RU2477866C1 - Method for shaping of information field of laser teleorientation system - Google Patents

Method for shaping of information field of laser teleorientation system Download PDF

Info

Publication number
RU2477866C1
RU2477866C1 RU2011143333/07A RU2011143333A RU2477866C1 RU 2477866 C1 RU2477866 C1 RU 2477866C1 RU 2011143333/07 A RU2011143333/07 A RU 2011143333/07A RU 2011143333 A RU2011143333 A RU 2011143333A RU 2477866 C1 RU2477866 C1 RU 2477866C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lines
information
time
raster
command
Prior art date
Application number
RU2011143333/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Прович Семенков
Дмитрий Анатольевич Бондаренко
Игорь Николаевич Скотников
Александр Владимирович Комиков
Екатерина Викторовна Семенкова
Original Assignee
Виктор Прович Семенков
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 Виктор Прович Семенков filed Critical Виктор Прович Семенков
Priority to RU2011143333/07A priority Critical patent/RU2477866C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2477866C1 publication Critical patent/RU2477866C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: invention is designed for shaping of information field of laser teleorientation and navigation systems, optical connection, and can be used at control, landing and docking of airborne vehicles, escort of ships through narrow zones or bridge sections, remote control of robotic devices in zones that are dangerous for human health, etc. The proposed method is based on scanning by means of acoustooptical deflectors of the laser emission with a pencil-beam directional pattern; at that, laser beam movement trajectory provides formation both of information frames used for measurement of the controlled object coordinates, and command frames used for transfer of additional commands to the controlled object. The peculiar feature of the method is simultaneous formation of two lines of the information raster, which are displaced relative to each other by N/4 lines, by alternating formation of single cycles in the first line and then in the second line, where N is number of lines in a raster.
EFFECT: improving informativity of laser teleorientation system owing to increasing the repetition frequency of information and command rasters in information field of laser teleorientation system by reducing the duration of time delays between cycles, and owing to reducing light losses.
4 dwg

Description

Изобретение относится к лазерной технике и предназначено для формирования лазерного информационного поля для систем телеориентации, навигации и оптической связи, в системах управления автоматическими подвижными аппаратами. Изобретение может быть использовано при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, корректировке траектории полета самонаводящихся снарядов и ракет, проводке судов по сложным фарватерам, дистанционном управлении робототехническими устройствами.The invention relates to laser technology and is intended to form a laser information field for tele-orientation, navigation and optical communication systems, in control systems of automatic mobile devices. The invention can be used in controlling, landing and docking aircraft, adjusting the flight path of homing missiles and missiles, guiding ships along complex fairways, remote control of robotic devices.

Для формирования информационного поля (ИП) лазерной системы телеориентации (ЛСТ) широко используется способ, основанный на пространственном кодировании светового поля модулирующим растром (заявка Великобритании №1395246, заявл. 17.10.72 г., опубл. 21.05.75 г., НКИ H4D, кл. G01S 1/70). Однако такому способу и аппаратуре, его реализующей, присущи значительные световые потери на модулирующем растре, а закон кодирования информационного поля определяется типом модулирующего растра.For the formation of the information field (IP) of the laser television orientation system (LST), a method is widely used based on the spatial coding of the light field by a modulating raster (UK application No. 1395246, application. 17.10.72, publ. 21.05.75, NCI H4D, CL G01S 1/70). However, this method and the apparatus implementing it are characterized by significant light losses on the modulating raster, and the law of encoding the information field is determined by the type of modulating raster.

Более совершенным является способ, основанный на поэлементном сканировании лазерного пучка с "иглообразной" диаграммой направленности (заявка Великобритании №2133652, заявл. 14.11.83 г., №8330302, опубл. 24.07.84 г., кл. F41G 7/00, НКИ H4D; патент RU №2093849, приоритет 13.12.1995, МПК G01S 1/70, 17/87). В таком способе лазерный пучок совершает возвратно-поступательное сканирование вначале по одной координате с дискретным переходом по ортогональной координате после завершения каждого возвратно-поступательного движения лазерного пучка, а затем, после заполнения лазерным излучением прямоугольного растра, направление сканирования меняется на ортогональное. Выделение координат управляемого объекта в ИП ЛСТ основано на измерении временного интервала между двумя принимаемыми лазерными сигналами во время возвратно-поступательного сканирования лазерного пучка. Световые потери при этом определяются эффективностью дефлекторов (сканеров), а наличие "иглообразной" диаграммы направленности лазера обеспечивает более высокую плотность лазерного излучения, чем у лазерных систем с пространственным кодированием светового поля модулирующим растром и, следовательно, более высокое отношение сигнал/шум в фотоприемном устройстве управляемого изделия.More perfect is a method based on element-wise scanning of a laser beam with a "needle-shaped" radiation pattern (UK application No. 2133652, application. 14.11.83, No. 8330302, publ. 24.07.84, class. F41G 7/00, NKI H4D; patent RU No. 2093849, priority 13.12.1995, IPC G01S 1/70, 17/87). In this method, the laser beam performs a reciprocating scan, first at one coordinate with a discrete transition along the orthogonal coordinate after the completion of each reciprocating movement of the laser beam, and then, after filling a rectangular raster with laser radiation, the scanning direction changes to orthogonal. The allocation of the coordinates of the controlled object in the LST IP is based on measuring the time interval between two received laser signals during the reciprocating scanning of the laser beam. In this case, light losses are determined by the efficiency of deflectors (scanners), and the presence of a “needle-shaped” laser radiation pattern provides a higher density of laser radiation than laser systems with spatial coding of the light field by a modulating raster and, therefore, a higher signal-to-noise ratio in the photodetector managed product.

