RU2616439C1 - Retroreflective spherical system - Google Patents

Retroreflective spherical system Download PDF

Info

Publication number
RU2616439C1
RU2616439C1 RU2016105865A RU2016105865A RU2616439C1 RU 2616439 C1 RU2616439 C1 RU 2616439C1 RU 2016105865 A RU2016105865 A RU 2016105865A RU 2016105865 A RU2016105865 A RU 2016105865A RU 2616439 C1 RU2616439 C1 RU 2616439C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hood
prism
holes
spherical
height
Prior art date
Application number
RU2016105865A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Леонидович Соколов
Александр Сергеевич Акентьев
Анатолий Васильевич Першин
Михаил Алексеевич Садовников
Наталья Михайловна Союзова
Виктор Даниилович Шаргородский
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП")
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 Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Системы прецизионного приборостроения" (АО "НПК "СПП")
Priority to RU2016105865A priority Critical patent/RU2616439C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2616439C1 publication Critical patent/RU2616439C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/12Reflex reflectors
    • G02B5/122Reflex reflectors cube corner, trihedral or triple reflector type
    • G02B5/124Reflex reflectors cube corner, trihedral or triple reflector type plural reflecting elements forming part of a unitary plate or sheet

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used in the optical range as a passive autonomous retroreflective spherical system (RSS) for the calibration of the distance measurements by the laser range finders. The RSS comprises non-through holes uniformly located in the spherical casing, inside of which the corner prismatic light reflectors (LR) and the hoods are mounted with the lateral faces in the form of a triangle and the corner cuts at the front face. The LRs are rounded, have three fields parallel to the input face, and are mounted on the step of the non-through hole side walls, and fixed by the hoods in the form of cylinders with the outer annular and radial grooves at the ends of the prismatic LR fixation. The radius of the LR light aperture, the hood height, the LR view angle with the hood, the LR prism height and the LR number are interconnected. In the second embodiment the non-through holes contain a cylindrical casing, which is the frame for the LR and the hood.
EFFECT: increasing the effective scattering surface, reducing dead zones, excluding of slowing and stopping the proper rotation of the retroreflective spherical system, providing sub-millimeter root mean square error of the range determination.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к пассивным автономным ретрорефлекторным сферическим системам (РСС), работающим в оптическом диапазоне и использующимся для решения задач калибровки измерений дальности лазерными дальномерами.The invention relates to passive autonomous retroreflective spherical systems (RCC) operating in the optical range and used to solve the problems of calibrating range measurements with laser rangefinders.

Подобные РСС представляют собой автономные спутники со значительным отношением массы к площади поперечного сечения M/S (не менее 500 кг/м2. Пассивный характер цели подразумевает отражение сигнала дальномера посредством световозвращателей (СВ) - уголковых отражателей (триппель-призм).Such RCCs are autonomous satellites with a significant ratio of the mass to the cross-sectional area M / S (at least 500 kg / m 2. The passive nature of the target implies the reflection of the range finder signal through retroreflectors (NE) - corner reflectors (triple prisms).

Широко известны РСС с металлическими шаровыми корпусами, на которых размещены СВ, например спутники: «ЭТАЛОН-1», «ЭТАЛОН-2» /1/, «ЛАРЕЦ» (Россия) /2/, «LARES» (ESA) /3/.RCCs with metal spherical bodies, on which SVs are located, are widely known, for example, the satellites ETALON-1, ETALON-2/1 /, LARETS (Russia) / 2 /, LARES (ESA) / 3 / .

У ранее созданных вышеперечисленных аналогов РСС, в формировании отраженного сигнала участвует группа СВ: от 70 штук СВ, как у РСС «ЭТАЛОН-1» и «ЭТАЛОН-2», до 2-3 штук СВ, как у РСС «ЛАРЕЦ». Отражение от пространственно разнесенных СВ приводит к неопределенности реального значения измеряемой дальности. Возникает среднеквадратическая ошибка (СКО) определения дальности. Величина СКО у РСС «ЭТАЛОН-1, 2» составляет 47 мм и 2 мм у РСС «ЛАРЕЦ». Эти РСС дают ответный сигнал независимо от ракурса РСС, так как поля зрения участвующих в отражении СВ перекрывают друг друга, а «мертвые зоны» формирования ответного сигнала отсутствуют.In the previously created RCC analogs, the CB group is involved in the formation of the reflected signal: from 70 CB units, as in the ETALON-1 and ETALON-2 RCCs, to 2-3 CBs, as in the LARETS RCC. Reflection from spatially separated NEs leads to uncertainty in the real value of the measured range. A standard error (RMS) of range determination occurs. The size of the standard deviation for the RCC ETALON-1, 2 is 47 mm and 2 mm for the RCC LARETS. These RCCs give a response signal regardless of the RCC angle, since the fields of view of the CBs participating in the reflection overlap each other, and there are no “dead zones” for the formation of the response signal.

