RU2304792C1

RU2304792C1 - Optoelectronic location arrangement

Info

Publication number: RU2304792C1
Application number: RU2005138925/28A
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ТАЛОС"
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-08-20

Abstract

FIELD: the invention refers to optical location and may be used for detection and receiving information about the coordinates of sounding objects.

SUBSTANCE: the arrangement has a photo receiver with a receiving objective placed in front of it, the first and the second impulse semiconductor lasers in front of which there are correspondingly the first and the second transmitting objectives, two controlled modulators of the semiconductor lasers, a synchronizer, a scheme of automatic regulation of strengthening, a control panel and a sighting channel, an amplifier of the photocurrent of the photo receiver, a controlled frequency corrector, an adaptive threshold detector and a signals selector, an inverting amplifier, a time shift measuring device, the first and the second low frequency generators, an indicator of detection and the position of an object, a signal adaptation former, an information signal former, a noises threshold amplifier, a control voltage former. The arrangement has a slit diaphragm interfaced in the angles through the receiving objective with the diaphragms of radiation of the first and the second transmitting objectives and located in the focal plane of the receiving objective in front of the sensitive site of the photo receiver. The arrangement has additionally a light diode of highlight of the photo receiver and a sensor of an angular speed of turning and the angular position of the arrangement.

EFFECT: reduces time of measuring distance and angular coordinates of the object, increases noise immunity in operational conditions and safety of the work with the arrangement.

5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к оптической локации и может использоваться для обнаружения и получения координатной информации зондируемых объектов, например, диффузно-отражающих или оптических приборов с бликующей апертурой.The invention relates to optical location and can be used to detect and obtain coordinate information of probed objects, for example, diffuse-reflecting or optical devices with a glare aperture.

Известно обзорное лазерное устройство наблюдения и обнаружения, содержащее лазер с оптической цилиндрической системой, формирующей в вертикальной плоскости вытянутую диаграмму (Θ_Y≫Θ_X), приемный объектив с интерференционным фильтром, фотоприемник в виде линейки фотодиодов, усилительный канал, формирователь видеосигналов и блок обработки.A survey laser observation and detection device is known that contains a laser with an optical cylindrical system forming an elongated diagram (Θ _Y ≫Θ _X ) in a vertical plane, a receiving lens with an interference filter, a photodetector in the form of a line of photodiodes, an amplification channel, a video signal conditioner, and a processing unit.

Данное устройство определяет угловые координаты, но не имеет возможности измерять расстояние до объектов и селектировать различные типы объектов, а именно диффузные или оптические.This device determines the angular coordinates, but does not have the ability to measure the distance to objects and select various types of objects, namely diffuse or optical.

Известен также ряд приборов дальномерного типа с ручным сканированием, позволяющих с высокой точностью измерять расстояние до объектов и их угловые координаты, например дальномеры типа LEICA. Недостатком таких дальномеров является малая частота циклов, т.е. значительное время измерения (Т_изл≥0,1 с), что не позволяет использовать их в качестве обзорных приборов (ΔΘ_обз≥30÷40 град/сек). Однако эти устройства не позволяют селектировать оптические приборы, например, фотографические, приборы наблюдения и т.п.A number of rangefinder type instruments with manual scanning are also known, which make it possible to measure with high accuracy the distance to objects and their angular coordinates, for example, range finders of the LEICA type. The disadvantage of such rangefinders is the low frequency of cycles, i.e. significant measurement time (T _rad ≥0,1 s), which prevents their use as a survey instrument (ΔΘ _{actual situation review} ≥30 ÷ 40 deg / sec). However, these devices do not allow the selection of optical devices, for example, photographic, observation devices, etc.

Известно обзорное устройство, описанное в патенте RU 2129287, позволяющее обнаруживать как оптические, так и диффузно-отражающие объекты. Устройство содержит объектив, электронно-оптический преобразователь (ЭОП), фотоприемник с объективом, визирное видеоконтрольное устройство, блок обработки сигналов, блок затворных импульсов, импульсные источники напряжения, синхронизатор, частотно-импульсный лазер с объективом, модулятор тока накачки частотно-импульсного лазера, делитель кадровой частоты, схему автоматической регулировки усиления и пульт управления. При сканировании заданного пространства лазерными импульсами в мгновенном поле зрения (ΔΘ_X×ΔΘ_Y) получают от объекта отраженный сигнал, бликовый или диффузно-отраженный. Оператор наблюдает в визирное устройство и производит селекцию оптических объектов бликового типа и объектов с диффузным отражением. Для снижения воздействия фонового излучения производится последовательное временное стробирование по дальности с дискретом ΔS, при этом информация по дальности не выводится. Для снижения влияния динамического диапазона входных сигналов и фона в приемном канале применена электронная АРУ.A review device is known, described in patent RU 2129287, which allows to detect both optical and diffusely reflecting objects. The device comprises a lens, an electron-optical converter (EOF), a photodetector with a lens, a video sighting device, a signal processing unit, a shutter pulse unit, pulsed voltage sources, a synchronizer, a pulse-frequency laser with a lens, a pulse-frequency laser pump current modulator, a divider frame rate, automatic gain control circuit and control panel. When scanning a given space with laser pulses in an instantaneous field of view (ΔΘ _X × ΔΘ _Y ), a reflected signal is received from the object, glare or diffusely reflected. The operator observes in the sighting device and selects optical objects of a flare type and objects with diffuse reflection. To reduce the effect of background radiation, sequential temporal range gating with a discretion ΔS is performed, while range information is not output. To reduce the influence of the dynamic range of the input signals and the background, an electronic AGC is used in the receiving channel.

К недостаткам устройства можно отнести отсутствие возможности автоматизации селекции объекта, отсутствие возможности измерения текущей координатной информации по углам ΔΘ_X и ΔΘ_Y и по дальности до объектов. Кроме того, в связи с наличием в устройстве ЭОПа используется режим накопления сигналов, что приводит к накоплению фоновых шумов и, соответственно, к снижению потенциала системы, снижению помехозащищенности, к необходимости использования повышенной частоты F_сл≥5 кГц и повышенной средней мощности лазерных импульсов, т.е. повышению потребляемой мощности, что увеличивает опасность для людей в ближней зоне обзорного пространства.The disadvantages of the device include the lack of automation of object selection, the inability to measure current coordinate information at angles ΔΘ _X and ΔΘ _Y and in range to objects. In addition, due to the presence in the image intensifier device, the signal accumulation mode is used, which leads to the accumulation of background noise and, consequently, to a decrease in the system potential, a decrease in noise immunity, and the need to use an increased frequency F _sl ≥5 kHz and an increased average laser pulse power, those. increase in power consumption, which increases the danger to people in the near field of the viewing space.

Технической задачей данного изобретения является сокращение времени измерения расстояния и угловых координат объекта, повышение помехоустойчивости в условиях эксплуатации и повышение безопасности работы с устройством.The technical task of this invention is to reduce the time of measuring the distance and angular coordinates of the object, increasing noise immunity in operating conditions and increasing the safety of working with the device.

