объединения) в числителе определялась разность, а в знаменателе отношения, формировалась сумма сигналов двумя фотодетекторами с планарными чувствительными поверхностями, ориентированными в противоположные стороны на фиксированный угол (пеленгационная характеристика) относительно оптической оси СФП. Недостаток способа - секторное окно, при отсутствии взаимного затенения чувствительных поверхностей детекторов излучения, составляет плюс/минус 45°, а относительная погрешность окна пеленгационной характеристики СФП - плюс/минус 2%.

Способ «ДЕЛЬТА/СИГМА» в RU 2526218 С1, 27.03.2013 показал такую же погрешность результатов измерения в окне плюс/минус 45°, где в СФП использовались детекторы излучения с полуцилиндрическими чувствительными поверхностями, но сектор обзора измерительного средства составил плюс/минус 90°, а относительная погрешность обзорного развернутого угла укладывалась в пределах плюс/минус 11%. Указанный недостаток устраним, если скорректировать нелинейность характеристики обзорного развернутого угла СФП.

Главный отличительный признак СФП (RU 2526218 С1, 27.03.2013) - сумма сигналов в знаменателе отношения, получаемых в результате объединения фототоков двух детекторов излучения с полуцилиндрическими чувствительными поверхностями, всегда соответствует постоянному номинальному значению в пределах обзорного развернутого угла СФП. Отсюда становится ясным, как скорректировать нелинейность обзорной пеленгационной характеристики устройства без изменения базовой структуры СФП.

Условие для коррекции в этом случае очевидно - надо чтобы амплитудное значение сигнала знаменателя отношения в однозначных точках обзорного развернутого угла СФП было больше, чем амплитуда сигнала в числителе на момент регистрации фототоков детекторов излучения. Оно на практике выполнимо в рамках базовой структуры, если в СФП добавить еще один детектор излучения с планарной чувствительной поверхностью. Тогда, чтобы операция объединения фототоков детекторов излучения отвечала линейной закономерности суммирования, предпочтительна ортогональная ориентация планарного детектора излучения по отношению к оптическим осям детекторов излучения с полуцилиндрическими чувствительными поверхностями.

Итог проведенного анализа - патентуется новый способ коррекции нелинейности пеленгационной характеристики СФП, который через отношение амплитудных значений величин сигналов «абсолютной» пеленгационной характеристики фототока одного «позиционного» детектора излучения и синтезированной апертурной характеристики фототоков трех детекторов излучения, где один с планарной чувствительной поверхностью, а два других детектора излучения, как в патенте RU 2526218 С1, 27.03.2013 с полуцилиндрическими чувствительными поверхностями, разрешает улучшить метрологические характеристики измерительного средства в пределах обзорного развернутого угла.

Схема электрическая функциональная такого СФП обрисована на фиг. 1.

Работа СФП с устройством, корректирующим нелинейность обзорного развернутого угла, в патентуемом изобретении описывается следующим образом.

При падающем на СФП лучистом потоке отдаленного источника на выходе «позиционного» детектора излучения 1 (фиг. 1), имеющего полуцилиндрическую чувствительную поверхность, оптическая ось которого ориентирована вдоль одной из осей прямоугольной системы координат мобильного аэрокосмического аппарата, и функционирующего в режиме «короткого замыкания, порождается фототок.

Линейная угловая характеристика обзорного развернутого угла СФП представлена на фиг. 2 как ƒ 0, а «двумерная» апертурная характеристика «позиционного» детектора излучения 1 на фиг. 1 визуализирована на фиг. 2 как ƒ 1.

После преобразования фототока детектора излучения 1 (фиг. 1) в напряжение с помощью линейного преобразователя «ток - напряжение» 4 последний поступает на «позиционный» вход (9) линейного преобразователя «аналог - цифра» 7 с «внешней опорой».

Устройство коррекции - гибридное объединение в СФП. Оно, исходя из фиг. 1, содержит:

- три пассивных фотоэлектрических детектирующих элемента 1-3, которые при одновременном облучении потоком отдаленного источника генерируют фототоки в пределах развернутого угла пеленгатора;

- преобразователи «ток - напряжение» 4, 5, 6 - линейные элементы, предназначенные для сопряжения фототоков детекторов излучения с АЦП;

- два резистивных делителя напряжения R4, R5, R6, R7 - пассивные элементы, определяющие величину коррекции нелинейности на участках характеристики обзорного развернутого угла СФП;

- один линейный сумматор 8, предназначенный для формирования функционального сигнала - «нелинейный масштабный фактор» 12, необходимый для функционирования преобразователя «аналог - цифра» 7 с внешней опорой, который выступает в СФП одновременно как измеритель отношений двух функциональных сигналов 9, 12 и делитель напряжения с цифровым выходом 13, что разрешает корректировать зависимость величины выходного сигнала при рассогласовании оптической оси датчика с энергетическим центром отдаленного источника излучения на момент измерения датчиком частей лучистого потока ориентира.

