RU2453866C2 - Optical locator of circular scan - Google Patents

Optical locator of circular scan Download PDF

Info

Publication number
RU2453866C2
RU2453866C2 RU2009120160/28A RU2009120160A RU2453866C2 RU 2453866 C2 RU2453866 C2 RU 2453866C2 RU 2009120160/28 A RU2009120160/28 A RU 2009120160/28A RU 2009120160 A RU2009120160 A RU 2009120160A RU 2453866 C2 RU2453866 C2 RU 2453866C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
radiation
mirror
lens
optical fiber
Prior art date
Application number
RU2009120160/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009120160A (en
Inventor
Юрий Васильевич Чжан (RU)
Юрий Васильевич Чжан
Original Assignee
Юрий Васильевич Чжан
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Васильевич Чжан filed Critical Юрий Васильевич Чжан
Priority to RU2009120160/28A priority Critical patent/RU2453866C2/en
Publication of RU2009120160A publication Critical patent/RU2009120160A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2453866C2 publication Critical patent/RU2453866C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: optical locator with a scanning device in the form of a hollow cylinder being a rotor of an electric motor, with holes at both ends and two optical hatches. A channel to receive optical radiation from an object having a temperature contrast uses one hatch. A transceiving channel with an inbuilt television sensor and sensors to receive laser's radiation reflected from an object uses a different hatch. The scanning device, on a generatrix of a cylinder of which there are two hatches fixed with transparency to different ranges of optical wavelengths. Inside the cylinder oppositely to each hatch there is a scanning dead mirror. The scanning dead mirror of the transceiving channel in the mode of inbuilt monitoring of the optical locator in dynamics reflects laser radiation. Laser radiation starts at the moment a sighting axis of the scanning device matches coordinates set by a processor, and when hitting a mirror lens of an inbuilt control unit (ICU), divides into two parts. One part of the radiation focuses on a target of the inbuilt control unit. The other part of the laser's radiation via a hole in the mirror lens gets into the optical delay line, where it is retained in time and returns back strictly in the same direction.
EFFECT: implementation of dynamic control of optical locators with a universal device of optical radiation delay, expansion of optical range.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области оптической локации и предназначено для поиска, обнаружения и автоматического сопровождения воздушных объектов, имеющих оптический контраст, с определением их пространственных координат.The invention relates to the field of optical location and is intended for search, detection and automatic tracking of air objects having optical contrast, with the determination of their spatial coordinates.

Известны, например, следующие системы оптической локации: Б.Ф.Федоров «Лазеры. Основы устройства и применения», Москва, 1988, стр.141-146, Г.П.Катыс «Автоматическое сканирование», Москва, 1967, изд. «Машиностроение», стр.326, Г.П.Катыс «Оптикоэлектронная обработка информации», Москва, 1973, изд. «Машиностроение», стр.416, RU №2071101, G02B 26/10, RU №2084925, G01S 17/06, RU №2352957, RU №2249231, SU №1378604, G01S 17/06, DE №3935683, G01S 17/00, Журнал «Специальная техника» №6, 2005, «Подъемные мобильные приборы ночного видения» (система TADS).The following optical location systems are known, for example: B.F. Fedorov “Lasers. Fundamentals of device and application ", Moscow, 1988, pp. 141-146, G. P. Katys" Automatic scanning ", Moscow, 1967, ed. "Engineering", p. 326, G.P. Katys "Optoelectronic processing of information", Moscow, 1973, ed. "Mechanical Engineering", p. 416, RU No. 2071101, G02B 26/10, RU No. 2084925, G01S 17/06, RU No. 2352957, RU No. 229231, SU No. 1378604, G01S 17/06, DE No. 3935683, G01S 17 / 00, Special Technology Magazine No. 6, 2005, “Lifting Mobile Night Vision Devices” (TADS System).

Системы оптической локации, как правило, содержат пассивные сенсоры различных оптических диапазонов. Источниками электромагнитного излучения оптического диапазона для этих устройств являются лазеры, работающие в импульсном или в непрерывном режиме. Отдельные оптические устройства служат как для передачи излучения лазера, так и для приема излучения, отраженного от объекта наблюдения. В некоторых системах оптической локации применяются индивидуально адаптированные оптические формирующие устройства для пассивных сенсоров, работающих в различных оптических диапазонах, а также сканирующие устройства для обзора заданного пространства. Сигналы от сенсоров обрабатываются микропроцессором, который используется также для встроенного контроля и выдачи необходимой информации во внешнее устройство.Optical location systems, as a rule, contain passive sensors of various optical ranges. Sources of electromagnetic radiation in the optical range for these devices are lasers operating in pulsed or continuous mode. Separate optical devices serve both to transmit laser radiation and to receive radiation reflected from the object of observation. In some optical location systems, individually adapted optical forming devices for passive sensors operating in various optical ranges are used, as well as scanning devices for viewing a given space. The signals from the sensors are processed by a microprocessor, which is also used for integrated control and the issuance of the necessary information to an external device.

У известных локаторов можно отметить следующие недостатки: затруднительно изготовление пригодного к эксплуатации одного оптического люка, работающего на прием и передачу в широком оптическом диапазоне; встроенный контроль проводится только в статическом режиме; ограничен по времени обзор пространственных координат, сканируемых локатором.Among the known locators, the following disadvantages can be noted: it is difficult to manufacture a usable single optical hatch, which works for reception and transmission in a wide optical range; built-in control is carried out only in static mode; limited time review of spatial coordinates scanned by the locator.