Недостатком способа является невозможность передачи ЛСТ дополнительной информации, необходимой для оптимального управления объектом, которая должна передаваться на объект управления независимо от его местоположения в информационном поле. В качестве такой информации могут быть, например, командные сигналы, меняющие коэффициент усиления в контуре передачи управляемого объекта и связанные, например, с наличием угловой скорости сопровождения за счет движения линии визирования, ветровым воздействием и т.д.The disadvantage of this method is the inability to transmit LST additional information necessary for optimal control of the object, which should be transmitted to the control object regardless of its location in the information field. Such information can be, for example, command signals that change the gain in the transmission loop of a controlled object and are associated, for example, with the presence of an angular tracking speed due to the movement of the line of sight, wind exposure, etc.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ, основанный на поочередном формировании двух прямоугольных ортогональных информационных растров, образованных за счет сканирования лазерного пучка в каждом растре по N строкам с числом тактов сканирования в строке, равном трем, с заданными задержками между тактами, встречном сканировании двух соседних тактов и равном времени задержки между ними для первого и второго растров, после формирования Р информационных растров формируют S командных растров, у которых в каждом такте одинаковое направление сканирования по строке, временной интервал между первым и вторым тактами пропорционален величине передаваемой команды (патент RU №2099730, приоритет 01.03.1996, МПК G01S 1/70, G02F 1/11, прототип).Closest to the claimed technical solution is a method based on the alternate formation of two rectangular orthogonal information rasters formed by scanning a laser beam in each raster in N lines with the number of scan cycles per line equal to three, with specified delays between cycles, counter-scanning two adjacent measures and equal delay times between them for the first and second rasters, after the formation of P information rasters, S command rasters are formed, in which each the same scan direction along the line, the time interval between the first and second measures is proportional to the size of the transmitted command (patent RU No. 2099730, priority 01.03.1996, IPC G01S 1/70, G02F 1/11, prototype).

Недостатком способа является увеличение световых потерь и уменьшение отношения сигнал/шум при повышении частоты повторения информационных и командных растров. При повышении частоты уменьшается время формирования такта каждой строки, а время необходимых гашений лазерного луча на временные задержки между тактами строк остается постоянным, так как оно обусловлено способом формирования растра и техническими характеристиками аппаратуры, реализующей данный способ.The disadvantage of this method is an increase in light loss and a decrease in signal-to-noise ratio with increasing repetition rate of information and command rasters. As the frequency increases, the time of formation of the beat of each line decreases, and the time of the necessary blanking of the laser beam for the time delays between the lines of the lines remains constant, since it is due to the method of forming the raster and the technical characteristics of the equipment that implements this method.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение информативности лазерной системы телеориентации за счет повышения частоты повторения информационных и командных растров в информационном поле ЛСТ путем уменьшения длительности временных задержек между тактами и снижения световых потерь.The technical result of the invention is to increase the information content of the laser TV orientation system by increasing the repetition rate of information and command rasters in the information field of the LST by reducing the length of time delays between measures and reducing light loss.

Технический результат достигается тем, что в известном способе формирования ИП ЛСТ, основанном на поочередном формировании Р пар прямоугольных ортогональных информационных растров, образованных за счет сканирования лазерного пучка в каждом растре по N строкам с числом тактов сканирования в строке, равном трем, и встречном направлении сканирования двух соседних тактов, с временем сканирования такта ТС и формировании S командных растров, образованных за счет сканирования лазерного пучка в каждом растре по N строкам с числом тактов сканирования в строке, равном трем, у которых в каждом такте выбрано одинаковое направление сканирования по строкам, временной интервал между первым и вторым тактами эквивалентен величине передаваемой команды, а временные задержки между вторыми и третьими тактами, являющиеся признаками типа растра, различны для каждого из информационных и командных растров, одновременно формируют две строки растра, сдвинутые относительно друг друга на N/4 строк, для этого поочередно формируют одиночные такты в первой и затем во второй строках, причем при формировании информационных растров, после формирования второго такта второй строки, вводят временную задержку, являющуюся признаком информационного кадра, а при формировании командных растров, после формирования первого такта второй строки, вводят временную задержку ΔТ=0…ТС, эквивалентную величине передаваемой команды, после формирования второго такта второй строки вводят временную задержку, равную сумме временных задержек - временной задержки, являющейся признаком командного растра, и величины (ТС-ΔТ), и сдвигают следующую пару вновь формируемых строк относительно сформированной пары строк на N/4 строки.The technical result is achieved by the fact that in the known method of generating LST IP, based on the alternate generation of P pairs of rectangular orthogonal information rasters formed by scanning a laser beam in each raster in N lines with the number of scan ticks per line equal to three and the opposite direction of scanning two adjacent measures, with a scan time of the tact Т С and the formation of S command rasters formed by scanning the laser beam in each raster in N lines with the number of clock strokes There are three lines in the line for which the same scanning direction is selected in each step in rows, the time interval between the first and second measures is equivalent to the value of the transmitted command, and the time delays between the second and third measures, which are signs of the raster type, are different for each of the information and command rasters, at the same time form two lines of the raster, shifted relative to each other by N / 4 lines, for this, one-time steps are alternately formed in the first and then in the second lines, and when forming Hovhan information rasters after the formation of the second bar of the second line is introduced time delay, which is the feature of the data frame, and when forming command rasters after the formation of the first bar of the second line is introduced time delay? T = 0 ... T C, an equivalent value of the transmitted command, after the formation of the second bar of the second line is introduced time delay equal to the sum of time delays - the time delay, which is a sign of the raster command, and the value (C T -ΔT) and the next pair is shifted again f rmiruemyh rows formed with respect to the pair of rows N / 4 lines.

