RU2453866C2 - Optical locator of circular scan - Google Patents
Optical locator of circular scan Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453866C2 RU2453866C2 RU2009120160/28A RU2009120160A RU2453866C2 RU 2453866 C2 RU2453866 C2 RU 2453866C2 RU 2009120160/28 A RU2009120160/28 A RU 2009120160/28A RU 2009120160 A RU2009120160 A RU 2009120160A RU 2453866 C2 RU2453866 C2 RU 2453866C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- radiation
- mirror
- lens
- optical fiber
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптической локации и предназначено для поиска, обнаружения и автоматического сопровождения воздушных объектов, имеющих оптический контраст, с определением их пространственных координат.The invention relates to the field of optical location and is intended for search, detection and automatic tracking of air objects having optical contrast, with the determination of their spatial coordinates.
Известны, например, следующие системы оптической локации: Б.Ф.Федоров «Лазеры. Основы устройства и применения», Москва, 1988, стр.141-146, Г.П.Катыс «Автоматическое сканирование», Москва, 1967, изд. «Машиностроение», стр.326, Г.П.Катыс «Оптикоэлектронная обработка информации», Москва, 1973, изд. «Машиностроение», стр.416, RU №2071101, G02B 26/10, RU №2084925, G01S 17/06, RU №2352957, RU №2249231, SU №1378604, G01S 17/06, DE №3935683, G01S 17/00, Журнал «Специальная техника» №6, 2005, «Подъемные мобильные приборы ночного видения» (система TADS).The following optical location systems are known, for example: B.F. Fedorov “Lasers. Fundamentals of device and application ", Moscow, 1988, pp. 141-146, G. P. Katys" Automatic scanning ", Moscow, 1967, ed. "Engineering", p. 326, G.P. Katys "Optoelectronic processing of information", Moscow, 1973, ed. "Mechanical Engineering", p. 416, RU No. 2071101, G02B 26/10, RU No. 2084925, G01S 17/06, RU No. 2352957, RU No. 229231, SU No. 1378604, G01S 17/06, DE No. 3935683, G01S 17 / 00, Special Technology Magazine No. 6, 2005, “Lifting Mobile Night Vision Devices” (TADS System).
Системы оптической локации, как правило, содержат пассивные сенсоры различных оптических диапазонов. Источниками электромагнитного излучения оптического диапазона для этих устройств являются лазеры, работающие в импульсном или в непрерывном режиме. Отдельные оптические устройства служат как для передачи излучения лазера, так и для приема излучения, отраженного от объекта наблюдения. В некоторых системах оптической локации применяются индивидуально адаптированные оптические формирующие устройства для пассивных сенсоров, работающих в различных оптических диапазонах, а также сканирующие устройства для обзора заданного пространства. Сигналы от сенсоров обрабатываются микропроцессором, который используется также для встроенного контроля и выдачи необходимой информации во внешнее устройство.Optical location systems, as a rule, contain passive sensors of various optical ranges. Sources of electromagnetic radiation in the optical range for these devices are lasers operating in pulsed or continuous mode. Separate optical devices serve both to transmit laser radiation and to receive radiation reflected from the object of observation. In some optical location systems, individually adapted optical forming devices for passive sensors operating in various optical ranges are used, as well as scanning devices for viewing a given space. The signals from the sensors are processed by a microprocessor, which is also used for integrated control and the issuance of the necessary information to an external device.
У известных локаторов можно отметить следующие недостатки: затруднительно изготовление пригодного к эксплуатации одного оптического люка, работающего на прием и передачу в широком оптическом диапазоне; встроенный контроль проводится только в статическом режиме; ограничен по времени обзор пространственных координат, сканируемых локатором.Among the known locators, the following disadvantages can be noted: it is difficult to manufacture a usable single optical hatch, which works for reception and transmission in a wide optical range; built-in control is carried out only in static mode; limited time review of spatial coordinates scanned by the locator.
В этом отношении наиболее удовлетворителен по техническому решению «Оптический локатор кругового обзора» (патент RU №2352957, дата подачи заявки 09.06.2005, дата публикации 27.07.2008). Его основной недостаток - трудность изготовления единственного пригодного к эксплуатации оптического люка, работающего на прием и передачу в широком оптическом диапазоне (например, при λ=0.2÷14 мкм). Кроме того, не раскрыт в плане технической реализации блок встроенного динамического контроля, который необходим в оптических локаторах с высокой скоростью обзора пространства при длительной и непрерывной работе.In this regard, the most satisfactory technical solution "Optical radar circular viewing" (patent RU No. 2352957, filing date 09.06.2005, publication date 07.27.2008). Its main disadvantage is the difficulty in manufacturing the only operable optical hatch operating in the reception and transmission in a wide optical range (for example, at λ = 0.2–14 μm). In addition, an integrated dynamic control unit, which is necessary in optical locators with a high speed of viewing the space during long and continuous operation, is not disclosed in terms of technical implementation.