В этом отношении наиболее удовлетворителен по техническому решению «Оптический локатор кругового обзора» (патент RU №2352957, дата подачи заявки 09.06.2005, дата публикации 27.07.2008). Его основной недостаток - трудность изготовления единственного пригодного к эксплуатации оптического люка, работающего на прием и передачу в широком оптическом диапазоне (например, при λ=0.2÷14 мкм). Кроме того, не раскрыт в плане технической реализации блок встроенного динамического контроля, который необходим в оптических локаторах с высокой скоростью обзора пространства при длительной и непрерывной работе.In this regard, the most satisfactory technical solution "Optical radar circular viewing" (patent RU No. 2352957, filing date 09.06.2005, publication date 07.27.2008). Its main disadvantage is the difficulty in manufacturing the only operable optical hatch operating in the reception and transmission in a wide optical range (for example, at λ = 0.2–14 μm). In addition, an integrated dynamic control unit, which is necessary in optical locators with a high speed of viewing the space during long and continuous operation, is not disclosed in terms of technical implementation.

Технический результат заявленного изобретения - реализация динамического контроля оптических локаторов с универсальным устройством задержки оптического излучения, а также расширение оптического диапазона, используемого в этих локаторах.The technical result of the claimed invention is the implementation of dynamic control of optical locators with a universal device for delaying optical radiation, as well as expanding the optical range used in these locators.

Изобретение представляет собой компактный оптический локатор кругового обзора со сканирующим устройством в виде полого цилиндра, являющегося ротором электродвигателя (Фиг.1, поз.48), с отверстиями на обоих торцах и двумя оптическими люками, развернутыми на образующей этого цилиндра на 180° и служащими для прохождения входящих и исходящих оптических сигналов различной длины волны через оптические элементы, которые встроены внутрь цилиндра. Канал для приема оптического излучения от объекта, имеющего температурный контраст, использует один люк; другой люк предназначен для приемопередающего канала со встроенным телевизионным сенсором и сенсорами для приема излучения, отраженного от объекта. Этот люк используется также для динамического встроенного контроля оптического локатора.The invention is a compact optical radar circular view with a scanning device in the form of a hollow cylinder, which is the rotor of the electric motor (Figure 1, pos. 48), with holes at both ends and two optical hatches deployed on the generatrix of this cylinder by 180 ° and serving for the passage of incoming and outgoing optical signals of various wavelengths through optical elements that are built into the cylinder. A channel for receiving optical radiation from an object having a temperature contrast uses one hatch; another hatch is designed for a transceiver channel with an integrated television sensor and sensors for receiving radiation reflected from the object. This hatch is also used for dynamic integrated control of the optical locator.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

Фиг.1 - вид ОЛКО спереди,Figure 1 is a front view of the MLC,

Фиг.2 - вид ОЛКО при работе встроенного контроля (1-й и 3-й временной интервал),Figure 2 is a view of the MLC when operating the built-in control (1st and 3rd time interval),

Фиг.3 - вид ОЛКО при работе встроенного контроля (2-й временной интервал),Figure 3 is a view of the MLC when operating the built-in control (2nd time interval),

Фиг.4 - блок оптической задержки (БОЗ),Figure 4 - block optical delay (BOS),

Фиг.5 - блок преобразования длины волны и расходимости (БПВР),Figure 5 - block conversion of wavelength and divergence (BWR),

Фиг.6 - функциональная схема соединений блоков и узлов ОЛКО.6 is a functional diagram of the connections of blocks and nodes OLKO.

Для решения поставленной задачи конструкция импульсного лазерного приемопередающего канала (ППК) в данном оптическом локаторе выполнена в соответствии с патентом «Оптический локатор кругового обзора» RU №2352957, дата подачи заявки 09.06.2005, дата публикации 20.04.2009. ПИК, работающий на трех длинах оптических волн, совмещен на передачу и прием оптической энергии через один управляемый телескоп (УТ) (Фиг.1, поз.14).To solve this problem, the design of a pulsed laser transceiver channel (PPC) in this optical locator is made in accordance with the patent "Optical radar circular viewing" RU No. 2352957, filing date 09.06.2005, publication date 04/20/2009. A PIK operating at three optical wavelengths is combined to transmit and receive optical energy through one controlled telescope (UT) (Figure 1, item 14).

Такое решение достигнуто путем использования оптического переключателя (ОП) (Фиг.5, поз.16), который коммутирует оптическую систему ППК в три положения согласно патенту «Устройство для ориентирования светового луча» RU №2029239, дата заявки 08.06.1992, дата публикации 27.12.1996.This solution was achieved by using an optical switch (OP) (Figure 5, item 16), which commutates the optical control system in three positions according to the patent "Device for orienting the light beam" RU No. 2029239, application date 08.06.1992, publication date 27.12 .1996.

В положении «а» двустороннего зеркала (Фиг.5, поз.42) используется входящий в состав ТВ-канала (Фиг.5, поз.49) электронный оптический преобразователь, который принимает отраженное от объекта излучение и передает его на сенсор ТВ-канала. В двух других положениях двустороннего зеркала «b» и «с» ОП обеспечивает прием на сенсоры от объекта излучения на одной из двух длин оптических волн, задаваемых по команде от процессора (ПР) (Фиг.6, поз.47).In position “a” of the double-sided mirror (FIG. 5, pos. 42), the electronic optical converter included in the TV channel (FIG. 5, pos. 49) is used, which receives radiation reflected from the object and transmits it to the TV channel sensor . In two other positions of the double-sided mirror “b” and “c”, the OP provides reception to the sensors from the radiation object at one of two optical wavelengths specified by a command from the processor (PR) (Fig. 6, item 47).

