СИСТЕМА ЛАЗЕРНОЙ СВЯЗИ С ПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ Российский патент 2003 года по МПК H04B10/10 

Предлагаемое устройство относится к области оптической связи и может быть использовано для оперативной скрытой передачи информации (от старшего младшему) подвижным объектам в тактическом звене управления.

Известны устройства для передачи информации подвижным объектам (А.Г. Шереметьев, Р.Г. Толпарев. Лазерная связь, М., 1974, с.347-353), содержащие на подвижном объекте один или несколько фотоприемников, при этом в нескольких точках по маршруту их движения установлены стационарные передатчики, нагруженные на центральный передатчик по стекловолокну.

Недостатками таких устройств являются, во-первых, ограничение области действия за счет привязки к определенным точкам по маршруту с предварительным развертыванием линии связи, что невозможно выполнить при ведении боевых или специальных действий; во-вторых, возможность несанкционированного доступа в линию связи, другими словами - недостаточная помехоустойчивость.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является система оптической связи с подвижными объектами, описанная в заявке Японии 6139778, Н 04 В 9/ 00, 1986 г., принятая за прототип.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства - прототипа, где обозначено:
1 - фотоприемник;
2 - блок памяти;
3 - блок обработки сигнала;
4 - блок индикации;
5 - подвижный объект;
6 - блок информации центрального передатчика;
7 - стекловолокно,
8-1... 8-n - стационарные передатчики.

Устройство-прототип имеет следующие функциональные связи.

Выход блока информации центрального передатчика 6 через оптическое стекловолокно 7 подсоединен к каждому из n передатчиков 8, установленных по маршруту движения подвижного объекта 5, на котором установлен фотоприемник 1, выход которого подсоединен ко входу блока памяти 2, соединенного с блоком обработки 3, выход которого соединен со входом блока индикации 4.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Информация с блока информации центрального передатчика 6 по стекловолокну 7 поступает на стационарные передатчики 8-1 - 8-n, где происходит преобразование электрических сигналов в световые с длиной волны λ. Таким образом, информация в виде модулированного светового потока излучается в пространство.

Когда подвижный объект 5 останавливается в точке маршрута, где установлен соответствующий стационарный передатчик 8, его фотоприемник 1 принимает световой поток передатчика 8 и осуществляет преобразование светового потока в электрические сигналы. Эта сигналы при необходимости запоминаются в блоке памяти 2, обрабатываются в блоке обработки 3 и в виде звуковой или световой информации поступает в блок индикации 4.

Устройство-прототип имеет существенные недостатки, главными из которых можно отметить следующие:
во-первых, ограничение области действия из-за необходимости развертывания специальной стекловолоконной линии по предполагаемому маршруту движения и установка в выбранных точках стационарных передатчиков,
во-вторых, устройство-прототип имеет слабую помехоустойчивость из-за наличия стекловолокна и открытой линии передачи данных в точке приема Другими словами имеется возможность как несанкционированного доступа, так и нарушения работы линии связи.

Для устранения указанных недостатков в систему лазерной связи с подвижными объектами, содержащую установленные на подвижном объекте последовательно соединенные фотоприемник, блок памяти, блок обработки сигнала и блок индикации, а на центральном передатчике - блок информации центрального передатчика, в который введены последовательно соединенные и последовательно установленные на одной оптической оси импульсный лазер, оптический удвоитель частоты и оптический модулятор, последовательно соединенные блок сжатия сигналов и второй блок памяти, выход которого электрически соединен с вторым входом оптического модулятора, последовательно соединенные генератор случайных сигналов и блок исполнения, первый выход которого соединен с вторым входом второго блока памяти, а второй выход блока исполнения электрически соединен с вторым входом оптического удвоителя частоты.

Кроме того, первый выход блока информации центрального передатчика соединен с входом блока сжатия сигналов, а второй выход блока информации центрального передатчика соединен с входом генератора случайных сигналов.

На фиг. 2 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, где введены следующие обозначения:
1 - фотоприемники;
2 - первый блок памяти;
3 - блок обработки сигналов;
4 - блок индикации;
5 - подвижный объект;
6 - центральный передатчик.

7 - импульсный лазер;
8 - оптический удвоитель частоты;
9 - оптический модулятор;
10 - второй блок памяти;
11 - блок сжатия сигналов;
12 - блок информации центрального передатчика;
13 - генератор случайных сигналов;
14 - блок исполнения.

Предлагаемое устройство имеет следующие функциональные связи.

На подвижном объекте 5 фотоприемники 1 соединены с входом первого блока памяти 2, выход которого соединен со входом блока обработки 3.