Технический результат заявленного изобретения - реализация динамического контроля оптических локаторов с универсальным устройством задержки оптического излучения, а также расширение оптического диапазона, используемого в этих локаторах.The technical result of the claimed invention is the implementation of dynamic control of optical locators with a universal device for delaying optical radiation, as well as expanding the optical range used in these locators.
Изобретение представляет собой компактный оптический локатор кругового обзора со сканирующим устройством в виде полого цилиндра, являющегося ротором электродвигателя (Фиг.1, поз.48), с отверстиями на обоих торцах и двумя оптическими люками, развернутыми на образующей этого цилиндра на 180° и служащими для прохождения входящих и исходящих оптических сигналов различной длины волны через оптические элементы, которые встроены внутрь цилиндра. Канал для приема оптического излучения от объекта, имеющего температурный контраст, использует один люк; другой люк предназначен для приемопередающего канала со встроенным телевизионным сенсором и сенсорами для приема излучения, отраженного от объекта. Этот люк используется также для динамического встроенного контроля оптического локатора.The invention is a compact optical radar circular view with a scanning device in the form of a hollow cylinder, which is the rotor of the electric motor (Figure 1, pos. 48), with holes at both ends and two optical hatches deployed on the generatrix of this cylinder by 180 ° and serving for the passage of incoming and outgoing optical signals of various wavelengths through optical elements that are built into the cylinder. A channel for receiving optical radiation from an object having a temperature contrast uses one hatch; another hatch is designed for a transceiver channel with an integrated television sensor and sensors for receiving radiation reflected from the object. This hatch is also used for dynamic integrated control of the optical locator.
Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
Фиг.1 - вид ОЛКО спереди,Figure 1 is a front view of the MLC,
Фиг.2 - вид ОЛКО при работе встроенного контроля (1-й и 3-й временной интервал),Figure 2 is a view of the MLC when operating the built-in control (1st and 3rd time interval),
Фиг.3 - вид ОЛКО при работе встроенного контроля (2-й временной интервал),Figure 3 is a view of the MLC when operating the built-in control (2nd time interval),
Фиг.4 - блок оптической задержки (БОЗ),Figure 4 - block optical delay (BOS),
Фиг.5 - блок преобразования длины волны и расходимости (БПВР),Figure 5 - block conversion of wavelength and divergence (BWR),
Фиг.6 - функциональная схема соединений блоков и узлов ОЛКО.6 is a functional diagram of the connections of blocks and nodes OLKO.
Для решения поставленной задачи конструкция импульсного лазерного приемопередающего канала (ППК) в данном оптическом локаторе выполнена в соответствии с патентом «Оптический локатор кругового обзора» RU №2352957, дата подачи заявки 09.06.2005, дата публикации 20.04.2009. ПИК, работающий на трех длинах оптических волн, совмещен на передачу и прием оптической энергии через один управляемый телескоп (УТ) (Фиг.1, поз.14).To solve this problem, the design of a pulsed laser transceiver channel (PPC) in this optical locator is made in accordance with the patent "Optical radar circular viewing" RU No. 2352957, filing date 09.06.2005, publication date 04/20/2009. A PIK operating at three optical wavelengths is combined to transmit and receive optical energy through one controlled telescope (UT) (Figure 1, item 14).
Такое решение достигнуто путем использования оптического переключателя (ОП) (Фиг.5, поз.16), который коммутирует оптическую систему ППК в три положения согласно патенту «Устройство для ориентирования светового луча» RU №2029239, дата заявки 08.06.1992, дата публикации 27.12.1996.This solution was achieved by using an optical switch (OP) (Figure 5, item 16), which commutates the optical control system in three positions according to the patent "Device for orienting the light beam" RU No. 2029239, application date 08.06.1992, publication date 27.12 .1996.
В положении «а» двустороннего зеркала (Фиг.5, поз.42) используется входящий в состав ТВ-канала (Фиг.5, поз.49) электронный оптический преобразователь, который принимает отраженное от объекта излучение и передает его на сенсор ТВ-канала. В двух других положениях двустороннего зеркала «b» и «с» ОП обеспечивает прием на сенсоры от объекта излучения на одной из двух длин оптических волн, задаваемых по команде от процессора (ПР) (Фиг.6, поз.47).In position “a” of the double-sided mirror (FIG. 5, pos. 42), the electronic optical converter included in the TV channel (FIG. 5, pos. 49) is used, which receives radiation reflected from the object and transmits it to the TV channel sensor . In two other positions of the double-sided mirror “b” and “c”, the OP provides reception to the sensors from the radiation object at one of two optical wavelengths specified by a command from the processor (PR) (Fig. 6, item 47).
