УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2004 года по МПК G01S17/00 H04B10/00 

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения, лазерной локационной измерительной и информационной техники, ВВТ, системам обеспечения безопасности, а именно к обзорно-поисковым оптико-электронным системам лазерной локации, использующим принцип отражения оптического излучения от исследуемого объекта путем анализа отраженного обратно сигнала, в частности к оптико-электронным средствам и устройствам дистанционного наблюдения и обнаружения оптических и оптико-электронных объектов в условиях ограниченной видимости, и может быть использовано при посадке самолетов, в горных и поисково-спасательных работах, для целей охраны, охоты, в военном деле, в оптических линиях связи и др. для дистанционного наблюдения, слежения и выявления оптических и оптико-электронных приборов, ведущих встречное наблюдение и прицеливание, и в качестве индикаторного устройства таких систем и устройств при попадании в поле их зрения оптических и оптико-электронных приборов, например биноклей, зрительных труб, фотоаппаратов, видеокамер, кинокамер, оптических прицелов стрелкового оружия, танков, артиллерийских и ракетных установок и т.д.), приборов прицеливания, наблюдения, разведки и т.п., любых других приборов, снабженных оптическими объективами.

В последнее время в связи с военными конфликтами в Ираке, Югославии, Афганистане и Израиле, а также при проведении антитеррористических операций, особенно остро встала проблема дистанционного обнаружения оптических и оптико-электронных объектов ВВТ. Связано это с тем, что в настоящее время при ведении разведки, наблюдения и прицеливания широко применяются оптические и оптико-электронные приборы и системы, в том числе приборы ночного видения (ПНВ), включая оптические локаторы, лазерные дальномеры, ИК ПНВ и т.д., позволяющие наблюдать объекты ВВТ при облучении их излучением в видимой, УФ и ИК областях электромагнитного спектра.

Однако известные устройства дистанционного обнаружения оптических и оптико-электронных объектов имеют существенные недостатки в условиях сложной фоноцелевой обстановки, например, на маскирующем фоне диффузно-отражающих объектов: стен домов, гор, леса, кустов, грунта, при обнаружении с летательных аппаратов. Поскольку в этом случае общая площадь диффузного объекта, освещаемая лазерным лучом, существенно превышает апертуру входной оптики оптических и оптико-электронных объектов, уровень сигнала, отраженного от нее, становится сравнимым с уровнем сигнала, отраженного от диффузного объекта, и, что немаловажно, в яркий солнечный день сигнал сравним с фоновой засветкой переотраженного подстилающей поверхностью солнечного излучения даже при применении специальных светофильтров с узкой полосой пропускания. 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 входной оптики оптических и оптико-электронных объектов, что влечет за собой снижение эффективной дальности обнаружения и необходимость существенного увеличения необходимой мощности излучения подсветки.

Существующие технические решения дистанционного обнаружения входной оптики оптических и оптико-электронных объектов ВВТ основаны, в основном, на методах лазерной локации с использованием стробирования исследуемого пространства по дальности. Анализ эффективности этого метода показывает, что в силу указанных выше причин он не позволяет производить обнаружение средств наблюдения и разведки противника в пределах широкого мгновенного поля зрения пространства с необходимой степенью вероятности обнаружения (более 0,8). В силу этого, при проведении разведки в широком поле обзора изображения окружающей местности, снижается вероятность обнаружения и скорость разведки пространства, а тем самым, скрытность и, как следствие, эффективность применения собственных ВВТ.

Известна лазерная система обнаружения оптико-электронных объектов, содержащая частотно-импульсный лазер (ЧИЛ) и фотоприемное устройство (ФУ), установленные на шарнире, обеспечивающем возможность их колебательно-вращательного движения в вертикальной плоскости и закрепленном в центре вращающейся вокруг вертикальной оси платформы, с объективами, имеющими параллельные оптические оси, а также устройство обработки сигналов в виде последовательно соединенных порогового устройства интенсивности лазерного излучения, счетчика импульсов излучения ЧИЛ, датчика углового положения ФУ и ЧИЛ, связанного с вращающейся вокруг вертикальной оси платформой и шарниром колебательно-вращательного движения ЧИЛ и ФУ, блока определения координат оптоэлектронного объекта и звукового сигнального устройства, при этом вход порогового устройства интенсивности лазерного излучения связан с выходом ФУ, второй вход счетчика импульсов излучения ЧИЛ связан с ЧИЛ, объектив ФУ снабжен узкополосным интерференционньм фильтром с полосой пропускания, равной ширине спектра ЧИЛ, расстояние Δ между оптическими осями объективов ЧИЛ и ФУ выбрано из условия:
λ/(D•l)+D/2,
где D - апертура оптоэлектронного объекта; λ - длина волны излучения ЧИЛ; l - расстояние от входного зрачка ФУ до оптоэлектронного объекта, угловая скорость вращения платформы вокруг вертикальной оси равна:
ω_г = θ_г•ν,
а угловая скорость колебательно-вращательного движения шарнира в вертикальной плоскости определяется из выражения:
ω_в = (θ_г•θ_в•ν)/2π,
где θ_г, θ_в - расходимость излучения ЧИЛ в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно; ν - частота следования импульсов ЧИЛ (патент РФ 2113717, G 01 S 17/06, 1998).