Развитие современной лазерной дальнометрии устанавливает требование снижения СКО измерения дальности до субмиллиметровых значений (СКО<1 мм).The development of modern laser range-finding establishes the requirement to reduce the standard deviation of range measurement to submillimeter values (standard deviation <1 mm).

Субмиллиметровое значение СКО реализовано в разработанной в АО «НПК «СПП» РСС «WESTPAC» /4/. Спутник «WESTPAC» работает по принципу «один СВ - одно направление локации». В отражении участвует только один СВ за счет введения в конструкцию световой бленды СВ, ограничивающей поле зрения СВ. Однако это приводит к появлению угловых «мертвых зон» между соседними СВ. Для того, чтобы обеспечить быстрое прохождение этих зон от одного СВ к другому, была осуществлена закрутка «WESTPAC» вокруг центра масс спутника. РСС «WESTPAC» успешно работала как мерцающая цель, у которой ответные импульсы были разделены временными промежутками, обусловленными «мертвыми зонами» между СВ.The submillimeter value of the standard deviation is realized in the RSS “WESTPAC” / 4 / developed at JSC “NPK SPP”. The WESTPAC satellite operates on the principle of “one CB - one direction of location”. Only one SW is involved in reflection due to the introduction of the light hood of the SW, which limits the field of view of the SW, into the design. However, this leads to the appearance of angular “dead zones” between neighboring NEs. In order to ensure the rapid passage of these zones from one NE to another, a WESTPAC swirl was made around the center of mass of the satellite. RCC "WESTPAC" successfully worked as a flickering target, in which the response pulses were separated by time intervals due to the "dead zones" between the NE.

Со временем осевое вращение спутника «WESTPAC» стало замедляться, и в конце своей миссии «WESTPAC» остановился и перестал отражать передающий сигнал наземного дальномера, по-видимому, развернувшись в направлении на Землю одной из «мертвых зон». Причина замедления вращения и остановки осевого вращения заключалась в возникновении вихревых токов в металлическом корпусе конструкции, наводимых электромагнитным полем Земли и противодействующих исходному вращению спутника «WESTPAC» вокруг собственного центра масс.Over time, the axial rotation of the WESTPAC satellite began to slow down, and at the end of its mission, the WESTPAC stopped and stopped reflecting the transmitting signal of the ground-based range finder, apparently turning in the direction of one of the “dead zones” to the Earth. The reason for the deceleration of rotation and the stopping of axial rotation was the occurrence of eddy currents in the metal casing of the structure, induced by the electromagnetic field of the Earth and counteracting the initial rotation of the WESTPAC satellite around its own center of mass.

Известны запатентованные РСС /5/, содержащие рассредоточенные по сферическому корпусу световозвращающие элементы - объективы с расположенными в фокусах каждого объектива зеркалами.Patented PCC / 5 / is known, containing retroreflective elements dispersed over a spherical body — lenses with mirrors located in the foci of each lens.

Недостатками этих РСС являются способность к замедлению вращения и повышенная ошибка определения дальности, обусловленная работой группы СВ, а не одного СВ, как в предлагаемом устройстве.The disadvantages of these RCC are the ability to slow down the rotation and the increased error in determining the range due to the work of the SV group, and not one SV, as in the proposed device.

РСС «WESTPAC» является ближайшим аналогом (прототипом) /4/ предлагаемого технического решения. «WESTPAC» содержит равномерно расположенные СВ в однородном металлическом шарообразном корпусе, по три штуки на каждой из двадцати граней икосаэдра, вписанного в сферу, несквозные отверстия. Внутри отверстий установлены в оправе уголковые призменные СВ из стекла кварцевого оптического с боковыми гранями в форме треугольника и срезами углов у входной грани. На оправу СВ навинчена световая бленда.RCC "WESTPAC" is the closest analogue (prototype) / 4 / of the proposed technical solution. "WESTPAC" contains uniformly located NEs in a uniform metal spherical body, three pieces on each of the twenty faces of the icosahedron inscribed into the sphere, through holes. Inside the holes there are mounted in a frame corner prismatic CBs made of optical quartz glass with side faces in the shape of a triangle and sections of the corners at the input face. A light hood is screwed onto the CB mount.

В РСС «WESTPAC» использована конструкция крепления уголковых призменных СВ в металлической оправе /1/. Все детали конструкции «WESTPAC», кроме СВ, металлические.In the RCC "WESTPAC" used the design of the mounting corner prism CB in a metal frame / 1 /. All details of the WESTPAC design, except for CB, are metal.

