RU2743785C1 - Способ определения местоположения сферического источника светового излучения наземным средством наблюдения - Google Patents
Способ определения местоположения сферического источника светового излучения наземным средством наблюдения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743785C1 RU2743785C1 RU2020123828A RU2020123828A RU2743785C1 RU 2743785 C1 RU2743785 C1 RU 2743785C1 RU 2020123828 A RU2020123828 A RU 2020123828A RU 2020123828 A RU2020123828 A RU 2020123828A RU 2743785 C1 RU2743785 C1 RU 2743785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- angle
- reference plane
- channels
- radiation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/499—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using polarisation effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам определения координат источников электромагнитных излучений с помощью наземных средств наблюдения путем регистрации и измерения поляризационных характеристик регистрируемого излучения в нескольких пунктах. Техническим результатом является обеспечение возможности определения местоположения самосветящегося объекта и его траектории при отсутствии прямой видимости на него. Способ заключается в том, что при помощи оптического поляриметрического устройства, установленного в каждом пункте, регистрируют рассеянное земной атмосферой световое излучение от сферического самосветящегося источника. Излучение регистрируют в двух оптических каналах, оптические оси которых наклонены под определенным углом относительно вертикали и которые вращаются вокруг общей вертикальной оси. Оптические оси каналов и их общая ось вращения лежат в одной плоскости референции. В каждом канале устанавливают поляризационные анализаторы, у которых оси полного пропускания поляризованной компоненты лежат в этой же плоскости референции. При вращении плоскости референции измеряют амплитуду сигнала от поляризованной компоненты регистрируемого излучения и фиксируют положение плоскости, при котором сигнал в обоих каналах равен нулю, а это значит, что источник находится в плоскости референции. В этот момент в каждом пункте наблюдения измеряют относительные азимуты источника между плоскостью вертикала источника и линией, соединяющей пункты. При дальнейшем вращении измеряют угол поворота плоскости референции относительно зафиксированного положения, при котором в одном из каналов сигнал становится максимальным. По измеренным значениям углов при известной базе между пунктами определяют эпицентральное расстояние источника, его высоту и зенитный угол, используя установленные соотношения. Траекторию объекта можно определить, фиксируя с течением времени изменение значений измеряемых параметров. 2 ил.
Description
Изобретение относится к способам определения координат источников электромагнитных излучений с помощью наземных оптических средств путем регистрации и измерения поляризационных характеристик регистрируемого светового излучения. Источниками света могут быть, например, осветительные фотозаряды, фотоавиабомбы типа «Фотаб», болиды или метеориты, траекторию которых нужно определить.
Известен способ определения угловых координат источника по поляризационным характеристикам рассеянного земной атмосферой оптического излучения [1]. Реализация способа состоит в измерении азимута поляризации χ солнечного излучения. По измеренному значению χ определяют угловые координаты источника. Недостатком способа является невозможность определения пространственных координат источника.
Другим аналогом может служить способ определения дальности до импульсного светового сферического источника путем регистрации и измерения степени поляризации рассеянного излучения [2]. Способ основан на том, что регистрируют излучение под заданным углом относительно направления на источник. В процессе рассеяния излучение становится частично поляризованным. По мере распространения излучения степень поляризации сначала возрастает, достигает максимума, а затем снова уменьшается. Отслеживая развитие степени поляризации во времени, отсчитываемого от начала вступления импульса прямого излучения от источника, измеряют время достижения максимума поляризации и по измеренному значению определяют расстояние до источника. Недостатком способа является необходимость наличия прямой видимости на источник и точного фиксирования времени прихода прямого излучения.
Прототипом служит способ определения эпицентрального расстояния и высоты источника ультрафиолетового излучения с помощью средств космического базирования [3]. Способ основан на том, что при помощи оптического поляриметрического устройства, установленного на спутнике с известной высотой орбиты, регистрируют ультрафиолетовое рассеянное земной атмосферой излучение. Излучение регистрируют не менее чем в двух оптических каналах, оптические оси которых ориентированы под определенным углом относительно надира и которые вращаются вокруг общей вертикальной оси. Оптические оси каналов и ось вращения лежат в одной плоскости референции. В каждом канале устанавливают поляризационные анализаторы, у которых оси полного пропускания поляризованной компоненты лежат в этой же плоскости референции. При вращении плоскости референции азимут поляризации χ в обоих каналах меняется. Поэтому изменяются и амплитуды оптического сигнала от поляризованной компоненты. В соответствии с законом Малюса [1] эта амплитуда пропорциональна cosχ2. Вращая плоскость референции, измеряют амплитуду сигнала от поляризованной компоненты излучения и фиксируют положение плоскости, при котором сигнал в обоих каналах равен нулю. При дальнейшем вращении измеряют угол поворота плоскости референции относительно зафиксированного положения, при котором в одном из каналов сигнал становится максимальным. В этот момент измеряют азимут поляризации χ в противоположном канале. По измеренным значениям углов определяют эпицентральное расстояние и высоту источника.
