RU2630522C1 - Method of single-position determining angular coordinates to laser radiation source - Google Patents

Method of single-position determining angular coordinates to laser radiation source Download PDF

Info

Publication number
RU2630522C1
RU2630522C1 RU2016119417A RU2016119417A RU2630522C1 RU 2630522 C1 RU2630522 C1 RU 2630522C1 RU 2016119417 A RU2016119417 A RU 2016119417A RU 2016119417 A RU2016119417 A RU 2016119417A RU 2630522 C1 RU2630522 C1 RU 2630522C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angular coordinates
radiation source
laser radiation
wave
interference fringes
Prior art date
Application number
RU2016119417A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Гревцев
Владимир Валерьевич Капитанов
Виктор Владимирович Калачев
Александр Юрьевич Козирацкий
Юрий Леонтьевич Козирацкий
Павел Евгеньевич Кулешов
Максим Леонидович Паринов
Геннадий Иванович Судариков
Михаил Михайлович Фролов
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
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 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2016119417A priority Critical patent/RU2630522C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2630522C1 publication Critical patent/RU2630522C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method of single-position determining angular coordinates consists in using as a photodetector device as a matrix photodetector, which receives the total radiation of the signal wave and the heterodyne wave. As a result of the superposition of the signal wave and the heterodyne wave, an image is formed on the MFD surface in the form of interference fringes. The angular coordinates of the laser radiation source are determined from the width of the interference fringes and the angle of their tilt.
EFFECT: increasing the accuracy of determining the direction of the laser radiation source.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области оценки угловых координат источника оптического излучения и может быть использовано в системах обеспечения вхождения в связь, нацеливания оптических лучей, траекторных измерений.The invention relates to the field of estimating the angular coordinates of an optical radiation source and can be used in systems for ensuring entry into communication, targeting of optical rays, trajectory measurements.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому изобретению является способ однопозиционного измерения координат источника лазерного излучения (ИЛИ) (см., например, А.Ю. Козирацкий, Ю.Л. Козирацкий, Р.В. Перевозов. Патент №2269795, Россия, G01S 17/06. Бюл. №4 от 10.02.2006. Способ однопозиционного измерения координат источника лазерного излучения и устройство для его реализации. - М: РОСПАТЕНТ, 2006), основанный на приеме лазерного излучения гетеродинным приемным устройством (ГПУ), осуществлении сканирования поля зрения в заданном секторе обзора за счет изменения положения фазового фронта сигнала гетеродина, определении момента времени достижения полезным сигналом максимального значения. Основным недостатком способа является наличие временного интервала, затрачиваемого на сканирование поля зрения гетеродинным приемником в заданном секторе, что в случае изменения угловых координат ИЛИ за период сканирования приведет к неточности их оценки. Использование сканирующих приводов также снижает точность определения угловых координат ИЛИ и увеличивает время их измерения.The closest in technical essence (prototype) to the claimed invention is a method of on-off measurement of the coordinates of a laser radiation source (OR) (see, for example, A.Yu. Koziracki, Yu.L. Koziracki, RV Perevozov. Patent No. 2269795, Russia, G01S 17/06 Bul. No. 4 of 02/10/2006. A method for single-position measurement of the coordinates of a laser radiation source and a device for its implementation. - M: ROSPATENT, 2006), based on the reception of laser radiation by a heterodyne receiving device (GPU), implementation scanning field of view in a given sector e review by changing the position of the phase front of the local oscillator signal, determining the time when the useful signal reaches its maximum value. The main disadvantage of this method is the presence of a time interval spent on scanning the field of view by the local oscillator receiver in a given sector, which, if the angular coordinates OR change during the scanning period, will lead to inaccurate estimates. The use of scanning drives also reduces the accuracy of determining the angular coordinates OR and increases the time of their measurement.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности определения направления на ИЛИ.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to increase the accuracy of determining the direction of OR.

Технический результат достигается тем, что в известном способе однопозиционного определения угловых координат на ИЛИ, основанном на приеме ИЛИ и смешивании его с опорным излучением, определяют параметры изображения смешиваемых излучений, по значениям параметров смешиваемых излучений измеряют ширину интерференционных полос и угол их наклона, по значениям которых определяют угловые координаты ИЛИ.The technical result is achieved by the fact that in the known one-way method of determining the angular coordinates on the OR, based on the reception of the OR and mixing it with the reference radiation, the image parameters of the mixed radiations are determined, the width of the interference fringes and the angle of their inclination are measured from the values of the parameters of the mixed radiations, by the values of which determine the angular coordinates OR.

