RU2516441C2 - Способ определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области оптической электроники и может быть использовано в прецизионных системах обеспечения вхождения в связь, в системах точного нацеливания узких оптических лучей, системах траекторных измерений, а также в системах обеспечения устойчивости оптического канала передачи информации, размещенных на подвижных средствах. Достигаемый технический результат - получение возможности определения угловых координат источника оптического излучения подвижными пеленгационными средствами. Сущность способа определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами заключается в следующем. Два оптико-электронных координатора (ОЭК) устанавливают на подвижные носители (автомобили, бронемашины и др.). При этом положение ОЭК стабилизируют в вертикальной и горизонтальной плоскостях с целью удержания ортогональной ориентации приемных полей ОЭК в системе координат. С помощью навигационной системы определяют текущие координаты местоположения ОЭК и относительно них координаты фотоэлементов матричных приемников. Принимают рассеянное аэрозольным образованием оптическое излучение источника и вычисляют его угловые координаты по текущим координатам фотоэлементов, имеющих максимальное значение выходных сигналов. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области оптической электроники и может быть использовано в прецизионных системах обеспечения вхождения в связь, в системах точного нацеливания узких оптических лучей, системах траекторных измерений, а также в системах обеспечения устойчивости оптического канала передачи информации, размещенных на подвижных средствах.

Известен способ (прототип) определения направления на источник оптического излучения (ИОИ) по рассеянной в атмосфере составляющей (см., например, А.Ю.Козирацкий, Ю.Л.Козирацкий, П.Е.Кулешов и др. Патент №2285275, Россия, G01S 17/06. Бюл. №28 от 10.10.06. Способ определения направления на источник оптического излучения по рассеянной в атмосфере составляющей и устройство его реализации. - М:, РОСПАТЕНТ, 2006), основанный на использовании двух оптико-электронных координаторов (ОЭК) с матричными приемниками, установленных неподвижно в декартовой системе координат, приеме рассеянного аэрозольным образованием излучения ОЭК, вычислении угловых координат ИОИ по координатам фотоэлементов ОЭК, имеющих максимальное значение выходных сигналов. Недостатком данного способа является требование жесткой установки ОЭС в декартовой системе координат, что делает невозможным его применение в подвижных оптических системах.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является получение возможности определения угловых координат источника оптического излучения подвижными пеленгационными средствами.

Технический результат достигается тем, что в известном способе определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами, основанном на использовании двух ОЭК с матричными приемниками, приеме рассеянного аэрозольным образованием излучения источника оптического излучения двумя ОЭК, ОЭК устанавливают на подвижных носителях, стабилизируют положения ОЭК в вертикальной плоскости, ориентируют приемные плоскости ОЭК по ортогональным линиям магнитного поля Земли, определяют навигационной системой координаты местонахождения ОЭК, относительно которых вычисляют координаты их фотоэлементов в текущий момент времени, вычисляют текущие угловые координаты источника оптического излучения по текущим координатам фотоэлементов ОЭК, имеющих максимальное значение выходных сигналов.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. ОЭК устанавливают на подвижные носители (автомобили, бронемашины и др.). При этом положение ОЭК стабилизируют в вертикальном и горизонтальном плоскостях, с целью удержания ортогональной ориентации приемных полей ОЭК в системе координат. С помощью навигационной системы определяют текущие координаты местоположения ОЭК и соответственно фотоэлементов матричных приемников. Принимают рассеянное аэрозольным образованием оптическое излучение источника и по текущим координатам фотоэлементов, имеющих максимальное значение выходных сигналов, вычисляют направление на ИОИ.

На фигуре 1 представлена блок схема взаимного положения ИОИ 2 и двух подвижных средств пеленгации 1, использующие ОЭК 1 с матричными приемниками. ОЭК 1 установлены на двух подвижных носителях 1. ИОИ 2 осуществляет подсвет подстилающей поверхности, и пучок его излучения находится в поле зрения ОЭК 1. Приемные плоскости ОЭК 1 ориентированы ортогонально параллельно линиям магнитного поля Земли. В случае изменения ориентации при движении носителей, осуществляют ее восстановление. В вертикальной плоскости также стабилизируют положение ОЭК 1. Таким образом, в любой момент времени поддерживается ортогональная ориентация ОЭК 1. С помощью навигационной системы 3, определяют текущие координаты местоположения ОЭК 1, относительно которых определяют текущие координаты фотоэлементов матичных приемников. В случае функционирования ИОИ 2 в плоскостях матричных приемников за счет рассеивания в аэрозольном образовании формируются изображения пучков (см. прототип), интенсивность которых имеет максимум в центре. Соответственно выходные сигналы фотоэлементов будут отображать характер входного воздействия. Координаты фотоэлементов, имеющие максимальные значения выходных сигналов, используются для определения направления на ИОИ вычислителем 4. Значения угловых координат ИОИ в текущий момент времени t_j может быть получено на основе выражения (см. прототип)