Действие такой системы по указанным выше причинам малоэффективно.

Известно устройство для обнаружения оптических и оптико-электронных объектов, содержащее лазерные системы обнаружения оптических и оптико-электронных объектов, разнесенные относительно друг друга на базовое расстояние, расположенные в одной плоскости, закрепленные каждая на вращающейся платформе с возможностью ее колебательно-вращательного движения и включающие каждая частотно-импульсный лазер с объективом, фотоприемное устройство с объективом, счетчик импульсов излучения частотно-импульсного лазера, датчик углового положения фотоприемного устройства и частотно-импульсного лазера и блок определения угловых координат оптических и оптико-электронных объектов, блок отображения информации, вход которого соединен с выходом блока памяти, блок вычисления истинных координат оптических и оптико-электронных объектов, первый и второй входы которого соединены с выходами первой и второй лазерных систем обнаружения оптических и оптико-электронных объектов, блок выборки обнаруженных объектов, выход которого соединен с вторым входом блока памяти, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления истинных координат оптических и оптико-электронных объектов, и блок вычисления текущих координат, выход которого соединен с третьим входом блока памяти (патент РФ 2129288, G 01 S 17/06, G 01 С 3/08, 1999).

Однако устройство обнаружения оптических и оптико-электронных объектов по известному техническому решению обладает теми же недостатками.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство обнаружения оптических и оптико-электронных объектов, содержащее частотно-импульсный лазер и электронно-оптический преобразователь с объективом, фотоприемное устройство с объективом, вход которого связан с выходом электронно-оптического преобразователя, видеоконтрольное устройство, вход которого соединен с выходом фотоприемного устройства, блок обработки видеосигналов, первый вход которого также соединен с выходом фотоприемного устройства, синхронизатор, первый вход которого соединен с выходом фотоприемного устройства, а второй выход - с вторым входом блока обработки видеосигналов, первый и второй импульсные источники высокого напряжения, входы которых соединены с первым выходом синхронизатора, а выход первого импульсного источника соединен с третьим входом электронно-оптического преобразователя, блок затворных импульсов, первый вход которого соединен с выходом второго импульсного источника, второй вход - с третьим выходом синхронизатора, а выход - со вторым входом электронно-оптического преобразователя, пульт управления, выход которого соединен со вторым входом синхронизатора, делитель кадровой частоты, вход которого соединен с четвертым выходом синхронизатора, а первый выход - с третьим выходом блока обработки видеосигналов, модулятор, первый вход которого соединен со вторым выходом делителя кадровой частоты, второй вход - с пятым выходом синхронизатора, а выход - с входом частотно-импульсного лазера, автоматическая регулировка усиления, вход которой соединен с выходом фотоприемного устройства, а первый, второй и третий выходы - соответственно с входом объектива, четвертым входом электронно-оптического преобразователя и входом объектива фотоприемного устройства, и устройство сигнала тревоги (патент РФ 2129287, G 01 S 17/00, 1999).

Как известно, недостатками активных приборов ночного видения (ПНВ) третьего и четвертого поколения, например, работающих по принципу облучения местности и расположенных на ней объектов лучами ИК-прожектора и последующего наблюдения их в пассивный ПНВ, в котором для усиления яркости изображения используется электронно-оптический преобразователь (ЭОП), питаемый от вторичного высоковольтного источника постоянного напряжения через высокоомный делитель напряжения, обеспечивающий необходимое распределение потенциалов на электродах ЭОП, являются высокая чувствительность к локальным световым помехам (яркие вспышки света, свет фар автомобиля, открытого огня, другие яркие вспышки света), снижающая дальность наблюдения "обратная" засветка ПНВ излучением ИК-прожектора, рассеянным на неоднородностях атмосферы, большие габариты и масса (Орлов В.А., Петров В.И. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости. - М.: Воениздат, 1989, с. 58-64).