Характерно, что чувствительная поверхность детектора излучения 2 иная - планарная. В этом первое отличие фото детектора 2 перед детекторами излучения 1, 3, а второе - ориентация оптической оси детектора, которая ортогональна, по отношению к ним вдоль угловой оси α в прямоугольной координатной системе мобильного аэрокосмического аппарата. Кроме того, детекторы излучения 1, 3 полуцилиндрическими поверхностями смотрят в противоположные стороны вдоль оси α. Апертурная характеристика детектора излучения 2 показана на фиг. 2 как ƒ 2, а детектора излучения 3 - ƒ 3.

Исходя из формулы (1), выражения для фототоков детекторов излучения 1-3, изображенных на фиг. 1, представим как:

Руководствуясь тем, что преобразователи «ток-напряжение» 4-6, пассивные делители напряжения R4-R7, сумматор 8 и АЦП - 7 линейные электронные компоненты СФП, выразим сигнал - «нелинейный масштабный фактор» - в точке 12 на фиг. 1 через синтезированный (объединенный) ток IΣ(α,β):

IΣ(α,β)=I1(α,β)*k1+I2(α,β)*k2+I3(α,β)*k3=0,637*Ee*A*cos(β)*{[1-sin(α)]+1,57*cos(α)*k2+[1-sin(-α)]*k3},

где

В этом случае выражение для скорректированной пеленгационной характеристики обзорного развернутого угла СФП выглядит как:

На фиг. 2 представлена «двухмерная» нормированная кривая сигнала - «нелинейный масштабный фактор» ƒ 12, построенная при k2=0,41 и k3=0,18.

Фиг. 3 визуализирует 3D-изображение скорректированной обзорной пеленгационной характеристики СФП на выходе АЦП в точке 13, показанной относительно плоскости на уровне 0,5 (соответствует старшему разряду) и построенной при k2=0,41 и k3=0,18. Она демонстрирует, что вариации лучистого потока по оси β в пределах обзорного развернутого угла приводятся АЦП к номинальному значению и не влияют на результаты измерении вдоль угловой оси α в рамках прямоугольной системы координат мобильного аэрокосмического аппарата.

Отметим, что для малых мобильных аэрокосмических аппаратов предпочтительно модифицированное построение СФП - вариант с зеркальными каналами и корректированными обзорными пеленгационными характеристиками.

На фиг. 4 показано в «трехмерном» измерении взаимное расположение пеленгационных характеристик двух каналов СФП, которые зеркальны по отношению друг к другу. Пополнив элементный состав еще одним преобразователем «ток - напряжение» и АЦП, получим результаты изменений о позиции лучистого источника (ориентира) одноосным СФП по двум каналам. Такой элементный набор СФП реализует одновременно результаты измерений, которые по угловым значениям противоположны, относительно старших разрядов двух АЦП, участвующих в пеленгационном процессе.

Горячее резервирование результатов измерений, удвоенное угловое разрешение в пределах обзорного развернутого угла устройства, определение боковой помехи (засветки) - отличительные признаки двухканального варианта построения одноосного СФП.

Выражение для скорректированной пеленгационной характеристики обзорного развернутого угла СФП с «зеркальным» каналом выглядит при этом как:

Схема электрическая функциональная формирования СФП с «зеркальным» каналом аналогична одноканальному одноосному варианту, за исключением того, что напряжения сигналов детекторов излучения 1 и 3 на выходах преобразователей «ток-напряжение» поступают на «зеркальный» канал так, как это указано в скобках (3) и (1) на фиг. 1.

Добавив два пассивных детектора излучения с полуцилиндрическими чувствительными поверхностями, которые ортогонально ориентированы по отношению к двум базовым детекторам, имея в составе СФП четыре корректирующих звена, определяющих нелинейности обзорных развернутых ортогонально ориентированных углов, получаем пассивное измерительное средство дистанционного зондирования позиции источника электромагнитной энергии с рабочим окном 180°×180°.