$${\epsilon }_j=arctg\frac{d}{\sqrt{\Delta x_j^2+\Delta y_j^2}},\text{ (1)}$$

$${\beta }_j=arctg\frac{\Delta y_j}{\Delta x_j},\text{ (2)}$$

где ε_j, β_j - угол места и азимут ИОИ в текущий момент времени t_j измерения; d - расстояние между верхней и нижней линейками фотоэлементов ОЭК; Δx_j=x_вj-х_нj, Δy_j=y_вj-y_нj; x_вj и x_нj - координаты верхнего и нижнего фотоэлементов линеек первого ОЭК в текущий момент времени t_j, сигнал на выходе которых имеет максимальное значение; y_вj, и y_нj - координаты верхнего и нижнего фотоэлементов линеек второго ОЭК в текущий момент времени t_j.

На фигуре 2 представлена блок-схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.

Блок-схема устройства содержит первый и второй подвижные носители 1, первый и второй ОЭК 2, первое и второе стабилизирующие устройства в вертикальной плоскости 3, первое и второе стабилизирующие устройства в горизонтальной плоскости 4, первое и второе устройства определения ориентации линий магнитного поля Земли 6, первое, второе и третье устройства приемопередачи данных 6, первое и второе радионавигационные устройства 7, спутниковые навигационные устройства 8, вычислитель угловых координат ИОИ 9.

Устройство работает следующим образом. Первый и второй ОЭК 2 устанавливаются с помощью соответствующих стабилизирующих устройств в вертикальной и горизонтальной плоскостях 3,4 на соответствующих подвижных носителях 1. Первое и второе стабилизирующие устройства в вертикальной плоскости 3 стабилизируют соответствующие ОЭК в вертикальном положении. Первое и второе стабилизирующие устройства в горизонтальной плоскости 4 стабилизируют соответствующие ОЭК в горизонтальном положении параллельно магнитным линиям Земли, ориентация которых определяется соответствующими устройствами определения линий магнитного поля Земли 5. Текущие координаты местоположения ОЭК 2 определяются через спутниковые навигационные устройства 8 соответствующими навигационными устройствами 7. ОЭК 2 определяют относительно своих координат текущие координаты фотоэлементов матричных приемников. Рассеянное оптическое излучение ИОИ принимается ОЭК 1. ОЭК 1 передают с помощью соответствующих устройств приемопередачи данных 6 в вычислитель угловых координат ИОИ 9 координаты фотоэлементов, имеющие максимальное значение выходных сигналов. Вычислитель угловых координат ИОИ 9, по поступивши данным, определяет направление на ИОИ.

Таким образом, предлагаемое изобретение за счет стабилизации и положения ОЭК и определения их текущих координат позволяет производить измерение угловых координат ИОИ движущимися пеленгационными средствами.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами, основанный на использовании двух ОЭК с матричными приемниками, приеме рассеянного аэрозольным образованием излучения источника оптического излучения двумя ОЭК, установке ОЭК на подвижных носителях, стабилизации положений ОЭК в вертикальной плоскости, ориентации приемных плоскостей ОЭК по ортогональным линиям магнитного поля Земли, определении навигационной системой координат местонахождения ОЭК и вычислении относительно них координат их фотоэлементов в текущий момент времени, вычислении текущих угловых координат источника оптического излучения по текущим координатам фотоэлементов ОЭК, имеющих максимальное значение выходных сигналов.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые электромеханические электронные, оптические и радиотехнические узлы и устройства. Так, например, стабилизация положения ОЭК может быть достигнута применением гироскопических устройств (платформ) (см, например, Н.В.Бутенин, Я.Л.Лунц, Д.Р.Меркин. Введение в теорию гироскопов. - М.: «Наука», 1972, с.296).

Claims (1)

1. Способ определения направления на источник оптического излучения подвижными средствами, основанный на использовании двух оптико-электронных координаторов с матричными приемниками, приеме рассеянного аэрозольным образованием излучения источника оптического излучения двумя оптико-электронными координаторами, отличающийся тем, что оптико-электронные координаторы устанавливают на подвижных носителях, стабилизируют положения оптико-электронных координаторов в вертикальной плоскости, ориентируют приемные плоскости оптико-электронных координаторов по ортогональным линиям магнитного поля Земли, определяют навигационной системой координаты местонахождения оптико-электронных координаторов, относительно которых вычисляют координаты их фотоэлементов в текущий момент времени, вычисляют текущие угловые координаты источника оптического излучения по текущим координатам фотоэлементов оптико-электронных координаторов, имеющих максимальное значение выходных сигналов.

Images