Лазер (патент RU №2073945, 20.02.1997, дата подачи заявки 13.01.1994, дата публикации 20.02.1997) вместе с блоком преобразования длины волны излучения (Фиг.5, поз.37), совмещенным с устройством управления расходимостью излучения (Фиг.5, поз.38) в общем блоке БПВР (Фиг.5, поз.17) (патент RU №2352957, дата подачи заявки 09.06.2005, дата публикации 20.04.2009), по команде от ПР выдает в обследуемое пространство излучение с заданными длиной оптической волны и углом расходимости. Инфракрасный канал (ПК) (Фиг.1, поз.1-6) обнаруживает объекты с температурным контрастом. В состав канала входят сенсоры в виде линеек (Фиг.1, поз.1, поз.2), чувствительных к температурному контрасту в оптическом диапазоне λ=3.0÷14.0 мкм, зеркальная призма «Дове» (Фиг.1 поз.7), зеркальный объектив с корригирующей оптикой (Фиг.1, поз.10, поз.3, поз.4), спектроделительное зеркало (Фиг.1, поз.5) и глухое зеркало (Фиг.1, поз.6).Laser (patent RU No. 2073945, 02.20.1997, application filing date 01/13/1994, publication date 02/20/1997) together with the radiation wavelength conversion unit (Fig. 5, pos. 37), combined with a radiation divergence control device (Fig. 5, pos. 38) in the general BVRV block (Fig. 5, pos. 17) (RU patent No. 2352957, application filing date 09.06.2005, publication date 04/20/2009), upon command from the PR, emits radiation with the given optical wavelength and divergence angle. The infrared channel (PC) (Figure 1, pos. 1-6) detects objects with temperature contrast. The composition of the channel includes sensors in the form of rulers (Fig. 1, pos. 1, pos. 2), sensitive to temperature contrast in the optical range λ = 3.0 ÷ 14.0 μm, mirror prism "Dove" (Fig. 1, pos. 7), a mirror lens with corrective optics (Fig. 1, pos. 10, pos. 3, pos. 4), a spectro-splitting mirror (Fig. 1, pos. 5) and a blind mirror (Fig. 1, pos. 6).
На Фиг.6 показана функциональная схема управления всеми блоками и узлами ОЛКО.Figure 6 shows a functional diagram of the management of all blocks and nodes of the MLC.
Конструкция ОЛКО в виде консоли позволяет разместить блок встроенного контроля (БВК) с блоком оптической задержки (БОЗ) (Фиг.1, поз.27, поз.22) в зоне, перекрывающей обзор исследуемого пространства СУ (Фиг.1, поз.13).The design of the OLCO in the form of a console allows you to place the built-in control unit (IAC) with an optical delay unit (BOS) (Fig. 1, pos. 27, pos. 22) in an area that overlaps the overview of the investigated space of the control system (Fig. 1, pos. 13) .
Задержка оптического излучения импульсного лазера в БОЗ осуществляется с помощью оптического волокна (Фиг.4, поз.31), один торец которого имеет зеркальное покрытие с заданными коэффициентами отражения и пропускания (Фиг.4, поз.30), а на другом конце оптического волокна устанавливается объектив (Фиг.4, поз.32), в фокальной плоскости которого находится торец этого оптического волокна. Перед объективом перпендикулярно визирной оси объектива с волокном устанавливается зеркало (Фиг.4, поз.33) с заданными коэффициентами отражения и пропускания, а также под углом к визирной оси объектива с оптическим волокном, плоскопараллельная оптическая пластина (Фиг.4, поз.34) с заданными коэффициентами отражения и пропускания. Часть излучения лазера, прошедшая через отверстие на зеркальном объективе (Фиг.1, поз.20) в зоне излучения ППК (Фиг.2, поз. попадает в БОЗ. Прошедшее через отверстие излучение, отражаясь от плоскопараллельной пластины, попадает через объектив (Фиг.4, поз.35) в блок измерения мощности излучения (БИМ) (Фиг.4, поз.36). Полученное в БИМ значение мощности определяет величину части излучения лазера, которая с учетом коэффициента пропускания наклонной плоскопараллельной пластины и зеркала (Фиг.4, поз.33) с заданным коэффициентом пропускания попадает через объектив (Фиг.4, поз.32) в оптическое волокно.The delay of the optical radiation of a pulsed laser in the BOS is carried out using an optical fiber (Figure 4, item 31), one end of which has a mirror coating with predetermined reflection and transmission coefficients (Figure 4, item 30), and at the other end of the optical fiber a lens is mounted (Fig. 4, item 32), in the focal plane of which is the end face of this optical fiber. A mirror is mounted in front of the lens perpendicular to the target axis of the lens with fiber (Fig. 4, pos. 33) with predetermined reflection and transmission coefficients, as well as at an angle to the target axis of the lens with optical fiber, a plane-parallel optical plate (Figure 4, pos. 34) with given reflection and transmission coefficients. The part of the laser radiation that passed through the hole on the mirror lens (Figure 1, item 20) in the radiation zone of the control panel (Figure 2, item falls into the BOS. The radiation transmitted through the hole, reflected from the plane-parallel plate, enters through the lens (Figure 1). 4, pos. 35) to the radiation power measurement unit (BIM) (Fig. 4, pos. 36). The power value obtained in the BIM determines the part of the laser radiation, which, taking into account the transmittance of the inclined plane-parallel plate and mirror (Fig. 4, pos. 33) with a given transmittance gets through about lens (Figure 4, 32) in the optical fiber.