Одновременное формирование двух строк информационного растра, сдвинутых относительно друг друга на N/4 строк, путем поочередного формирования одиночных тактов в первой и затем во второй строках, введение временной задержки, являющейся признаком информационного кадра, после формирования второго такта второй строки, введение после формирования первого такта второй строки командных растров временной задержки ΔТK=0…ТC, эквивалентной величине передаваемой команды, и введение после формирования второго такта второй строки командных растров временной задержки, равной сумме временных задержек - временной задержки, являющейся признаком командного растра, и величины (ТС-ΔТK), а также сдвиг следующей пары вновь формируемых строк относительно сформированной пары строк на N/4 строки позволили повысить информативность лазерной системы телеориентации за счет повышения частоты передачи информационного поля лазерной системы телеориентации путем уменьшения длительности временных задержек между тактами и снижения световых потерь.The simultaneous formation of two lines of the information raster, shifted relative to each other by N / 4 lines, by alternately forming single measures in the first and then in the second lines, introducing a time delay, which is a sign of the information frame, after the second measure of the second line is formed, introduction after the first stroke of the second line raster command delay time? T K = 0 ... T C, equivalent to a transmitted command, and administering after forming the second bar of the second line command tensile s time delay equal to the sum of time delays - the time delay, which is a sign of the raster command, and the value (C T -ΔT K), and the shift next pair relative to the newly formed lines formed on the pair of rows N / 4 rows improved the informativeness laser system teleorientatsii by increasing the frequency of transmission of the information field of the laser television orientation system by reducing the length of time delays between clock cycles and reducing light losses.

Заявителем и авторами не обнаружено в патентной и научно-технической литературе ЛСТ, выполненных подобным образом.The applicant and the authors are not found in the patent and scientific and technical literature LST, performed in this way.

На фиг.1 представлена траектория движения лазерного пучка при формировании двух информационных (ИК) (фиг.1а) и 1б)) и одного командного кадров (КК) (растров) ИП (фиг.1в)) для случая восьми строк и трех тактов в каждой строке. На фиг.1 справа или снизу приведены номера строк (от 1 до 8), слева или сверху приведены номера тактов (от 1 до 24), показывающие пространственное положение каждого такта строк (и каждой строки) в соответствующем растре, а также условное положение фотоприемного устройства (ФПУ) управляемого объекта в лазерном растре, имеющего координаты ХК и YК и расположенного на пересечении пятой горизонтальной и седьмой вертикальной строк. Три такта сканирования в каждой строке для удобства изображения пространственно разнесены. Линейные размеры кадров равны А×А.Figure 1 shows the trajectory of the laser beam during the formation of two information (IR) (figa) and 1b)) and one command frame (QC) (raster) PI (figv) for the case of eight lines and three clock cycles each line. Figure 1 shows the line numbers (1 to 8) to the right or bottom, the measure numbers (1 to 24) to the left or top, showing the spatial position of each measure of the lines (and each line) in the corresponding raster, as well as the conditional position of the photodetector device (FPU) of a managed object in a laser raster having coordinates X K and Y K and located at the intersection of the fifth horizontal and seventh vertical lines. Three scan cycles in each row are spatially separated for the convenience of the image. Linear frame sizes are A × A.

На фиг.2 представлены временные эпюры положения лазерного пучка по горизонтальной координате Х (фиг.2а)) и по вертикальной координате Y (фиг.2б)) при формировании двух информационных растров, содержащих по восемь строк. Слева на эпюрах указаны номера строк, определяющие их пространственное положение в растре. На эпюрах приведены номера тактов (от 1 до 24), показывающие пространственное положение каждого такта строк в каждом растре.Figure 2 presents a temporary plot of the position of the laser beam along the horizontal coordinate X (figa) and along the vertical coordinate Y (fig.2b)) when forming two information rasters containing eight lines. On the left on the diagrams are the line numbers that determine their spatial position in the raster. The diagrams show the numbers of measures (from 1 to 24), showing the spatial position of each measure of the lines in each raster.

На фиг.3а), 3в) и 3д) представлены временные эпюры положения лазерного пучка по горизонтальной строке 5 и вертикальной строке 7 информационных кадров и горизонтальной строке 5 командного кадра, на которых, согласно фиг.1, расположено фотоприемное устройства (ФПУ) управляемого объекта. На фиг.3б), 3г) и 3е) представлены временные эпюры выходных импульсов Uфпу фотоприемного устройства управляемого объекта, имеющего координаты ХК и YК в лазерном растре и расположенного на пересечении пятой горизонтальной и седьмой вертикальной строк. На временных эпюрах положения лазерного пучка по строке указаны номера тактов, образующих используемую строку. Для горизонтальной строки 5 информационного кадра это такты 13, 15 и 17. Для вертикальной строки 7 информационного кадра это такты 19, 21 и 23. Для горизонтальной строки 5 командного кадра это такты 13, 15 и 17.Figures 3a), 3c) and 3d) show time plots of the position of the laser beam along the horizontal line 5 and the vertical line 7 of information frames and the horizontal line 5 of the command frame, on which, according to Fig. 1, the photodetector of the controlled object is located . On figb), 3d) and 3e) presents a temporary diagram of the output pulses U fpu photodetector of a managed object having the coordinates X K and Y K in the laser raster and located at the intersection of the fifth horizontal and seventh vertical lines. The temporal diagrams of the position of the laser beam along the line indicate the numbers of measures that form the line used. For horizontal line 5 of the information frame, these are measures 13, 15, and 17. For vertical line 7 of the information frame, these are steps 19, 21, and 23. For horizontal line 5 of the command frame, these are measures 13, 15, and 17.