Лазер (патент RU №2073945, 20.02.1997, дата подачи заявки 13.01.1994, дата публикации 20.02.1997) вместе с блоком преобразования длины волны излучения (Фиг.5, поз.37), совмещенным с устройством управления расходимостью излучения (Фиг.5, поз.38) в общем блоке БПВР (Фиг.5, поз.17) (патент RU №2352957, дата подачи заявки 09.06.2005, дата публикации 20.04.2009), по команде от ПР выдает в обследуемое пространство излучение с заданными длиной оптической волны и углом расходимости. Инфракрасный канал (ПК) (Фиг.1, поз.1-6) обнаруживает объекты с температурным контрастом. В состав канала входят сенсоры в виде линеек (Фиг.1, поз.1, поз.2), чувствительных к температурному контрасту в оптическом диапазоне λ=3.0÷14.0 мкм, зеркальная призма «Дове» (Фиг.1 поз.7), зеркальный объектив с корригирующей оптикой (Фиг.1, поз.10, поз.3, поз.4), спектроделительное зеркало (Фиг.1, поз.5) и глухое зеркало (Фиг.1, поз.6).Laser (patent RU No. 2073945, 02.20.1997, application filing date 01/13/1994, publication date 02/20/1997) together with the radiation wavelength conversion unit (Fig. 5, pos. 37), combined with a radiation divergence control device (Fig. 5, pos. 38) in the general BVRV block (Fig. 5, pos. 17) (RU patent No. 2352957, application filing date 09.06.2005, publication date 04/20/2009), upon command from the PR, emits radiation with the given optical wavelength and divergence angle. The infrared channel (PC) (Figure 1, pos. 1-6) detects objects with temperature contrast. The composition of the channel includes sensors in the form of rulers (Fig. 1, pos. 1, pos. 2), sensitive to temperature contrast in the optical range λ = 3.0 ÷ 14.0 μm, mirror prism "Dove" (Fig. 1, pos. 7), a mirror lens with corrective optics (Fig. 1, pos. 10, pos. 3, pos. 4), a spectro-splitting mirror (Fig. 1, pos. 5) and a blind mirror (Fig. 1, pos. 6).

На Фиг.6 показана функциональная схема управления всеми блоками и узлами ОЛКО.Figure 6 shows a functional diagram of the management of all blocks and nodes of the MLC.

Конструкция ОЛКО в виде консоли позволяет разместить блок встроенного контроля (БВК) с блоком оптической задержки (БОЗ) (Фиг.1, поз.27, поз.22) в зоне, перекрывающей обзор исследуемого пространства СУ (Фиг.1, поз.13).The design of the OLCO in the form of a console allows you to place the built-in control unit (IAC) with an optical delay unit (BOS) (Fig. 1, pos. 27, pos. 22) in an area that overlaps the overview of the investigated space of the control system (Fig. 1, pos. 13) .

Задержка оптического излучения импульсного лазера в БОЗ осуществляется с помощью оптического волокна (Фиг.4, поз.31), один торец которого имеет зеркальное покрытие с заданными коэффициентами отражения и пропускания (Фиг.4, поз.30), а на другом конце оптического волокна устанавливается объектив (Фиг.4, поз.32), в фокальной плоскости которого находится торец этого оптического волокна. Перед объективом перпендикулярно визирной оси объектива с волокном устанавливается зеркало (Фиг.4, поз.33) с заданными коэффициентами отражения и пропускания, а также под углом к визирной оси объектива с оптическим волокном, плоскопараллельная оптическая пластина (Фиг.4, поз.34) с заданными коэффициентами отражения и пропускания. Часть излучения лазера, прошедшая через отверстие на зеркальном объективе (Фиг.1, поз.20) в зоне излучения ППК (Фиг.2, поз. попадает в БОЗ. Прошедшее через отверстие излучение, отражаясь от плоскопараллельной пластины, попадает через объектив (Фиг.4, поз.35) в блок измерения мощности излучения (БИМ) (Фиг.4, поз.36). Полученное в БИМ значение мощности определяет величину части излучения лазера, которая с учетом коэффициента пропускания наклонной плоскопараллельной пластины и зеркала (Фиг.4, поз.33) с заданным коэффициентом пропускания попадает через объектив (Фиг.4, поз.32) в оптическое волокно.The delay of the optical radiation of a pulsed laser in the BOS is carried out using an optical fiber (Figure 4, item 31), one end of which has a mirror coating with predetermined reflection and transmission coefficients (Figure 4, item 30), and at the other end of the optical fiber a lens is mounted (Fig. 4, item 32), in the focal plane of which is the end face of this optical fiber. A mirror is mounted in front of the lens perpendicular to the target axis of the lens with fiber (Fig. 4, pos. 33) with predetermined reflection and transmission coefficients, as well as at an angle to the target axis of the lens with optical fiber, a plane-parallel optical plate (Figure 4, pos. 34) with given reflection and transmission coefficients. The part of the laser radiation that passed through the hole on the mirror lens (Figure 1, item 20) in the radiation zone of the control panel (Figure 2, item falls into the BOS. The radiation transmitted through the hole, reflected from the plane-parallel plate, enters through the lens (Figure 1). 4, pos. 35) to the radiation power measurement unit (BIM) (Fig. 4, pos. 36). The power value obtained in the BIM determines the part of the laser radiation, which, taking into account the transmittance of the inclined plane-parallel plate and mirror (Fig. 4, pos. 33) with a given transmittance gets through about lens (Figure 4, 32) in the optical fiber.

Задержанное в БОЗ излучение лазера возвращается строго параллельно входящему излучению лазера, если это излучение произошло в заданных от ПР координатах. Координаты для входящего излучения конструктивно определяются визирной осью объектива, в фокальной плоскости которого находится торец оптического волокна (Фиг.4, поз.32, поз.31).The laser radiation delayed in the BOS is returned strictly parallel to the incoming laser radiation if this radiation occurred in the coordinates specified by the PR. The coordinates for the incoming radiation are structurally determined by the line of sight of the lens, in the focal plane of which is the end face of the optical fiber (Figure 4, 32, 31).

