RU2066050C1 - Process of measurement of effective scattering surface - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: process of measurement of effective scattering surface of flying object in flight consists in irradiation of object, in simultaneous measurement of power of radiated and received signals and of range to object, in determination of electron paramagnetic resonance by equation of location range. In addition meteorological range of visibility is measured simultaneously with angle of elevation of object at irradiation moment. These measurements are conducted for series of consistently increasing ranges. For each measurement intermediate electron paramagnetic resonances are found by equation of location range taking into account influence of atmosphere. After this parameters A and B of dependence of intermediate electron paramagnetic resonances on range are found and electron paramagnetic resonance of object is calculated by formula with allowance for parameters A and B. EFFECT: improved authenticity of process. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям при летных испытаниях летающих объектов. The invention relates to measuring equipment, in particular to measurements during flight tests of flying objects.

Известны способы измерения обратного отражения с помощью лазерного источника, состоящие в освещении части испытуемого объекта, фильтрации отраженного света и направлении его на вход фотометра, выходной электрический сигнал которого характеризует количество приходящего света. Known methods for measuring back reflection using a laser source, consisting in lighting part of the test object, filtering the reflected light and directing it to the input of the photometer, the output electrical signal of which characterizes the amount of incoming light.

Однако известные способы не могут быть использованы для определения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) летающего объекта в полете, так как не обеспечивают измерение дальности до объекта во время полета и не учитывают влияние атмосферы. However, the known methods cannot be used to determine the effective scattering surface (EPR) of a flying object in flight, since it does not provide a measurement of the distance to the object during flight and does not take into account the influence of the atmosphere.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ измерения ЭПР летающего объекта в полете, заключающийся в облучении объекта, одновременном измерении мощности излучаемого, принимаемого сигналов и дальности до объекта, определении ЭПР на основе уравнения дальности локации. The closest technical solution to the proposed one is a method of measuring the EPR of a flying object in flight, which consists in irradiating the object, simultaneously measuring the power of the emitted, received signals and the distance to the object, determining the EPR based on the location range equation.

Однако известное техническое решение не может быть использовано для измерения ЭПР летающего объекта в полете в лазерном диапазоне длин волн, так как предназначено для измерения ЭПР объекта в радиодиапазоне длин волн, и поэтому предусматривает облучение объекта с помощью радиолокационной станции и не учитывает влияние атмосферы. However, the known technical solution cannot be used to measure the EPR of a flying object in flight in the laser wavelength range, as it is intended to measure the EPR of an object in the radio wavelength range, and therefore involves irradiating the object with a radar station and does not take into account the influence of the atmosphere.

Цель изобретения обеспечение измерения ЭПР всей поверхности объекта в оптическом диапазоне длин волн. The purpose of the invention is the provision of ESR measurement of the entire surface of the object in the optical wavelength range.

Это достигается тем, что в известном способе измерения ЭПР летающего объекта в полете, заключающемся в облучении объекта, одновременном измерении мощности излучаемого, принимаемого сигналов и дальности до объекта, определении ЭПР по уравнению дальности локации, облучение объекта, измерение дальности, мощности принимаемого и излучаемого сигналов выполняют с помощью лазерного дальномера, дополнительно измеряют метеорологическую дальность видимости и одновременно с моментом облучения угол места объекта, причем измерения выполняют для ряда последовательно увеличивающихся дальностей, для каждого измерения определяют промежуточные ЭПР (S, м²) по уравнению дальности локации с учетом влияния атмосферы, после чего определяют параметры И и в зависимости промежуточных ЭПР от дальности (D, м) по модели S (D) A•D²•(1 exp(-B²/D²)) и рассчитывают ЭПР объекта (S, м²) по формуле S A•B².This is achieved by the fact that in the known method of measuring the EPR of a flying object in flight, which consists in irradiating the object, simultaneously measuring the power of the emitted, received signals and the distance to the object, determining the EPR by the equation of the location range, irradiating the object, measuring the range, power of the received and emitted signals performed using a laser range finder, additionally measure the meteorological range of visibility and at the same time with the moment of irradiation, the elevation angle of the object, and measurements are performed for a series of successively increasing ranges, for each measurement determine the intermediate EPR (S, m ² ) according to the equation of the range of location taking into account the influence of the atmosphere, then determine the parameters And depending on the intermediate EPR on the range (D, m) according to the model S (D) A • D ² • (1 exp (-B ² / D ² )) and calculate the EPR of the object (S, m ² ) according to the formula SA • B ² .

