УСТРОЙСТВО ПЕЛЕНГАЦИИ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к аппаратуре обнаружения точечного источника лазерного излучения и определения направления на этот источник и может быть использована в комплексах противодействия оружию с лазерными целеуказателями и дальномерами.
Известны оптические индикаторы лазерного облучения, устанавливаемые на подвижную боевую машину и определяющие направление на источник излучения. Выходные сигналы оптических индикаторов поступают в систему управления противодействием, обеспечивающую оповещение экипажа об облучении, постановку маскирующей завесы в направлении прихода излучения и другие действия, описанные в патенте РФ на изобретение № 2151360, МПК F41H 7/00, дата публикации 20.06.2000 г.
Оптические индикаторы лазерного облучения содержат приемники оптического излучения, например, с формированием на выходе приемника электрического сигнала с кодом Грея, описанные в патенте US 542815, МПК G01S 3/78, дата публикации 27.06.1995 г. Кроме сигнала, содержащего информацию об угловом направлении на источник лазерного излучения, на выходе приемника излучения возникают сигналы от помех, создаваемых источниками оптического излучения естественного и искусственного происхождения (Солнце, прожектора, выстрелы, взрывы и т.п.). Помехи могут снижать точность определения направления на источник лазерного излучения, приводить к ложному срабатыванию или пропуску факта облучения, в результате чего возможна выдача недостоверных данных в систему противодействия.
Для повышения помехоустойчивости аппаратуры обнаружения источника лазерного излучения предложены различные технические решения, например, описанные в патенте РФ на изобретение № 2390790, МПК G01S 3/78, дата публикации 27.05.2010 г., в котором предложена конструкция из набора дискретных широкоугольных приемных систем. Это конструкция представляется достаточно сложной и не решает проблемы исключения ложных срабатываний и пропуска факта облучения.
Наиболее близким аналогом к заявляемому решению является способ определения угловой координаты импульсного точечного источника излучения по а.с. SU на изобретение № 1396783, МПК G01S 3/78, дата публикации 15.02.1994 г., в котором приведена функциональная схема устройства для реализации предложенного в патенте способа. Устройство пеленгации точечного источника лазерного излучения содержит приемный канал, выполненный в виде формирователя изображения точечного источника излучения - цилиндрического объектива, кодового фотоприемника, усилителя и цифрового процессора.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение достоверности обнаружения точечного источника лазерного излучения и точности определения направления на этот источник.
Технический результат заключается в снижении влияния оптических помех при обработке сигналов с оптического индикатора лазерного облучения поступающих с двух приемных каналов, которые не имеют общей зоны спектральных характеристик.
Указанный технический результат достигается с помощью устройства пеленгации точечного источника лазерного излучения, содержащего приемный канал, выполненный в виде цилиндрического объектива, кодового фотоприемника, усилителя и цифрового процессора, в отличие от известного, в приемный канал введен корректирующий светофильтр, а в устройство пеленгации точечного источника лазерного излучения введен второй приемный канал, выполненный в виде второго цилиндрического объектива, второго корректирующего светофильтра, второго кодового фотоприемника, второго усилителя и цифрового процессора, общего для обоих каналов, кроме того введена схема «И-НЕ», выходы усилителей каждого из приемных каналов соединены с одним из двух входов схемы «И-НЕ» и одним из двух сигнальных входов цифрового процессора, выход схемы «И-НЕ» соединен с входом запуска цифрового процессора, причем оптические оси приемных каналов параллельны между собой, спектральные характеристики обоих приемных каналов расположены в диапазонах, свободных от зон перекрытия, чувствительные плоскости кодовых фотоприемников в каждом приемном канале размещены в фокальных плоскостях цилиндрических объективов, корректирующие светофильтры установлены между цилиндрическими объективами и кодовыми фотоприемниками, выходы кодовых фотоприемников соединены с входами усилителей, при этом выход цифрового процессора присоединен к системе управления противодействием.
На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - расположение спектральных характеристик первого и второго приемных каналов, на фиг. 3 - подтверждение возможности технической реализации устройства.
Устройство пеленгации лазерного излучения 1 (фиг. 1), создаваемого точечным источником лазерного излучения - дальномером или целеуказателем, содержит первый приемный канал 2 и второй приемный канал 3. Каждый приемный канал содержит цилиндрический объектив: 4 - для первого приемного канала и 5 - для второго приемного канала, корректирующий светофильтр 6 для первого приемного канала и соответственно 7 - для второго приемного канала, кодовый фотоприемник 8 для первого приемного канала и соответственно 9 - для второго приемного канала, усилитель 10 для первого приемного канала и соответственно 11 - для второго приемного канала. Оптические оси приемных каналов параллельны между собой, чувствительные плоскости каждого из кодовых фотоприемников 8 и 9 размещены в фокальных плоскостях каждого из цилиндрических объективов 4 и 5. Выходы кодовых фотоприемников 8, 9 присоединены к входам усилителей 10, 11. Выходы усилителей 10, 11 присоединены к входам схемы «И-НЕ» 12 и к сигнальным входам цифрового процессора 13. Выход схемы «И-НЕ» 12 присоединен к входу запуска цифрового процессора 13. Выходной сигнал 14 поступает в систему управления противодействием.