В зависимости от требований, предъявляемых в конкретном устройстве к встроенному контролю, максимальный интервал задержки импульсов определятся параметрами БОЗ по формулеDepending on the requirements of a particular device for the built-in control, the maximum interval for the delay of pulses is determined by the BOS parameters according to the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
- задержка сигнала при однократном прохождении излучения через оптическое волокно, сек;
Figure 00000002
- signal delay with a single passage of radiation through an optical fiber, sec;

с - скорость света (≈300000 км/сек);s is the speed of light (≈300000 km / s);

n - показатель преломления оптического волокна (≈1,5);n is the refractive index of the optical fiber (≈1.5);

2L - длина волокна за один цикл прохождения излучения через оптическое волокно, км;2L — fiber length per one cycle of radiation passing through an optical fiber, km;

m-1 - число циклов прохождения излучения через оптическое волокно;m-1 - the number of cycles of passage of radiation through an optical fiber;

Ф0 - поток излучения, поступающий на оптическое волокно, Вт;Ф 0 - radiation flux arriving at the optical fiber, W;

Pmin=µPпор - минимальная величина потока излучения, при которой обеспечивается заданная вероятность правильного обнаружения, Вт;P min = µP then - the minimum value of the radiation flux, which provides a given probability of correct detection, W;

µ - требуемое отношение сигнал/шум;µ is the required signal-to-noise ratio;

Рпор - пороговая чувствительность сенсора приемопередающего канала, Вт;P then - threshold sensitivity of the transceiver channel sensor, W;

η1 - коэффициент пропускания оптического элемента 36;η1 is the transmittance of the optical element 36;

1-η1 - коэффициент отражения оптического элемента 36;1-η 1 is the reflection coefficient of the optical element 36;

ρ - коэффициент отражения оптического элемента 33;ρ is the reflection coefficient of the optical element 33;

η3 - коэффициент пропускания наклонной плоскопараллельной пластины 37;η3 is the transmittance of the inclined plane-parallel plate 37;

γ=0,1 β 1n 10 - параметр, характеризующий ослабление излучения в оптическом волокне 34, км-1;γ = 0.1 β 1n 10 - parameter characterizing the attenuation of radiation in the optical fiber 34, km -1 ;

β - коэффициент ослабления оптического волокна на длине волны лазерного излучения, дБ/км.β is the attenuation coefficient of the optical fiber at a wavelength of laser radiation, dB / km.

Полученная последовательность задержанных в БОЗ импульсов от излучения лазера ППК дает возможность оценить обнаружительную способность приемного тракта канала ППК (минимальное отношение сигнал/шум) в диапазоне заданных дальностей данного канала.The obtained sequence of pulses delayed in the BOS from the radiation of the PPC laser makes it possible to evaluate the detection ability of the receive path of the PPC channel (minimum signal-to-noise ratio) in the range of given ranges of this channel.

Встроенный контроль осуществляется во время работы ОЛКО за три временных интервала, при которых координаты имитатора наблюдаемого объекта в БВК по углу места и азимуту остаются неизменными.The built-in control is carried out during the operation of the OLCO for three time intervals at which the coordinates of the simulator of the observed object in the BVC in terms of elevation and azimuth remain unchanged.

Первый интервал времениFirst time interval

С ПР выдается команда для излучения ППК заданной оптической волны, а также команда на прием отраженного и задержанного от БОЗ излучения ТВ-каналом (Фиг.5, поз.49); положение двустороннего зеркала (Фиг.5, поз.42) в «а». В момент совпадения визирной оси зеркала СУ (Фиг.2, поз.12) с координатами, заданными от ПР, выдается команда на излучение лазера ППК (Фиг.6, поз.18). Излучение лазера через оптический люк СУ (Фиг.2, поз.28), оптический люк БВК (Фиг.2, поз.25), отразившись от зеркального объектива БВК (Фиг.2, поз.20) и глухого зеркала (Фиг.2, поз.24), попадает на мишень встроенного контроля (Фиг.2, поз.23). Мишень, установленная в фокальной плоскости зеркального объектива, выполнена из материала с минимальной теплопроводностью и максимальным поглощением на длине волны излучения лазера (например, черненая пробка). В точке попадания излучения лазера материал мишени нагревается. При этом часть излучения через отверстие, расположенное на зеркальном объективе в зоне излучения лазера ППК (Фиг.2, поз.21), попадает в БОЗ (Фиг.2, поз.22), где, пройдя через наклонную плоскопараллельную пластину (Фиг.4, поз.34), зеркало (Фиг.4, поз.33) и объектив (Фиг.4, поз.32), попадает в оптическое волокно. Задержанное по времени в оптическом волокне излучение лазера проецируется обратно через люк БВК (Фиг.4, поз.25) и люк СУ (Фиг.4, поз.28) на зеркало СУ (Фиг.4, поз.12) и УТ (Фиг.4, поз.14), затем через блок ОП фиксируется на матрице в ТВ-канале, и координаты этого места запоминаются в ПР.With PR, a command is issued for the emission of the PPC of a given optical wave, as well as a command for receiving reflected and delayed radiation from the BOS by the TV channel (Figure 5, item 49); the position of the two-way mirror (Figure 5, pos. 42) in "a". At the moment of coincidence of the target axis of the SU mirror (FIG. 2, item 12) with the coordinates given from the PR, a command is issued to emit the PPK laser (FIG. 6, item 18). Laser radiation through the optical sunroof SU (Figure 2, pos. 28), the optical sunroof of the BVK (Figure 2, pos. 25), reflected from the mirror lens of the BVK (Figure 2, pos. 20) and the blind mirror (Figure 2 , pos.24), hits the target of the built-in control (Figure 2, pos.23). The target mounted in the focal plane of the mirror lens is made of a material with minimal thermal conductivity and maximum absorption at the laser radiation wavelength (for example, blackened plug). At the point of the laser radiation, the target material is heated. At the same time, part of the radiation through the hole located on the mirror lens in the radiation zone of the PPK laser (Figure 2, item 21) falls into the BOS (Figure 2, item 22), where, passing through an inclined plane-parallel plate (Figure 4 , pos. 34), the mirror (Fig. 4, pos. 33) and the lens (Fig. 4, pos. 32) fall into the optical fiber. The laser radiation delayed in time in the optical fiber is projected back through the BVK hatch (Figure 4, item 25) and the SU hatch (Figure 4, item 28) onto the mirror of the SU (Figure 4, item 12) and UT (Fig. .4, pos. 14), then through the block OP is fixed on the matrix in the TV channel, and the coordinates of this place are stored in the PR.