На фиг.4а) представлена временная эпюра положения лазерного пучка по горизонтальной координате при формировании одного более сложного информационного растра, содержащего 16 строк. Временные эпюры положения лазерного пучка по строкам и положение лазерного пучка по горизонтальной координате для каждой строки при формировании одного информационного растра, содержащего 16 строк, условно представлены на фиг.4б) и фиг.4в).On figa) presents a temporary plot of the position of the laser beam in the horizontal coordinate during the formation of one more complex information raster containing 16 lines. Temporal diagrams of the position of the laser beam in rows and the position of the laser beam in the horizontal coordinate for each line during the formation of one information raster containing 16 lines are conventionally presented in Fig. 4b) and Fig. 4c).

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

При формировании каждого из информационных и командного кадров лазерный пучок формируют такты, как представлено на фиг.1. Каждый такт относительно предыдущего смещается на N/4=2 строки по координате, ортогональной направлению сканирования по строке. После завершения шести тактов, например 1…6, сформированы две строки - первая и вторая, разнесенные по координате, ортогональной направлению сканирования по строке, также на N/4=2 строки. Далее начинается формирование двух следующих строк - третьей и четвертой.In the formation of each of the information and command frames, the laser beam form the clock, as shown in figure 1. Each measure relative to the previous one is shifted by N / 4 = 2 lines in the coordinate orthogonal to the scanning direction along the line. After the completion of six measures, for example 1 ... 6, two lines are formed - the first and second, spaced along the coordinate orthogonal to the scanning direction along the line, also by N / 4 = 2 lines. Next, the formation of the next two lines begins - the third and fourth.

Время сканирования каждого из тактов по строке одинаково и равно ТС. При формировании информационных кадров временные задержки ТЗ в строках (фиг.2) вводятся только после формирования двух тактов двух одновременно формируемых строк. Например, при одновременном формировании первой и второй строк ИК (фиг.1а)) формируются 1, 2, 3 и 4 такты первой и второй строк, затем гасится лазерное излучение на время ТЗ, и далее формируются 5 и 6 такты первой и второй строк ИК. Величины задержек для ИК с горизонтальными и вертикальными строками различны и равны, соответственно, ТПХ и ТПУ. Эти величины являются признаком горизонтальных или вертикальных кадров. Для каждой строки временная эпюра положения лазерного пучка по строке (фиг.2 и фиг.4а), 4в)) представляет собой три такта. Временная задержка между первым и вторым тактами равна ТС (так как в это время, например, для пятой строки ИК, согласно фиг.2б), между 13 и 15 тактами пятой строки формируется такт 14 шестой строки). Временная задержка между вторым и третьим тактами равна (ТСПХ) или (ТСПУ). Она равна времени ТС сканирования одного такта в другой строке (для пятой строки ИК это формирование 16 такта шестой строки) и времени гашения лазерного луча ТПХ или ТПУ.The scan time of each of the measures on the line is the same and equal to T C. When forming information frames, time delays T 3 in the lines (Fig. 2) are introduced only after the formation of two measures of two simultaneously generated lines. For example, with the simultaneous formation of the first and second IR lines (Fig. 1a)), 1, 2, 3 and 4 cycles of the first and second lines are formed, then the laser radiation is extinguished for the time T 3 , and then 5 and 6 cycles of the first and second lines are formed IR The delay values for IR with horizontal and vertical lines are different and equal, respectively, T PX and T PU . These values are a sign of horizontal or vertical frames. For each line, the temporal plot of the position of the laser beam along the line (Fig. 2 and Fig. 4a), 4c)) is three measures. The time delay between the first and second measures is equal to T C (since at this time, for example, for the fifth line of the IR, according to FIG. 2b), a measure 14 of the sixth line is formed between 13 and 15 measures of the fifth line). The time delay between the second and third measures is (T C + T PX ) or (T C + T PU ). It is equal to the scanning time T C of one measure in another line (for the fifth IR line, this is the formation of 16 measures of the sixth line) and the laser beam blanking time T PX or T PU .

При формировании командных кадров (фиг.1в)), в которых направление сканирования по тактам имеет одинаковое направление, первая временная задержка ΔТК в строках (гашение лазерного излучения) (фиг.3д)) вводится после формирования первого такта двух одновременно формируемых строк, а вторая задержка (ТС-ΔТКПК) вводится после формирования двух тактов двух одновременно формируемых строк.When forming command frames (Fig. 1c)), in which the scan direction along the clocks has the same direction, the first time delay ΔТ K in the lines (laser damping) (Fig. 3d)) is introduced after the formation of the first beat of two simultaneously generated lines, and the second delay (T C -ΔT K + T PC ) is introduced after the formation of two measures of two simultaneously generated lines.

Частота повторения командных кадров, как правило, в 5-10 раз меньше частоты повторения информационных кадров. Командные кадры, как правило, имеют два признака: один признак для передачи поправок по горизонтали, а второй признак для передачи поправок по вертикали.The repetition rate of command frames is usually 5-10 times lower than the repetition rate of information frames. Team frames, as a rule, have two features: one feature for transmitting amendments horizontally, and the second feature for transmitting amendments vertically.