Поставленная задача достигается тем, что в оптико-электронное локационное устройство, содержащее фотоприемник с размещенным перед ним приемным объективом, первый импульсный полупроводниковый лазер, перед которым установлен первый передающий объектив, первый управляемый модулятор, выход которого соединен с управляющим входом первого полупроводникового лазера, а вход - с первым выходом синхронизатора, схему автоматической регулировки усиления (АРУ), пульт управления и визирный канал, согласно изобретению введены второй импульсный полупроводниковый лазер, перед которым установлен второй передающий объектив, второй управляемый модулятор, включенный между вторым выходом синхронизатора и управляющим входом второго импульсного полупроводникового лазера, последовательно соединенные усилитель фототока, вход которого подключен к выходу фотоприемника, выполненного на базе лавинного фотодиода (ЛФД), управляемый частотный корректор, адаптивный пороговый обнаружитель и селектор сигналов, светодиод подсветки, сопряженный своей диаграммой с чувствительной площадкой ЛФД, инвертирующий усилитель, выход которого подключен к входу светодиода подсветки, а вход - к второму выходу схемы АРУ, измеритель временного сдвига, входы которого соединены с выходом адаптивного порогового обнаружителя и третьим выходом синхронизатора, первый и второй генераторы низкой частоты, входы которых соединены соответственно с выходами селектора сигналов, а выходы - с соответствующими входами введенного сумматора, индикатор обнаружения и положения объекта, включенный на выходе сумматора, формирователь сигнала адаптации, первый и второй выходы которого соединены соответственно с пороговым входом адаптивного порогового обнаружителя и управляющим входом частотного корректора, формирователь информационного сигнала, включенный между выходом измерителя временных сдвигов и входом введенного индикатора информационных сигналов, между выходом усилителя фототока и входом схемы АРУ включен введенный пороговый усилитель шумов, второй вход которого соединен с первым выходом пульта управления, формирователь управляющего напряжения, вход которого соединен с выходом схемы АРУ, первый выход - с пороговым входом адаптивного порогового обнаружителя, а второй выход - с входом питания фотоприемника через введенный регулируемый источник питания, выход измерителя временных сдвигов подключен к входу индикатора информационных сигналов через введенный формирователь информационных сигналов, при этом второй, третий и четвертый выходы пульта управления соединены соответственно с управляющими входами формирователя сигналов адаптации, первого управляемого модулятора и второго управляемого модулятора, первый и второй выходы синхронизатора подсоединены соответственно к первому и второму синхронизирующим входам селектора импульсов, а четвертый выход синхронизатора соединен с синхронизирующим входом формирователя сигналов адаптации.The problem is achieved in that in the optical-electronic location device containing a photodetector with a receiving lens placed in front of it, a first pulsed semiconductor laser, in front of which a first transmitting lens is mounted, a first controlled modulator, the output of which is connected to the control input of the first semiconductor laser, and the input - with the first output of the synchronizer, an automatic gain control circuit (AGC), a control panel and a sighting channel, according to the invention, a second pulse field is introduced a conductor laser in front of which a second transmitting lens is mounted, a second controlled modulator connected between the second output of the synchronizer and the control input of the second pulsed semiconductor laser, a photocurrent amplifier connected in series, the input of which is connected to the output of a photodetector based on an avalanche photodiode (APD), controlled by frequency a corrector, an adaptive threshold detector and a signal selector, a backlight LED coupled by its diagram to a sensitive LFD pad, and a verification amplifier, the output of which is connected to the input of the backlight LED, and the input is to the second output of the AGC circuit, a time-shift meter, the inputs of which are connected to the output of the adaptive threshold detector and the third output of the synchronizer, the first and second low-frequency generators, the inputs of which are connected respectively to the outputs the signal selector, and the outputs with the corresponding inputs of the entered adder, an indicator for detecting and positioning the object, included in the output of the adder, an adaptation signal shaper, the first and the second outputs of which are connected respectively with the threshold input of the adaptive threshold detector and the control input of the frequency corrector, an information signal shaper connected between the output of the time shift meter and the input of the input indicator of information signals, between the output of the photocurrent amplifier and the input of the AGC, the input threshold noise amplifier is included, the second input which is connected to the first output of the control panel, a control voltage driver, the input of which is connected to the output of cx we are AGC, the first output is with the threshold input of the adaptive threshold detector, and the second output is with the photodetector power input through the introduced adjustable power source, the output of the time shift meter is connected to the information signal indicator input through the input information signal shaper, while the second, third and fourth the outputs of the control panel are connected respectively to the control inputs of the adaptation signal generator, the first controlled modulator and the second controlled modulator, the first and Torah synchronizer outputs respectively connected to first and second inputs of the synchronizing pulse selector, and a fourth synchronizer output is connected to the synchronization input of the adaptation signals.

В устройство также дополнительно введена щелевая диафрагма, сопряженная по углам через приемный объектив с диаграммами излучения первого и второго передающих объективов и размещенная в фокальной плоскости приемного объектива перед чувствительной площадкой фотоприемника, при этом размеры А и В щелевой диафрагмы выбраны из условия: В≤А, где А - соответствует размеру чувствительной площадки ЛФД, чувствительная площадка ЛФД отнесена вдоль оптической оси от фокуса объектива на расстояние

An additional slotted aperture is also introduced into the device, mated at the corners through a receiving lens with radiation diagrams of the first and second transmitting lenses and placed in the focal plane of the receiving lens in front of the sensitive area of the photodetector, while the sizes A and B of the slotted aperture are selected from the condition: B≤A, where A - corresponds to the size of the sensitive area of the APD, the sensitive area of the APD is assigned along the optical axis from the focus of the lens to a distance

где D - размер чувствительной площадки ЛФД, F_пр - фокусное расстояние приемного объектива, D_вх - диаметр входного зрачка приемного объектива.where D - the size of the sensitive area APD, _{F, etc.} - the focal length of the receiving lens, D _Rin - the diameter of the entrance pupil of the receiving lens.

Устройство также может быть дополнительно снабжено светодиодом подсветки фотоприемника и инвертирующим усилителем, включенным между вторым выходом схемы АРУ и светодиодом подсветки фотоприемника.The device can also be additionally equipped with a photodetector backlight LED and an inverting amplifier connected between the second output of the AGC circuit and a photodetector backlight LED.

При этом оптическая система второго передающего объектива может быть выполнена в виде усеченных в плоскости Y сферических линз с размерами L×M, где L=2tgΘ^лаз _X·F₂; M=2tgΘ^лаз _Y·F₂, F₂ - фокусное расстояние второго передающего объектива; Θ^лаз _Х и Θ^лаз _Y - соответственно углы расходимости излучения в плоскости Х ширины и в плоскости Y длины излучающего р-n перехода второго импульсного полупроводникового лазера.In this case, the optical system of the second transmitting lens can be made in the form of spherical lenses truncated in the Y plane with dimensions L × M, where L = 2tgΘ ^Laz _X · F ₂ ; M = 2tgΘ ^Laz _Y · F ₂ , F ₂ - the focal length of the second transmitting lens; Θ ^Laz _X and Θ ^Laz _Y are the angles of divergence of radiation in the X plane of width and in the Y plane of the length of the radiating pn junction of the second pulsed semiconductor laser, respectively.