Техническая проблема заключается в том, что, как считалось ранее, для определения местоположения движущегося объекта необходимым является условие прямой видимости. Реализация предлагаемого изобретения позволит решить проблему определения местоположения самосветящегося объекта и его траектории при отсутствии прямой видимости на него.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в том, что при помощи оптического поляриметрического устройства, установленного в двух и более наземных пунктах наблюдения Nm, следят за изменением азимута поляризации χm рассеянного атмосферой светового излучения от источника, координаты которого нужно определить. Число т - это номер пункта наблюдения. При этом не требуется наличие прямой видимости на источник. По результатам измерений определяют координаты объекта. Если координаты меняются, то объект движется.
Технический результат достигается тем, что в каждом пункте наблюдения регистрируют поляризованную компоненту рассеянного атмосферой светового излучения в двух узких оптических каналах, вращающихся вокруг общей вертикальной оси, направленной в зенит. Оси полей зрения каналов устанавливают под углом θотносительно вертикали так, чтобы они и ось вращения лежали в одной плоскости, которая называется плоскостью референции. В каждом оптическом канале устанавливают поляризационные анализаторы, у которых оси полного пропускания поляризованной компоненты лежат в плоскости референции. При вращении плоскости референции вокруг вертикальной оси амплитуда оптического сигнала от поляризованной компоненты изменяется, поскольку меняется азимут поляризации χ. Вращая плоскость референции, фиксируют угол поворота, когда сигнал от поляризованной компоненты в обоих каналах обращается в нуль. Этот угол указывает направление на источник, т.е. его относительный азимут αm. Азимут αm измеряют относительно прямой линии, соединяющей два соседних пункта наблюдения Nm и Nm+1. При дальнейшем вращении в каждом пункте Nm измеряют угол поворота ϕm, при котором сигнал от поляризованной компоненты в одном из двух каналов становится максимальным. Этот угол измеряют относительно фиксированного угла вращения плоскости референции, при котором сигнал от поляризованной компоненты регистрируемого светового излучения в обоих каналах обращается в нуль. По результатам измерений углов ϕm и αm во всех пунктах наблюдения при известном расстоянии между ними (база) определяют эпицентральное расстояние Rm и высоту источника h, а также зенитный угол θи источника. Если объект движется, то по изменению со временем этих параметров можно определить траекторию объекта..
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что вместо средств космического базирования применяют наземные пункты наблюдения. Другое отличие - вместо известной высоты спутника в качестве базы используют расстояние между пунктами наблюдения.
Схема реализации способа представлена на фиг. 1, где показаны: 1 - источник светового излучения; 2 - поляриметрическое устройство, установленное в каждом пункте Nm; 3 и 3' - оси двух оптических каналов; 4 - ось, вокруг которой вращаются два канала; 5 - искомое эпицентральное расстояние Rm между точками О и Nm; 6 - высота источника h; 7 - плоскость референции; 8 - направление на источник; θи - зенитный угол источника; θ - угол наклона оптических осей поля зрения относительно вертикали; ϕ - угол поворота плоскости референции.