Задержанное в БОЗ излучение лазера возвращается строго параллельно входящему излучению лазера, если это излучение произошло в заданных от ПР координатах. Координаты для входящего излучения конструктивно определяются визирной осью объектива, в фокальной плоскости которого находится торец оптического волокна (Фиг.4, поз.32, поз.31).The laser radiation delayed in the BOS is returned strictly parallel to the incoming laser radiation if this radiation occurred in the coordinates specified by the PR. The coordinates for the incoming radiation are structurally determined by the line of sight of the lens, in the focal plane of which is the end face of the optical fiber (Figure 4, 32, 31).
В зависимости от требований, предъявляемых в конкретном устройстве к встроенному контролю, максимальный интервал задержки импульсов определятся параметрами БОЗ по формулеDepending on the requirements of a particular device for the built-in control, the maximum interval for the delay of pulses is determined by the BOS parameters according to the formula
- задержка сигнала при однократном прохождении излучения через оптическое волокно, сек; - signal delay with a single passage of radiation through an optical fiber, sec;
с - скорость света (≈300000 км/сек);s is the speed of light (≈300000 km / s);
n - показатель преломления оптического волокна (≈1,5);n is the refractive index of the optical fiber (≈1.5);
2L - длина волокна за один цикл прохождения излучения через оптическое волокно, км;2L — fiber length per one cycle of radiation passing through an optical fiber, km;
m-1 - число циклов прохождения излучения через оптическое волокно;m-1 - the number of cycles of passage of radiation through an optical fiber;
Ф0 - поток излучения, поступающий на оптическое волокно, Вт;Ф 0 - radiation flux arriving at the optical fiber, W;
Pmin=µPпор - минимальная величина потока излучения, при которой обеспечивается заданная вероятность правильного обнаружения, Вт;P min = µP then - the minimum value of the radiation flux, which provides a given probability of correct detection, W;
µ - требуемое отношение сигнал/шум;µ is the required signal-to-noise ratio;
Рпор - пороговая чувствительность сенсора приемопередающего канала, Вт;P then - threshold sensitivity of the transceiver channel sensor, W;
η1 - коэффициент пропускания оптического элемента 36;η1 is the transmittance of the
1-η1 - коэффициент отражения оптического элемента 36;1-η 1 is the reflection coefficient of the
ρ - коэффициент отражения оптического элемента 33;ρ is the reflection coefficient of the
η3 - коэффициент пропускания наклонной плоскопараллельной пластины 37;η3 is the transmittance of the inclined plane-
γ=0,1 β 1n 10 - параметр, характеризующий ослабление излучения в оптическом волокне 34, км-1;γ = 0.1 β 1n 10 - parameter characterizing the attenuation of radiation in the
β - коэффициент ослабления оптического волокна на длине волны лазерного излучения, дБ/км.β is the attenuation coefficient of the optical fiber at a wavelength of laser radiation, dB / km.
Полученная последовательность задержанных в БОЗ импульсов от излучения лазера ППК дает возможность оценить обнаружительную способность приемного тракта канала ППК (минимальное отношение сигнал/шум) в диапазоне заданных дальностей данного канала.The obtained sequence of pulses delayed in the BOS from the radiation of the PPC laser makes it possible to evaluate the detection ability of the receive path of the PPC channel (minimum signal-to-noise ratio) in the range of given ranges of this channel.
Встроенный контроль осуществляется во время работы ОЛКО за три временных интервала, при которых координаты имитатора наблюдаемого объекта в БВК по углу места и азимуту остаются неизменными.The built-in control is carried out during the operation of the OLCO for three time intervals at which the coordinates of the simulator of the observed object in the BVC in terms of elevation and azimuth remain unchanged.