Кроме того, устройство может быть снабжено датчиком угловой скорости поворота и углового положения устройства, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым входом формирователя информационных сигналов и управляющим входом синхронизатора, который выполнен перестраиваемым по частоте выходных импульсов.In addition, the device can be equipped with a sensor of the angular velocity of rotation and the angular position of the device, the first and second outputs of which are connected respectively to the second input of the information signal generator and the control input of the synchronizer, which is tunable by the frequency of the output pulses.

Введение дополнительного передающего полупроводникового лазера с установленным перед ним передающим объективом и дополнительных блоков для обеспечения обработки сигналов позволяет осуществлять оперативное селектирование объектов, измерение расстояния до объекта и его угловых координат. Наличие в устройстве щелевой диафрагмы позволяет увеличить поле захвата фотоприемника. Введение светодиода подсветки обеспечивает работу устройства при различных уровнях внешнего светового фона. Заявленная форма выполнения оптической системы дополнительного передающего объектива позволяет уменьшить массогабариты устройства. Наличие датчика угловой скорости снижает лазерную опасность при работе персонала.The introduction of an additional transmitting semiconductor laser with a transmitting lens installed in front of it and additional units for signal processing allows for the rapid selection of objects, measuring the distance to the object and its angular coordinates. The presence of a slit diaphragm in the device allows to increase the capture field of the photodetector. The introduction of a backlight LED ensures the operation of the device at various levels of the external light background. The claimed form of the optical system of an additional transmitting lens allows to reduce the weight and size of the device. The presence of an angular velocity sensor reduces the laser hazard during personnel work.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема оптико-электронного локационного устройства; на фиг.2 - диаграммы излучения передающих объективов; на фиг.3 - размещение чувствительной площадки ЛФД и щелевой диафрагмы; на фиг.4 - поле «захвата» фотоприемника.Figure 1 shows the structural electrical diagram of an optoelectronic location device; figure 2 - radiation diagrams of transmitting lenses; figure 3 - placement of the sensitive area of the APD and the slit diaphragm; figure 4 - field "capture" of the photodetector.

Оптико-электронное локационное устройство содержит первый передающий объектив 1, второй передающий объектив 2, приемный объектив 3, светодиод подсветки фотоприемника 4, инвертирующий усилитель 5, визирный канал 6, щелевую диафрагму 7, первый импульсный полупроводниковый лазер (ИПЛ) 10, съюстированный с первым передающим объективом 1, фотоприемник 9, выполненный на базе фотодетектора с внутренним усилением, например, лавинного фотодиода (ЛФД), второй импульсный полупроводниковый лазер (ИПЛ) 8, регулируемый источник питания 11, усилитель фототока 12, регулируемый пороговый усилитель шумов (РПУШ) 13, пульт управления (ПУ) 14, первый управляемый модулятор (УМ) 15, второй управляемый модулятор (УМ) 16, датчик 17 угловой скорости поворота и углового положения устройства, управляемый частотный корректор (УЧК) 18, схему АРУ 19, синхронизатор 20, выполненный перестраиваемым по частоте выходных импульсов, адаптивный пороговый обнаружитель (АЛО) 21, формирователь управляющего напряжения (ФУН) 22, формирователь сигнала адаптации 23, измеритель временного сдвига 24, формирователь информационных сигналов 25, селектор сигналов 26, первый генератор низкой частоты F_н1 (ГНЧ) 27, индикатор информационных сигналов 28, индикатор обнаружения и положения 29, сумматор 30, второй генератор низкой частоты F_н1 (ГНЧ) 31.The optical-electronic location device includes a first transmitting lens 1, a second transmitting lens 2, a receiving lens 3, a photodetector illumination LED 4, an inverting amplifier 5, a sighting channel 6, a slit diaphragm 7, a first pulsed semiconductor laser (IPL) 10, aligned with the first transmitting lens 1, a photodetector 9, made on the basis of a photodetector with internal amplification, for example, an avalanche photodiode (APD), a second pulsed semiconductor laser (IPL) 8, an adjustable power source 11, a photocurrent amplifier 12, an adjustable threshold noise amplifier (RPUSH) 13, a control panel (PU) 14, a first controlled modulator (UM) 15, a second controlled modulator (UM) 16, a sensor 17 of the angular velocity of rotation and the angular position of the device, a controlled frequency corrector (UCHK) 18, AGC circuit 19, synchronizer 20, tuned by the frequency of output pulses, adaptive threshold detector (ALO) 21, driver of control voltage (FCF) 22, driver of adaptation signal 23, measuring instrument of time shift 24, driver of information signals 25, s a signal selector 26, a first low frequency generator F _n1 (LFO) 27, an information signal indicator 28, a detection and position indicator 29, an adder 30, a second low frequency generator F _n1 (LFO) 31.

Щелевая диафрагма с размерами: А - длина и В - ширина, причем В≤А и А равна диаметру чувствительной площадки ЛФД, расположена в фокальной плоскости приемного объектива 3 перед чувствительной площадкой фотоприемника 9 и сопряжена по углам через приемный объектив с диаграммами излучения передающих объективов 1 и 2 ИПЛ 8 и 10. Чувствительная площадка ЛФД отнесена вдоль оптической оси от фокуса объектива на расстояние

A slit diaphragm with dimensions: A — length and B — width, where B≤A and A is equal to the diameter of the sensitive area of the APD, is located in the focal plane of the receiving lens 3 in front of the sensitive area of the photodetector 9 and is angled through the receiving lens with radiation diagrams of the transmitting lenses 1 and 2 IPLs 8 and 10. The sensitive area of the APD is assigned along the optical axis from the focus of the lens to a distance

где D - размер чувствительной площадки ЛФД, F_пр - фокусное расстояние приемного объектива 3, D_вх - диаметр входного зрачка приемного объектива. Световод подсветки 4 сопряжен своей диаграммой с чувствительной площадкой ЛФД. Оптическая система второго передающего объектива 2 выполнена в виде усеченных по краям в вертикальной плоскости сферических линз с размерами L×M, шириной и высотой, соответственно, где L=2tgΘ^лаз _X·F₂; M=2tgΘ^лаз _Y·F₂; F₂ - фокусное расстояние второго передающего объектива.where D is the size of the sensitive area of the APD, F _pr is the focal length of the receiving lens 3, D _I - the diameter of the entrance pupil of the receiving lens. The backlight fiber 4 is coupled in its diagram to the sensitive area of the APD. The optical system of the second transmitting lens 2 is made in the form of spherical lenses truncated along the edges in the vertical plane with dimensions L × M, width and height, respectively, where L = 2tgΘ ^manhole _X · F ₂ ; M = 2tgΘ ^manhole _Y · F ₂ ; F ₂ is the focal length of the second transmitting lens.