Второй интервал времени равен времени поворота СУ на 180 градусов.The second time interval is equal to the turn time of the control system by 180 degrees.

Излучение контрастной (нагретой) точки на мишени (Фиг.3, поз.3) передается зеркальным объективом БВК через люк БВК (Фиг.3, поз.26) и люк СУ (Фиг.3, поз.29), отражается зеркалом СУ (Фиг.3, поз.11), зеркальным объективом (Фиг.3, поз.10), глухим зеркалом (Фиг.3, поз.10), пройдя призму Дове, спектроделительное зеркало (Фиг.3, поз.5) и корригирующую оптику (Фиг.3, поз.4), попадает на сенсор (Фиг.3, поз.2). Другая часть излучения (нагретой точки), отразившись от спектроделительного зеркала (Фиг.3, поз.5) и от глухого зеркала (Фиг.3, поз.6), попадает на сенсор (Фиг.3, поз.1). Полученные координаты обоих сенсоров обрабатываются и запоминаются в ПР.The radiation of the contrast (heated) point on the target (Fig. 3, pos. 3) is transmitted by the BVK mirror lens through the BVK hatch (Fig. 3, pos. 26) and the SU hatch (Fig. 3, pos. 29) is reflected by the SU mirror ( Fig.3, pos.11), a mirror lens (Fig.3, pos.10), a dull mirror (Fig.3, pos.10), passing the Dove prism, a spectro-splitting mirror (Fig.3, pos.5) and corrective optics (Figure 3, 4), falls on the sensor (Figure 3, 2). Another part of the radiation (heated point), reflected from the spectro-dividing mirror (Fig. 3, pos. 5) and from a deaf mirror (Fig. 3, pos. 6), enters the sensor (Fig. 3, pos. 1). The obtained coordinates of both sensors are processed and stored in the PR.

Третий интервал равен времени поворота СУ на 360 градусов.The third interval is equal to the rotation time of the control system by 360 degrees.

После приема сигнала лазерного излучения, задержанного в БОЗ и зафиксированного ТВ-каналом в первом интервале времени, из ПР выдается команда в БПВР ППК на переключение в режим приема отраженных и задержанных импульсов излучения лазера от БОЗ на сенсор, адекватный заданной длине оптической волны излучения от БПВР в ППК - положение двустороннего зеркала (Фиг.5, поз.42) «b» или «с». В момент вторичного прохождения визирной оси зеркала СУ (Фиг.2, поз.12) двух координат, задаваемых с ПР, выдается команда от ПР на излучение лазера, которое, попадая в БОЗ (Фиг.22) через отверстие в зеркальном объективе (Фиг.2, поз.21) в зоне излучения лазера, должно возвращаться строго в том же направлении обратно, как и попадающее в БОЗ излучение. Задержанное излучение из БОЗ проходит люки (Фиг.2, поз.25, поз.28), отражается от зеркала (Фиг.2, поз.12) и, попадая в УТ и ППК, фиксируется сенсором в ОП (Фиг.5, поз.40 или поз.41). Полученный от сенсора сигнал обрабатывается в ПР, где определяются параметры ППК.After receiving a laser radiation signal delayed in the BHP and fixed by the TV channel in the first time interval, a command is issued from the PD to the BWPK PPK to switch to the reception mode of reflected and delayed laser radiation pulses from the BHP to the sensor, which is adequate to the specified optical wavelength of radiation from the BWR in PPK - the position of the double-sided mirror (Figure 5, pos. 42) “b” or “c”. At the time of the secondary passage of the target axis of the SU mirror (FIG. 2, item 12) of two coordinates specified from the PR, a command is issued from the PR to the laser radiation, which, falling into the BOS (FIG. 22) through the hole in the mirror lens (FIG. 2, pos. 21) in the laser radiation zone, it must return strictly in the same direction back as the radiation incident on the BOS. The delayed radiation from the BOS passes through the hatches (Figure 2, item 25, item 28), is reflected from the mirror (Figure 2, item 12) and, getting into the UT and PPC, is fixed by the sensor in the OP (Figure 5, item .40 or item 41). The signal received from the sensor is processed in the PR, where the parameters of the control panel are determined.

Таким образом, за один поворот СУ на 360° в ОЛКО все каналы, работающие от температурного контраста наблюдаемого объекта, работающие на естественном контрасте наблюдаемого объекта, ППК активного подсвета, имеют строго параллельные оптические оси сканирования в пространстве, соответствующие зафиксированным координатам в блоке памяти ПР.Thus, in a single rotation of the control system by 360 ° in the VLCO, all channels operating from the temperature contrast of the observed object, operating at the natural contrast of the observed object, the active backlight PPC, have strictly parallel optical scanning axes in space corresponding to the fixed coordinates in the PR memory block.

Излучение лазера ППК, прошедшее через БОЗ, попадая обратно в ППК, обеспечивает контроль работы оптического локатора по точности попадания лазерного излучения в точку с заданными пространственными координатами при сканировании исследуемого пространства, дает привязку оси ТВ-канала к излучению лазера ППК и определяет заданное минимальное отношение сигнал/шум фотоприемного сенсора ППК.The radiation of the PPC laser passing through the BOS, getting back into the PPC, provides control of the optical locator by the accuracy of the laser radiation hit the point with the given spatial coordinates when scanning the studied space, gives the TV channel axis binding to the PPC laser radiation and determines the specified minimum signal ratio / noise photodetector sensor PPC.