Основными недостатками прототипа являются:The main disadvantages of the prototype are:

- значительное угловое пространство «мертвых зон» величиной не менее 30% от сферы в 4 π стерадиан, время неэффективной локации которых увеличивалось в течение миссии спутника из-за замедления осевого вращения;- a significant angular space of the "dead zones" of at least 30% of the sphere in 4 π steradians, the time of inefficient location of which increased during the mission of the satellite due to the deceleration of axial rotation;

- окончательная остановка собственного вращения спутника в конце миссии в направлении на Землю одной из «мертвых зон» вследствие тормозящего действия силы вихревых токов, наводимых электромагнитным полем Земли, и как следствие - отсутствие отраженного сигнала;- the final stop of the satellite’s own rotation at the end of the mission in the direction of one of the “dead zones” to the Earth due to the inhibitory effect of the eddy currents induced by the electromagnetic field of the Earth, and as a result, the absence of a reflected signal;

- на боковые грани СВ WESTPAC было нанесено отражающее алюминиевое покрытие. Коэффициент отражения СВ вследствие потерь на 3-х алюминированных гранях не превышал 0.57.- a reflective aluminum coating was applied to the side faces of CB WESTPAC. The reflection coefficient of SW due to losses on 3 aluminized faces did not exceed 0.57.

Первый минимум диаграммы направленности (ДН) СВ (распределение Эйри) РСС «WESTPAC» для рабочей длины волны λ=0.532 мкм и диаметра световой апертуры D=20.5 мм составляет 1.22 λ/D=6.5 угл. сек. При анализе ДН любой РСС следует учитывать явление скоростной аберрации света, состоящего в том, что отраженный луч отклоняется вперед по направлению вектора скорости спутника на некоторый угол, зависящий от высоты орбиты спутника, зенитного расстояния и угла восхождения спутника над горизонтом. Для низкоорбитальных спутников, к которым относится РСС «WESTPAC», угловая величина скоростной аберрации света находится в диапазоне от 5 до 10 угл. сек.The first minimum radiation pattern (BF) of the SW (Airy distribution) of the WESTPAC RCC for the working wavelength λ = 0.532 μm and the light aperture diameter D = 20.5 mm is 1.22 λ / D = 6.5 angles. sec When analyzing the BF of any BSS, one should take into account the phenomenon of high-speed light aberration, which consists in the fact that the reflected beam deviates forward in the direction of the satellite's velocity vector by a certain angle, depending on the satellite’s orbit height, zenith distance, and the satellite’s angle of elevation above the horizon. For low-orbit satellites, which include the WESTPAC RCC, the angular magnitude of the speedy light aberration is in the range from 5 to 10 angles. sec

В результате рабочая угловая кольцевая зона аберрации скорости света шириной от 5 до 10 угл. сек, при нормальном падении света на входную грань СВ, приходилась на минимальные уровни ДН, где интенсивность отраженного излучения стремится к нулю. В результате СВ «WESTPAC» активно работали только при наклонном падении света, когда ДН расширялась. Эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) РСС «WESTPAC» достигала примерно 104-105 м2.As a result, the working angular annular zone of aberration of the speed of light with a width of 5 to 10 angles. sec, with normal incidence of light on the input face of the SW, it fell to the minimum levels of the beam, where the intensity of the reflected radiation tends to zero. As a result, WESTPAC STs actively worked only with oblique incidence of light, when the beam expanded. The effective scattering surface (EPR) of the WESTPAC RCC reached approximately 10 4 -10 5 m 2 .

Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков.The objective of the proposed technical solution is to eliminate these disadvantages.

Технический результат заключается в повышении ЭПР предлагаемой РРС примерно до 106 м2; в уменьшении пространства «мертвых зон» РСС; в исключении замедления и остановки собственного вращения РСС; в обеспечении субмиллиметрового (<1 мм) СКО определения дальности; обеспечении достаточно высокого баллистического коэффициента M/S ~ 640 кг/м2.The technical result consists in increasing the EPR of the proposed RRS to approximately 10 6 m 2 ; in reducing the space of "dead zones"RCC; in the exclusion of deceleration and stopping the own rotation of the RCC; in providing a submillimeter (<1 mm) standard deviation of range determination; providing a sufficiently high ballistic coefficient M / S ~ 640 kg / m 2 .

Это достигается тем, что в РСС, содержащей равномерно расположенные в однородном шарообразном корпусе, например, по три штуки на каждой из двадцати граней икосаэдра, вписанного в сферу, несквозные отверстия, внутри которых установлены уголковые призменные световозвращатели (СВ) из стекла кварцевого оптического с боковыми гранями в форме треугольника и срезами углов у входной грани, и бленды, - шарообразный корпус и бленда выполнены из диэлектрика, например из тяжелого флинта ТФ5, несквозные отверстия имеют боковые стенки ступенчатого профиля с кольцевой расточкой со стороны входа бленды, а призменные СВ, выполненные скругленными, имеют по три площадки, параллельные входной грани, и установлены на демпфирующий герметик на ступени боковых стенок несквозных отверстий, и зафиксированы блендами, которые выполнены в виде отдельных цилиндров с внешней кольцевой и радиальной проточками на торцах со стороны фиксации призменных СВ, и приклеены к боковым стенкам несквозных отверстий заподлицо с поверхностью сферы, кроме того, радиус световой апертуры RCB призменного СВ, высота бленды hбл, угол поля зрения ±θ единичного СВ с блендой и число N СВ в шарообразном корпусе взаимосвязаны между собой соотношениямиThis is achieved by the fact that in a PCC containing uniformly arranged in a uniform spherical body, for example, three pieces on each of the twenty faces of an icosahedron inscribed in a sphere, through holes are installed inside which corner prism reflectors (CB) are made of optical quartz glass with side with the faces in the shape of a triangle and sections of the corners at the entrance face and the hood, the spherical body and hood are made of a dielectric, for example, a heavy flint TF5, through holes have side walls of a stepped silt with an annular bore from the entry side of the hood, and the prismatic SVs made rounded have three platforms parallel to the entrance face and are mounted on damping sealant at the step of the side walls of non-through holes, and are fixed by hoods, which are made in the form of separate cylinders with an outer ring and radial bores at the ends by fixing prism NE, and adhered to the sidewalls of non-through holes flush with the surface of the sphere, in addition, the light aperture radius R CB CB prism height bleu h rows bl, field angle ± θ with the lens hood unit CB and the number N CB in a spherical housing interconnected by the relations