Например, для полупроводникового лазера типовые Θ^лаз _Х=(12÷15)° - угол расходимости в плоскости ширины (X) излучающего р-n перехода; Θ^лаз _Y(5÷6)° - угол расходимости в плоскости длины (Y) излучающего р-n перехода.For example, for a typical semiconductor laser ^manhole _X Θ = (12 ÷ 15) ° - angle of divergence in the plane of the width (X) of the radiating p-n junction; Θ ^Laz _Y (5 ÷ 6) ° - divergence angle in the plane of length (Y) of the radiating pn junction.

Второй ИПЛ 8 установлен в фокусе объектива 2 с вертикальным расположением излучающего р-n перехода, а его диаграмма излучения через объектив 2 сопряжена с центральным участком диаграммы первого ИПЛ 10. Синхронизатор 20, который может быть выполнен, например, в виде управляемого по входу генератора импульсов с регулируемой частотой или управляемого цифрового синтезатора импульсов или управляемого одновибратора, вырабатывает управляемые по частоте импульсы, поступающие соответственно на управляющие входы управляемых модуляторов 15, 16. Частоты F_U1=F_U2 - являются функцией от угловой скорости ωх поворота устройства во всем диапазоне управления, при этом сигналы F_U1 и F_U2 формируются с фазовым сдвигом. Первый и второй УМ 15 и 16 выполнены управляемыми по мощности накачки ИПЛ 8 и 10, для чего их управляющие входы подключены к третьему и четвертому выходам пульта управления. Схема АРУ 19 может быть выполнена, например, в виде детектора и интегратора. Регулируемый пороговый усилитель шумов (РПУШ) 13 может быть реализован, например, в виде операционного усилителя с регулируемыми порогом и коэффициентом усиления, либо компаратора с регулируемым порогом. ФУН 22 может быть выполнен, например, в виде усилителя постоянного тока, регулируемого транзистора и т.п. Формирователь сигнала адаптации 23 может быть генератором с внешним запуском, формирующим пороговый сигнал для обнаружителя с амплитудой, зависящей от расстояния, который обеспечивает выделение оптических объектов на фоне диффузно-отражающих.The second IPL 8 is installed in the focus of the lens 2 with a vertical arrangement of the emitting pn junction, and its radiation pattern through the lens 2 is paired with the central portion of the diagram of the first IPL 10. The synchronizer 20, which can be performed, for example, in the form of a pulse generator controlled by the input with an adjustable frequency or a controlled digital pulse synthesizer or a controlled single-vibrator, produces frequency-controlled pulses that arrive respectively at the control inputs of the controlled modulators 15, 16. Often you F _U1 = F _U2 - are a function of the angular velocity ωx of the rotation of the device in the entire control range, while the signals F _U1 and F _U2 are formed with a phase shift. The first and second UM 15 and 16 are made controlled by the pump power of the IPL 8 and 10, for which their control inputs are connected to the third and fourth outputs of the control panel. The AGC circuit 19 can be performed, for example, in the form of a detector and an integrator. An adjustable threshold noise amplifier (RPUSH) 13 can be implemented, for example, in the form of an operational amplifier with adjustable threshold and gain, or a comparator with an adjustable threshold. FUN 22 can be performed, for example, in the form of a DC amplifier, an adjustable transistor, etc. The adaption signal generator 23 may be an external trigger generator that generates a threshold signal for the detector with an amplitude depending on the distance, which provides the selection of optical objects against the background of diffuse reflecting ones.

Формирователь информационных сигналов 25 может состоять, например, из ЦАП и дешифратора. Управляемый частотный корректор может представлять собой RC-фильтр с регулируемым сопротивлением с помощью полевого транзистора.The driver of information signals 25 may consist, for example, of a DAC and a decoder. The controlled frequency corrector can be an RC filter with adjustable resistance using a field effect transistor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сканирование и обзор пространства может осуществляться как вручную оператором, так и с помощью вращения опорно-поворотной платформы (на чертеже не показана). Сканирование заданного сектора пространства осуществляется в двух плоскостях - по углу места Θ_Y и азимуту Θ_X. При этом ножевидной диаграммой излучения, расположенной вертикально, происходит захват, например, оптического объекта. Облучение осуществляется с частотой импульсов Fизл=f(ω), зависящей от угловой скорости сканирования (угловой скорости поворота устройства) в горизонтальной плоскости. Наблюдение и обзор пространства оператор производит через визирный канал 6, съюстированный с приемным и передающим объективами.Scanning and viewing the space can be carried out both manually by the operator, and by rotating the slewing platform (not shown in the drawing). Scanning a given sector of space is carried out in two planes - by elevation angle Θ _Y and azimuth Θ _X. In this case, a knife-shaped radiation diagram located vertically captures, for example, an optical object. Irradiation is carried out with a pulse frequency of Fizl = f (ω), which depends on the angular scanning speed (angular velocity of rotation of the device) in the horizontal plane. The operator observes and observes the space through the sighting channel 6, aligned with the receiving and transmitting lenses.

Угловые размеры диаграмм первого и второго передающих объективов выбираются, исходя из тактико-технических требований к устройству. Например, в нашем случае выбираем диаграмму облучения в вертикальной плоскости Y: Θ^об1 _Y=(1÷2)° для первого передающего объектива и Θ^об2 _Y=(0,1÷0,2)° для второго передающего объектива, т.е.

.The angular dimensions of the diagrams of the first and second transmitting lenses are selected based on the tactical and technical requirements for the device. For example, in our case, we select the irradiation pattern in the vertical plane Y: Θ ^rev1 _Y = (1 ÷ 2) ° for the first transmitting lens and Θ ^rev2 _Y = (0.1 ÷ 0.2) ° for the second transmitting lens, i.e. .

.

Широкой диаграммой первого передающего объектива 1 при сканировании по азимуту Θ_X происходит захват объекта, затем, сканируя по углу места Θ_Y, объект переводят в зону диаграммы второго передающего объектива 2. При этом на индикаторе обнаружения и положения 29 появляется информация сначала о захвате объекта (сигнал с частотой F_н1), а затем сигнал позиционирования объекта (сигнал с частотой F_н1+F_н2). Информация может выдаваться, например, либо визуально, либо звуком.When scanning in azimuth Θ _X with a wide diagram of the first transmitting lens 1, the object is captured, then, scanning along the elevation angle Θ _Y , the object is transferred to the diagram area of the second transmitting lens 2. At the same time, information on the object’s capture appears first on the detection and position indicator 29 ( a signal with a frequency of F _n1 ), and then a positioning signal of the object (a signal with a frequency of F _n1 + F _n2 ). Information can be issued, for example, either visually or by sound.

Лазерные импульсы первого и второго ИПЛ 8 и 10 сдвинуты по фазе, например, на те, что позволяет селектировать их во времени селектором сигналов 26.Laser pulses of the first and second IPLs 8 and 10 are phase shifted, for example, by those that allow them to be selected in time by a signal selector 26.