Дизайн моноблочного варианта построения «двухосного» СФП с четырьмя выходными цифровыми каналами представлен на фиг. 5, где 14-17 - боковые детекторы излучения с полуцилиндрическими поверхностями, имеющими радиус R, 18 - детектор излучения с планарной чувствительной поверхностью, размеры которой L и Н. Ориентация чувствительных поверхностей детекторов излучения СФП относительно осей α и β в прямоугольной системе координат мобильного аэрокосмического аппарата видна из фиг. 5 и пояснения не требует. Габаритные размеры моноблочного «двухосного» СФП определяются L и Н чувствительной поверхности планарного детектора излучения. Ортогональные пеленгационные характеристики СФП по осям α - ƒ 13 и β - ƒ 15 визуализированы на фиг. 6.

Технические преимущества, достигаемые с помощью патентуемого «Способа коррекции…» и «Устройство коррекции…», характеризуются следующими предпочтительными признаками, которые обосновывают качество - изобретательский уровень - нового измерительного средства.

1. В части «Способа коррекции…»:

- использование в СФП дополнительного детектирующего элемента с планарной чувствительной поверхностью, необходимого для формирования сигналов апертурной характеристики - «нелинейный масштабный фактор»;

- ориентация и фиксация чувствительной поверхности дополнительного детектирующего элемента в СФП перпендикулярно его оптической оси и ортогонально оптическим осям детекторов излучения с полуцилиндрической чувствительной поверхностью;

- синтезирование (объединение) с помощью сумматора корректирующего сигнала - «нелинейный масштабный фактор» - из трех составляющих: двух напряжений, получаемых детекторами излучений с полуцилиндрическими чувствительными поверхностями, и одного напряжения детектирующего элемента с планарной чувствительной поверхностью.

В части «Устройство коррекции…»:

- дополнительный детектирующий элемент;

- по меньшей мере два резистивных делителя напряжения;

- по меньшей мере один сумматор, синтезирующий корректирующий сигнал - «нелинейный масштабный фактор».

1. Способ коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора, находящегося на мобильном аэрокосмическом объекте, отдаленного источника электромагнитной энергии, являющегося ориентиром в пределах обзорного развернутого угла, заключающийся в том, что используют при формировании относительной пеленгационной характеристики фотоэлектрического пеленгатора значения амплитуд напряжений детекторов излучения с полуцилиндрической чувствительной поверхностью одного набора, соотносят сигналы с амплитудами объединения напряжений, представляющих «номинальный масштабный фактор», которые получают детекторами излучения с полуцилиндрической чувствительной поверхностью другого набора при противоположной ориентации оптических осей детекторов излучения двух наборов в угловой прямоугольной координатной системе мобильного аэрокосмического объекта, отличающийся тем, что используют амплитуды напряжений объединенного сигнала, представляющего собой «нелинейный масштабный фактор», как корректирующее воздействие на форму характеристики пеленгатора в знаменателе отношения двух наборов, синтезируют для этого «нелинейный масштабный фактор» из суммы амплитуд напряжений не двух, а трех детекторов излучения, для чего дополняют пеленгатор детектором излучения с планарной чувствительной поверхностью, задают прямоугольную форму чувствительной поверхности планарного детектора излучения, ориентируют противоположные стороны детектора излучения параллельно координатным осям мобильного объекта, а планарную чувствительную поверхность к оптическим осям детекторов излучения с полуцилиндрической чувствительной поверхностью, располагают детекторы излучения так, чтобы чувствительные поверхности не затеняли друг друга в пределах обзорного развернутого угла фотоэлектрического пеленгатора, преобразуют фототоки, одновременно возникающие при облучении детекторов излучения лучистым потоком ориентира, в напряжения тремя преобразователями «ток - напряжение», подают «позиционный» сигнал с выхода одного преобразователя «ток - напряжение» на вход преобразователя «аналог - цифра», а выходные сигналы двух других преобразователей «ток - напряжение» - на резистивные делители, части которых поступают на сумматор, получают на выходе сумматора синтезированный сигнал, представляющий собой «нелинейный масштабный фактор», подают синтезированный сигнал на вход «внешняя опора» преобразователя «аналог - цифра», получают при этом на выходе преобразователя «аналог - цифра» в виде отношения входных амплитуд двух сигналов результаты, которые описывают позицию отдаленного лучистого ориентира кодами пеленгационной характеристики, скорректированной в преобразователе «аналог - цифра» в каждой конкретной дискретной точке обзорного развернутого угла фотоэлектрического пеленгатора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что еще дополняют фотоэлектрического пеленгатор преобразователями «ток - напряжение» и «аналог - цифра», используют незадействованный фототок детектора излучения с противоположной ориентацией исходного набора, а также синтезированный сигнал с выхода сумматора, формируют дополнительными преобразователями вторую пеленгационную характеристику фотоэлектрического пеленгатора, подают для этого сигнал со второго детектора излучения исходного набора на вход дополнительного преобразователя «ток - напряжение», а его выходное напряжение и синтезированный сигнал с выхода сумматора поступают на входы дополнительного преобразователя «аналог - цифра» по электрической схеме, аналогичной для первичного детектора излучения, получают на выходе результаты позиции лучистого ориентира в виде инверсного кода - значения зеркальной пеленгационной характеристики фотоэлектрического пеленгатора.

