АКТИВНАЯ ЛАЗЕРНАЯ ГОЛОВКА САМОНАВЕДЕНИЯ
SELF-GUIDANCE ACTIVE LASER HEAD

Изобретение относится к военной технике, а именно к системам управления и самонаведения летательных аппаратов, например ракет, на крупноразмерные морские и наземные цели на фоне любой местности в любое время суток, в условиях плохой видимости и организованного противодействия.
Известны аналоги подобных систем наведения ракеты, например система, состоящая из головки совмещения изображений и самонастраивающегося автопилота (см. Авторское свидетельство РФ №1840806, МПК F41G 7/00, опубликовано 10.06.2010); Активная лазерная головка самонаведения (см. патент РФ №2573709, МПК F41G 7/22, опубликован 27.01.2016); Комплекс лазерной локации (см. патент РФ №2529758, МПК G01S 7/06, опубликован 27.09.2014); Оптико-локационная и телевизионная система (см. Авторское свидетельство РФ №1840874, МПК G01S 17/88, опубликовано 27.07.2014).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа из названных выше аналогов, является патент РФ №2573709. В этом патенте используется активный метод наблюдения, а активная лазерная головка самонаведения (АЛГСН) содержит установленные в кардановом подвесе поворотной платформы, размещенной в корпусе головки самонаведения, оптическую систему, в фокусе которой установлено фотоприемное устройство канала формирования изображения цели, выполненную с возможностью угловых отклонений относительно двух осей подвеса по команде от двухосевой системы стабилизации и слежения, лазерный излучатель подсвета цели, первое, второе и третье наклонные зеркала, спектроделитель, первый и второй узкополосные оптические фильтры, первый и второй объективы, лазерный излучатель и фотоприемное устройство канала измерения дальности до цели. Кроме этого, в нее входят блок обнаружения и распознавания цели, блок выделения координат заданной точки цели и блок управления слежением, а также блок памяти и хранения эталонного изображения, задаваемого в виде предстартового полетного задания, и блок синхронизации и стробирования, вход которого соединен с выходом канала измерения дальности до цели.
Но прототип не лишен недостатков. Один из них заключается в большой массе и больших габаритах подвижных элементов, что повышает потребляемую энергию, а также снижает точностные и динамические характеристики процессов сопровождения и стабилизации линии визирования.
Целью предлагаемого изобретения является уменьшение массы АЛГСН при заданных точностных и динамических характеристиках процессов сопровождения и стабилизации линии визирования путем уменьшения массы подвижных оптических элементов, карданового подвеса и исполнительных механизмов при одновременном снижении потребляемой энергии, а также путем исключения из состава канала измерения дальности до цели лазерного излучателя с возможностью использования только лазерного излучателя подсвета цели.
Технический результат достигается с помощью того, что в предлагаемой активной лазерной головке самонаведения используется общий лазерный излучатель для подсвета цели и дальнометрирования. Оптическая система выполнена без спектроделителя, в виде телескопической насадки со светоделителем, а единственным подвижным оптическим элементом конструкции, с помощью которого решаются задачи стабилизации и сопровождения, является первое наклонное плоское отражающее зеркало, которое имеет возможность угловых отклонений относительно двух осей подвеса по команде от двухосевой системы стабилизации и слежения, при этом телескопическая насадка, первое наклонное плоское зеркало, второе плоское зеркало и лазерный излучатель являются общими для канала формирования изображения цели и канала измерения дальности до цели, части же этих каналов, разделенные светоделителем с отверстием и включающие в себя фильтры, объективы и фотоприемные устройства - отдельными.
Заявляемое устройство активной лазерной головки самонаведения содержит оптическую систему, фотоприемное устройство канала формирования изображения цели, лазерный излучатель подсвета цели, первое и второе плоские наклонные зеркала, первый и второй узкополосные оптические фильтры, первый и второй объективы, фотоприемное устройство канала измерения дальности до цели, двухосевую систему стабилизации и слежения, блок синхронизации и стробирования, последовательно соединенные блок обнаружения и распознавания цели, блок выделения координат заданной точки цели и блок управления, а также блок памяти эталонного изображения цели, задаваемого в виде предстартового полетного задания, при этом выход фотоприемного устройства канала формирования изображения цели соединен с входом блока обнаружения и распознавания цели, выход блока памяти эталонного изображения соединен со вторым входом блока обнаружения и распознавания цели, а светоделитель с отверстием установлен внутри оптической системы и оптически сопряжен с первым плоским наклонным зеркалом, а также с последовательно установленными вторым плоским наклонным зеркалом и лазерным излучателем подсвета цели, с последовательно установленными первым узкополосным оптическим фильтром и первым объективом, в фокусе которого установлено фотоприемное устройство канала измерения дальности до цели, и с последовательно установленными вторым узкополосным оптическим фильтром и вторым объективом, в фокусе которого установлено фотоприемное устройство канала формирования изображения цели, выход канала измерения дальности до цели соединен с входом блока синхронизации и стробирования, первый выход которого соединен с входом канала измерения дальности до цели, второй выход - с входом лазерного излучателя подсвета цели, а третий выход - со вторым входом фотоприемного устройства канала формирования изображения цели, в котором, в отличие от прототипа, оптическая система выполнена в виде телескопической насадки, а первое плоское наклонное зеркало установлено в кардановом подвесе между объективом и окуляром телескопической насадки и является единственным подвижным элементом конструкции, выполняющим функции стабилизации и слежения и оптически сопряженным со светоделителем с отверстием, разделяющим канал формирования изображения и канал измерения дальности до цели, при этом второе плоское зеркало установлено между светоделителем с отверстием и лазером подсвета цели, а функции подсвета цели для формирования ее изображения и измерения дальности до нее выполняются одним лазерным излучателем.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.