Figure 00000001
Figure 00000001

θ=arccos(1-2/N),θ = arccos (1-2 / N),

где n - показатель преломления материала световозвращателя.where n is the refractive index of the material of the retroreflector.

По второму варианту технического решения РСС это достигается тем, что в РСС, содержащей равномерно расположенные в однородном шарообразном корпусе, например, по три штуки на каждой из двадцати граней икосаэдра, вписанного в сферу, несквозные отверстия, внутри которых установлены уголковые призменные световозвращатели из стекла кварцевого оптического с боковыми гранями в форме треугольника и срезами углов у входной грани, и бленды, - каждое несквозное отверстие дополнительно содержит цилиндрический корпус в виде втулки, являющийся оправой для световозвращателя и бленды, при этом шарообразный корпус, цилиндрический корпус и бленда выполнены из диэлектрика, например из тяжелого флинта ТФ5, причем внутренние стенки цилиндрического корпуса имеют ступенчатый профиль с кольцевой расточкой со стороны входа бленды, а призменные световозвращатели, выполненные скругленными, имеют по три площадки, параллельные входной грани, и установлены на демпфирующий герметик на ступени внутренних стенок цилиндрических корпусов, и зафиксированы блендами, которые выполнены в виде отдельных цилиндров с внешней кольцевой и радиальной проточками на торцах со стороны фиксации световозвращателей, и приклеены к внутренним стенкам цилиндрических корпусов заподлицо с поверхностью сферы, кроме того радиус световой апертуры RCB призменного СВ, высота бленды hбл, угол поля зрения ±θ единичного СВ с блендой, высота призмы hCB СВ и число N СВ в шарообразном корпусе взаимосвязаны между собой соотношениямиAccording to the second version of the RCC technical solution, this is achieved by the fact that in the RCC containing uniformly arranged in a uniform spherical body, for example, three pieces on each of the twenty faces of the icosahedron inscribed in the sphere, through holes are installed inside of which are angled prism reflectors made of quartz glass optical with side faces in the shape of a triangle and cuts of corners at the entrance face and hood, each through hole additionally contains a cylindrical body in the form of a sleeve, which is a reference oh for a retroreflector and a hood, while the spherical body, cylindrical body and hood are made of a dielectric, for example, TF5 heavy flint, the inner walls of the cylindrical body have a stepped profile with an annular bore on the entrance side of the hood, and prismatic reflectors made rounded have three platforms parallel to the entrance face, and mounted on a damping sealant at the step of the inner walls of the cylindrical bodies, and are fixed by hoods, which are made as separate cylinder with an outer circumferential and radial bores at the ends by the reflectors fixed and adhered to the inner wall of the casing is flush with the surface of the sphere, moreover radius light aperture R CB prism CB height blend h plaque, field angle ± θ of unit CB with a blend of , the prism height h CB CB and the number N CB in a spherical body are interconnected by the relations

Figure 00000001
Figure 00000001

θ=arccos(1-2/N),θ = arccos (1-2 / N),

где n - показатель преломления материала световозвращателя.where n is the refractive index of the material of the retroreflector.

Техническое решение поясняется чертежами, где изображены наThe technical solution is illustrated by drawings, which depict on

фиг. 1 - общий вид РСС;FIG. 1 - general view of the RCC;

фиг. 2 - размещение СВ в несквозном отверстии шарообразного корпуса (первый вариант);FIG. 2 - placement of NE in a through hole of a spherical body (first option);

фиг. 3 - размещение СВ в несквозном отверстии шарообразного корпуса (второй вариант).FIG. 3 - placement of NE in a through hole of a spherical body (second option).