1
2
3
4
На фиг. 2 условно показаны спектральные характеристики приемных каналов (относительные зависимости электрических сигналов на выходе кодовых фотоприемников от длины волны лазерного излучения λ): 15 - для первого приемного канала 2, в котором сигнал на выходе кодового фотоприемника 8 возникает при облучении в диапазоне длин волн от λ до λ, и 16 - для второго приемного канала 3, в котором сигнал на выходе кодового фотоприемника 9 возникает при облучении в диапазоне длин волн от λ до λ.
Цилиндрические объективы 4 и 5 могут быть изготовлены из стекла или иного оптического материала. Корректирующие светофильтры 6 и 7 также могут быть изготовлены из оптического материала. Возможность спектральной фильтрации излучения при использовании светофильтров, с учетом спектральных характеристик приемников излучения, рассмотрена в книге: Криксунов Л.З., Усольцев И.Ф., Инфракрасные системы обнаружения, пеленгации и автоматического сопровождения движущихся объектов, М.: «Советское радио», 1968, стр. 94-97. Функции корректирующих светофильтров 6 и 7 могут быть реализованы непосредственно в кодовых фотоприемниках 9 и 10, за счет выбора материала защитных стекол и светочувствительных элементов.
2
3
На фиг. 3, заимствованной из Справочника по лазерной технике Киев: «Техника», 1978, стр. 195, показана зависимость коэффициента пропускания оптического излучения от длины волны в приземном слое атмосферы, где предполагается эксплуатация объекта техники с рассматриваемым устройством. Как следует из рисунка, имеет место существенное ослабление оптического излучения вблизи длин волн 1,5 мкм; 2 мкм; 4,3 мкм; а также в диапазонах (2,5…3) мкм и (5,5…7,7) мкм, т.е. применять лазерные дальномеры и целеуказатели в указанных зонах нецелесообразно. Можно выбрать спектральные характеристики приемных каналов (фиг. 2) таким образом, чтобы диапазон длин волн от λ до λ, в котором электрические сигналы на выходах кодовых фотоприемников 8 и 9 не возникают, находился в одной из указанных выше зон, где мала вероятность наличия лазерного сигнала.
В качестве кодовых фотоприемников 8 и 9 могут быть применены фотодиоды типа ФД 246, сведения о технических характеристиках которых приведены в книге: Аксененко М.Д., Бараночников М.Л., Приемники оптического излучения, М.: «Радио и связь», 1989, стр. 59, а также подобные фото диодные или фоторезистивные приемники излучения. Усилители 10 и 11, схема «И-НЕ» 12 и цифровой процессор 13 - типовые электронные устройства. Обычно в усилителях 10 и 11 производится частотная селекция сигналов, т.е. устраняется постоянная фоновая составляющая. Схема «И-НЕ» 12 конструктивно может входить в состав цифрового процессора 13.
Устройство пеленгации точечного источника лазерного излучения работает следующим образом. На вход приемных каналов 2 и 3 (фиг. 1) поступает лазерное излучение 1 от удаленного точечного источника, например дальномера или целеуказателя, а также излучение оптических помех. Пройдя через цилиндрические объективы 4, 5 и светофильтры 6, 7, пучок изучения сфокусируется в виде полос на чувствительных плоскостях кодовых фотоприемников 8 и 9. На выходе кодовых фотоприемников 8, 9 возникнут электрические сигналы, поступающие на входы усилителей 10 и 11. Усилители 10, 11 усиливают электрические сигналы и устраняют постоянную составляющую от смодулированных оптических помех. Электрические сигналы, обусловленным импульсным лазерным излучением и модулированным излучением помех (вспышки выстрелов, модуляция солнечного излучения природными объектами при движении боевой машины и т.п.), пройдут на выходы усилителей 10 и 11.
Лазерное излучение характеризуется узким спектральным диапазоном (обычно несколько десятков нанометра), а излучение от помех - широкополосное и охватывает как видимую, так и инфракрасную область спектра. Поскольку спектральные характеристики приемных каналов 2 и 3 не имеют общей зоны, то электрический сигнал от лазерного облучения возникнет на выходе только одного из кодовых усилителей: 10 или 11. Этот сигнал поступит на вход схемы «И-НЕ» 12 и запустит цифровой процессор 13, который произведет вычисление угловой координаты точечного источника излучения. На выходе цифрового процессора 13 будет сформирован управляющий сигнал 14, который поступит в систему управления противодействием.
Электрический сигнал от оптической помехи возникнет на выходе обоих усилителей 10 и 11. В этом случае на вход схемы «И-НЕ» 12 поступят два сигнала, и эта схема не сформирует сигнал на запуск цифрового процессора 13. Управляющий сигнал 14 на выходе цифрового процессора 13 не возникнет.
Таким образом, в результате предложенного решения решается задача снижение влияния оптических помех при обработке сигналов с оптического индикатора лазерного облучения, при этом обеспечивается повышение достоверности обнаружения точечного источника лазерного излучения и точности определения направления на этот источник.