Первый интервал времениFirst time interval
С ПР выдается команда для излучения ППК заданной оптической волны, а также команда на прием отраженного и задержанного от БОЗ излучения ТВ-каналом (Фиг.5, поз.49); положение двустороннего зеркала (Фиг.5, поз.42) в «а». В момент совпадения визирной оси зеркала СУ (Фиг.2, поз.12) с координатами, заданными от ПР, выдается команда на излучение лазера ППК (Фиг.6, поз.18). Излучение лазера через оптический люк СУ (Фиг.2, поз.28), оптический люк БВК (Фиг.2, поз.25), отразившись от зеркального объектива БВК (Фиг.2, поз.20) и глухого зеркала (Фиг.2, поз.24), попадает на мишень встроенного контроля (Фиг.2, поз.23). Мишень, установленная в фокальной плоскости зеркального объектива, выполнена из материала с минимальной теплопроводностью и максимальным поглощением на длине волны излучения лазера (например, черненая пробка). В точке попадания излучения лазера материал мишени нагревается. При этом часть излучения через отверстие, расположенное на зеркальном объективе в зоне излучения лазера ППК (Фиг.2, поз.21), попадает в БОЗ (Фиг.2, поз.22), где, пройдя через наклонную плоскопараллельную пластину (Фиг.4, поз.34), зеркало (Фиг.4, поз.33) и объектив (Фиг.4, поз.32), попадает в оптическое волокно. Задержанное по времени в оптическом волокне излучение лазера проецируется обратно через люк БВК (Фиг.4, поз.25) и люк СУ (Фиг.4, поз.28) на зеркало СУ (Фиг.4, поз.12) и УТ (Фиг.4, поз.14), затем через блок ОП фиксируется на матрице в ТВ-канале, и координаты этого места запоминаются в ПР.With PR, a command is issued for the emission of the PPC of a given optical wave, as well as a command for receiving reflected and delayed radiation from the BOS by the TV channel (Figure 5, item 49); the position of the two-way mirror (Figure 5, pos. 42) in "a". At the moment of coincidence of the target axis of the SU mirror (FIG. 2, item 12) with the coordinates given from the PR, a command is issued to emit the PPK laser (FIG. 6, item 18). Laser radiation through the optical sunroof SU (Figure 2, pos. 28), the optical sunroof of the BVK (Figure 2, pos. 25), reflected from the mirror lens of the BVK (Figure 2, pos. 20) and the blind mirror (Figure 2 , pos.24), hits the target of the built-in control (Figure 2, pos.23). The target mounted in the focal plane of the mirror lens is made of a material with minimal thermal conductivity and maximum absorption at the laser radiation wavelength (for example, blackened plug). At the point of the laser radiation, the target material is heated. At the same time, part of the radiation through the hole located on the mirror lens in the radiation zone of the PPK laser (Figure 2, item 21) falls into the BOS (Figure 2, item 22), where, passing through an inclined plane-parallel plate (Figure 4 , pos. 34), the mirror (Fig. 4, pos. 33) and the lens (Fig. 4, pos. 32) fall into the optical fiber. The laser radiation delayed in time in the optical fiber is projected back through the BVK hatch (Figure 4, item 25) and the SU hatch (Figure 4, item 28) onto the mirror of the SU (Figure 4, item 12) and UT (Fig. .4, pos. 14), then through the block OP is fixed on the matrix in the TV channel, and the coordinates of this place are stored in the PR.
Второй интервал времени равен времени поворота СУ на 180 градусов.The second time interval is equal to the turn time of the control system by 180 degrees.
Излучение контрастной (нагретой) точки на мишени (Фиг.3, поз.3) передается зеркальным объективом БВК через люк БВК (Фиг.3, поз.26) и люк СУ (Фиг.3, поз.29), отражается зеркалом СУ (Фиг.3, поз.11), зеркальным объективом (Фиг.3, поз.10), глухим зеркалом (Фиг.3, поз.10), пройдя призму Дове, спектроделительное зеркало (Фиг.3, поз.5) и корригирующую оптику (Фиг.3, поз.4), попадает на сенсор (Фиг.3, поз.2). Другая часть излучения (нагретой точки), отразившись от спектроделительного зеркала (Фиг.3, поз.5) и от глухого зеркала (Фиг.3, поз.6), попадает на сенсор (Фиг.3, поз.1). Полученные координаты обоих сенсоров обрабатываются и запоминаются в ПР.The radiation of the contrast (heated) point on the target (Fig. 3, pos. 3) is transmitted by the BVK mirror lens through the BVK hatch (Fig. 3, pos. 26) and the SU hatch (Fig. 3, pos. 29) is reflected by the SU mirror ( Fig.3, pos.11), a mirror lens (Fig.3, pos.10), a dull mirror (Fig.3, pos.10), passing the Dove prism, a spectro-splitting mirror (Fig.3, pos.5) and corrective optics (Figure 3, 4), falls on the sensor (Figure 3, 2). Another part of the radiation (heated point), reflected from the spectro-dividing mirror (Fig. 3, pos. 5) and from a deaf mirror (Fig. 3, pos. 6), enters the sensor (Fig. 3, pos. 1). The obtained coordinates of both sensors are processed and stored in the PR.
Третий интервал равен времени поворота СУ на 360 градусов.The third interval is equal to the rotation time of the control system by 360 degrees.