РСС на фиг. 1 содержит равномерно расположенные в однородном шарообразном корпусе 1, например, по три штуки на каждой из двадцати граней икосаэдра, вписанного в сферу, несквозные отверстия 2, внутри которых установлены уголковые призменные СВ 3 из стекла кварцевого оптического с боковыми гранями в форме треугольника и срезами углов у входной грани. Призменные СВ 3 выполнены скругленными, имеют по три площадки 4, которые выполнены в верхней части срезов углов, и параллельны входной грани 5. Несквозные отверстия 2 имеют боковые стенки ступенчатого профиля с кольцевой расточкой со стороны входа лучей. Установлены СВ 3 на демпфирующий герметик 6 на ступени 7 боковых стенок несквозных отверстий 2 и зафиксированы блендами 8. Бленды 8 выполнены в виде отдельных цилиндров с внешней кольцевой проточкой 9 и радиальной 10 проточками на торцах со стороны фиксации призменных СВ 3, и приклеены к боковым стенкам несквозных отверстий 2 заподлицо с поверхностью сферы шарообразного корпуса 1.PCC in FIG. 1 contains uniformly arranged in a uniform spherical body 1, for example, three pieces on each of the twenty faces of the icosahedron inscribed in a sphere, through holes 2, inside of which are mounted corner prismatic CB 3 of optical quartz glass with side faces in the shape of a triangle and sections of corners at the entrance face. The prismatic CB 3 are rounded, have three platforms 4, which are made in the upper part of the corner cuts, and are parallel to the input face 5. Through holes 2 have side walls of a stepped profile with an annular bore on the side of the rays input. CB 3 are installed on damping sealant 6 at the step 7 of the side walls of non-through holes 2 and are fixed by hoods 8. Hoods 8 are made in the form of separate cylinders with an external annular groove 9 and 10 radial grooves at the ends from the fixation side of the prismatic CB 3 and glued to the side walls through holes 2 flush with the surface of the sphere of a spherical body 1.

По второму варианту технического решения РСС каждое несквозное отверстие 2 дополнительно содержит цилиндрический корпус 11 в виде втулки, являющийся оправой для световозвращателя 3 и бленды 8. Внутренние стенки цилиндрического корпуса 11 имеют ступенчатый профиль с кольцевой расточкой со стороны входа бленды. Призменные световозвращатели также выполнены скругленными, имеют по три площадки 4, параллельные входной грани 5, и установлены на демпфирующий герметик на ступени внутренних стенок цилиндрических корпусов 11, и зафиксированы блендами 8. Бленды 8 выполнены в виде отдельных цилиндров с внешней кольцевой и радиальной 10 проточками на торцах со стороны фиксации световозвращателей 3 и приклеены к внутренним стенкам цилиндрических корпусов заподлицо с поверхностью сферы (шарообразного корпуса 1).According to the second embodiment of the PCC technical solution, each non-through hole 2 further comprises a cylindrical body 11 in the form of a sleeve, which is the frame for the retroreflector 3 and hood 8. The inner walls of the cylindrical body 11 have a stepped profile with an annular bore on the entrance side of the hood. Prismatic retroreflectors are also rounded, have three platforms 4, parallel to the input face 5, and are mounted on damping sealant at the steps of the inner walls of the cylindrical bodies 11, and are fixed by hoods 8. Hoods 8 are made in the form of separate cylinders with an external annular and radial 10 grooves on the ends from the side of fixing the retroreflectors 3 and are glued to the inner walls of the cylindrical bodies flush with the surface of the sphere (spherical body 1).

Шарообразный корпус 1, цилиндрический корпус 11 и бленда 8 выполнены из диэлектрика, например из тяжелого флинта ТФ5.The spherical body 1, the cylindrical body 11 and the hood 8 are made of a dielectric, for example, a heavy flint TF5.

Во втором варианте предлагаемого устройства в сквозные отверстия шарообразного корпуса устанавливается предварительно склеенная сборка, состоящая из цилиндрического корпуса 11 (оправы), в котором последовательно установлены призменный СВ 3 и бленда 8. Указанная сборка затем вклеивается в несквозное отверстие шарообразного корпуса. Подобный вариант конструкции может быть более удобным для сборки, юстировки, взаимозаменяемости отдельных сборок устройства. Он также более технологичен при изготовлении РСС, так как сверление сложного ступенчатого отверстия в корпусе под установку призменного СВ сложнее, чем сверление цилиндрического отверстия под оправу.In the second embodiment of the proposed device, a pre-glued assembly is installed in the through holes of the spherical body, consisting of a cylindrical body 11 (frame), in which a prismatic CB 3 and a hood 8 are installed in series. This assembly is then glued into the through hole of the spherical body. Such a design option may be more convenient for assembly, alignment, interchangeability of individual device assemblies. It is also more technologically advanced in the manufacture of PCC, since drilling a complex step hole in the housing for installing a prismatic CB is more complicated than drilling a cylindrical hole for a frame.

СВ конструктивно могут быть выполнены как без отражающего покрытия боковых граней, работающих в этом случае на основе полного внутреннего отражения, так и с интерференционным диэлектрическим или другим отражающим покрытием.SV can be structurally performed both without a reflective coating of the side faces operating in this case on the basis of total internal reflection, and with an interference dielectric or other reflective coating.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве уменьшена «мертвая зона» локации РСС в результате подбора светового радиуса СВ RCB и высоты бленды hбл.The technical result is achieved by the fact that in the proposed device the “dead zone” of the RCC location is reduced as a result of the selection of the light radius CB R CB and the height of the hood h bl .