3. Устройство коррекции нелинейности характеристики фотоэлектрического пеленгатора, находящегося на мобильном аэрокосмическом объекте, отдаленного источника электромагнитной энергии, являющегося ориентиром, где четыре детектора излучения, которые при одновременном облучении потоком электромагнитной энергии отдаленного источника генерируют фототоки в пределах обзорного развернутого угла фотоэлектрического пеленгатора, отличающееся тем, что по меньшей мере там три преобразователя «ток - напряжение», связанные по входах с тремя детекторами излучения из четырех, два резисторных делителя напряжения, подключенные к выходам двух преобразователей «ток - напряжение» из трех, которые электрически коммутированы с сумматором, а его выход подключен к входу «внешняя опора» преобразователя «аналог - цифра», при этом выход третьего преобразователя «ток - напряжение» соединен с «позиционным» входом одного преобразователя «аналог - цифра», который одновременно исполняет роль измерителя отношения двух сигналов, определяющего угол рассогласования оптической оси фотоэлектрического пеленгатора с энергетическим центром отдаленного источника электромагнитной энергии на момент измерения фотоэлектрическим пеленгатором лучистого потока ориентира.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что там четыре детектора излучения с полуцилиндрической чувствительной поверхностью, которые при одновременном облучении потоком отдаленного источника одновременно генерируют фототоки в пределах развернутого угла фотоэлектрического пеленгатора, четыре преобразователя «ток - напряжение», два резистивных делителя напряжений, сумматор и два преобразователя «аналог - цифра» со скоммутированными входами, чтобы на двух выходах преобразователей «аналог - цифра» имелись скорректированные цифровые результаты двух зеркальных по отношению друг к другу пеленгационных характеристик обзорного развернутого угла фотоэлектрического пеленгатора.



 

Похожие патенты:

Двухспектральная оптическая система содержит главное вогнутое асферическое зеркало с центральным отверстием, вторичное выпуклое асферическое зеркало, спектроделитель, тепловизионный канал с первым, вторым и третьим объективами, а также фотоприемным устройством и устройством переключения потоков излучения, два телевизионных канала с объективом и фотоприемным устройством в каждом из каналов и устройство управления и обработки информации.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Заявлено устройство для определения направления и дальности до источника сигналов, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ).