Сущность изобретения заключается в применении в качестве фотоприемного устройства матричного фотоприемника (МФП), осуществляющего прием суммарного излучения сигнальной волны и волны гетеродина. В результате суперпозиции сигнальной волны и волны гетеродина на поверхности МФП формируется изображение в виде интерференционных полос. По значениям параметров изображения суммарного поля определяют ширину интерференционных полос и угол их наклона. По значению измеренных характеристик интерференционных полос определяют угловые координаты ИЛИ.The invention consists in the use of a photodetector array photodetector (MFP), which receives the total radiation of the signal wave and the local oscillator wave. As a result of the superposition of the signal wave and the local oscillator wave, an image in the form of interference fringes is formed on the MFP surface. The values of the image parameters of the total field determine the width of the interference fringes and the angle of their inclination. The value of the measured characteristics of the interference fringes determines the angular coordinates OR.

На фиг.1 приведена схема, поясняющая способ (где обозначены: 1 - ГПУ; 2 - сигнальная волна от ИЛИ; 3 - оптическая система; 4 - полупрозрачное зеркало; 5 - гетеродин; 6 - опорная волна гетеродина; 7 - суммарная волна сигнальной и опорной волн; 8 - МФП; 9 - фоточувствительная поверхность МФП, 10 - сигнал с выхода МФП). Оптическая волна от ИЛИ 2 принимается ГПУ 1, через оптическую систему 3 падает на полупрозрачное зеркало 4 и смешивается с опорной волной гетеродина 5. Суммарная волна 7 падает на фоточувствительную поверхность 9 МФП 8, образуя изображение интерференционных полос 9. В результате выходные сигналы 10 МФП 9 будут характеризовать изображения с интерференционными характеристиками суммарной волны 7. По координатам фоточувствительных элементов МФП 8, имеющие максимальные значения выходных сигналов 10, определяют ширину интерференционных полос Δх и их наклон α, по значениям которых определяют угловые координаты ИЛИ.Figure 1 shows a diagram explaining the method (where: 1 - GPU; 2 - signal wave from OR; 3 - optical system; 4 - translucent mirror; 5 - local oscillator; 6 - reference local oscillator wave; 7 - total signal and reference waves; 8 - MFP; 9 - photosensitive surface of the MFP, 10 - signal from the output of the MFP). The optical wave from OR 2 is received by GPU 1, falls through the optical system 3 onto a translucent mirror 4, and mixes with the reference oscillator reference wave 5. The total wave 7 is incident on the photosensitive surface 9 of MFP 8, forming an image of interference fringes 9. As a result, the output signals of 10 MFP 9 will characterize the images with the interference characteristics of the total wave 7. According to the coordinates of the photosensitive elements of the MFP 8, having a maximum value of the output signals 10, determine the width of the interference fringes Δx and and x slope α, the values of which determine the angular coordinates OR.

На фиг.2 приведена схема устройства, реализующего предложенный способ. Устройство состоит из ГПУ 1 (соответствует фигуре 1) и микроконтроллера (МКР) 11.Figure 2 shows a diagram of a device that implements the proposed method. The device consists of a GPU 1 (corresponds to figure 1) and a microcontroller (MCR) 11.

Устройство функционирует следующим образом. На вход ГПУ 1, содержащего МФП, поступает сигнальная оптическая волна ИЛИ. В ГПУ 1 сигнальная волна смешивается с опорной волной гетеродина, суммарный сигнал МФП преобразуется в изображение, параметры которого поступают в МКР 11, МКР 11 осуществляет цифровую обработку интерференционного изображения, измеряет ширину интерференционных полос и угол их наклона, по их значениям определяют угловые координаты ИЛИ по формулам (1) и (2):The device operates as follows. The input of the GPU 1 containing the MFP receives a signal optical wave OR. In GPU 1, the signal wave is mixed with the reference oscillator waveform, the total MFP signal is converted into an image whose parameters are supplied to the MKP 11, the MKP 11 digitally processes the interference image, measures the width of the interference fringes and their angle of inclination, determine their angular coordinates OR from formulas (1) and (2):

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где λ - длина волны излучения, Δх - ширина интерференционных полос, α - угол наклона интерференционных полос, k - коэффициент преобразования, учитывающий характеристики входной оптической системы при формировании изображения ИЛИ на фоточувствительной поверхности МФП, β - угол места ИЛИ, θ - азимут ИЛИ.where λ is the radiation wavelength, Δx is the width of the interference fringes, α is the angle of inclination of the interference fringes, k is the conversion coefficient that takes into account the characteristics of the input optical system when forming the OR image on the photosensitive MFP surface, β is the elevation angle of OR, θ is the azimuth of OR.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ однопозиционного определения угловых координат на ИЛИ, основанный на приеме излучения ИЛИ и смешивании его с опорным излучением, определении параметров изображения смешиваемых излучений, по значениям параметров изображения смешиваемых излучений измерении ширины интерференционных полос и угла их наклона, определении по их значениям угловых координат ИЛИ.The proposed technical solution is new, because from publicly available information there is no known method for single-position determination of angular coordinates in OR, based on the reception of OR radiation and mixing it with reference radiation, determining the image parameters of the mixed radiations, from the values of the mixed radiation image parameters, measuring the interference bandwidth and angle their slope, determining their angular coordinates OR.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые оптические и радиотехнические узлы и устройства. Например, в качестве МФП - оптико-электронный координатор матричного типа, а для цифровой обработки изображений может быть использован микроконтроллер.The proposed technical solution is practically applicable, since for its implementation typical optical and radio components and devices can be used. For example, as an MFP, it is an optical-electronic coordinator of a matrix type, and a microcontroller can be used for digital image processing.

