СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2000 года по МПК G01S17/06 

Изобретение относится к области лазерной локационной техники, системам обеспечения безопасности и может быть использовано для дистанционного обнаружения и измерения координат оптических и оптико-электронных приборов: биноклей, зрительных труб, фотоаппаратов, видеокамер, стрелковых оптических прицелов, кинокамер, любых других приборов, снабженных оптическими объективами.

Известен способ обнаружения оптических приборов (ОП), реализованный в лазерном детекторе SLD400, фирма CILAS Франция [1]. Способ основан на облучении зоны предполагаемого нахождения оптического прибора лазерным излучением, приеме отраженного излучения, формировании видеосигнала, пропорционального интенсивности отраженного излучения, сравнении видеосигнала с априорно заданным порогом. Превышение видеосигналом заданного порога приравнивается в данном способе к факту появления в зоне облучения оптического прибора. Этот способ имеет существенные недостатки, особенно при обнаружении ОП на маскирующем фоне диффузно-отражающих объектов: стены домов, горы, лес, кусты, грунт (при обнаружении ОП с летательных аппаратов). Поскольку в этом случае общая площадь диффузного объекта, освещаемая лазерным лучом, существенно превышает апертуру ОП, уровень сигнала, отраженного от ОП, становится сравнимым с уровнем сигнала, отраженного от диффузного объекта. При установке порога на низком уровне увеличивается вероятность "ложного" срабатывания за счет сигнала от диффузного объекта, при установке порога на высоком уровне увеличивается вероятность пропуска сигнала от ОП. Кроме этого, в способе отсутствует селекция ОП от уголковых и катафотных отражателей, которые в городских условиях могут создавать естественный или искусственный фон, маскирующий ОП.

Известен также способ подсвета объектов лазерным излучением и определения положения лазерного излучения на цели, реализованный в лазерном маркере PEQ-IA [2], однако он имеет те же недостатки, что и предыдущий и, кроме этого, неработоспособен в дневных условиях.

Наиболее близким к заявляемому, выбранным за прототип, является способ обнаружения оптико-электронных приборов (ОЭП), реализованный в лазерной системе обнаружения ОЭП [3]. В этом способе осуществляются облучение лазерным излучением и обзор пространства в верхней полусфере, прием отраженного излучения, формирование видеосигнала, пропорционального интенсивности отраженного излучения, сравнение видеосигнала с априорно устанавливаемым порогом, формирование сигнала обнаружения при превышении видеосигнала над порогом, измерение дальности до ОЭП импульсным методом и угловых координат по угловому положению диаграммы направленности лазерного излучения. Этому способу свойственны те же недостатки, что и способу [1].

С помощью предлагаемого изобретения достигается технический результат, заключающийся в селекции ОЭП на фоне диффузно-отражающих объектов, уголковых и катафотных отражателей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обнаружения оптических и оптико-электронных приборов, содержащем облучение зоны предполагаемого расположения ОЭП лазерным излучением, прием отраженного излучения и формирование сигнала, пропорционального интенсивности принимаемого излучения, осуществляют пошаговое облучение и прием отраженного излучения в мгновенном угловом поле Δθ ≤ d/R, после чего производят формирование сигнала, пропорционального разности интенсивностей отраженного излучения в n-м и (n-1)-м шагах обзора, и сигнала, пропорционального разности интенсивностей отраженного излучения в (n+1)-м и n-м шагах обзора, по наличию которых судят о наличии ОЭП, затем облучение объекта проводят плоскополяризованным излучением, отраженное излучение делят на два луча с ортогональными поляризациями, осуществляют их раздельную регистрацию, производят формирование сигнала, пропорционального отношению интенсивности отраженного луча, имеющего плоскость поляризации, ортогональную плоскости поляризации облучающего излучения, к интенсивности луча, имеющего плоскость поляризации, совпадающую с плоскостью поляризации облучающего излучения, по наличию которого судят о наличии отражателей уголкового и катафотного типа, после чего облучение объекта проводят двумя соосными лучами с различными длинами волн, осуществляют попеременную регистрацию интенсивностей отраженного излучения на этих длинах волн, производят формирование сигнала, пропорционального отношению разности интенсивностей излучений на этих длинах волн к их сумме, по наличию которого судят о наличии в поле зрения отражателей катафотного типа, где:
d - априорное минимальное расстояние между оптико-электронными приборами;
R - расстояние от облучателя до оптико-электронного прибора
Рассмотрим обнаружение ОЭП с помощью предлагаемого способа. Устройство для реализации способа показано на чертеже, где обозначено: 1 - диффузно-отражающая поверхность; 2, 3 - обнаруживаемые оптикоэлектронные приборы; 4, 5, 6 - положение лазерного луча на (n-1)-м, n-м и (n+1)-м шагах обзора; 7 - облучающий лазер; 8 - приемопередающий телескоп; 9 - первое фотоприемное устройство (λ₁); 10 - алгоритмическое устройство; 11 - обзорно-следящее устройство; 12 - сигнал обнаружения; 13 - сигнал дальности; 14 - сигнал пеленга; 15 - поляризационный делитель; 16 - второе фотоприемное устройство; 17 - отражатели уголкового и катафотного типа; 18 - спектроделитель; 19 - третье фотоприемное устройство (λ₂).
Лазер 7 генерирует облучающее излучение, которое телескопом 8 направляется в зону предполагаемого нахождения ОЭП (3). Посредством обзорно-следящего устройства осуществляется последовательный пошаговый обзор зоны, при этом мгновенное поле обзора формируется из условия что исключает попадание в это поле одновременно нескольких ОЭП. Отраженное излучение принимается телескопом 8 и детектируется фотоприемником 9, на выходе которого формируется видеосигнал, пропорциональный интенсивности отраженного излучения. Этот сигнал поступает на алгоритмическое устройство 10, где формируются сигнал u₁, пропорциональный разности интенсивностей отраженного излучения в n-м и (n-1)-м шагах обзора и сигнал u₂, пропорциональный разности интенсивностей отраженного излучения в (n+1)-м и n-м шагах обзора.