После приема сигнала лазерного излучения, задержанного в БОЗ и зафиксированного ТВ-каналом в первом интервале времени, из ПР выдается команда в БПВР ППК на переключение в режим приема отраженных и задержанных импульсов излучения лазера от БОЗ на сенсор, адекватный заданной длине оптической волны излучения от БПВР в ППК - положение двустороннего зеркала (Фиг.5, поз.42) «b» или «с». В момент вторичного прохождения визирной оси зеркала СУ (Фиг.2, поз.12) двух координат, задаваемых с ПР, выдается команда от ПР на излучение лазера, которое, попадая в БОЗ (Фиг.22) через отверстие в зеркальном объективе (Фиг.2, поз.21) в зоне излучения лазера, должно возвращаться строго в том же направлении обратно, как и попадающее в БОЗ излучение. Задержанное излучение из БОЗ проходит люки (Фиг.2, поз.25, поз.28), отражается от зеркала (Фиг.2, поз.12) и, попадая в УТ и ППК, фиксируется сенсором в ОП (Фиг.5, поз.40 или поз.41). Полученный от сенсора сигнал обрабатывается в ПР, где определяются параметры ППК.After receiving a laser radiation signal delayed in the BHP and fixed by the TV channel in the first time interval, a command is issued from the PD to the BWPK PPK to switch to the reception mode of reflected and delayed laser radiation pulses from the BHP to the sensor, which is adequate to the specified optical wavelength of radiation from the BWR in PPK - the position of the double-sided mirror (Figure 5, pos. 42) “b” or “c”. At the time of the secondary passage of the target axis of the SU mirror (FIG. 2, item 12) of two coordinates specified from the PR, a command is issued from the PR to the laser radiation, which, falling into the BOS (FIG. 22) through the hole in the mirror lens (FIG. 2, pos. 21) in the laser radiation zone, it must return strictly in the same direction back as the radiation incident on the BOS. The delayed radiation from the BOS passes through the hatches (Figure 2,
Таким образом, за один поворот СУ на 360° в ОЛКО все каналы, работающие от температурного контраста наблюдаемого объекта, работающие на естественном контрасте наблюдаемого объекта, ППК активного подсвета, имеют строго параллельные оптические оси сканирования в пространстве, соответствующие зафиксированным координатам в блоке памяти ПР.Thus, in a single rotation of the control system by 360 ° in the VLCO, all channels operating from the temperature contrast of the observed object, operating at the natural contrast of the observed object, the active backlight PPC, have strictly parallel optical scanning axes in space corresponding to the fixed coordinates in the PR memory block.
Излучение лазера ППК, прошедшее через БОЗ, попадая обратно в ППК, обеспечивает контроль работы оптического локатора по точности попадания лазерного излучения в точку с заданными пространственными координатами при сканировании исследуемого пространства, дает привязку оси ТВ-канала к излучению лазера ППК и определяет заданное минимальное отношение сигнал/шум фотоприемного сенсора ППК.The radiation of the PPC laser passing through the BOS, getting back into the PPC, provides control of the optical locator by the accuracy of the laser radiation hit the point with the given spatial coordinates when scanning the studied space, gives the TV channel axis binding to the PPC laser radiation and determines the specified minimum signal ratio / noise photodetector sensor PPC.
Заявленное конструктивное решение оптического локатора кругового обзора соответствует критерию промышленной применимости и может быть изготовлено на предприятиях оптико-механической промышленности.The claimed design solution of the optical radar circular visor meets the criterion of industrial applicability and can be manufactured at the enterprises of the optical-mechanical industry.
Условные обозначенияLegend
1. Сенсор на λ=8÷14 мкм1. The sensor at λ = 8 ÷ 14 microns
2. Сенсор на λ=3÷5 мкм2. The sensor at λ = 3 ÷ 5 microns
3. Корригирующая оптика на λ=8÷14 мкм3. Corrective optics at λ = 8 ÷ 14 microns
4. Корригирующая оптика на λ=3÷5 мкм4. Corrective optics at λ = 3 ÷ 5 microns
5. Спектроделительное зеркало (λ=3÷5 мкм/λ=8÷14 мкм)5. Spectro-splitting mirror (λ = 3 ÷ 5 μm / λ = 8 ÷ 14 μm)
6. Глухое зеркало на λ=8÷14 мкм6. Deaf mirror at λ = 8 ÷ 14 microns
7. Призма Дове7. Prism Dove
8. Зубчатое соединение обоймы с призмой Дове с вращающимся корпусом с оптикой8. Gear connection of the cage with the Dove prism with a rotating housing with optics
9. Глухое зеркало на λ=3÷14 мкм9. Deaf mirror at λ = 3 ÷ 14 microns
10. Зеркальный объектив на λ=3÷14 мкм10. Mirror lens at λ = 3 ÷ 14 μm
11. Сканирующее глухое зеркало канала λ=3÷14 мкм11. Scanning blind mirror of the channel λ = 3 ÷ 14 μm
12. Сканирующее глухое зеркало канала λ=0.2÷5.0 мкм12. Scanning blind mirror of the channel λ = 0.2 ÷ 5.0 μm
13. Вращающийся цилиндр с оптикой сканирующего устройства (СУ)13. A rotating cylinder with optics of a scanning device (SU)
14. Управляемый телескоп14. Guided telescope
15. Глухое зеркало на λ=0.2÷2.0 мкм15. Deaf mirror at λ = 0.2 ÷ 2.0 μm
16. Оптический коммутатор16. Optical switch