Суть способа состоит в следующем. Пусть на высоте h от земной поверхности (плоскость XOY на фиг. 1) возник источник светового излучения. Световые лучи рассеиваются атмосферой, приобретая значительную степень поляризации примерно от 0,1 до 0,8. Поляризованная компонента рассеянных лучей попадает в поля зрения двух каналов оптического поляриметрического устройства 2. Оси 3 и 3 полей зрения ориентированы под заданным углом θ относительно зенита. Оси 3-4-3' на фиг. 1 образуют плоскость референции, которая вращается вокруг оси 4. Когда сигнал от поляризованной компоненты в обоих каналах равен нулю, это означает, что угол ϕ=0, поскольку в этот момент плоскость референции совпадает с плоскостью вертикала источника, образуемая линиями 6 и 8 и, следовательно, плоскость поляризации перпендикулярна оси полного пропускания поляризационных анализаторов. В этот момент измеряют относительные азимуты αm источника. При дальнейшем вращении плоскости референции в некоторый момент оптический сигнал от поляризованной компоненты в одном из каналов достигает максимума, поскольку в этот момент ось полного пропускания поляризационного анализатора в этом канале совпадает с плоскостью поляризации регистрируемого излучения. В этот момент измеряют угол ϕm, соответствующий максимуму поляризованной компоненты в данном канале. Зенитный угол источника определяют по формуле:
Эпицентральное расстояние определяют следующим образом. Пусть в двух соседних пунктах наблюдения Nm и Nm+1 с базой b между ними измерены относительные азимуты источника αm и αm+1 (см. фиг. 2). Относительные азимуты - это углы между направлениями на источник и линией, проходящей через пункты Nm и Nm+1. Эпицентральное расстояние от источника до пункта наблюдения Nm определяют по формуле:
Расстояние до второго пункта определяют по такой же формуле, но угол αm+1 заменяют на угол αm.
Высоту источника определяют по формуле:
Таким образом, измерив углы ϕm, αm и αm+1, при заданной величине угла θ определяют не только угловые, но и пространственные координаты источника, не наблюдая его самого.
Источники информации:
1. Шерклифф У. Поляризованный свет. - М: Мир, 1965.
2. Пузанов Ю.В. Поляризация излучения как индикатор расстояния до импульсного источника. - Известия РАН, серия «Физика атмосферы и океана», 1993, т. 29, №4, стр. 574-576.
3. Пузанов Ю.В. Способ определения эпицентрального расстояния и высоты сферического источника ультрафиолетового излучения с помощью средств космического базирования. - Патент РФ №2672674, 2017 г.
Claims (3)
- Способ определения местоположения сферического источника светового излучения наземным средством наблюдения, включающий регистрацию рассеянного земной атмосферой излучения от источника и измерение поляризационных характеристик регистрируемого излучения, отличающийся тем, что рассеянное излучение регистрируют не менее чем в двух пунктах наблюдения с базой b между ними, в каждом пункте устанавливают оптическое поляриметрическое устройство, содержащее два канала, оптические оси которых ориентированы под углом θ относительно зенита и которые вращаются вокруг общей вертикальной оси, причем оси полей зрения оптических каналов и ось вращения лежат в одной плоскости референции, а в пределах апертуры каждого канала устанавливают поляризационные анализаторы, у которых оси полного пропускания поляризованной компоненты излучения лежат в этой же плоскости референции, при вращении плоскости референции измеряют амплитуду оптического сигнала от поляризованной компоненты, фиксируют угол поворота плоскости референции, при котором этот сигнал в обоих каналах равен нулю, в этот момент измеряют азимуты источника относительно линии, соединяющей два пункта, в каждом пункте наблюдения измеряют угол поворота плоскости референции ϕm, который отсчитывают от фиксированного угла и при котором в одном из каналов сигнал от поляризованной компоненты достигает максимума, а эпицентральное расстояние Rm, высоту h и зенитный угол источника θи определяют по формулам:
- где b - база между пунктами наблюдения; αm и αm+1 - относительные азимуты; ϕm - измеренный угол поворота плоскости референции; θ - заданный угол наклона поля зрения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123828A RU2743785C1 (ru) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | Способ определения местоположения сферического источника светового излучения наземным средством наблюдения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123828A RU2743785C1 (ru) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | Способ определения местоположения сферического источника светового излучения наземным средством наблюдения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2743785C1 true RU2743785C1 (ru) | 2021-02-26 |
Family
ID=74672692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020123828A RU2743785C1 (ru) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | Способ определения местоположения сферического источника светового излучения наземным средством наблюдения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2743785C1 (ru) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5812267A (en) * | 1996-07-10 | 1998-09-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Optically based position location system for an autonomous guided vehicle |