Частота лазерных импульсов F_u1=F_u1=f(ω), т.е. зависит от угловой скорости сканирования по азимуту, и определяется для исключения пропуска объекта как:The frequency of the laser pulses F _u1 = F _u1 = f (ω), i.e. depends on the angular scanning speed in azimuth, and is determined to exclude object skipping as:

, где Θ_об/сек - максимальный угол обзора за сек; ΔΘ^об1 _X - мгновенное разрешение по азимуту; ΔΘ^об1 _X - угловая ширина диаграммы первого передающего объектива, которая может составлять (0,1÷0,05)°, тогда, например, для скорости 45°/сек мы имеем максимальную частоту

. При этом на объект попадает N=1÷2 импульса, которые имеют среднюю мощность Р_ср, равную

where Θ _{r / s} is the maximum viewing angle per second; ΔΘ ^ob1 _X - instantaneous azimuth resolution; ΔΘ ^vol1 _X is the angular width of the diagram of the first transmitting lens, which can be (0.1 ÷ 0.05) °, then, for example, for a speed of 45 ° / s we have the maximum frequency

. In this case, N = 1 ÷ 2 pulses that have an average power P _cf equal to

Тогда, например, при Р_и=50 Вт, длительности импульса Т_и=0,1 мкс и N=2 имеем Р_ср≤10^-5 Вт=10 мкВт, что значительно меньше допустимых норм лазерной опасности для людей даже в случае полного попадания излучения. На контрольном расстоянии, примерно равном 10 м, эта мощность упадет не менее чем на два порядка. Основная лазерная опасность возникает при фиксированном положении устройства. В этом случае не требуется большая частота облучения, ее можно снизить до значений F^лаз _min=10 Гц. Тогда имеем среднюю мощность

что так же ниже нормы лазерной опасности (на контрольном расстоянии 10 м ослабление - на два порядка).Then, for example, at P _and = 50 W, pulse duration T _and = 0.1 μs and N = 2, we have P _av ≤10 ^-5 W = 10 μW, which is significantly less than the permissible laser hazard for people even in the event of a complete hit radiation. At a reference distance of approximately 10 m, this power will fall by at least two orders of magnitude. The main laser hazard arises when the device is in a fixed position. In this case, a large irradiation frequency is not required; it can be reduced to F ^laz _min = 10 Hz. Then we have an average power

which is also lower than the laser hazard norm (at a control distance of 10 m, attenuation is two orders of magnitude).

Регулировка частоты лазерных импульсов достигается с помощью обратной связи, заводимой с датчика 17 угловой скорости поворота и углового положения устройства, на управляющий вход синхронизатора 20, который по сигналу с датчика 17 формирует требуемую частоту F^лаз=f(ω) в пределах F^лаз _max=1 кГц до F^лаз _min=10 Гц, F^лаз=К·ω+F^лаз _min, где К - коэффициент преобразования, при этом сохраняется фазовый сдвиг между U^лаз ₁ и U^лаз ₂ - импульсными сигналами, подаваемыми на управляемые модуляторы 15, 16, соответственно.Adjustment of the frequency of laser pulses is achieved by feedback from the sensor 17 of the angular velocity of rotation and the angular position of the device to the control input of the synchronizer 20, which, upon a signal from the sensor 17, generates the required frequency F ^laz = f (ω) within F ^laz _max = 1 kHz to F ^laz _min = 10 Hz, F ^laz = K · ω + F ^laz _min , where K is the conversion coefficient, while the phase shift between U ^laz ₁ and U ^laz ₂ is preserved by pulsed signals supplied to the controlled modulators 15, 16, respectively.

Отраженные от объекта лазерные импульсы принимаются приемным объективом 3. Для снижения фоновых засветок и световых помех устройство снабжено согласованной щелевой диафрагмой 7 с размерами А×В (длиной и шириной, соответственно), причем, В«А, где

, D - размер чувствительной площадки ЛФД фотоприемника 9, F_пр - фокусное расстояние приемного объектива 3, Θ_Y ^пр - поле зрения приемного объектива Θ^пр _Y=©^лаз _Y,

. С учетом аберраций оптической системы передатчики обеспечивают

The laser pulses reflected from the object are received by the receiving lens 3. To reduce the background illumination and light interference, the device is equipped with a matching slotted aperture 7 with dimensions A × B (length and width, respectively), moreover, В «А, where

, D is the size of the sensitive area of the APD of the photodetector 9, F _pr is the focal length of the receiving lens 3, Θ _Y ^pr is the field of view of the receiving lens Θ ^pr _Y = © ^laser _Y ,

. Given the aberrations of the optical system, the transmitters provide

Исходя из технологических возможностей союстировки каналов, выбираем

и соответственно

.Based on the technological capabilities of the alignment of the channels, we choose

and correspondingly

.

Например, для фотоприемника с размером D=1 мм, А=1 мм, В=0,1 мм. В этом случае значение фона и помех снизится примерно в 7 раз, что повысит соотношение сигнал/шум на выходе фотоприемника 9 в

раз. Для расширения поля захвата объекта в плоскости Θ_Y применено смещение чувствительной площадки фотоприемника 9 относительно диафрагмы на h. Как правило, необходимо повышенное поле захвата на малых и средних дистанциях (до 500 м), так как линейные размеры объектов, на которых располагаются оптические объекты, имеют конечные размеры, уменьшающиеся в угловых величинах с увеличением расстояния. В данном устройстве диафрагма 7 располагается в фокальной плоскости приемного объектива 3, чувствительная площадка фотоприемника 9 отнесена на небольшое расстояние h. При этом на чувствительной площадке формируется кружок рассеяния диаметром d. Значение d выбираем примерно равным

, тогда поле захвата, определяемое как

увеличивается примерно в 1,8 раза.For example, for a photodetector with a size of D = 1 mm, A = 1 mm, B = 0.1 mm. In this case, the background and interference values will decrease by about 7 times, which will increase the signal-to-noise ratio at the output of the photodetector 9 V

time. To expand the capture field of the object in the Θ _Y plane, an offset of the sensitive area of the photodetector 9 relative to the diaphragm by h was applied. As a rule, an increased capture field is required at small and medium distances (up to 500 m), since the linear dimensions of the objects on which the optical objects are located have finite dimensions that decrease in angular values with increasing distance. In this device, the diaphragm 7 is located in the focal plane of the receiving lens 3, the sensitive area of the photodetector 9 is placed at a small distance h. In this case, a scattering circle of diameter d is formed on the sensitive area. The value of d is chosen approximately equal

, then the capture field, defined as

increases by about 1.8 times.

Далее оптический сигнал фотодетектируется с помощью фотоприемника 9 с внутренним усилением, например, лавинного фотодиода, усиливается усилителем фототока 12, затем подается на управляемый частотный корректор 18, который формирует амплитудно-частотную характеристику, зависящую от расстояния, то есть полоса пропускания фотоприемного канала ΔF равна

Next, the optical signal is photodetected using a photodetector 9 with internal amplification, for example, an avalanche photodiode, is amplified by a photocurrent amplifier 12, then fed to a controlled frequency corrector 18, which generates an amplitude-frequency characteristic depending on the distance, i.e., the passband of the photodetector channel ΔF is

где S - текущее расстояние до объекта; с - фазовая скорость света в среде. Это позволяет иметь хорошее временное разрешение при широкой полосе пропускания на малых и средних расстояниях и, соответственно, высокую точность измерения расстояния, а также обеспечивает повышение чувствительности и дальности вследствие улучшения отношения сигнал/шум из-за снижения полосы пропускания с некоторым допустимым снижением точности измерения на больших расстояниях. В совокупности повышается дальность действия устройства.where S is the current distance to the object; c is the phase velocity of light in the medium. This allows a good temporal resolution with a wide passband at small and medium distances and, accordingly, high accuracy of distance measurement, and also provides an increase in sensitivity and range due to an improvement in the signal-to-noise ratio due to a decrease in the passband with some allowable decrease in the measurement accuracy by long distances. Together, the range of the device increases.