Необходимость выполнения измерений для ряда последовательно увеличивающихся дальностей диктуется требованием определения ЭПР всего объекта, а не малой его части, облучаемой лазерным излучением. Так как расходимость лазерного излучения составляет единицы угловых минут, для облучения всего объекта необходимы значительные дальности, такие, при которых мощность принимаемого сигнала будет недостаточной для регистрации. Поэтому производятся измерения по ряду последовательно увеличивающихся дальностей, для каждого измерения определяют промежуточные ЭПР по уравнению дальности локации с учетом влияния атмосферы, после чего определяют параметры А и В зависимости промежуточных ЭПР от дальности и определяют ЭПР объекта по формуле S A•B².The need to perform measurements for a number of successively increasing ranges is dictated by the requirement to determine the EPR of the entire object, and not a small part of it, irradiated by laser radiation. Since the divergence of laser radiation is units of angular minutes, significant distances are required for irradiating the entire object, such that the power of the received signal will be insufficient for registration. Therefore, measurements are made over a series of successively increasing ranges, for each measurement, the intermediate EPRs are determined by the equation of the location range taking into account the influence of the atmosphere, after which the parameters A and B are determined as a function of the intermediate EPRs from the range and the object’s EPRs are determined by the formula SA • B ² .

На чертеже приведен график измеренных промежуточных ЭПР летающего объекта и аппроксимация измеренных промежуточных ЭПР функцией S (D) A•D²•(1- exp(-B²/D²)) с параметрами А 6,4•10^-6; B 6,201•10³ м ЭПР объекта, результаты измерений которого приведены на рисунке, составляет S A•B² 246,1 м².The drawing shows a graph of the measured intermediate EPR of a flying object and the approximation of the measured intermediate EPR by the function S (D) A • D ² • (1-exp (-B ² / D ² )) with parameters A 6.4 • 10 ^-6 ; B 6,201 • 10 ³ m ESR of the object, the measurement results of which are shown in the figure, is SA • B ² 246.1 m ² .

Предлагаемый способ измерения ЭПР летающего объекта в полете реализован следующим образом. The proposed method for measuring the EPR of a flying object in flight is implemented as follows.

Для облучения объекта, измерения мощности излучаемого и принимаемого сигналов, измерения дальности использовался импульсный лазерный дальномер, конструктивно совмещенный с кинотеодолитом. Угол места объекта измерялся кинотеодолитом. Перед началом летного эксперимента измерялась метеорологическая дальность видимости (V, км), которая составила 17 км. Используемый лазерный дальномер имел следующие основные технические характеристики: длина волны излучения λ = 1,064=мкм мощность излучаемого сигнала Р_изл 1 Мвт; угол расходимости излучения θ = 1 мрад; апертура приемника излучения а 3,14•10^-2 м²); коэффициент пропускания оптики приемника τ_опт= 0,68. Объект, ЭПР которого измерялась, сбрасывался с самолета на последовательно увеличивающихся дальностях от кинотеодолита с лазерным дальномером, начиная с дальности D_min ≈ 1 км через 300 700 м до D_max ≈ 9,5 км, при которой мощность принимаемого сигнала ниже мощности внутренних шумов приемника лазерного дальномера, и поэтому не может быть зарегистрирована. При каждом сбросе объекта облучался с помощью лазерного дальномера, при этом измерялась дальность до объекта, его угол места, мощность излучаемого и принимаемого сигналов и по измеренным данным определялись промежуточные ЭПР по уравнению дальности локации с учетом влияния атмосферы

где S промежуточное значение ЭПР, м²;
P_пр мощность принимаемого сигнала, Вт;
θ угол расходимости лазерного излучения, рад;
D дальность до объекта, м;
P_изл мощность излучаемого сигнала, Вт;
а апертура приемника лазерного дальномера, м²;
t_опт коэффициент пропускания оптики приемника;
τ_атм коэффициент пропускания атмосферы.To irradiate the object, measure the power of the emitted and received signals, measure the range, a pulsed laser range finder was used, which was structurally combined with a cinema theodolite. The elevation angle of the object was measured with a cinoteodolite. Before the start of the flight experiment, the meteorological visibility range (V, km) was measured, which amounted to 17 km. The laser rangefinder used had the following main technical characteristics: radiation wavelength λ = 1,064 = μm power of the emitted signal P _rad 1 MW; radiation divergence angle θ = 1 mrad; aperture of the radiation receiver a 3.14 • 10 ^-2 m ² ); transmittance of the receiver optics τ _opt = 0.68. The object whose ESR was measured was dropped from the aircraft at successively increasing distances from the cinema theodolite with a laser range finder, starting from a range of D _min ≈ 1 km after 300,700 m to D _max ≈ 9.5 km, at which the received signal power is lower than the receiver internal noise power laser rangefinder, and therefore can not be registered. At each discharge, the object was irradiated with a laser range finder, and the distance to the object, its elevation angle, the power of the emitted and received signals were measured, and intermediate EPR were determined from the measured data using the equation of the location range taking into account the influence of the atmosphere

where S is the intermediate value of the EPR, m ² ;
P _{pr the} power of the received signal, W;
θ angle of divergence of the laser radiation, rad;
D range to the object, m;
P _{rad the} power of the emitted signal, W;
and the aperture of the receiver of the laser rangefinder, m ² ;
t _opt transmittance of the receiver optics;
τ _atm atmospheric transmittance.