При облучении фотоприемного устройства (ФПУ) управляемого объекта, находящегося в точке ИП с координатами ХК и YК и расположенного на пересечении пятой горизонтальной и седьмой вертикальной строк (фиг.1)), лазерным пучком во время строчного сканирования ФПУ формирует три импульса (фиг.3б), 3г), 3е)).When irradiating a photodetector (FPU) of a controlled object located at the IP point with coordinates X K and Y K and located at the intersection of the fifth horizontal and seventh vertical lines (Fig. 1), the laser beam generates three pulses during line scanning of the FPU (Fig. .3b), 3d), 3e)).

Для информационных кадров временной интервал T1Х,1Y между первыми двумя импульсами определяет величину координаты ФПУ в ИП, а временной интервал (T1X,1Y2X,2Y) между первым и третьим импульсами - ее признак (X или Y). Длительность временного интервала T1X,1Y может меняться от ТC до 3ТC. Как следует из фиг.3а) и 3в), суммарная длительность Т∑X, ∑Y интервалов T1 и T2 для информационных кадров равна: T∑X=(4TCПХ) или Т∑Y=(4ТCПУ).For information frames, the time interval T 1X, 1Y between the first two pulses determines the magnitude of the FPU coordinate in the IP, and the time interval (T 1X, 1Y + T 2X, 2Y ) between the first and third pulses determines its sign (X or Y). The duration of the time interval T 1X, 1Y can vary from T C to 3T C. As follows from figa) and 3c), the total duration T ∑X, ∑Y of intervals T 1 and T 2 for information frames is equal to: T ∑X = (4T C + T PX ) or T ∑Y = (4T C + T PU ).

Для командного кадра временной интервал Т между первым и вторым импульсами определяет величину передаваемой команды ΔТК, временной интервал (Т) между первым и третьим импульсами определяет признак передачи команды. Для командного кадра величина временного интервала Т не зависит от местоположения ФПУ в ИП и определяется величиной временной задержки ΔТК, вводимой при формировании первого и второго тактов сроки. Длительность временного интервала Т может меняться от 2ТС до 3ТС. Как следует из фиг.3д), суммарная длительность Т∑К интервалов Т и Т для командного кадра равна Т∑К=(5ТСПК).For a command frame, the time interval T 1K between the first and second pulses determines the value of the transmitted command ΔT K , the time interval (T 1K + T 2K ) between the first and third pulses determines the sign of command transmission. For the command frame, the value of the time interval T 1K does not depend on the location of the FPU in the IP and is determined by the value of the time delay ΔT K , introduced during the formation of the first and second clock periods. Duration of the time interval T 1K can vary from 3T to 2T C C. As follows from fig.3d), the total duration T ∑K intervals T 1K and T 2K for the command frame is equal to T ∑K = (5T C + T PC ).

Местоположение ФПУ в ИП относительно центра ИП определяется, например, выражением:

Figure 00000001
, где А - линейный размер ИП, T1X,1Y - время между первым и вторым импульсами ФПУ, ТC - время сканирования одного такта строки.The location of the FPU in the IP relative to the center of the IP is determined, for example, by the expression:
Figure 00000001
where A is the linear size of the SP, T 1X, 1Y is the time between the first and second pulses of the FPU, T C is the scan time of one bar of the line.

Величина принятой дополнительной команды Uд может определяться, например, выражением: UдС=ΔTК.The value of the received additional command U d can be determined, for example, by the expression: U d = T 1K -T C = ΔT K.

Признак измеренной координаты XК и YК или командного сигнала Uд определяется временным интервалом между первым и третьим импульсами ФПУ, которые для горизонтальных и вертикальных строк информационного кадра или для командного кадра равны соответственно: (4ТСПХ), (4ТСПУ) или (5ТСПК).The sign of the measured coordinate X K and Y K or the command signal U d is determined by the time interval between the first and third pulses of the FPU, which for horizontal and vertical lines of the information frame or for the command frame are respectively: (4Т С + Т ПХ ), (4Т С + T PU ) or (5T C + T PC ).

Величины задержек ТПХ,ПУ,ПК, являющиеся признаком горизонтальных информационных, вертикальных информационных или командных кадров, могут быть заданы следующими значениями: ТПХ=5 мкс, ТПУ=15 мкс, ТПК1=5 мкс, ТПК2=15 мкс, где ТПК1 и ТПК2 - признаки первого и второго командных кадров. Временной интервал ΔТПС между соседними признаками для данного примера равен 10 мкс. Так как принимаемые импульсы ФПУ флюктуируют по времени, обычно задают доверительный интервал приема сигнала. Длительность времени ожидания приема третьего импульса признака ΔТПХ,ПУ,ПК можно положить равной ±0,4ΔТПС относительно центрального значения.The delay values T PX, PU, PC , which are a sign of horizontal information, vertical information or command frames, can be set by the following values: T PX = 5 μs, T PU = 15 μs, T PK1 = 5 μs, T PK2 = 15 μs, where T PK1 and T PK2 are signs of the first and second command frames. The time interval ΔT PS between adjacent features for this example is 10 μs. Since the received pulses of the FPU fluctuate in time, the confidence interval of signal reception is usually set. The duration of the waiting time for the reception of the third impulse of the sign ΔТ ПХ , ПУ, PC can be set equal to ± 0.4ΔТ ПС relative to the central value.