На Фиг. 1 изображена оптическая схема предлагаемой АЛГСН.
На Фиг. 2 - функциональная схема, где отражено взаимодействие основных элементов АЛГСН.
На представленных чертежах обозначения элементов следующие:
1 - лазер подсвета цели;
2 - второе плоское зеркало;
3 - светоделитель с отверстием;
4 - первое наклонное плоское отражающее зеркало;
5 - телескопическая насадка:
6 - первый узкополосный фильтр;
7 - первый объектив;
8 - фотоприемное устройство канала формирования изображения цели;
9 - второй узкополосный фильтр;
10 - второй объектив;
11 - фотоприемное устройство канала измерения дальности до цели;
12 - блок синхронизации и стробирования;
13 - блок обнаружения и распознавания цели;
14 - блок памяти эталонного изображения цели;
15 - блок выделения координат заданной точки цели;
16 - блок управления слежением;
17 - блок наведения носителя;
18 - блок стабилизации и слежения.
Работает головка следующим образом. По сигналу блока синхронизации и стробирования 12 (см. Фиг. 2) излучение лазера подсвета цели 1 (см. Фиг. 1) с помощью второго плоского зеркала 2 проходит через отверстие в центре светоделителя с отверстием 3, сделанное для уменьшения потерь лазерного излучения, со стороны второго объектива 10 и второго узкополосного фильтра 9, и падает на первое наклонное плоское отражающее зеркало 4. Отраженное от него излучение через телескопическую насадку 5 направляется на цель. Отраженное целью излучение принимается упомянутой выше телескопической насадкой 5 и падает на первое наклонное плоское отражающее зеркало 4. Затем часть этого излучения отражается периферийной частью светоделителя с отверстием 3, проходит через первый узкополосный фильтр 6, первый объектив 7 и падает на чувствительный слой фотоприемного устройства 8 канала формирования изображения цели. Другая часть принимаемого излучения проходит через периферийную часть светоделителя с отверстием 3 через второй узкополосный фильтр 9, второй объектив 10 и падает на фотоприемное устройство канала измерения дальности до цели 11. Работа фотоприемных устройств (ФПУ) 8, 11 и лазера подсвета 1 управляется блоком синхронизации и стробирования 12 (Фиг. 2) по выходам «3», «1», «2» соответственно. Данные, получаемые с ФПУ 11 канала измерения дальности до цели, используются для синхронизации работы лазера подсвета цели 1 и импульсов стробирования ФПУ 8 канала формирования изображения цели.
Сигналы с выхода ФПУ 8, которое формирует изображение цели, поступают на первый вход блока обнаружения и распознавания цели 13 (Фиг. 2), на второй вход которого подаются сигналы эталонного изображения цели с первого выхода блока памяти эталонного изображения цели 14. Блок обнаружения и распознавания цели 13 сравнивает получаемое изображение пространства в поле зрения с изображением эталона и фиксирует наличие цели в поле зрения. Полученная информация о наличии цели в поле зрения подается на первый вход блока выделения координат заданной точки цели 15, на второй вход которого подается сигнал эталонного изображения с помеченной точкой прицеливания со второго выхода блока памяти эталонного изображения цели 14. Блок выделения координат заданной точки цели 15 сравнивает получаемое изображение с изображением эталона и определяет координаты точки прицеливания. Полученные координаты подаются на блок управления слежением 16, которым с выхода «1» выдается сигнал на блок наведения носителя 17, а с выхода «2» - на блок стабилизации и слежения 18.
В качестве лазерного излучателя - лазера подсвета цели 1 может быть использован малогабаритный твердотельный лазер разработки АО «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова». Телескопическая насадка 5, объективы 7 и 10 могут быть изготовлены из кварцевого стекла, а узкополосные оптические фильтры 6 и 9 могут быть интерференционными, светоделитель с отверстием 3 изготавливается из стекла К8. Плоское зеркало 4 является единственным подвижным элементом АЛГСН, а отклонения его в двух плоскостях осуществляются с помощью карданового подвеса. Фотоприемное устройство 8 канала формирования изображения цели может быть реализовано, например, на основе полноформатного матричного фотоприемника фирмы «Силар», г. Санкт-Петербург, а фотоприемник 11 может быть аналогичным используемому в лазерном дальномере типа БД-1.
Основными компонентами блока стабилизации и слежения 18 могут быть моментные двигатели типа ДБ773.031 разработки ОАО «НПК Карат», инерциальная система типа ADIS 16383 фирмы Analog Device и датчики угла типа DS-58-32 фирмы Netser, а также электронная схема управления двигателями, которая может быть реализована на элементной базе фирмы Texas Instruments, в том числе с применением процессорных микросхем серии TMS.
При использовании указанных компонентов масса подвижных оптических элементов уменьшится более чем в два раза, что вызовет снижение потребляемой энергии, при заданных точностных и динамических характеристиках процессов сопровождения и стабилизации линии визирования.