При этом видимость, например, в ИК ПНВ ухудшается при попадании их в поле зрения ярких источников света. Если в приемник, например, ИК ПНВ попадает свет от пожаров, осветительных ракет, больших костров и т.п., то наблюдается явление, напоминающее временное ослепление водителя автомобиля светом фар встречной машины. В приборе появляется светлое пятно, препятствующее наблюдению предметов, обладающих меньшей яркостью. Воздействие же на приемник ПНВ (оптического локатора, лазерного дальномера и т.п.) достаточно мощного излучения может вообще привести к выходу его из строя.

Устройство обнаружения оптических и оптико-электронных объектов по известному техническому решению обладает всеми этими недостатками.

Известное техническое решение не позволяет обеспечивать и проведение разведки объектов в широком поле обзора изображения окружающей местности с высокой степенью вероятности обнаружения (более 0,8) на дальностях до 1 км из-за ограничения по требуемой яркости подсвечивающего полупроводникового лазерного излучения.

Кроме того, в силу указанных выше причин в известном техническом решении применена сложная система настройки и управления устройством обнаружения, что требует специальной подготовки оператора и относительно длительного времени настройки.

Новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности обнаружения оптических и оптико-электронных приборов путем повышения помехозащищенности, производительности разведки и вероятности обнаружения в широком поле обзора изображения окружающей местности.

Новый технический результат достигается тем, что в устройстве обнаружения оптических и оптико-электронных объектов, содержащее лазерный излучатель с блоком питания, оптически сопряженный с формирующим лазерное излучение оптическим элементом, фотоприемное устройство с входным объективом, блок обработки сигнала, соединенный входом с выходом фотоприемного устройства, контрольное устройство отображения обнаруженного объекта и индикатор, в отличие от прототипа, оптический элемент лазерного излучателя выполнен в виде цилиндрического объектива, обеспечивающего формирование индикатрисы лазерного излучения в виде "узкого ножа", фотоприемное устройство выполнено в виде линейки приемников фотоприемного устройства и установлено вертикально в фокальной плоскости приемного канала, контрольное устройство отображения обнаруженного объекта выполнено в виде линейки светоиндикаторов отображения обнаруженного объекта, установленной на вертикальной оси в плоскости, сопряженной с полем изображения окружающей местности.

При этом вертикальная и горизонтальная оси индикатрисы цилиндрического объектива лазерного излучателя, вертикальная и горизонтальная оси поля приема излучения линейки приемников фотоприемного устройства и вертикальная и горизонтальная оси поля отображения обнаруженного объекта линейки светоиндикаторов отображения обнаруженного объекта совмещены в поле обзора изображения окружающей местности наблюдателя, каждый светоиндикатор линейки отображения обнаруженного объекта соединен через блок обработки сигнала и через выход фотоприемного устройства с соответствующей группой приемников линейки фотоприемного устройства, соответствующие выходы которых соединены с выходом фотоприемного устройства, входной объектив фотоприемного устройства оптически сопряжен с входами приемников линейки фотоприемного устройства, а вход блока питания лазерного излучателя электрически соединен с одним из выходов блока обработки сигнала с возможностью обеспечения контроля режима работы лазерного излучателя.

В устройство может быть дополнительно введено звуковое сигнальное устройство, электрически соединенное с одним из выходов блока обработки сигнала, привлекающее внимание оператора.

В устройство может быть дополнительно введена система наблюдения, установленная с возможностью передачи светового сигнала об обнаружении оптического или оптико-электронного объекта от соответствующего светоиндикатора наблюдателю.

Система наблюдения может быть выполнена в виде последовательно размещенных и оптически сопряженных друг с другом вдоль горизонтальной оси оптико-визуального канала наблюдения окуляра, светоделительного куба, сетки, оборачивающей системы и передающего объектива, при этом система наблюдения установлена с возможностью обеспечения оптического сопряжения светоделительного куба и светоиндикаторов линейки отображения обнаруженного объекта и последующей передачи светового сигнала об обнаружении оптического или/и оптико-электронного объекта от соответствующего светоиндикатора наблюдателю.

Цилиндрический объектив может быть выполнен в виде цилиндрической асферической линзы с эллиптическим контуром образующей поверхности.

Входной объектив фотоприемного устройства может быть снабжен узкополосным интерференционньм фильтром.