Отметим, что информация о положении ФПУ в ИП или передаваемой величине команд также содержится в длительности временного интервала между вторым и третьим импульсами ФПУ. Местоположение ФПУ в ИП относительно центра ИП определяется при этом выражением:

Figure 00000002
, где А - линейный размер ИП, Т2 - время между вторым и третьим импульсами ФПУ, ТС - время сканирования одного такта строки. Величина принятой дополнительной команды Uд, при измерении временного интервала между вторым и третьим импульсами ФПУ, может определяться, например, выражением:Note that information about the position of the FPU in the IP or the transmitted value of the commands is also contained in the duration of the time interval between the second and third pulses of the FPU. The location of the FPU in the IP relative to the center of the IP is determined by the expression:
Figure 00000002
where A is the linear size of the PI, T 2 is the time between the second and third pulses of the FPU, T C is the scan time of one bar of the line. The value of the received additional command U d , when measuring the time interval between the second and third pulses of the FPU, can be determined, for example, by the expression:

Uд=2ТCПК=ΔТК.U d = 2T C + T PC -T 2K = ΔT K.

При вычислении среднего значения данных, определенных по временным интервалам между первым и вторым и между вторым и третьим импульсами ФПУ, среднеквадратическая ошибка полученных осредненных данных будет уменьшена примерно в 1,4 раза относительно одиночных измерений, что увеличивает информативность системы телеориентации (Б.Р.Левин. Теоретические основы статистической радиотехники. Книга 1, М.: Сов. радио, 1969, с.80).When calculating the average value of the data determined by the time intervals between the first and second and between the second and third pulses of the FPU, the mean-square error of the obtained averaged data will be reduced by about 1.4 times relative to single measurements, which increases the information content of the television orientation system (B.R. Levin Theoretical Foundations of Statistical Radio Engineering (Book 1, Moscow: Sov. Radio, 1969, p. 80).

Сравнение предложенного способа и прототипа проведем по двум критериям: по времени формирования информационного кадра и по потерям световой мощности за счет гашения лазерного излучения на технологические паузы.Comparison of the proposed method and the prototype will be carried out according to two criteria: the time of formation of the information frame and the loss of light power due to the damping of laser radiation for technological pauses.

Определим время Т∑2 формирования двух строк информационного кадра с тремя тактами строки с исходными значениями временных интервалов, которые описаны в прототипе:Define the time T ∑ 2 the formation of two lines of the information frame with three bars of the line with the original values of the time intervals, which are described in the prototype:

- время формирования такта строки ТС=100 мкс,- the time of the formation of the tact of the line T C = 100 μs,

- время задержки между первым и вторым тактами строки Т0=10 мкс,- the delay time between the first and second bars of the string T 0 = 10 μs,

- время задержки между вторым и третьим тактами строки ТПХ=20 мкс,- the delay time between the second and third ticks of the line T PX = 20 μs,

- время задержки между строками Т6=10 мкс.- the delay time between the lines T 6 = 10 μs.

Проведя вычисления, получим для прототипа:

Figure 00000003
. Длительность задержек равна
Figure 00000004
.After calculating, we get for the prototype:
Figure 00000003
. The duration of the delays is
Figure 00000004
.

Время формирования двух строк информационного кадра с тремя тактами строки в предложенном способе, как следует из фиг.2, численно равно 6ТСПХ. Полагая ТС=100 мкс, а ТПХ=20 мкс, получим значение Т∑2=620 мкс и Т∑задер.=20 мкс. Полученный выигрыш по времени формирования двух строк (и кадра в целом) для предлагаемого способа по отношению к прототипу составляет величину

Figure 00000005
. Проведя вычисления, получим ηT=8,8%.The formation time of two lines of an information frame with three line strokes in the proposed method, as follows from figure 2, is numerically equal to 6T C + T PX . Assuming T C = 100 μs, and T PX = 20 μs, we obtain the value of T ∑2 = 620 μs and T ад zader. = 20 μs. The resulting gain in time of the formation of two lines (and the frame as a whole) for the proposed method in relation to the prototype is
Figure 00000005
. Having performed the calculations, we obtain η T = 8.8%.

Величина световых потерь может быть оценена следующим выражением: ηP∑задер∑2. Подставляя вышеприведенные значения временных интервалов, получим:

Figure 00000006
ηP=3%. Величина световых потерь в предлагаемом способе значительно меньше, чем у прототипа. Уменьшение световых потерь при формировании лазерного растра увеличивает отношение сигнал/шум фотоприемного устройства управляемого объекта и, следовательно, повышает информативность системы телеориентации.The quantity of light loss can be estimated by the following expression: η P = T Σzader / T Σ2. Substituting the above values of time intervals, we obtain:
Figure 00000006
η P = 3%. The amount of light loss in the proposed method is significantly less than that of the prototype. Reducing light losses during the formation of a laser raster increases the signal-to-noise ratio of the photodetector of a controlled object and, therefore, increases the information content of the teleorientation system.

В реальности выигрыш значительно больше. Время задержки между первым и вторым тактами строки должно выбираться с учетом инерционности сканирующей системы (дефлектора) лазера. Так, при использовании акустооптических дефлекторов из парателлурита для сканирования лазерного пучка со световой апертурой, как отмечено в прототипе, равной 10 мм, время установления акустической волны равно примерно 15 мкс. Следовательно, временная задержка между первым и вторым тактами строки для обеспечения временного разрешения импульсов ФПУ от двух соседних тактов строки должна быть не менее 15 мкс.In reality, the gain is much greater. The delay time between the first and second ticks of the line should be selected taking into account the inertia of the scanning system (deflector) of the laser. So, when using acousto-optical paratellurite deflectors to scan a laser beam with a light aperture, as noted in the prototype, equal to 10 mm, the acoustic wave settling time is approximately 15 μs. Therefore, the time delay between the first and second ticks of the line to provide temporary resolution of the FPU pulses from two adjacent clocks of the line should be at least 15 μs.