С выхода управляемого частотного корректора 18 сигнал поступает на адаптивный пороговый обнаружитель 21, где происходит пороговая обработка и выделение полезного информационного сигнала на фоне помех и шумов. На его опорный вход с выхода формирователя сигнала адаптации 23: подаются: сигнал адаптации

сигнал временного стробирования и сигнал плавающего порога - U_пор=U_по+I_лфд·f(P_фон; Т°), где U₀ - минимальный порог обнаружения сигнала; U₁ - максимальный порог обнаружения сигнала; U_по - заданный начальный порог обнаружения; S_i - текущее расстояние до объекта; I_лфд - ток на выходе фотолриемника 9, Р_фон - текущий уровень фона и помех, Т° - текущая температура.From the output of the controlled frequency corrector 18, the signal is supplied to the adaptive threshold detector 21, where the threshold processing and extraction of the useful information signal against the background of noise and noise occurs. At its reference input from the output of the driver of the adaptation signal 23: served: adaptation signal

a temporary gating signal and a floating threshold signal - U _then = U _by + I _lfd · f (P _background ; T °), where U ₀ is the minimum signal detection threshold; U ₁ - the maximum threshold for signal detection; U _by - a given initial detection threshold; S _i - the current distance to the object; I _lfd is the current at the output of the photodetector 9, P _background is the current level of background and interference, T ° is the current temperature.

Сигнал U_адап формируется по сигналу с регулируемого синхронизатора 20 и команде с ПУ 14, выполненного в виде контактных кнопок, тумблеров или сенсорных выключателей. Эти сигналы обеспечивают оптимальное обнаружение информационного сигнала с адаптацией к уровню фона, температуре, текущему расстоянию. В цепи порогового усилителя шумов 13 усиливаются шумовые импульсы, затем в схеме АРУ 19 - детектируются и интегрируются в требуемой полосе, из этого сигнала создаются управляющие напряжения в ФУН 22. С первого выхода ФУН 22 сигнал Unop подается на АЛО 21, со второго выхода ФУН 22 подается сигнал U_пор на регулируемый источник напряжения 11, от которого запитывается ЛФД фотоприемника 9. При этом коэффициент усиления ЛФД зависит от напряжения питания:The signal U _adapt is generated by a signal from an adjustable synchronizer 20 and a command from the control _unit 14, made in the form of contact buttons, toggle switches or touch switches. These signals provide optimal detection of the information signal with adaptation to the background level, temperature, current distance. In the circuit of the threshold noise amplifier 13, noise pulses are amplified, then in the AGC 19 circuit they are detected and integrated in the required band, control voltages are generated from the signal in the FCF 22. From the first output of the FCF 22, the Unop signal is supplied to ALO 21, from the second output of the FCF 22 a signal U _pores is supplied to an adjustable voltage source 11, from which the APD of the photodetector 9 is fed. In this case, the gain of the APD depends on the supply voltage:

где U_см - текущее значение напряжения питания; U_лав0=f(P_фон; Т°) - рабочее напряжение лавинного пробоя лавинного фотодиода фотоприемника 9; n - коэффициент избыточных шумов (≈1,5÷2).where U _cm is the current value of the supply voltage; U _lav0 = f (P _background ; T °) - operating voltage of the avalanche breakdown of the avalanche photodetector of the photodetector 9; n is the coefficient of excess noise (≈1.5 ÷ 2).

Напряжение лавинного пробоя U_лав меняется от температуры окружающей среды, это изменение составляет от 1 до 4 В/град и достигает для высоковольтных Si ЛФД 100÷200° при ΔТ=(-30÷50)°С.The avalanche breakdown voltage U _lav varies with the ambient temperature, this change is from 1 to 4 V / deg and reaches 100 ÷ 200 ° for high-voltage Si APDs at ΔТ = (- 30 ÷ 50) ° С.

В то же время оптимальный коэффициент усиления М_опт ЛФД зависит не только от Т°С, но и от внешних фоновых условий:

At the same time, the optimal gain M _opt LFD depends not only on T ° C, but also on external background conditions:

где I_фо=f(T°C; Р_фон)=(I_то±ΔI_то·ΔТ°С)+I_фон, где k - постоянная Больцмана; ΔF - полоса пропускания фотоприемного канала; I_то - темновой ток ЛФД при M=1; R_н - сопротивление нагрузки ЛФД; Т° - температура; I_фо - ток ЛФД; I_фон - фототек от фона. Поэтому необходимо учитывать при выставлении режима М_опт не только температуру, но и изменения фототока от Т°С. Это достигается поддержанием эквивалентных шумов на выходе усилителя в заданных пределах (±20÷30%), определяемых порогом усиления усилителя шумов 13. Усиленные шумы детектируются и интегрируются в АРУ 19, после чего данный сигнал управления регулирует напряжение питания ЛФД в ту или иную сторону для компенсации изменения уровня шумов относительно порога.where I _ph = f (T ° C; P _background ) = (I _then ± ΔI _then · ΔТ ° С) + I _background , where k is the Boltzmann constant; ΔF is the passband of the photodetector channel; I _then - the dark current of the APD at M = 1; R _n - the load resistance of the APD; T ° - temperature; I _ph - APD current; I _background - photo library from the background. Therefore, it is necessary to take into account when setting the M _opt mode not only the temperature, but also the changes in the photocurrent from T ° C. This is achieved by maintaining the equivalent noise at the amplifier output within the specified limits (± 20 ÷ 30%), determined by the gain threshold of the noise amplifier 13. Amplified noise is detected and integrated into the AGC 19, after which this control signal regulates the power supply voltage of the APD in one direction or another for compensation for changes in the noise level relative to the threshold.

Таким образом, происходит регулировка коэффициента усиления фотоприемника 9 по критерию поддержания постоянного уровня шумов и помех и снижение динамического диапазона изменения U_пор за счет регулировки напряжения питания и соответственно усиления и шумов лавинного фотодиода. Этим исключается перегрузка фотоприемника 9 по фону (солнечный день, блики и т.п.) и обеспечивается функционирование устройства при больших перепадах фона и температур.Thus, the gain of the photodetector 9 is adjusted according to the criterion of maintaining a constant level of noise and interference and the dynamic range of U _{pores is} reduced by adjusting the supply voltage and, accordingly, the gain and noise of the avalanche photodiode. This eliminates the overload of the photodetector 9 in the background (sunny day, glare, etc.) and ensures the functioning of the device at large differences in background and temperature.