17. Преобразователь длины волны и расходимости излучения лазера (БПВР)17. The converter of the wavelength and the divergence of the laser radiation (BWR)
18. Импульсный лазер18. Pulsed laser
19. Торсионное соединение сканирующих зеркал19. Torsion connection of scanning mirrors
20. Зеркальный объектив БВК20. Mirror lens BVK
21. Отверстие в зеркальном объективе БВК21. The hole in the mirror lens BVK
22. Блок оптической задержки (БОЗ)22. Block optical delay (BOS)
23. Мишень встроенного контроля23. Target built-in control
24. Глухое зеркало БВК24. Deaf mirror BVK
25. Оптический люк БВК для лазерного приемопередающего канала и канала ТВ25. Optical sunroof BVK for a laser transceiver channel and a TV channel
26. Оптический люк БВК для ИК каналов26. Optical sunroof BVK for IR channels
27. Блок встроенного контроля (БВК)27. Block of built-in control (BVK)
28. Оптический люк для лазерного приемопередающего канала и канала ТВ28. Optical sunroof for laser transceiver channel and TV channel
29. Оптический люк для ИК каналов29. Optical sunroof for IR channels
30. Зеркальное покрытие с заданным коэффициентом отражения и пропускания30. Mirror coating with a given reflectance and transmittance
31. Оптический кабель31. Optical cable
32. Объектив к оптическому кабелю32. The lens to the optical cable
33. Зеркало с заданным коэффициентом отражения и пропускания33. Mirror with a given reflection and transmittance
34. Плоскопараллельная пластина с заданным коэффициентом отражения и пропускания34. Plane-parallel plate with a given reflection and transmission coefficient
35. Объектив для блока измерения мощности излучения35. The lens for the unit for measuring radiation power
36. Блок измерения мощности излучения (БИМ)36. Block measurement of radiation power (BIM)
37. Устройство для преобразования длины волны излучения37. Device for converting a wavelength of radiation
38. Устройство для преобразования расходимости излучения38. Device for converting the divergence of radiation
39. Блок с ТВ сенсором39. Unit with TV sensor
40. Сенсор для приема излучения на длине волны λ140. Sensor for receiving radiation at a wavelength of λ1
41. Сенсор для приема излучения на длине волны λ241. Sensor for receiving radiation at a wavelength of λ2
42. Двухстороннее глухое зеркало42. Double-sided blind mirror
43. 44, 45, 46. Глухие зеркала43. 44, 45, 46. Deaf mirrors
47. Процессор47. The processor
48. Ротор двигателя и кодовый диск положения ротора48. Motor rotor and rotor position code disk
Claims (3)
где
- задержка сигнала при однократном прохождении излучения через оптическое волокно, с;
с - скорость света (≈300000 км/с);
n - показатель преломления оптического волокна (≈1,5);
2L - длина волокна за один цикл прохождения излучения через оптическое волокно, км;
m - 1 - число циклов прохождения излучения через оптическое волокно;
Ф0 - поток излучения, поступающий на оптическое волокно, Вт;
Pmin=µPпор - минимальная величина потока излучения, при которой обеспечивается заданная вероятность правильного обнаружения, Вт;
µ - требуемое отношение сигнал/шум;
Рпор - пороговая чувствительность сенсора приемопередающего канала, Вт;
η1 - коэффициент пропускания зеркала, установленного перед объективом;
1 - η1 - коэффициент отражения зеркала, установленного перед объективом;
ρ - коэффициент отражения зеркального покрытия торца оптического волокна;
η3 - коэффициент пропускания наклонной плоскопараллельной пластины;
γ=0,1 β 1n 10 - параметр, характеризующий ослабление излучения в оптическом волокне, км-1;
β - коэффициент ослабления оптического волокна на длине волны лазерного излучения, дБ/км,
а также плоскопараллельная пластина с заданными коэффициентами отражения и пропускания, установленная под углом к визирной оси объектива, которая отражает часть излучения в блок измерения мощности этого излучения, а прошедшая через пластину часть излучения определяет величину лазерного излучения, попадающего в оптическое волокно. 3. The optical locator according to claim 1, characterized in that the time delay of the radiation of a pulsed laser in the optical delay unit is carried out using an optical fiber installed in it, in which one end has a mirror coating with predetermined reflection and transmittance, and at the other end of the optical fiber, a lens is installed, in the focal plane of which is placed the other end of this optical fiber, as well as a mirror mounted perpendicular to the sight axis of the lens, with given coefficients reflected I and transmission, which are selected from the formula with specified parameters for a particular device
Where
- signal delay with a single passage of radiation through an optical fiber, s;
s is the speed of light (≈300000 km / s);
n is the refractive index of the optical fiber (≈1.5);
2L — fiber length per one cycle of radiation passing through an optical fiber, km;
m - 1 - the number of cycles of transmission of radiation through an optical fiber;
Ф 0 - radiation flux arriving at the optical fiber, W;
P min = µP then - the minimum value of the radiation flux, which provides a given probability of correct detection, W;