Claims (1)

Способ однопозиционного определения угловых координат на источник лазерного излучения, основанный на приеме излучения источника лазерного излучения и смешивании его с опорным излучением, отличающийся тем, что определяют параметры изображения смешиваемых излучений, по значениям параметров изображения смешиваемых излучений измеряют ширину интерференционных полос и угол их наклона, по значениям которых определяют угловые координаты источника лазерного излучения.A one-way method for determining the angular coordinates of a laser radiation source, based on receiving radiation from a laser radiation source and mixing it with reference radiation, characterized in that the image parameters of the mixed radiation are determined, the interference fringes and the angle of inclination are measured from the values of the mixed radiation image parameters, by the values of which determine the angular coordinates of the laser radiation source.
RU2016119417A 2016-05-19 2016-05-19 Method of single-position determining angular coordinates to laser radiation source RU2630522C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119417A RU2630522C1 (en) 2016-05-19 2016-05-19 Method of single-position determining angular coordinates to laser radiation source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119417A RU2630522C1 (en) 2016-05-19 2016-05-19 Method of single-position determining angular coordinates to laser radiation source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2630522C1 true RU2630522C1 (en) 2017-09-11

Family

ID=59893704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016119417A RU2630522C1 (en) 2016-05-19 2016-05-19 Method of single-position determining angular coordinates to laser radiation source

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2630522C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2011207C1 (en) * 1992-08-21 1994-04-15 Игорь Викторович Живицкий Optic ranging and detection device for determining angular position of objects
US5838432A (en) * 1995-06-12 1998-11-17 Olympus Optical Co., Ltd. Optical Angle detection apparatus
RU2269795C1 (en) * 2004-05-05 2006-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военный институт радиоэлектроники Method for one-positional measurement of laser emission source coordinates and device for realization of said method
US9073648B2 (en) * 2013-02-15 2015-07-07 The Boeing Company Star tracker rate estimation with kalman filter enhancement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2011207C1 (en) * 1992-08-21 1994-04-15 Игорь Викторович Живицкий Optic ranging and detection device for determining angular position of objects
US5838432A (en) * 1995-06-12 1998-11-17 Olympus Optical Co., Ltd. Optical Angle detection apparatus
RU2269795C1 (en) * 2004-05-05 2006-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военный институт радиоэлектроники Method for one-positional measurement of laser emission source coordinates and device for realization of said method
US9073648B2 (en) * 2013-02-15 2015-07-07 The Boeing Company Star tracker rate estimation with kalman filter enhancement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10473786B2 (en) Continuous wave laser detection and ranging
US9989631B2 (en) Laser radar device and radar image generating method
EP2728377B1 (en) Modulated laser range finder and method
CA2650235C (en) Distance measuring method and distance measuring element for detecting the spatial dimension of a target
US7345743B1 (en) Wide angle laser range and bearing finder
JP6435407B2 (en) Handheld multi-sensor system for measuring irregular objects
US7359057B2 (en) Method and apparatus for measuring small shifts in optical wavelengths
US20210325515A1 (en) Transmit signal design for an optical distance measurement system
US10338215B2 (en) Measuring point information providing device, change detection device, methods thereof, and recording medium
US8307705B2 (en) Laser hydrography
US11054524B2 (en) Optimizing a lidar system using sub-sweep sampling
EP3138285A1 (en) Method and system for robust and extended illumination waveforms for depth sensing in 3d imaging
JP2015215210A (en) Fluctuation detection device, fluctuation detection method, and fluctuation detection program
CN110389334B (en) Image processing device, image processing method, and distance measuring system
JP2007316016A (en) Radar device
WO2021195831A1 (en) Method and apparatus for measuring reflectivity in real time, and movable platform and computer-readable storage medium
US8995577B2 (en) Apparatus and method for measurement of the reception time of a pulse
US20220252730A1 (en) Time-of-flight imaging apparatus and time-of-flight imaging method
KR101879641B1 (en) Turbidity Measuring Method By Using Airbone Bathymetry LIDAR Wave Form Analysis
RU2630522C1 (en) Method of single-position determining angular coordinates to laser radiation source
RU2431847C1 (en) Method of determining surface transport facility speed
US10845469B2 (en) Laser scanning devices and methods for extended range depth mapping
JPS642903B2 (en)
JPH0228116B2 (en)
US12072417B2 (en) Sub-sweep sampling in a lidar system

Legal Events

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

Effective date: 20180520