Одновременно со второго выхода схемы АРУ 19 сигнал U_фон, пропорциональный уровню фона U_фон=f(Р_фон) поступает на инвертирующий усилитель 5, выходной ток которого формирует с помощью светодиода 4 опорный сигнал подсвета фотоприемника 9 Р_под. Этот сигнал подсвета принципиально необходим в условиях эксплуатации при низких температурах, Т°≤(-5÷-30)° и малых внешних фонах - сумерки, ночь. В этих условиях темновой ток I_т современных высокочувствительных Si ЛФД с М становится очень малым: очень малым I_т≤10^-9 А и начинает проявляться Пуассоневское распределение шумов, количество шумовых импульсов резко уменьшается и схема регулирования выводит лавинный фотодиод фотоприемника 9 в режим лавинного пробоя, при этом появляются хаотические шумовые выбросы, приводящие к ложным срабатываниям и перенасыщению входных цепей - фотоприемник 9 + усилитель фототока 12. Введение небольшой подсветки исключает это явление. В то же время при повышении уровня внешнего фона в условиях яркого солнца, ламп, и т.п. с помощью обратной связи с АРУ подсветка уменьшается.At the same time, from the second output of the AGC circuit 19, the U _background signal proportional to the background level U _background = f (P _background ) is supplied to the inverting amplifier 5, the output current of which generates a reference signal of the photodetector 9 P _under using LED 4. This backlight signal is fundamentally necessary in operating conditions at low temperatures, T ° ≤ (-5 ÷ -30) ° and small external backgrounds - twilight, night. Under these conditions, the dark current I _{t of} modern highly sensitive Si APDs with M becomes very small: very small I _t ≤ 10 ^-9 A and the Poisson noise distribution begins to appear, the number of noise pulses decreases sharply and the control circuit puts the avalanche photodetector of photodetector 9 in avalanche mode At the same time, chaotic noise emissions appear, leading to false alarms and oversaturation of the input circuits - a photodetector 9 + a photocurrent amplifier 12. The introduction of a small backlight eliminates this phenomenon. At the same time, with an increase in the level of the external background in conditions of bright sun, lamps, etc. With feedback from the AGC, the backlight is reduced.

Чувствительность приемного канала изменяется переключением порога порогового усилителя шумов 13 в зависимости от условий местности, в которой используется данное устройство. Оператор с пульта управления 14 задает режим «Максимальная дальность» или «Номинальная дальность».The sensitivity of the receiving channel is changed by switching the threshold threshold of the noise amplifier 13 depending on the conditions of the terrain in which this device is used. The operator from the control panel 14 sets the mode "Maximum range" or "Nominal range".

Для измерения расстояния до малоразмерных диффузно-отражающих объектов и оптических объектов используется второй ИПЛ 8 с управляемым модулятором накачки 16 и длиннофокусным объективом 2 (F₂≫F₁). С целью снижения весогабаритных характеристик производится согласование поперечных размеров второго передающего объектива 2 с диаграммой излучения второго ИПЛ 8 по двум плоскостям в углах 2Θ_X ^лаз и 2Θ_Y ^лаз. Типовые параметры полупроводниковых лазеров 2Θ_X ^лаз≈25°; 2Θ_Х ^лаз≈10°. Так как Θ_Х ^лаз=0,4 Θ_Х ^лаз, то и размеры передающего объектива 2 в плоскости "Y" меньше в 2,5 раза, чем в плоскости "X". При этом снижение весогабаритных характеристик оптической системы не наносит ущерба потенциалу устройства. Первый и второй УМ 15, 16 первого и второго ИПЛ 10, 8 формируют импульсы тока накачки, зависящие от режима работы: «Максимальная дальность» и «Номинальная дальность», задаваемого ПУ 14. Выделенный в АПО 21 сигнал поступает на первый вход измерителя временного сдвига 24, где производится измерение и оцифровка временного интервала между стартовыми импульсами, поступающими с третьего выхода регулируемого синхронизатора 20, и выделенными сигналами. Оцифрованный сигнал поступает на формирователь информационных сигналов 25, где дешифруется и преобразуется в требуемый вид информации, например, в визуальную, звуковую, речевую. Одновременно на формирователь информационных сигналов 25 поступают сигналы, цифровые или аналоговые, об угловых координатах: по углу Θ_Y и по азимуту Θ_X. Эти сигналы так же преобразуются в требуемый вид информации. Информация по углам и расстоянию выводится с помощью индикатора информационных сигналов 28 в виде, например, визуального табло или звукового динамика - наушника.To measure the distance to small diffuse-reflective objects and optical objects, the second IPL 8 with a controlled pump modulator 16 and a telephoto lens 2 (F ₂ ≫ F ₁ ) is used. To reduce the weight and dimensional characteristics matching is made with the transverse dimensions of the transmitting radiation pattern of the second lens 2 of the second IPL 8 on two planes at angles 2Θ _X 2Θ _Y ^manhole and ^manhole. Typical parameters of semiconductor lasers 2Θ _X ^laz ≈25 °; 2Θ _X ^manhole ≈10 °. Since Θ _X ^laz = 0.4 Θ _X ^laz , the size of the transmitting lens 2 in the "Y" plane is 2.5 times smaller than in the "X" plane. At the same time, a decrease in the weight and size characteristics of the optical system does not harm the potential of the device. The first and second UM 15, 16 of the first and second IPL 10, 8 form pump current pulses, depending on the operating mode: “Maximum range” and “Nominal range” set by the PU 14. The signal allocated in the APO 21 is fed to the first input of the time shift meter 24, where the measurement and digitization of the time interval between the start pulses coming from the third output of the adjustable synchronizer 20, and the selected signals. The digitized signal is fed to the shaper of information signals 25, where it is decrypted and converted into the required type of information, for example, visual, sound, speech. At the same time, signals, digital or analog, about the angular coordinates: along the angle Θ _Y and in azimuth Θ _X are supplied to the shaper of information signals 25. These signals are also converted into the required type of information. Information on angles and distance is displayed using the indicator of information signals 28 in the form, for example, of a visual display or sound speaker - headphone.

Информация по дальности выдается по каждому принятому сигналу в реальном масштабе времени. Время измерения и выдача информации по дальности составляет не более 1÷10 мсек, для сравнения, в прототипе при последовательной ручной установке временного строба время измерения - более 1÷5 сек.Range information is provided for each received signal in real time. The measurement time and the information output over the range is not more than 1 ÷ 10 ms, for comparison, in the prototype with a sequential manual installation of a temporary strobe, the measurement time is more than 1 ÷ 5 sec.