RU2179707C1 (ru) * | 2001-04-04 | 2002-02-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инсмат Технология" | Способ определения расстояния до источника излучения |
US6407702B1 (en) * | 1998-06-15 | 2002-06-18 | Red Snake Radio Technology Ab | Method and system for obtaining direction of an electromagnetic wave |
RU2357271C1 (ru) * | 2008-02-22 | 2009-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Пеленгатор оптического диапазона |
RU2416108C1 (ru) * | 2009-08-25 | 2011-04-10 | Виктор Григорьевич Ошлаков | Способ комплексной локации цели |
CN106443584A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 一种位置确定的方法及装置 |
CN106970361A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-07-21 | 中国人民解放军63892部队 | 干扰条件下双极化单脉冲雷达目标角度的估计方法 |
WO2018184913A1 (de) * | 2017-04-03 | 2018-10-11 | Robert Bosch Gmbh | Lidar-system und verfahren zum betreiben eines lidar-systems |
RU2672674C1 (ru) * | 2017-12-18 | 2018-11-19 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения эпицентрального расстояния и высоты сферического источника ультрафиолетового излучения с помощью средств космического базирования |
RU2720588C1 (ru) * | 2018-11-15 | 2020-05-12 | Игорь Валерьевич Демичев | Способ и устройство для пространственной селекции электромагнитных волн с последующей поляризационной обработкой сигналов |
-
2020
- 2020-07-13 RU RU2020123828A patent/RU2743785C1/ru active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5812267A (en) * | 1996-07-10 | 1998-09-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Optically based position location system for an autonomous guided vehicle |
US6407702B1 (en) * | 1998-06-15 | 2002-06-18 | Red Snake Radio Technology Ab | Method and system for obtaining direction of an electromagnetic wave |
RU2179707C1 (ru) * | 2001-04-04 | 2002-02-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инсмат Технология" | Способ определения расстояния до источника излучения |
RU2357271C1 (ru) * | 2008-02-22 | 2009-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского | Пеленгатор оптического диапазона |
RU2416108C1 (ru) * | 2009-08-25 | 2011-04-10 | Виктор Григорьевич Ошлаков | Способ комплексной локации цели |
CN106443584A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 一种位置确定的方法及装置 |
WO2018184913A1 (de) * | 2017-04-03 | 2018-10-11 | Robert Bosch Gmbh | Lidar-system und verfahren zum betreiben eines lidar-systems |
CN106970361A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-07-21 | 中国人民解放军63892部队 | 干扰条件下双极化单脉冲雷达目标角度的估计方法 |
RU2672674C1 (ru) * | 2017-12-18 | 2018-11-19 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения эпицентрального расстояния и высоты сферического источника ультрафиолетового излучения с помощью средств космического базирования |
RU2720588C1 (ru) * | 2018-11-15 | 2020-05-12 | Игорь Валерьевич Демичев | Способ и устройство для пространственной селекции электромагнитных волн с последующей поляризационной обработкой сигналов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhao et al. | Localization accuracy of compact binary coalescences detected by the third-generation gravitational-wave detectors and implication for cosmology | |
Holzapfel et al. | Limits on the peculiar velocities of two distant clusters using the kinematic Sunyaev-Zeldovich effect | |
Whipple | Photographic meteor studies, I | |
US9007570B1 (en) | Airborne wind profiling algorithm for Doppler Wind LIDAR | |
KR101394881B1 (ko) | 하나 이상의 타겟들의 지리적 위치측정 방법 | |
Mills et al. | Observations of the source of radio-frequency radiation in the constellation of Cygnus | |
RU2379709C1 (ru) | Способ определения скорости распространения и направления прихода ионосферного возмущения | |
Kuzmin | The topical problems of identifying the results of the observations in recent geodynamics | |
RU2560094C2 (ru) | Способ определения скорости распространения и направления прихода ионосферного возмущения | |
RU2672674C1 (ru) | Способ определения эпицентрального расстояния и высоты сферического источника ультрафиолетового излучения с помощью средств космического базирования | |
RU2743785C1 (ru) | Способ определения местоположения сферического источника светового излучения наземным средством наблюдения | |
Bahcivan et al. | Radio Aurora Explorer: Mission science and radar system | |
Smith | The determination of the position of a radio star | |
Gould | Transverse velocities of galaxies from microlens parallaxes | |
Wood et al. | Localization of individual lightning discharges via directional and temporal triangulation of sferic measurements at two distant sites | |
Klochan et al. | Aplication of polarymetry in aviation navigation systems | |
CN209656068U (zh) | 一种近红外星模拟器的校准装置 | |
Sokolov et al. | Calibration of the Chekan-AM gravimeter by a tilting method | |
Beskin et al. | Detection of compact objects by means of gravitational lensing in binary systems | |
RU2626016C1 (ru) | Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования | |
Woitas | A fourth component in the young multiple system V 773 Tauri | |
Adam | A determination of solar rotation using sunspot spectra | |
Carter et al. | The accuracy of astronomic azimuth determinations | |
RU1400226C (ru) | Способ определения кручения объекта | |
Winn et al. | The Radio Variability of the Gravitational Lens PMN J1838− 3427 |