Радиус световой апертуры RCB призменного СВ, высота бленды hбл, угол поля зрения ±θ единичного СВ с блендой, высота призмы СВ hCB и число N СВ в шарообразном корпусе взаимосвязаны между собой соотношениямиThe radius of the light aperture R CB of the prismatic CB, the height of the hood h bl , the angle of view ± θ of a single CB with a hood, the height of the prism CB h CB and the number N of CB in a spherical housing are interconnected by the relations

Figure 00000001
Figure 00000001

θ=arccos(1-2/N).θ = arccos (1-2 / N).

Телесный угол обзора единичного СВ равенThe solid angle of view of a single NE is

Ω=2π⋅(1-cosθ).Ω = 2π⋅ (1-cosθ).

Суммарное пространственное поле зрения N СВ относительно сферы в 4π стерадиан равноThe total spatial field of view of N CB relative to a sphere of 4π steradians is

Figure 00000002
Figure 00000002

Условие отсутствия «мертвых зон» РСС:The condition for the absence of "dead zones" RCC:

Ωотн=1, откудаΩ rel = 1, whence

θ=arccos(1-2/N).θ = arccos (1-2 / N).

При N=60 поле зрения единичного СВ с блендой должно составлять примерно θ=±15 угл. град.At N = 60, the field of view of a single SW with a hood should be approximately θ = ± 15 angles. hail.

Для выбранных в устройстве значений RСВ=12 мм, hСВ=19.1 мм и hбл=25 мм угол обзора единичного СВ составит θ=17.5 угл. град., а относительный телесный угол обзора (отражения) -For the values selected in the device, R CB = 12 mm, h CB = 19.1 mm and h bl = 25 mm, the viewing angle of a single CB will be θ = 17.5 ang. hail., and the relative solid angle of view (reflection) -

Ωотн~1,3.Ω rel ~ 1.3.

Реальный относительный телесный угол отражения РСС в этом случае будет близок к 1, так как вблизи границ поля зрения СВ с блендой отраженный сигнал стремится к 0.The real relative solid angle of reflection of the BSS in this case will be close to 1, since near the boundaries of the field of view of the SW with the hood, the reflected signal tends to 0.

Ωотн реал<1,3→1.Ω rel real <1.3 → 1.

Для угла поля зрения θ=15 угл. град., когда как показано выше Ωотн=1, реальный относительный телесный угол будет меньше 1, что приведет к образованию «мертвых зон» вблизи границ поля зрения СВ.For the angle of the field of view θ = 15 ang. deg., when, as shown above, Ω rel = 1, the real relative solid angle will be less than 1, which will lead to the formation of "dead zones" near the boundaries of the field of view of the SW.

При уменьшении высоты бленды hбл<25 мм значение относительного телесного угла обзора Ωотн возрастет, в отражении будут участвовать более 1 СВ, и среднеквадратическая ошибка определения дальности превысит субмиллиметровые значения.With a decrease in the hood height h bl <25 mm, the value of the relative solid viewing angle Ω rel will increase, more than 1 CB will participate in the reflection, and the standard error of the range determination will exceed the submillimeter values.

Источники информации:Information sources:

1. В.Б. Бурмистров, Н.М. Союзова, Т.П. Старцев, Т.И. Хорошева, В.Д. Шаргородский. / «Разработка лазерных ретрорефлекторных антенн на основе уголковых световозвращателей для высокоточных измерений дальности до космических аппаратов» // Электромагнитные волны & электронные системы, №2, т. 2, 1997, с. 50-57/.1. V. B. Burmistrov, N.M. Soyuzova, T.P. Startsev, T.I. Khorosheva, V.D. Shargorodsky. / “Development of laser retroreflector antennas based on corner retroreflectors for high-precision range measurements to spacecraft” // Electromagnetic Waves & Electronic Systems, No. 2, vol. 2, 1997, p. 50-57 /.

2. V.B. Burmistrov, N.N. Parkhomenko, V.D. Shargorodsky, V.P. Vasiliev. «REFLECTOR, LARETS and METEOR-3M». 14th International Workshop on Laser Ranging, San Fernando, Spain 7-11 June, 2004.2. V.B. Burmistrov, N.N. Parkhomenko, V.D. Shargorodsky, V.P. Vasiliev. "REFLECTOR, LARETS and METEOR-3M." 14th International Workshop on Laser Ranging, San Fernando, Spain 7-11 June, 2004.

Интернет доступ:Internet access:

[http://cddis.gsfc.nasa . gov / lw 1 4/ docs / papers / tar 3 a_vbm.pdf].[ http: //cddis.gsfc . nasa . gov / lw 1 4 / docs / papers / tar 3 a _vbm.pdf].

3. Ciufolini, A. Paolozzi, C. Paris. Overview of the LARES Mission: orbit, error analysis and technological aspects. JOURNAL OF PHYSICS. CONFERENCE SERIES, vol. 354, p. 1-9, 2012.3. Ciufolini, A. Paolozzi, C. Paris. Overview of the LARES Mission: orbit, error analysis and technological aspects. JOURNAL OF PHYSICS. CONFERENCE SERIES, vol. 354, p. 1-9, 2012.