При этом мощность принимаемого излучения в (n-1)-м, n-м и (n+1)-м шагах обзора равна



где P_И - излучаемая мощность лазерного излучения;
P - принимаемая мощность;
τ_атм - коэффициент пропускания излучения атмосферой;
k_отр - коэффициент отражения диффузной поверхности;
S_тел - апертура приемного телескопа;
R_д - расстояние от облучателя до диффузной поверхности;
R - расстояние от облучателя до ОЭП;
S_отр - эффективная отражающая поверхность ОЭП;
Δθ - расходимость лазерного излучения.

Сигнал, пропорциональный разности интенсивностей принимаемого излучения в n-м и (n-1)-м шагах обзора

Сигнал, пропорциональный разности интенсивностей принимаемого излучения в (n+1)-м и n-м шагах обзора

где α _ коэффициент передачи тракта "приемный телескоп - фотоприемное устройство - алгоритмическое устройство".

Как видно, u₁ и u₂ зависят от параметров ОЭП (S_отр) и не зависят от уровня сигнала, отраженного диффузной поверхностью (k_отр). Одновременное появление сигналов u₁ и u₂ свидетельствует о наличии в поле зрения оптико-электронных приборов или приборов с направленным отражением (уголковых и катафотных отражателей). Таким образом достигается одна из целей предлагаемого изобретения - селекция ОЭП на фоне диффузно-отражающей поверхности. При этом увеличивается вероятность обнаружения ОЭП при одновременном уменьшении вероятности ложных тревог. В данном способе исключается также ложное срабатывание из-за скачкообразного изменения сигнала от диффузной поверхности, начиная с n-го шага обзора, т.к. в этом случае u₁ ≠ 0, но и u₂ = 0.

Для достижения селекции ОЭП на фоне отражателей уголкового и катафотного типа объект облучают плоскополяризованным излучением, генерируемым лазером 7 и направляемым на объект телескопом 8, отраженное от объекта излучение принимается телескопом 8, делится поляризационным делителем 15 на два луча с ортогональными поляризациями, один из которых регистрируется фотоприемником 9, а другой - фотоприемником 16, сигналы с фотоприемников 9 и 16 поступают на алгоритмическое устройство 10, в котором формируется сигнал u, пропорциональный отношению интенсивности P_⊥ отраженного излучения с плоскостью поляризации, ортогональной плоскости поляризации облучающего луча к интенсивности P_II отраженного излучения с плоскостью поляризации, совпадающей с плоскостью поляризации облучающего луча, т.е.

При отражении от ОЭП поляризация не изменяется, т.е P_┴ = 0 и u₃=0; при отражении от отражателей уголкового и катафотного типа P_┴ ≠ 0 и u₃ ≠ 0. Таким образом, отсутствие сигнала u₃ и наличие сигналов u₁ и u₃ свидетельствует об отсутствии в поле зрения уголковых и катафотных отражателей и присутствие в поле зрения ОЭП, т.е. достигнута селекция ОЭП на фоне уголковых и катафотных отражателей.