Заявленное конструктивное решение оптического локатора кругового обзора соответствует критерию промышленной применимости и может быть изготовлено на предприятиях оптико-механической промышленности.The claimed design solution of the optical radar circular visor meets the criterion of industrial applicability and can be manufactured at the enterprises of the optical-mechanical industry.

Условные обозначенияLegend

1. Сенсор на λ=8÷14 мкм1. The sensor at λ = 8 ÷ 14 microns

2. Сенсор на λ=3÷5 мкм2. The sensor at λ = 3 ÷ 5 microns

3. Корригирующая оптика на λ=8÷14 мкм3. Corrective optics at λ = 8 ÷ 14 microns

4. Корригирующая оптика на λ=3÷5 мкм4. Corrective optics at λ = 3 ÷ 5 microns

5. Спектроделительное зеркало (λ=3÷5 мкм/λ=8÷14 мкм)5. Spectro-splitting mirror (λ = 3 ÷ 5 μm / λ = 8 ÷ 14 μm)

6. Глухое зеркало на λ=8÷14 мкм6. Deaf mirror at λ = 8 ÷ 14 microns

7. Призма Дове7. Prism Dove

8. Зубчатое соединение обоймы с призмой Дове с вращающимся корпусом с оптикой8. Gear connection of the cage with the Dove prism with a rotating housing with optics

9. Глухое зеркало на λ=3÷14 мкм9. Deaf mirror at λ = 3 ÷ 14 microns

10. Зеркальный объектив на λ=3÷14 мкм10. Mirror lens at λ = 3 ÷ 14 μm

11. Сканирующее глухое зеркало канала λ=3÷14 мкм11. Scanning blind mirror of the channel λ = 3 ÷ 14 μm

12. Сканирующее глухое зеркало канала λ=0.2÷5.0 мкм12. Scanning blind mirror of the channel λ = 0.2 ÷ 5.0 μm

13. Вращающийся цилиндр с оптикой сканирующего устройства (СУ)13. A rotating cylinder with optics of a scanning device (SU)

14. Управляемый телескоп14. Guided telescope

15. Глухое зеркало на λ=0.2÷2.0 мкм15. Deaf mirror at λ = 0.2 ÷ 2.0 μm

16. Оптический коммутатор16. Optical switch

17. Преобразователь длины волны и расходимости излучения лазера (БПВР)17. The converter of the wavelength and the divergence of the laser radiation (BWR)

18. Импульсный лазер18. Pulsed laser

19. Торсионное соединение сканирующих зеркал19. Torsion connection of scanning mirrors

20. Зеркальный объектив БВК20. Mirror lens BVK

21. Отверстие в зеркальном объективе БВК21. The hole in the mirror lens BVK

22. Блок оптической задержки (БОЗ)22. Block optical delay (BOS)

23. Мишень встроенного контроля23. Target built-in control

24. Глухое зеркало БВК24. Deaf mirror BVK

25. Оптический люк БВК для лазерного приемопередающего канала и канала ТВ25. Optical sunroof BVK for a laser transceiver channel and a TV channel

26. Оптический люк БВК для ИК каналов26. Optical sunroof BVK for IR channels

27. Блок встроенного контроля (БВК)27. Block of built-in control (BVK)

28. Оптический люк для лазерного приемопередающего канала и канала ТВ28. Optical sunroof for laser transceiver channel and TV channel

29. Оптический люк для ИК каналов29. Optical sunroof for IR channels

30. Зеркальное покрытие с заданным коэффициентом отражения и пропускания30. Mirror coating with a given reflectance and transmittance

31. Оптический кабель31. Optical cable

32. Объектив к оптическому кабелю32. The lens to the optical cable

33. Зеркало с заданным коэффициентом отражения и пропускания33. Mirror with a given reflection and transmittance

34. Плоскопараллельная пластина с заданным коэффициентом отражения и пропускания34. Plane-parallel plate with a given reflection and transmission coefficient

35. Объектив для блока измерения мощности излучения35. The lens for the unit for measuring radiation power

36. Блок измерения мощности излучения (БИМ)36. Block measurement of radiation power (BIM)

37. Устройство для преобразования длины волны излучения37. Device for converting a wavelength of radiation

38. Устройство для преобразования расходимости излучения38. Device for converting the divergence of radiation

39. Блок с ТВ сенсором39. Unit with TV sensor

40. Сенсор для приема излучения на длине волны λ140. Sensor for receiving radiation at a wavelength of λ1

41. Сенсор для приема излучения на длине волны λ241. Sensor for receiving radiation at a wavelength of λ2

42. Двухстороннее глухое зеркало42. Double-sided blind mirror

43. 44, 45, 46. Глухие зеркала43. 44, 45, 46. Deaf mirrors

47. Процессор47. The processor

48. Ротор двигателя и кодовый диск положения ротора48. Motor rotor and rotor position code disk

Claims (3)