Интернет доступ:Internet access:

[http://iopscience.iop.org/1742-6596/354/1/012002/pdf/1742-6596_354_1_012002.pdf].[ http: // iopscience .iop.org / 1742-6596 / 354/1/012002 / pdf / 1742-6596_354_1_012002.pdf].

4. Scientific-technical note for user - NASA4. Scientific-technical note for user - NASA

Интернет доступ:Internet access:

[http://ilrs.gsfc.nasa.gov/docs/Westpac_final.pdf]. - Прототип.[ http://ilrs.gsfc.nasa.gov/docs/Westpac_final.pdf ]. - The prototype.

5. US, патент №5357371, кл. G02B 5/126, 1994 и RU, патент №2101737, кл. G02B 5/10, 1998.5. US patent No. 5357371, class. G02B 5/126, 1994 and RU, patent No. 2101737, class. G02B 5/10, 1998.

Claims (6)

1. Ретрорефлекторная сферическая система, содержащая равномерно расположенные в однородном шарообразном корпусе, например, по три штуки на каждой из двадцати граней икосаэдра, вписанного в сферу, несквозные отверстия, внутри которых установлены уголковые призменные световозвращатели из стекла кварцевого оптического с боковыми гранями в форме треугольника и срезами углов у входной грани, и бленды, отличающаяся тем, что шарообразный корпус и бленда выполнены из диэлектрика, например из тяжелого флинта ТФ5, несквозные отверстия имеют боковые стенки ступенчатого профиля с кольцевой расточкой со стороны входа бленды, а призменные световозвращатели, выполненные скругленными, имеют по три площадки, параллельные входной грани, и установлены на демпфирующий герметик на ступени боковых стенок несквозных отверстий, и зафиксированы блендами, которые выполнены в виде отдельных цилиндров с внешней кольцевой и радиальной проточками на торцах со стороны фиксации призменных световозвращателей, и приклеены к боковым стенкам несквозных отверстий заподлицо с поверхностью сферы, кроме того, радиус RCB световой апертуры призменного световозвращателя, высота бленды hбл, угол поля зрения ±θ единичного световозвращателя с блендой, высота призмы hCB световозвращателя и число N световозвращателей в шарообразном корпусе взаимосвязаны между собой соотношениями1. Retroreflex spherical system containing evenly spaced in a uniform spherical body, for example, three pieces on each of the twenty faces of the icosahedron inscribed in a sphere, through holes, inside which are mounted angular prism reflectors made of quartz optical glass with side faces in the shape of a triangle and sections of corners at the entrance face and a hood, characterized in that the spherical body and hood are made of a dielectric, for example, a heavy flint TF5, through holes have side the walls of the stepped profile with an annular bore from the entry side of the hood, and prismatic reflectors made rounded, have three platforms parallel to the input face and are mounted on damping sealant at the step of the side walls of non-through holes, and are fixed by hoods, which are made in the form of separate cylinders with external annular and radial grooves at the ends from the side of fixation of prism reflectors, and glued to the side walls of non-through holes flush with the surface of the sphere, chrome moreover, the radius R CB of the light aperture of the prism reflector, the height of the hood h bl , the field of view ± θ of a single reflector with a hood, the height of the prism h CB of the reflector and the number N of retroreflectors in a spherical housing are interconnected by the relations
Figure 00000003
Figure 00000003
где n - показатель преломления материала световозвращателя.where n is the refractive index of the material of the retroreflector. 2. Ретрорефлекторная сферическая система, содержащая равномерно расположенные в однородном шарообразном корпусе, например, по три штуки на каждой из двадцати граней икосаэдра, вписанного в сферу, несквозные отверстия, внутри которых установлены уголковые призменные световозвращатели из стекла кварцевого оптического с боковыми гранями в форме треугольника и срезами углов у входной грани, и бленды, отличающаяся тем, что каждое несквозное отверстие дополнительно содержит цилиндрический корпус в виде втулки, являющийся оправой для световозвращателя и бленды, при этом шарообразный корпус, цилиндрический корпус и бленда выполнены из диэлектрика, например из тяжелого флинта ТФ5, причем внутренние стенки цилиндрического корпуса имеют ступенчатый профиль с кольцевой расточкой со стороны входа бленды, а призменные световозвращатели, выполненные скругленными, имеют по три площадки, параллельные входной грани, и установлены на демпфирующий герметик на ступени внутренних стенок цилиндрических корпусов, и зафиксированы блендами, которые выполнены в виде отдельных цилиндров с внешней кольцевой и радиальной проточками на торцах со стороны фиксации световозвращателей, и приклеены к внутренним стенкам цилиндрических корпусов заподлицо с поверхностью сферы, кроме того, радиус RCB световой апертуры призменного световозвращателя, высота бленды hбл, угол поля зрения ±θ единичного световозвращателя с блендой, высота призмы hCB световозвращателя и число N световозвращателей в шарообразном корпусе взаимосвязаны между собой соотношениями2. A retroreflective spherical system containing evenly spaced in a uniform spherical body, for example, three pieces on each of the twenty faces of the icosahedron inscribed in a sphere, through holes, inside which angular prism reflectors are made of optical quartz glass with side faces in the shape of a triangle and sections of corners at the entrance face, and a hood, characterized in that each through hole additionally contains a cylindrical body in the form of a sleeve, which is a frame for lights the refractor and the hood, the spherical body, the cylindrical body and the hood are made of dielectric, for example, TF5 heavy flint, the inner walls of the cylindrical body have a stepped profile with an annular bore on the entrance side of the hood, and prismatic retroreflectors made rounded have three platforms parallel to the inlet face, and mounted on a damping sealant at the stage of the inner walls of the cylindrical bodies, and are fixed by hoods, which are made in the form of separate cylinders with External Expansion annular and radial bores at the ends by the reflectors fixed and adhered to the inner wall of the casing is flush with the surface of the sphere, in addition, the radius R CB light aperture prism reflector, the height of the hood h plaque, field angle ± θ single reflector with a hood, the prism height h CB of the retroreflector and the number N of retroreflectors in a spherical body are interconnected by the relations
Figure 00000004
Figure 00000004
где n - показатель преломления материала световозвращателя.where n is the refractive index of the material of the retroreflector.
RU2016105865A 2016-02-20 2016-02-20 Retroreflective spherical system RU2616439C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105865A RU2616439C1 (en) 2016-02-20 2016-02-20 Retroreflective spherical system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105865A RU2616439C1 (en) 2016-02-20 2016-02-20 Retroreflective spherical system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2616439C1 true RU2616439C1 (en) 2017-04-14