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Предложено устройство для определения пеленга и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), дополнительно содержащее блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также первый тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные аналоговые первый квадратор, сумматор, первый делитель, шестой пороговый блок и пятую схему И, последовательно соединенные пятый таймер, шестую схему И и третий счетчик, а также шестой АЦП, второй тактовый генератор, подключенный ко второму входу шестой схемы И, и аналоговые второй и третий квадраторы, подключенные входами, соответственно, ко второму и третьему фильтрам, а выходами подключенные, соответственно, ко второму входу сумматора и ко второму входу первого делителя, последовательно соединенные второй делитель, корректор нелинейности, первый блок вычисления модуля, блок вычитания, второй блок вычисления модуля, седьмой пороговый блок и инверсный вход седьмой схемы И, последовательно соединенные ключ, запоминающее устройство и третий блок вычисления модуля, подключенный ко второму входу блока вычитания, последовательно соединенные восьмую схему И и одновибратор, подключенный к управляющему входу ключа, а также седьмой АЦП и блок сравнения знаков, подключенный входами к корректору нелинейности и к запоминающему устройству, а выходом подключенный ко второму входу седьмой схемы И.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Предложено устройство для определения пеленга и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), дополнительно содержит блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также первый тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные аналоговые первый квадратор, сумматор и первый делитель, последовательно соединенные шестой пороговый блок и пятую схему И, последовательно соединенные пятый таймер, шестую схему И и третий счетчик, а также шестой АЦП, второй тактовый генератор, подключенный ко второму входу шестой схемы И, и аналоговые второй и третий квадраторы, подключенные входами соответственно ко второму и третьему фильтрам, а выходами подключенные соответственно ко второму входу сумматора и ко второму входу первого делителя, последовательно соединенные второй делитель, корректор нелинейности, первый блок вычисления модуля, первый блок вычитания, второй блок вычисления модуля, седьмой пороговый блок и инверсный вход седьмой схемы И, последовательно соединенные первый ключ, первое запоминающее устройство и третий блок вычисления модуля, подключенный ко второму входу первого блока вычитания, последовательно соединенные восьмую схему И и первый одновибратор, подключенный к управляющему входу первого ключа, а также седьмой АЦП и блок сравнения знаков, подключенный входами к корректору нелинейности и к первому запоминающему устройству, а выходом подключенный ко второму входу седьмой схемы И, последовательно соединенные второй ключ, второе запоминающее устройство, второй блок вычитания и четвертый блок вычисления модуля, а также второй одновибратор, подключенный входом к восьмой схеме И, а выходом подключенный к управляющему входу второго ключа, причем первая, вторая и третья антенны выполнены магнитными и размещены взаимно перпендикулярно друг к другу, первый, второй и третий формирователи выполнены в виде сглаживающего звена с усилителем мощности, корректор нелинейности выполнен в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый усилители выполнены с управлением по фазе и чувствительности, первый, второй, третий, четвертый и пятый таймеры выполнены с управлением по длительности выходного сигнала, первый, второй, третий и четвертый блоки вычисления модуля выполнены в виде инверсных усилителей с диодами для преобразования сигналов любой полярности в сигналы положительной полярности, первая схема И подключена вторым входом к первому таймеру, третьим входом подключена к третьему таймеру, а выходом подключена ко входу останова первого счетчика, третья схема И подключена вторым входом ко второму таймеру, третьим входом подключена к четвертому таймеру, а выходом подключена ко входу останова второго счетчика, пятая схема И подключена вторым входом к пятому таймеру, а выходом подключена ко входу останова третьего счетчика, шестой АЦП подключен входом к выходу первого делителя, а выходом подключен к ПЭВМ, седьмой АЦП подключен входом к выходу корректора нелинейности, а выходом подключен к ПЭВМ, схема ИЛИ подключена вторым и третьим входами соответственно ко второму и третьему пороговым блокам, а выходом подключена к ПЭВМ и к первому, второму и пятому таймерам, первый квадратор подключен к выходу первого фильтра, первая антенна подключена к первому усилителю, первый микробарометр подключен выходом к седьмому усилителю, а входом акустически связан с четвертым калибратором, второй микробарометр подключен выходом к девятому усилителю, а входом акустически связан с пятым калибратором, первый формирователь подключен к управляющим входам первого, второго и третьего фильтров, второй формирователь подключен к управляющим входам четвертого и пятого фильтров, третий формирователь подключен к управляющим входам шестого и седьмого фильтров, входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого АЦП подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и шестому фильтрам, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены соответственно к первой, второй и третьей антеннам, восьмая схема И подключена первым входом к схеме ИЛИ, а инверсным входом подключена к пятому таймеру, второй делитель подключен входами к первому и второму фильтрам, вход первого ключа подключен к корректору нелинейности, выход седьмой схемы И подключен к третьему входу пятой схемы И, вход второго ключа и второй вход второго блока вычитания подключены к первому делителю, выход четвертого блока вычисления модуля подключен к шестому пороговому блоку, а входы всех ЦАП, управляющие входы всех усилителей, управляющие входы всех пороговых блоков, выходы первого, второго и третьего счетчиков, выходы и управляющие входы первого, второго и пятого таймеров, а также входы запуска и управляющие входы третьего и четвертого таймеров подключены к ПЭВМ.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается оптико-электронной системы для определения спектроэнергетических параметров и координат источника лазерного излучения.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и касается многоспектрального оптико-электронного устройства разведки целей. Устройство включает в себя входную оптическую систему, солнечно-слепой ультрафиолетовый пеленгатор, три фотоприемных устройства и электронный блок управления, соединенный с фотоприемными устройствами.