На центральном передатчике 6, состоящем из последовательно соединенных и последовательно установленных на одной оптической оси импульсного лазера 7, удвоителя частоты 8 и оптического модулятора 9, второй вход которого электрически присоединен к последовательно соединенным второму блоку памяти 10, блоку сжатия сигнала 11 и блоку информации центрального передатчика 12, второй выход которого через генератор случайных сигналов 13 присоединен к блоку исполнения 14, первый выход которого соединен со вторым входом второго блока памяти 10, а второй выход блока исполнения 14 присоединен ко второму входу удвоителя частоты 8 соответственно.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Информация с блока информации центрального передатчика 12 центрального передатчика 6 в виде потока электрических сигналов S поступает на блок сжатия сигналов 11, где происходит сжатие передаваемой информации в формат импульсов, по длительности равных длительности лазерных импульсов τ. С блока сжатия 11 сигналы поступают на второй блок памяти 10, с которого при включении лазера 7 поступают на оптический модулятор 9, где электрические сигналы осуществляют модуляцию оптических лазерных импульсов. На выходе оптического модулятора 9 будут световые (лазерные) импульсы, модулированные потоком S.

Со второго выхода блока информации центрального передатчика 12 сигналы поступают на вход генератора случайных сигналов 13 и осуществляют его запуск на время работы центрального передатчика 6.

Импульсы генератора случайных сигналов 13 через блок исполнения 14 управляют работой удвоителя частоты 8, переводя его в одно из возможных состояний спектрального диапазона, в результате чего излучение импульсного лазера 7 будет осуществляться на соответствующей длине волны λ. При этом в силу случайного появления управляющих сигналов с выхода генератора случайных сигналов 13 переключение диапазона лазера будет происходит случайно, а это значит, что разведка линии связи будет затруднена или исключена полностью.

При этом с первого выхода блока исполнения 14 сигналы поступают на второй вход второго блока памяти 10, открывая его на время излучения импульсного лазера 7.

Таким образом, на выходе оптического модулятора 9 будет излучение лазера с длиной волны λ и длительностью τ, модулированное информационным потоком S.

Эта случайная по спектральному диапазону последовательность лазерных импульсов излучается в пространство.

На подвижном объекте 5 фотоприемник 1 принимает описанное выше излучение лазера 7 и осуществляет преобразование лазерных сигналов в электрические, которые поступают на первый блок памяти 2, а затем в блок обработки сигналов 3, в котором происходит выделение сигнала полезной информации S. Эта информация в соответствующем виде поступает в блок индикации 4.

Введение генератора случайных сигналов, удвоителя частоты, оптического модулятора, блока исполнения, блока сжатия сигналов и второго блока памяти приводит к случайному характеру спектрального диапазона излучения лазера, что существенно затруднит (или исключит полностью) оперативную разведку линии связи. Импульсный характер работы лазера и отсутствие кабельных линий исключает несанкционированный доступ в линию, то есть повышает помехоустойчивость системы связи.

Фотоприемник 1, установленный на подвижном объекте 5, своим полем зрения способен осуществлять просмотр заданного пространства. Для приведенного выше случая фотоприемник способен просматривать пространства вертикально над собой в конусе 30-60^o.

Для устойчивой связи на дальностях до 20-30 км угол места цели импульсного лазера 7 составляет 10-20^o. Вероятность разведки такой линии не превышает 0,1 (или 10%), а вероятность несанкционированного доступа или постановки помех линии составляет менее 0,01 (<1%).

Реализация предлагаемого устройства не вызывает затруднений, так как все блоки и узлы, входящие в него, общеизвестны и широко опубликованы в технической литературе.

Система лазерной связи с подвижными объектами относится к области оптической связи и может быть использована для оперативной скрытой передачи информации подвижным объектам в тактическом звене управления. Достигаемый технический результат - исключение несанкционированного доступа в систему связи, повышение ее помехоустойчивости. Система лазерной связи содержит установленные на подвижном объекте фотоприемник, первый блок памяти, блок обработки сигналов и блок индикации, а на центральном передатчике - блок информации центрального передатчика, импульсный лазер, оптический удвоитель частоты и оптический модулятор, блок сжатия сигналов, второй блок памяти, блок исполнения, генератор случайных сигналов. 2 ил.

Система лазерной связи с подвижными объектами, содержащая установленные на подвижном объекте последовательно соединенные фотоприемник, первый блок памяти, блок обработки сигналов и блок индикации, а на центральном передатчике - блок информации центрального передатчика, отличающаяся тем, что на центральном передатчике введены последовательно установленные на одной оптической оси импульсный лазер, удвоитель частоты и оптический модулятор, блок информации центрального передатчика последовательно соединен с блоком сжатия сигналов и вторым блоком памяти, выход которого электрически соединен со вторым входом оптического модулятора, второй выход блока информации центрального передатчика через генератор случайных сигналов присоединен к блоку исполнения, сигналы которого открывают второй блок памяти на время излучения импульсного лазера, а также управляют работой удвоителя частоты, переводя его в одно из возможных состояний спектрального диапазона.