Family

ID=58642595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016105865A RU2616439C1 (en) 2016-02-20 2016-02-20 Retroreflective spherical system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2616439C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5357371A (en) * 1992-09-22 1994-10-18 The United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics & Space Administration Laser retroreflector array having cat-eye retroreflectors
RU2101737C1 (en) * 1996-10-21 1998-01-10 Йелстаун Корпорейшн Н.В. Optical reflector
WO2013008513A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-17 株式会社Ihiエアロスペース Corner reflector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5357371A (en) * 1992-09-22 1994-10-18 The United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics & Space Administration Laser retroreflector array having cat-eye retroreflectors
RU2101737C1 (en) * 1996-10-21 1998-01-10 Йелстаун Корпорейшн Н.В. Optical reflector
WO2013008513A1 (en) * 2011-07-08 2013-01-17 株式会社Ihiエアロスペース Corner reflector

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WESTPAC Satellite. The Scientific-Technical note for user, Moscow, 1997, https://ilrs.cddis.eosdis.nasa.gov/docs/Westpac_final.pdf. Ciufolini, A. Paolozzi, C. Paris. Overview of the LARES Mission: orbit, error analysis and technological aspects. JOURNAL OF PHYSICS. CONFERENCE SERIES, vol. 354, p. 1-9, 2012. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Angel et al. A space telescope for infrared spectroscopy of Earth-like planets
US8400625B1 (en) Ground support equipment tester for laser and tracker systems
Bohuski et al. Old planetary nebulae and the relation between size and expansion velocity.
US6180938B1 (en) Optical system with a window having a conicoidal inner surface, and testing of the optical system
Kucharski et al. Optical response of nanosatellite BLITS measured by the Graz 2 kHz SLR system
RU2616439C1 (en) Retroreflective spherical system
Jackson et al. Quasar H β profiles and discs
Sokolov et al. Space retroreflector arrays
RU2541438C1 (en) Method of assembling mirror module of x-ray telescope, having n coaxial inserts forming elementary mirrors
Mazzoli et al. Stray light analysis and optimization of the ASPIICS/PROBA-3 formation flying solar coronagraph
JPH07253463A (en) Recursive reflector for laser geodesic survey for correcting speed aberration of light in nondirectional pattern
Akentyev et al. Retroreflector spherical satellite
RU2525652C1 (en) Angle measurement device
Deng et al. Stray light analysis of Moon-based visible and near-infrared system
RU2458368C1 (en) Angle reflector
Sokolov et al. Version of a glass retroreflector satellite with a submillimeter “target error”
Noll et al. Stray Radiation And The Infrared Astronomical Satellite (IRAS) Telescope
RU2495463C1 (en) Optical device
RU2042163C1 (en) Mirror telescopic washer for laser transceiver
Akeson Keck Interferometer science: present and future
Tsvetkov Catadioptric retroreflector
Golovkov et al. Detection of high-speed small-size objects and flashing optical elements in the ultraviolet range
KR100431543B1 (en) a
Cherepashchuk et al. Coronagraphic methods for detecting faint astronomical objects near bright ones: Application to the 2.5-m telescope of Sternberg Astronomical Institute
Ivanov et al. Adjustment of two-mirror centered optical systems using synthesized holographic optical elements