Второй канал обработки формирует информацию об обнаружении оптических объектов. Режим обнаружения оптических объектов «Обн.ОО» задается в пульте управления 14. В этом случае включается второй ИПЛ 8 путем подачи управляющего сигнала на второй управляемый модулятор 16, он же переводится в режим минимального тока накачки управлением своего модулятора. С ПУ 14 подается команда на формирователь сигнала адаптации 23 для корректировки сигнала адаптации. В этом случае обеспечиваются требуемые условия выделения сигнала от оптического объекта на фоне диффузно-отраженных сигналов, так как уровень бликующего отраженного сигнала значительно больше из-за более узкой диаграммы обратного рассеяния

The second processing channel generates information about the detection of optical objects. The detection mode of optical objects "Obn.OO" is set in the control panel 14. In this case, the second IPL 8 is turned on by supplying a control signal to the second controlled modulator 16, it is also transferred to the minimum pump current mode by the control of its modulator. With PU 14, a command is sent to the adaption signal generator 23 to correct the adaptation signal. In this case, the required conditions for the separation of the signal from the optical object against the background of diffuse-reflected signals are provided, since the level of the reflecting reflected signal is much higher due to the narrower backscattering pattern

Реально на практике бликующий сигнал от оптического объекта примерно в 50-200 раз больше, чем сигнал от диффузно-отражающих поверхностей на малых и средних расстояниях S=(50÷300) м.In practice, the glare signal from an optical object is approximately 50-200 times greater than the signal from diffuse-reflecting surfaces at small and medium distances S = (50 ÷ 300) m.

Для выделения сигналов первого и второго ИПЛ 10, 8 сигналы с выхода адаптивного порогового обнаружителя 21 подаются на селектор сигналов 26, с выходов которого первый сигнал подается на первый генератор низкой частоты 27, а второй - на второй генератор низкой частоты 31, затем эти частоты суммируются в сумматоре 30 и подаются на индикатор обнаружения и положения 29, который выдает информацию либо в звуковом (тон), либо в световом (мигание светодиода) виде.To extract the signals of the first and second IPLs 10, 8, the signals from the output of the adaptive threshold detector 21 are fed to a signal selector 26, from the outputs of which the first signal is fed to the first low-frequency generator 27, and the second to the second low-frequency generator 31, then these frequencies are summed in the adder 30 and served on the indicator of detection and position 29, which gives information either in sound (tone), or in light (blinking LED) form.

В случае обнаружения оптического объекта первым ИПЛ 10 индикатор 29 выдает тоновый сигнал с частотой F_н2 (например, звук 500 Гц); при переходе оптического объекта в центральную зону диаграммы - в зону второго ИПЛ 10 появляется сигнал с частотой F_н2 (например, F_н2=1 кГц), который смешивается с сигналом с частотой F_н1, и результирующая дает биения с частотой F_Σ=F_н1+F_н2. Это является критерием позиционирования оптического объекта в центр визирного канала 6, т.е. когда визирный канал своим перекрестием - сеткой съюстирован с диаграммой излучения устройства. Одновременно выдается информация о дальности, углах места и азимуту в первом информационном канале.In the case of detection of an optical object by the first IPL 10, the indicator 29 gives a tone signal with a frequency of F _n2 (for example, a sound of 500 Hz); when the optical object moves to the central zone of the diagram — to the zone of the second IPL 10, a signal with a frequency of F _n2 (for example, F _n2 = 1 kHz) appears, which mixes with a signal with a frequency of F _n1 , and the resulting one gives a beat with a frequency of F _Σ = F _n1 + F _n2 . This is a criterion for positioning the optical object in the center of the sighting channel 6, i.e. when the sighting channel with its crosshair - grid is aligned with the radiation pattern of the device. At the same time, information is given on the range, elevation and azimuth in the first information channel.

В случае необходимости измерения расстояния до диффузно-отражающих объектов с ПУ 14 подается команда «дальномер», которая выключает первый УМ 15 и переводит второй УМ 16 в режим максимального тока накачки второго ИПЛ 8. Так же корректируется (уменьшается) уровень сигнала адаптации в формирователе сигнала адаптации 23.If it is necessary to measure the distance to the diffusely reflecting objects from the control unit 14, a “range finder” command is issued, which turns off the first PA 15 and puts the second PA 16 into the maximum pump current mode of the second IPL 8. The adaptation signal level in the signal conditioner is also adjusted (decreased) adaptation 23.

Claims

1. Optoelectronic location device containing a photodetector with a receiving lens placed in front of it, a first pulsed semiconductor laser, in front of which a first transmitting lens, a first controlled modulator, the output of which is connected to the control input of the first semiconductor laser, and the input to the first output of the synchronizer , an automatic gain control circuit (AGC), a control panel and a sighting channel, characterized in that a second pulsed semiconductor laser is introduced into it, before which a second transmitting lens, a second controlled modulator connected between the second output of the synchronizer and the control input of the second pulsed semiconductor laser, a photocurrent amplifier connected in series to the output of the photodetector based on the avalanche photodiode (APD), a controlled frequency corrector, an adaptive threshold detector, is installed and a signal selector, a time shift meter, the inputs of which are connected to the output of the adaptive threshold detector and the third output m synchronizer, the first and second low-frequency generators, the inputs of which are connected respectively with the outputs of the signal selector, and the outputs are with the corresponding inputs of the input adder, an indicator for detecting and positioning the object, included at the output of the adder, an adaptation signal shaper, the first and second outputs of which are connected respectively with the threshold signal input of the adaptive threshold detector and the control input of the frequency corrector, the information signal shaper connected between the output will measure For time shifts and the input of the input indicator of the information signals, between the output of the photocurrent amplifier and the input of the AGC, an introduced threshold noise amplifier is included, the second input of which is connected to the first output of the control panel, the driver of the control voltage, the input of which is connected to the output of the AGC, the first output - the threshold signal input of the adaptive threshold detector, and the second output - with the photodetector power input through the introduced adjustable power source, while the second, third and fourth output the control unit are respectively connected to the control input of adaptation signals, the first and second managed modulator controls the modulator, the first and second outputs of the synchroniser connected respectively to first and second inputs of the synchronizing signal selector, and a fourth synchronizer output is connected to the synchronization input of the adaptation signals.

2. The device according to claim 1, characterized in that it additionally introduced a slit aperture, conjugated at the corners through a receiving lens with radiation diagrams of the first and second transmitting lenses and placed in the focal plane of the receiving lens in front of the sensitive area of the photodetector, with dimensions A and In the slit diaphragm, the following conditions were selected: В≪А, where А - corresponds to the size of the sensitive area of the photodetector, the sensitive area of the photodetector is spaced along the optical axis from the focus of the lens to a distance

where D is the size of the sensitive area of the photodetector, F _pr - the focal length of the receiving lens, D _I - the diameter of the entrance pupil of the receiving lens.

3. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a backlight LED coupled by its diagram to a sensitive area of the photodetector, and an inverting amplifier connected between the second output of the AGC circuit and the backlight LED of the photodetector.

4. The device according to claim 1, characterized in that the optical system of the second transmitting lens is made in the form of spherical lenses truncated in the Y plane with dimensions L × M, where L = 2tgΘ ^Laz _X · F ₂ ; M = 2tgΘ ^Laz _Y · F ₂ , F ₂ - the focal length of the second transmitting lens; Θ ^Laz _X and Θ ^Laz _Y are the angles of divergence of radiation in the X plane of width and in the Y plane of the length of the radiating pn junction of the second pulsed semiconductor laser, respectively.

5. The device according to claim 1, characterized in that a sensor of the angular velocity of rotation and the angular position of the device is introduced, the first and second outputs of which are connected respectively to the second input of the information signal generator and the control input of the synchronizer, which is configured to adjust the frequency of the output pulses .