1. Оптический локатор кругового обзора со сканирующим устройством в виде полого цилиндра, являющегося ротором электродвигателя, с отверстиями на обоих торцах и двумя оптическими люками, служащими для прохождения входящих и исходящих оптических сигналов различной длины волны через оптические элементы, которые встроены внутрь цилиндра: канал для приема оптического излучения от объекта, имеющего температурный контраст, использует один люк; приемопередающий канал с встроенным телевизионным сенсором и сенсорами для приема отраженного от объекта излучения лазера использует другой люк, через который также реализуется динамический встроенный контроль оптического локатора, отличающийся тем, что сканирующее устройство с отверстиями на обоих торцах, на образующей цилиндра которого закреплены два люка с прозрачностью на различные диапазоны оптических длин волн, а также внутри цилиндра против каждого люка закреплено по сканирующему глухому зеркалу, отклоняющемуся на осях, перпендикулярных оси вращения цилиндра оппозитно относительно друг друга на равные углы при помощи роликов одинакового диаметра, жестко закрепленных на этих осях и соединенных с помощью торсиона, закрепленного на этих роликах, причем сканирующее глухое зеркало приемопередающего канала в режиме встроенного контроля оптического локатора в динамике отражает излучение лазера, которое включается в момент совпадения визирной оси сканирующего устройства с координатами, заданными по команде от процессора, и, попадая на зеркальный объектив блока встроенного контроля (БВК), делится на две части, где одна часть излучения фокусируется на мишени блока встроенного контроля, а другая часть излучения лазера через отверстие в зеркальном объективе БВК, расположенное на месте пятна излучения лазера на зеркальном объективе БВК, попадает в оптическую линию задержки блока встроенного контроля, включая оптическое волокно, где задерживается по времени и возвращается обратно строго в том же направлении, как и попадающее в оптическую линию задержки излучение.1. The optical radar circular view with a scanning device in the form of a hollow cylinder, which is the rotor of the electric motor, with holes at both ends and two optical hatches, which serve for the passage of incoming and outgoing optical signals of different wavelengths through optical elements that are built into the cylinder: channel for receiving optical radiation from an object having a temperature contrast uses one hatch; the transceiver channel with a built-in television sensor and sensors for receiving laser radiation reflected from the object uses another hatch, through which dynamic built-in control of the optical locator is also implemented, characterized in that the scanning device with holes at both ends, on the cylinder generatrix of which two hatches with transparency are fixed on different ranges of optical wavelengths, as well as inside the cylinder against each hatch, a perp fixed to the axle is deflected, deflecting on the axes which are opposite to the axis of rotation of the cylinder oppositely relative to each other at equal angles by means of rollers of the same diameter, rigidly fixed on these axes and connected by a torsion bar mounted on these rollers, the scanning blind mirror of the transceiver channel in the built-in control of the optical locator in the dynamics reflects laser radiation , which is turned on at the moment of coincidence of the sighting axis of the scanning device with the coordinates specified by a command from the processor, and, getting on the mirror lens unit built-in control (BVK), is divided into two parts, where one part of the radiation is focused on the target of the built-in control unit, and the other part of the laser radiation through the hole in the BVK mirror lens, located at the spot of the laser radiation on the BVK mirror lens, falls into the optical delay line integrated control unit, including optical fiber, where it is delayed in time and returns back exactly in the same direction as the radiation incident on the optical delay line. 2. Оптический локатор кругового обзора по п.1, отличающийся тем, что блок встроенного контроля содержит устройство, позволяющее с помощью зеркального объектива блока встроенного контроля с дополнительным отверстием разделить попадающее на зеркальный объектив излучение лазера на две составляющие: одна составляющая, отразившись от зеркального объектива, попадает на мишень с максимальным поглощением и минимальной теплопроводностью на оптической длине волны излучения лазера, находящуюся в фокальной плоскости этого объектива и преобразующую энергию лазера в нагрев точки мишени; другая часть излучения лазера, проходя через отверстие в зеркальном объективе в зоне излучения лазера, попадает в блок оптической линии задержки, где задерживается по времени и выходит из отверстия точно в том же направлении, что и входящее в линию задержки излучение лазера, если излучение лазера произошло точно по визирной оси заданных координат блока оптической задержки.2. The optical circular viewing locator according to claim 1, characterized in that the built-in control unit includes a device that allows using laser mirror of the built-in control unit with an additional hole to divide the laser radiation incident on the mirror lens into two components: one component, reflected from the mirror lens hits a target with maximum absorption and minimum thermal conductivity at the optical wavelength of the laser radiation, located in the focal plane of this lens and transforming conductive laser energy to heat the target point; the other part of the laser radiation, passing through the hole in the mirror lens in the laser radiation zone, enters the block of the optical delay line, where it is delayed in time and leaves the hole in exactly the same direction as the laser radiation entering the delay line, if the laser radiation has occurred exactly along the line of sight of the given coordinates of the optical delay unit. 3. Оптический локатор по п.1, отличающийся тем, что временная задержка излучения импульсного лазера в блоке оптической задержки осуществляется с помощью установленного в нем оптического волокна, у которого один торец имеет зеркальное покрытие с заданными коэффициентами отражения и пропускания, а на другом конце оптического волокна установлен объектив, в фокальной плоскости которого размещен другой торец этого оптического волокна, а также зеркало, установленное перпендикулярно визирной оси объектива, с заданными коэффициентами отражения и пропускания, которые выбираются по формуле с заданными параметрами для конкретного устройства
Figure 00000001

где
Figure 00000002
- задержка сигнала при однократном прохождении излучения через оптическое волокно, с;
с - скорость света (≈300000 км/с);
n - показатель преломления оптического волокна (≈1,5);
2L - длина волокна за один цикл прохождения излучения через оптическое волокно, км;
m - 1 - число циклов прохождения излучения через оптическое волокно;
Ф0 - поток излучения, поступающий на оптическое волокно, Вт;
Pmin=µPпор - минимальная величина потока излучения, при которой обеспечивается заданная вероятность правильного обнаружения, Вт;
µ - требуемое отношение сигнал/шум;
Рпор - пороговая чувствительность сенсора приемопередающего канала, Вт;
η1 - коэффициент пропускания зеркала, установленного перед объективом;
1 - η1 - коэффициент отражения зеркала, установленного перед объективом;
ρ - коэффициент отражения зеркального покрытия торца оптического волокна;
η3 - коэффициент пропускания наклонной плоскопараллельной пластины;
γ=0,1 β 1n 10 - параметр, характеризующий ослабление излучения в оптическом волокне, км-1;
β - коэффициент ослабления оптического волокна на длине волны лазерного излучения, дБ/км,
а также плоскопараллельная пластина с заданными коэффициентами отражения и пропускания, установленная под углом к визирной оси объектива, которая отражает часть излучения в блок измерения мощности этого излучения, а прошедшая через пластину часть излучения определяет величину лазерного излучения, попадающего в оптическое волокно.
3. The optical locator according to claim 1, characterized in that the time delay of the radiation of a pulsed laser in the optical delay unit is carried out using an optical fiber installed in it, in which one end has a mirror coating with predetermined reflection and transmittance, and at the other end of the optical fiber, a lens is installed, in the focal plane of which is placed the other end of this optical fiber, as well as a mirror mounted perpendicular to the sight axis of the lens, with given coefficients reflected I and transmission, which are selected from the formula with specified parameters for a particular device
Figure 00000001