Изобретение относится к области приборостроения и касается дальнейшего совершенствования амплитудных датчиков фасеточного типа, участвующих в решении задач навигации, ориентации, стабилизации и положения мобильных объектов по Солнцу или источнику иной интенсивности.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано для обнаружения и видеорегистрации воздушных и наземных объектов, а также в области активной и пассивной локации.

Изобретение относится к оптико-электронным приборам и может использоваться для поиска, обнаружения и определения координат теплоизлучающих объектов в полусферической зоне обзора.

Детектор позиции отдаленного источника лучистого потока включает в себя фотодиоды, которые разнонаправлено ориентированы, имеют плоские чувствительные поверхности.

Изобретение относится к пеленгаторам и может быть использовано для определения направления и дальности до источника сигналов. Сущность: устройство содержит ПЭВМ (1), блок (5) системы единого времени, блок (6) связи с абонентами, первый блок (7) схем ИЛИ, а также первый и второй идентичные каналы, каждый из которых включает антенный блок (2), первый усилитель (3), первый фильтр (4), блок (8) датчиков света, первый блок (9) усилителей, первый блок (10) фильтров, второй блок (11) усилителей, первый пороговый блок (12), второй блок (13) схем ИЛИ, третий блок (14) усилителей, второй блок (15) фильтров, четвертый блок (16) усилителей, второй пороговый блок (17), третий блок (18) схем ИЛИ, первый блок (19) ЦАП, первый блок (20) калибраторов, второй блок (21) ЦАП, второй блок (22) калибраторов, первый ЦАП (23), первый калибратор (24), сейсмометр (25), второй усилитель (26), второй фильтр (27), первый пороговый элемент (28), первая схема (29) И, первый таймер (30), вторая схема (31) И, первый счетчик (32), второй ЦАП (33), второй калибратор (34), микробарометр (35), третий усилитель (36), третий фильтр (37), четвертый усилитель (38), четвертый фильтр (39), второй пороговый элемент (40), третья схема (41) И, второй таймер (42), четвертая схема (43) И, второй счетчик (44), первый АЦП (45), второй АЦП (46), первый блок (47) АЦП, второй блок (48) АЦП, третий таймер (49), четвертый таймер (50), тактовый генератор (51). Причем антенный блок (2) выполнен в виде трех взаимно перпендикулярных антенн. Блок (8) датчиков света выполнен в виде трех взаимно перпендикулярных оппозитных пар датчиков света. Технический результат: возможность пеленга нескольких типов источников сигналов, уменьшение погрешности при использовании устройства на ближних расстояниях, повышение помехоустойчивости устройства. 1 ил.