Коэффициент τ_атм определяется через метеорологическую дальность видимости V, угол места Е объекта и дальность D до объекта по формуле

где V и D измеряются в км.Coefficient τ _{atm is} determined through the meteorological visibility range V, elevation angle E of the object and the distance D to the object according to the formula

where V and D are measured in km.

Полученные промежуточные ЭПР использовались для определения параметров зависимости S (D) A•D²•(1 exp(-B²/D²). Величина параметров составила: A 6,4•10^-6; B 6201 м. Величина ЭПР объекта определялась по формуле S A•B² и составила 246,1 м².The obtained intermediate ESRs were used to determine the parameters of the dependence S (D) A • D ² • (1 exp (-B ² / D ² ). The value of the parameters was: A 6.4 • 10 ^-6 ; B 6201 m. The value of the ESR of the object was determined according to the formula SA • B ² and amounted to 246.1 m ² .

Погрешность полученного результата определяется в основном погрешностями измерения излучаемого и принимаемого сигналов и метеорологической дальности видимости и находится в пределах 20
Предлагаемый способ позволяет:
1. Обеспечить измерение эффективной поверхности рассеяния летающего объекта в полете в оптическом диапазоне длин волн.The error of the result is determined mainly by the measurement errors of the emitted and received signals and the meteorological visibility range and is within 20
The proposed method allows you to:
1. To provide a measurement of the effective scattering surface of a flying object in flight in the optical wavelength range.

2. Позволяет определить ЭПР объекта в условиях максимально приближенных к условиям применения испытуемых объектов. Это позволяет избежать дополнительных погрешностей, связанных с погрешностями используемых при расчете моделей о структуре и форме объекта. 2. Allows you to determine the EPR of the object in conditions as close as possible to the conditions of use of the tested objects. This avoids additional errors associated with errors used in the calculation of models about the structure and shape of the object.

Claims (1)

Способ измерения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР), при котором объект облучают импульсным излучением, измеряют дальность от излучателя до объекта, мощность излучаемого и отраженного от объекта сигналов, находят ЭПР по уравнению дальности локации, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения ЭПР всей поверхности объекта в оптическом диапазоне длин волн, дополнительно измеряют метеорологическую дальность видимости, в момент облучения объекта его угол места рассчитывают коэффициент пропускания атмосферы с учетом метеорологической дальности видимости, дальности от излучателя до объекта и угла места объекта, последовательно увеличивают дальность до объекта с выполнением всех выше указанных операций, находят ЭПР для каждой дальности от излучателя до объекта по уравнению дальности локации с учетом коэффициента пропускания атмосферы, аппроксимируют полученный ряд значений ЭПР эталонной зависимостью
S(D)=AD²(1-exp(-B²/D²)),
где D дальность от излучателя до объекта;
S(D) ЭПР для каждой дальности от излучателя до объекта;
A и B коэффциенты аппроксимации,
и ЭПР всей поверхности объекта находят из зависимости
S A • B².The method of measuring the effective scattering surface (EPR), in which the object is irradiated with pulsed radiation, measure the distance from the emitter to the object, the power of the signals emitted and reflected from the object, find the EPR according to the equation of the location range, characterized in that, in order to ensure the measurement of the EPR of the entire surface of the object in the optical wavelength range, the meteorological visibility range is additionally measured, at the moment of irradiation of the object its elevation angle is calculated atmospheric transmittance taking into account the meteorol the range of visibility, the distance from the emitter to the object and the elevation angle of the object, sequentially increase the distance to the object with all the above operations performed, find the EPR for each distance from the emitter to the object using the location range equation taking into account the atmospheric transmittance, approximate the resulting series of EPR values reference dependency
S (D) = AD ² (1-exp (-B ² / D ² )),
where D is the distance from the emitter to the object;
S (D) EPR for each range from the emitter to the object;
A and B approximation coefficients,
and the EPR of the entire surface of the object is found from the dependence
SA • B ² .