Where
Figure 00000002
- signal delay with a single passage of radiation through an optical fiber, s;
s is the speed of light (≈300000 km / s);
n is the refractive index of the optical fiber (≈1.5);
2L — fiber length per one cycle of radiation passing through an optical fiber, km;
m - 1 - the number of cycles of transmission of radiation through an optical fiber;
Ф 0 - radiation flux arriving at the optical fiber, W;
P min = µP then - the minimum value of the radiation flux, which provides a given probability of correct detection, W;
µ is the required signal-to-noise ratio;
P then - threshold sensitivity of the transceiver channel sensor, W;
η 1 - transmittance of the mirror mounted in front of the lens;
1 - η 1 - reflection coefficient of the mirror mounted in front of the lens;
ρ is the reflection coefficient of the mirror coating of the end of the optical fiber;
η 3 - transmittance of an inclined plane-parallel plate;
γ = 0.1 β 1n 10 - parameter characterizing the attenuation of radiation in the optical fiber, km -1 ;
β is the attenuation coefficient of the optical fiber at a wavelength of laser radiation, dB / km,
as well as a plane-parallel plate with predetermined reflection and transmission coefficients, mounted at an angle to the line of sight of the lens, which reflects part of the radiation in the unit for measuring the power of this radiation, and the part of the radiation passing through the plate determines the amount of laser radiation entering the optical fiber.
RU2009120160/28A 2009-05-27 2009-05-27 Optical locator of circular scan RU2453866C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009120160/28A RU2453866C2 (en) 2009-05-27 2009-05-27 Optical locator of circular scan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009120160/28A RU2453866C2 (en) 2009-05-27 2009-05-27 Optical locator of circular scan

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009120160A RU2009120160A (en) 2010-12-20
RU2453866C2 true RU2453866C2 (en) 2012-06-20

Family

ID=44056123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009120160/28A RU2453866C2 (en) 2009-05-27 2009-05-27 Optical locator of circular scan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2453866C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4995102A (en) * 1987-05-13 1991-02-19 Hitachi, Ltd. Scanning method used by laser radar and laser radar for carrying out the method
RU2032918C1 (en) * 1992-06-15 1995-04-10 Александр Абрамович Часовской Location device
RU2084925C1 (en) * 1995-04-14 1997-07-20 Юрий Васильевич Чжан Pulse laser ranging system
RU2352957C2 (en) * 2007-01-22 2009-04-20 Виктор Глебович Архипов Optical radar of circular scan

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4995102A (en) * 1987-05-13 1991-02-19 Hitachi, Ltd. Scanning method used by laser radar and laser radar for carrying out the method
RU2032918C1 (en) * 1992-06-15 1995-04-10 Александр Абрамович Часовской Location device
RU2084925C1 (en) * 1995-04-14 1997-07-20 Юрий Васильевич Чжан Pulse laser ranging system
RU2352957C2 (en) * 2007-01-22 2009-04-20 Виктор Глебович Архипов Optical radar of circular scan

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009120160A (en) 2010-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7064817B1 (en) Method to determine and adjust the alignment of the transmitter and receiver fields of view of a LIDAR system
EP2564147B1 (en) Optical transceiver built-in test (bit)
US5517297A (en) Rangefinder with transmitter, receiver, and viewfinder on a single common optical axis
USRE40927E1 (en) Optical detection system
CN101319884B (en) Multi-light axis consistency test device based on multiband target plate and rotating reflection mirror
US9255790B2 (en) Wide angle bistatic scanning optical ranging sensor
CN107015237A (en) A kind of sounding optical system
JP2019523410A (en) Optical system for detecting the scanning range
US7443494B1 (en) Apparatus and method for detecting optical systems in a terrain
JP2000206243A (en) Laser radar with automatic adjusting device for transmission/reception optical axis
US3533696A (en) Laser range finder including a light diffusing element
CN113625295A (en) Optical system for laser radar and laser radar
RU2335728C1 (en) Optical-electronic search and tracking system
WO2019067057A1 (en) Focal region optical elements for high-performance optical scanners
CN206960659U (en) A kind of sounding optical system
EP3368854B1 (en) Boresight alignment module
RU2453866C2 (en) Optical locator of circular scan
US20200355802A1 (en) Scanning system and transmitting and receiving device for a scanning system
CN113296079B (en) Remote photoelectric detection system
AU2003300871A1 (en) Optical system
RU2352957C2 (en) Optical radar of circular scan
CN201177500Y (en) Multi- light axis consistency test device based on multi- light spectrum target plate and rotating reflector
CN212431950U (en) Laser collimation aiming emitter and laser explosive-removing device
RU2700863C1 (en) Method of detecting small-size air targets
RU63520U1 (en) OPTICAL AND ELECTRONIC SEARCH AND MAINTENANCE SYSTEM OBJECTIVES

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20110204

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20120215

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160528

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170502

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190528