Изобретение относится к оптикоэлектронике, пассивной оптической локации и наземным системам обнаружения воздушных объектов и может быть использовано для обнаружения и распознавания малоразмерных воздушных объектов различного типа: беспилотных летательных аппаратов, птиц, воздушных шаров и других объектов, представляющих опасность для воздушного движения. Достигаемый технический результат - повышение эффективности обнаружения и вероятности распознавания воздушных малоразмерных объектов при осуществлении непрерывного кругового обзора контролируемой области пространства, в том числе в сложных метеоусловиях. Указанный результат достигается за счет того, что система содержит блоки электронного и механического сканирования пространства, работающие в двух диапазонах длин волн, выполненные на основе матричных многоэлементных фотоприемных устройств видимого и инфракрасного диапазонов длин волн, а также высокопроизводительные процессоры, обеспечивающие выполнение алгоритмов обработки изображений наблюдаемых областей пространства и быстрого преобразования Фурье в реальном масштабе времени. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оптикоэлектронике, пассивной оптической локации и наземным системам обнаружения воздушных объектов и может быть использовано для обнаружения и распознавания малоразмерных воздушных объектов различного типа: беспилотных летательных аппаратов, птиц, воздушных шаров и других объектов, представляющих опасность для воздушного движения. Достигаемый технический результат - повышение эффективности обнаружения и вероятности распознавания воздушных малоразмерных объектов при осуществлении непрерывного кругового обзора контролируемой области пространства, в том числе в сложных метеоусловиях. Указанный результат достигается за счет того, что система содержит блоки электронного и механического сканирования пространства, работающие в двух диапазонах длин волн, выполненные на основе матричных многоэлементных фотоприемных устройств видимого и инфракрасного диапазонов длин волн, а также высокопроизводительные процессоры, обеспечивающие выполнение алгоритмов обработки изображений наблюдаемых областей пространства и быстрого преобразования Фурье в реальном масштабе времени. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к оптикоэлектронике, пассивной оптической локации и наземным системам обнаружения воздушных объектов и может быть использовано для обнаружения и распознавания малоразмерных воздушных объектов различного типа: беспилотных летательных аппаратов, птиц, воздушных шаров и других объектов, представляющих опасность для воздушного движения. Достигаемый технический результат - повышение эффективности обнаружения и вероятности распознавания воздушных малоразмерных объектов при осуществлении непрерывного кругового обзора контролируемой области пространства, в том числе в сложных метеоусловиях. Указанный результат достигается за счет того, что система содержит блоки электронного и механического сканирования пространства, работающие в двух диапазонах длин волн, выполненные на основе матричных многоэлементных фотоприемных устройств видимого и инфракрасного диапазонов длин волн, а также высокопроизводительные процессоры, обеспечивающие выполнение алгоритмов обработки изображений наблюдаемых областей пространства и быстрого преобразования Фурье в реальном масштабе времени. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа определения угловых координат на источник направленного оптического излучения. Способ включает в себя привязку положения фоточувствительных элементов матричного фотоприемника оптико-электронного координатора к декартовой системе координат, прием излучения, выделение не менее шести фотоэлементов матричного фотоприемника, сигналы на выходе которых равны между собой, определение их координат и вычисление по их значениям угла места и азимута источника излучения. Кроме того, при проведении измерений определяют суммарный сигнал S1 выделенных шести фотоэлементов, осуществляют наклон плоскости матричного фотоприемника по углу места в направлении его увеличения, повторно определяют суммарный сигнал S2 выделенных шести фотоэлементов и сравнивают полученные значения сигналов S1 и S2. Если S1>S2, то устанавливают принадлежность источника оптического излучения верхнему полупространству диапазона углов от 0° до 90°. Если S1<S2, то устанавливают принадлежность источника оптического излучения верхнему полупространству диапазона углов от 90° до 180°. Технический результат заключается в снятии ограничений на неоднозначность определения угла места. 2 ил.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в приборах кругового и секторного обзора, обнаружения, сопровождения и телевизионной регистрации морских и наземных объектов. Устройство сканирования и слежения содержит азимутальную платформу, снабженную датчиком угла и приводом с блоком управления, и размещенные на ней объектив, оптический компенсатор, установленный на поворотную платформу, снабженную датчиком угла и приводом с блоком управления, и матричное фотоприемное устройство (МФПУ) с блоком управления и запоминающим устройством. Входы/выходы датчиков угла, блоков управления приводами, блока управления МФПУ, запоминающего устройства, монитора и блока управления устройством соединены с соответствующими входами/выходами вычислительно-управляющего блока. Технический результат заключается в более гибком управлении движением оптического компенсатора, что позволяет: увеличить время экспонирования наблюдаемого пространства; повысить точность компенсации и упростить конструкцию устройства за счет исключения механической передачи между сканирующей платформой и поворотной платформой оптического компенсатора; обеспечить режим слежения за обнаруженным объектом с пониженным энергопотреблением в этом режиме. 1 ил.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в приборах кругового и секторного обзора, обнаружения, сопровождения и телевизионной регистрации морских и наземных объектов. Устройство сканирования и слежения содержит азимутальную платформу, снабженную датчиком угла и приводом с блоком управления, и размещенные на ней объектив, оптический компенсатор, установленный на поворотную платформу, снабженную датчиком угла и приводом с блоком управления, и матричное фотоприемное устройство (МФПУ) с блоком управления и запоминающим устройством. Входы/выходы датчиков угла, блоков управления приводами, блока управления МФПУ, запоминающего устройства, монитора и блока управления устройством соединены с соответствующими входами/выходами вычислительно-управляющего блока. Технический результат заключается в более гибком управлении движением оптического компенсатора, что позволяет: увеличить время экспонирования наблюдаемого пространства; повысить точность компенсации и упростить конструкцию устройства за счет исключения механической передачи между сканирующей платформой и поворотной платформой оптического компенсатора; обеспечить режим слежения за обнаруженным объектом с пониженным энергопотреблением в этом режиме. 1 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-07-25 2017-09-28T10:02:22
Наверх