µ is the required signal-to-noise ratio;
P then - threshold sensitivity of the transceiver channel sensor, W;
η 1 - transmittance of the mirror mounted in front of the lens;
1 - η 1 - reflection coefficient of the mirror mounted in front of the lens;
ρ is the reflection coefficient of the mirror coating of the end of the optical fiber;
η 3 - transmittance of an inclined plane-parallel plate;
γ = 0.1 β 1n 10 - parameter characterizing the attenuation of radiation in the optical fiber, km -1 ;
β is the attenuation coefficient of the optical fiber at a wavelength of laser radiation, dB / km,
as well as a plane-parallel plate with predetermined reflection and transmission coefficients, mounted at an angle to the line of sight of the lens, which reflects part of the radiation in the unit for measuring the power of this radiation, and the part of the radiation passing through the plate determines the amount of laser radiation entering the optical fiber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009120160/28A RU2453866C2 (en) | 2009-05-27 | 2009-05-27 | Optical locator of circular scan |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009120160/28A RU2453866C2 (en) | 2009-05-27 | 2009-05-27 | Optical locator of circular scan |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009120160A RU2009120160A (en) | 2010-12-20 |
RU2453866C2 true RU2453866C2 (en) | 2012-06-20 |
Family
ID=44056123
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009120160/28A RU2453866C2 (en) | 2009-05-27 | 2009-05-27 | Optical locator of circular scan |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2453866C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4995102A (en) * | 1987-05-13 | 1991-02-19 | Hitachi, Ltd. | Scanning method used by laser radar and laser radar for carrying out the method |
RU2032918C1 (en) * | 1992-06-15 | 1995-04-10 | Александр Абрамович Часовской | Location device |
RU2084925C1 (en) * | 1995-04-14 | 1997-07-20 | Юрий Васильевич Чжан | Pulse laser ranging system |
RU2352957C2 (en) * | 2007-01-22 | 2009-04-20 | Виктор Глебович Архипов | Optical radar of circular scan |
-
2009
- 2009-05-27 RU RU2009120160/28A patent/RU2453866C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4995102A (en) * | 1987-05-13 | 1991-02-19 | Hitachi, Ltd. | Scanning method used by laser radar and laser radar for carrying out the method |
RU2032918C1 (en) * | 1992-06-15 | 1995-04-10 | Александр Абрамович Часовской | Location device |
RU2084925C1 (en) * | 1995-04-14 | 1997-07-20 | Юрий Васильевич Чжан | Pulse laser ranging system |
RU2352957C2 (en) * | 2007-01-22 | 2009-04-20 | Виктор Глебович Архипов | Optical radar of circular scan |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009120160A (en) | 2010-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7064817B1 (en) | Method to determine and adjust the alignment of the transmitter and receiver fields of view of a LIDAR system | |
US5517297A (en) | Rangefinder with transmitter, receiver, and viewfinder on a single common optical axis | |
USRE40927E1 (en) | Optical detection system | |
CN101506684B (en) | Laser scanner | |
US8421003B2 (en) | Optical transceiver built-in test (BIT) | |
CN101319884B (en) | Multi-light axis consistency test device based on multiband target plate and rotating reflection mirror | |
US9255790B2 (en) | Wide angle bistatic scanning optical ranging sensor | |
CN107015237A (en) | A kind of sounding optical system | |
JP2019523410A (en) | Optical system for detecting the scanning range | |
US7443494B1 (en) | Apparatus and method for detecting optical systems in a terrain | |
JP2000206243A (en) | Laser radar with automatic adjusting device for transmission/reception optical axis | |
US3533696A (en) | Laser range finder including a light diffusing element | |
CN113625295A (en) | Optical system for laser radar and laser radar | |
CN206960659U (en) | A kind of sounding optical system | |
RU2335728C1 (en) | Optical-electronic search and tracking system | |
WO2019067057A1 (en) | Focal region optical elements for high-performance optical scanners | |
CN113296079B (en) | Remote photoelectric detection system | |
EP3368854B1 (en) | Boresight alignment module | |
RU2453866C2 (en) | Optical locator of circular scan | |
AU2003300871A1 (en) | Optical system | |
RU2352957C2 (en) | Optical radar of circular scan | |
CN201177500Y (en) | Multi- light axis consistency test device based on multi- light spectrum target plate and rotating reflector | |
RU2700863C1 (en) | Method of detecting small-size air targets | |
RU63520U1 (en) | OPTICAL AND ELECTRONIC SEARCH AND MAINTENANCE SYSTEM OBJECTIVES | |
KR100976299B1 (en) | Bi-directional optical module and laser range finder using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20110204 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20120215 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160528 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170502 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190528 |