Для повышения эффективности селекции ОЭП на фоне катафотных отражателей облучение объекта осуществляют попеременно двумя лучами с различными длинами волн, генерируемыми лазером 7, и направляемыми на объект телескопом 8, осуществляют регистрацию отраженных лучей на этих длинах волн фотоприемниками 9 (λ₁) и 19 (λ₂), которые формируют видеосигналы, пропорциональные интенсивностям отраженного излучения на длинах волн λ₁ и λ₂, и подают их на алгоритмическое устройство 10, где осуществляется формирование сигнала, пропорционального отношению разности интенсивностей отраженного излучения на длинах волн λ₁ и λ₂ к их сумме, т.е

При отражении от ОЭП т.е. u₄ = 0, при отражении от отражателей катафотного типа (например, если катафоты имеют красный цвет, а λ₁ лежит в красной области спектра, λ₂ - в зеленой области спектра) и u₄ ≠ 0. Таким образом, отсутствие сигнала u₄ и наличие сигналов u₁ и u₂ свидетельствуют об отсутствии в поле зрения катафотных отражателей и присутствие ОЭП, т. е достигнута дополнительная селекция ОЭП на фоне катафотных отражателей.

Источники принятые во внимание
1. Газета "Сегодня", N 196 за 11.09.97 г.

2. James International Defense Review., 1996, N 2, Feb., p. 19 - 20.

3. Патент России N2113717, 10.11.96 г., G 01 S 17/06 (прототип).

Сущность изобретения: способ обнаружения оптических и оптико-электронных приборов (ОЭП) заключается в том, что осуществляют пошаговое облучение зоны предполагаемого расположения (ОЭП), прием отраженного излучения, формирование сигнала, пропорционального разности интенсивностей отраженного излучения в n-м и (n - 1)-м шагах обзора, и сигнала, пропорционального разности интенсивностей отраженного излучения в (n + 1)-м и n-м шагах обзора, по наличию которых судят о наличии (ОЭП), затем облучение объекта производят плоско поляризованным излучением, отраженное излучение делят на два луча с ортогональными поляризациями, осуществляют их раздельную регистрацию, формируют сигнал, пропорциональный отношению интенсивности отраженного луча, имеющего плоскость поляризации, ортогональную плоскости поляризации облучающего излучения, к интенсивности луча, имеющего плоскость поляризации, совпадающую с плоскостью поляризации облучающего излучения, по наличию которого судят о наличии отражателей уголкового и катафотного типа, затем облучение объекта проводят попеременно двумя соосными лучами с различными длинами волн, осуществляют попеременную регистрацию интенсивностей отраженного излучения на этих длинах волн, формируют сигнал, пропорциональный отношению разности интенсивностей излучений на этих длинах волн к их сумме, по наличию которого судят о наличии в поле зрения отражателей катафотного типа. Технический результат заключается в селекции приборов на фоне диффузно-отражающих объектов, уголковых и катафотных отражателей. 1 ил.

Способ обнаружения оптических и оптико-электронных приборов, включающий облучение зоны предполагаемого расположения оптического и оптико-электронного прибора лазерным излучением, причем отраженного излучения и формирование сигнала пропорционального интенсивности принимаемого излучения, отличающийся тем, что осуществляют пошаговое облучение и прием отраженного излучения в мгновенном угловом поле Δθ ≤ d/R, после чего производят формирование сигнала, пропорционального разности интенсивностей отраженного излучения в n-м и n - 1-м шагах обзора, и сигнала, пропорционального разности интенсивностей отраженного излучения в n + 1-м и n-м шагах обзора, по наличию которых судят о наличии оптико-электронного прибора, затем облучение объекта проводят плоско поляризованным излучением, отраженное излучение делят на два луча с ортогональными поляризациями, осуществляют их раздельную регистрацию, производят формирование сигнала, пропорционального отношению интенсивности отраженного луча, имеющего плоскость поляризации, ортогональную плоскости поляризации облучающего излучения, к интенсивности луча, имеющего плоскость поляризации, совпадающую с плоскостью поляризации облучающего излучения, по наличию которого судят о наличии отражателей уголкового и катафотного типа, затем облучение объекта проводят попеременно двумя соосными лучами с различными длинами волн, осуществляют попеременную регистрацию интенсивностей отраженного излучения на этих длинах волн, производят формирование сигнала, пропорционального отношению разности интенсивностей излучений на этих длинах волн к их сумме, по наличию которого судят о наличии в поле зрения отражателей катафотного типа, где d - априорное минимальное расстояние между оптико-электронными приборами, R - расстояние от облучателя до оптико-электронного прибора.