Для повышения информативности системы телеориентации необходимо повышать частоту обновления кадров путем уменьшения времени формирования тактов строки. Полагая время формирования тактов строки равным 50 мкс и необходимое время Т0=15 мкс проведем вычисления, аналогичные вышеприведенным. В результате вычислений получим: ηТ=18%, ηРпрот=23%, ηР=6%. При дальнейшем уменьшении времени формирования тактов строки выигрыш будет более существенным.In order to increase the information content of the teleorientation system, it is necessary to increase the refresh rate of frames by decreasing the time of formation of the line measures. Assuming the time of formation of the line clocks to be 50 μs and the necessary time T 0 = 15 μs, we carry out calculations similar to the above. As a result of the calculations, we obtain: η Т = 18%, η Р prot = 23%, η Р = 6%. With a further decrease in the time of formation of the line measures, the gain will be more substantial.

Таким образом, одновременное формирование двух строк информационного растра, сдвинутых относительно друг друга на N/4 строк, путем поочередного формирования одиночных тактов в первой и затем во второй строках, введение временной задержки после формирования второго такта второй строки, являющейся признаком информационного кадра, введение после формирования первого такта второй строки командных растров временной задержки ΔТК=0…ТС, эквивалентной величине передаваемой команды, и введение после формирования второго такта второй строки командных растров, временной задержки, равной сумме временных задержек - временной задержки, являющейся признаком командного растра, и величины (ТС-ΔТК), а также сдвиг следующей пары вновь формируемых строк относительно сформированной пары строк на N/4 строки позволили повысить информативность лазерной системы телеориентации за счет повышения частоты передачи в информационном поле лазерной системы телеориентации путем уменьшения длительности временных задержек между тактами и снижения световых потерь.Thus, the simultaneous formation of two lines of the information raster, shifted relative to each other by N / 4 lines, by alternately forming single measures in the first and then in the second lines, introducing a time delay after the formation of the second measure of the second line, which is a sign of the information frame, the introduction after the formation of the first measure of the second line of the command rasters of the time delay ΔT K = 0 ... T C , equivalent to the value of the transmitted command, and the introduction after the second measure of the second line command rasters, the time delay equal to the sum of the time delays - the time delay, which is a sign of the command raster, and the value (T C -ΔT K ), as well as the shift of the next pair of newly formed lines relative to the formed pair of lines by N / 4 lines allowed to increase the information content of the laser teleorientation systems by increasing the transmission frequency in the information field of the laser teleorientation system by reducing the length of time delays between clock cycles and reducing light losses.

Изобретение обеспечивает также повышенную точность выделения полезных сигналов по двум ортогональным координатам при увеличенной частоте формирования лазерной системой кадров информационного поля, что повышает точность ориентации движущегося объекта и функциональную надежность управления и корректирования его траектории.The invention also provides increased accuracy of the selection of useful signals along two orthogonal coordinates with an increased frequency of formation of the information field frames by the laser system, which increases the accuracy of the orientation of a moving object and the functional reliability of control and correction of its trajectory.

Claims (1)

Способ формирования информационного поля лазерной системы телеориентации, основанный на поочередном формировании Р пар прямоугольных ортогональных информационных растров, образованных за счет сканирования лазерного пучка в каждом растре по N строкам с числом тактов сканирования в строке, равным трем, и встречном направлении сканирования двух соседних тактов, с временем сканирования такта ТС и формировании S командных растров, образованных за счет сканирования лазерного пучка в каждом растре по N строкам с числом тактов сканирования в строке, равным трем, у которых в каждом такте выбрано одинаковое направление сканирования по строкам, временной интервал между первым и вторым тактами пропорционален величине передаваемой команды, а временные задержки между вторыми и третьими тактами, являющиеся признаками типа растра, различны для каждого из информационных и командных растров, отличающийся тем, что одновременно формируют две строки растра, сдвинутые друг относительно друга на N/4 строки, для этого поочередно формируют одиночные такты в первой и затем во второй строках, причем при формировании информационных растров после формирования второго такта второй строки вводят временную задержку, являющуюся признаком информационного кадра, а при формировании командных растров после формирования первого такта второй строки вводят временную задержку ΔТ=0…ТС, эквивалентную величине передаваемой команды, после формирования второго такта второй строки вводят временную задержку, равную сумме временных задержек - временной задержки, являющейся признаком командного растра, и величины (ТС-ΔТ), и сдвигают следующую пару вновь формируемых строк относительно сформированной пары строк на N/4 строки. A method for generating an information field of a laser teleorientation system based on the alternate formation of P pairs of rectangular orthogonal information rasters formed by scanning a laser beam in each raster in N lines with the number of scan cycles in a line equal to three and the opposite direction of scanning two adjacent cycles, with the scan time of the tact T C and the formation of S command rasters formed by scanning the laser beam in each raster in N lines with the number of scan cycles in a line equal to three, in which the same scanning direction is selected in each step in rows, the time interval between the first and second measures is proportional to the size of the transmitted command, and the time delays between the second and third measures, which are signs of the raster type, are different for each of the information and command raster, characterized in that at the same time form two lines of the raster, shifted relative to each other by N / 4 lines, for this, one-time steps in the first and then in the second lines are alternately formed, moreover, when generating information rasters after the formation of the second measure of the second line, a time delay is introduced, which is a sign of the information frame, and when forming command rasters after the formation of the first measure of the second line, the time delay ΔT = 0 ... T C , equivalent to the value of the transmitted command, is introduced after the formation of the second measure the second row is administered a time delay equal to the sum of time delays - the time delay, which is a sign of the raster command, and the value (C T -ΔT) and following shift th pair of relatively newly formed lines formed on the pair of rows N / 4 lines.
RU2011143333/07A 2011-10-27 2011-10-27 Method for shaping of information field of laser teleorientation system RU2477866C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143333/07A RU2477866C1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Method for shaping of information field of laser teleorientation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143333/07A RU2477866C1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Method for shaping of information field of laser teleorientation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2477866C1 true RU2477866C1 (en) 2013-03-20

Family

ID=49124443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011143333/07A RU2477866C1 (en) 2011-10-27 2011-10-27 Method for shaping of information field of laser teleorientation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2477866C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111827123A (en) * 2020-07-27 2020-10-27 田育民 Bridge cantilever quick positioning device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4676455A (en) * 1984-11-16 1987-06-30 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung Guide beam and tracking system
FR2516664B1 (en) * 1981-11-19 1988-05-06 British Aerospace APPARATUS FOR DETERMINING THE POSITION OF AN OBJECT IN A FIELD OF VIEW OF A REMOTE PROJECTOR BY REFERENCE TO RADIATION EMITTED BY THE PROJECTOR
RU2099730C1 (en) * 1996-03-01 1997-12-20 Государственное научно-производственное предприятие "Прибор" Process forming information field of teleorientation laser system and gear for its realization
GB2321097A (en) * 1986-06-17 1998-07-15 Trt Telecom Radio Electr Laser beam guidance device
RU2117311C1 (en) * 1997-09-11 1998-08-10 Государственное научно-производственное предприятие "Прибор" Method for remote orientation
US6357694B1 (en) * 1999-07-30 2002-03-19 Aerospatiale Matra Missiles Laser-scan process and device for guiding a missile to a target
RU2383896C1 (en) * 2008-10-08 2010-03-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Method to generate data field of laser teleorientation system
RU2410722C1 (en) * 2009-06-08 2011-01-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Teleorientation laser system having optical feedback channel (versions)

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2516664B1 (en) * 1981-11-19 1988-05-06 British Aerospace APPARATUS FOR DETERMINING THE POSITION OF AN OBJECT IN A FIELD OF VIEW OF A REMOTE PROJECTOR BY REFERENCE TO RADIATION EMITTED BY THE PROJECTOR
US4676455A (en) * 1984-11-16 1987-06-30 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung Guide beam and tracking system
GB2321097A (en) * 1986-06-17 1998-07-15 Trt Telecom Radio Electr Laser beam guidance device
RU2099730C1 (en) * 1996-03-01 1997-12-20 Государственное научно-производственное предприятие "Прибор" Process forming information field of teleorientation laser system and gear for its realization
RU2117311C1 (en) * 1997-09-11 1998-08-10 Государственное научно-производственное предприятие "Прибор" Method for remote orientation
US6357694B1 (en) * 1999-07-30 2002-03-19 Aerospatiale Matra Missiles Laser-scan process and device for guiding a missile to a target
RU2383896C1 (en) * 2008-10-08 2010-03-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Method to generate data field of laser teleorientation system
RU2410722C1 (en) * 2009-06-08 2011-01-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Teleorientation laser system having optical feedback channel (versions)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111827123A (en) * 2020-07-27 2020-10-27 田育民 Bridge cantilever quick positioning device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11874375B2 (en) Method and system for automatic real-time adaptive scanning with optical ranging systems
CN109557522B (en) Multi-beam laser scanner
US10120076B2 (en) Spatio-temporal scanning patterns for array lidar systems
CN108387907B (en) System and method for simulating physical image of flash type laser radar echo signal
CN206975215U (en) A kind of laser radar apparatus
CN109387819A (en) A kind of laser radar apparatus and its channel gating method
US10009600B2 (en) Display or projection apparatus for a video signal, and light-emitting module and calibration method therefor
CN107637071A (en) Projection arrangement, projecting method, projection module, electronic installation and program
CN102591464A (en) Laser virtual keyboard
CN108037513B (en) Method for improving spatial resolution of APD laser radar based on phase control lattice scanning
CN113949439B (en) Geometric random channel modeling method for unmanned aerial vehicle air-to-air communication
CN107924657A (en) Projection arrangement, projecting method, projection module, electronic device and program
RU2477866C1 (en) Method for shaping of information field of laser teleorientation system
RU2383896C1 (en) Method to generate data field of laser teleorientation system
DE1548490B1 (en) METHOD AND ARRANGEMENT FOR CORRELATING A FIRST AND SECOND TIME-VARIABLE SIGNAL RECORDED BY TWO DIRECTION SENSORS
CN207851278U (en) A kind of multi-line laser radar of the multiple rows of arrangement of photoelectric device
RU2614333C1 (en) Method for remote orientation of moving objects
CN116087911A (en) Encryption method and device of point cloud, storage medium and laser radar
CN207133424U (en) A kind of laser receiver and its laser radar apparatus
CN108836390A (en) A kind of ultrasonic scanning method and apparatus
KR20220029608A (en) Apparatus for extracting depth information and optical apparatus
CN108120990B (en) Method for improving range finding precision of range gating night vision device
RU2410722C1 (en) Teleorientation laser system having optical feedback channel (versions)
CN110187324B (en) Method and apparatus for optical distance measurement
RU2532504C1 (en) Method of forming laser raster

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141028