Входной объектив фотоприемного устройства может быть выполнен с автоматической регулировкой, обеспечивающей поддержание оптимального уровня сигнала на входе приемников линейки фотоприемного устройства при изменении уровня сигнала на зрачке входного объектива.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства обнаружения оптических или оптико-электронных объектов.

Устройство обнаружения оптических и оптико-электронных объектов 1 содержит лазерный излучатель 2 с блоком питания 3, оптически сопряженный с формирующим лазерное излучение цилиндрическим объективом 4, линейку 5 приемников 6 фотоприемного устройства 7, установленную вертикально в фокальной плоскости приемного канала 8, с входным объективом 9, оптически сопряженным с входами 10 приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7, блок обработки сигнала 11, линейка 12 светоиндикаторов 13 отображения обнаруженного объекта 1, установленная на вертикальной оси 14 в поле изображения окружающей местности 15, при этом каждый светоиндикатор 13 линейки 12 отображения обнаруженного объекта 1 соединен через блок обработки сигнала 11 и через выход 16 фотоприемного устройства 7 с соответствующей группой приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7 через соответствующие выходы 17 приемников 6, вертикальная 18 и горизонтальная 19 оси индикатрисы 20 цилиндрического объектива 4 лазерного излучателя 2, вертикальная 21 и горизонтальная 22 оси поля приема излучения 23 линейки 5 приемников 6 фотоприемного устройства 7 и вертикальная 14 и горизонтальная 24 оси поля отображения 25 обнаруженного объекта 1 линейки 12 светоиндикаторов 13 отображения обнаруженного объекта 1 совмещены в поле обзора изображения окружающей местности 15 наблюдателя 26, а вход 27 блока питания 3 лазерного излучателя 2 электрически соединен с одним из выходов 28 блока обработки сигнала 11 с возможностью обеспечения контроля режима работы лазерного излучателя 2 (фиг.1).

Устройство, при необходимости, может содержать звуковое сигнальное устройство 29, электрически соединенное с одним из выходов 30 блока обработки сигнала 11 (фиг.1).

Устройство, при необходимости, может содержать систему наблюдения 31, выполненную в виде последовательно размещенных и оптически сопряженных друг с другом вдоль оси визирования 32 оптико-визуального канала 33 наблюдения окуляра 34, светоделительного куба 35, сетки 36, оборачивающей системы 37 и передающего объектива 38, при этом система наблюдения 31 установлена с возможностью обеспечения оптического сопряжения светоделительного куба 35 и светоиндикаторов 13 линейки 12 отображения обнаруженного объекта 1 и последующей передачи светового сигнала об обнаружении оптического или оптико-электронного объекта 1 от соответствующего светоиндикатора 13 наблюдателю 26 (фиг.1).

Лазерный излучатель 2 с цилиндрическим объективом 4 предназначены для формирования пучка подсвечивающего излучения, индикатриса 20 которого имеет вид "узкого ножа" 39 (с соотношением угловых размеров во взаимно перпендикулярных направлениях более 10). Цилиндрический объектив 4 позволяет формировать индикатрису 20 излучения в виде "узкого ножа", оптически сопряженного с вертикальным штрихом сетки оптико-визуального канала 33 наблюдения в плоскости расположения объекта 1 и имеющего расходимость в вертикальной плоскости, соответствующую полю зрения оптико-визуального канала 33 наблюдения и несколько угловых минут в горизонтальной плоскости.

В качестве лазерного излучателя 2 может быть использован, например, лазерный полупроводниковый диод с длиной волны излучения 0,8-1 мкм.

В качестве цилиндрического объектива 4 может быть использована, например, цилиндрическая асферическая линза с эллиптическим контуром образующей поверхности.

Линейка 5 приемников 6 фотоприемного устройства 7 предназначена для обеспечения приема переотраженного от оптических и оптико-электронных объектов 1 и возвращенного к устройству обнаружения оптических и оптико-электронных объектов 1 подсвечивающего излучения лазерного излучателя 2, преобразования этого сигнала в пропорциональный электрический сигнал на выходе каждого элементарного приемника 6 линейки 5 и передаче принятого сигнала на блок обработки сигнала 11.

В качестве приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7 могут быть использованы, например, многоэлементные линейные ПЗС-приемники.

Входной объектив 9 предназначен для приема излучения отраженного от оптических и оптико-электронных объектов 1 и возвращенного к устройству обнаружения оптических и оптико-электронных объектов 1, и концентрации излучения на чувствительных площадках приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7.

В качестве входного объектива 9 может быть использована, например, положительная линза.

Блок обработки сигнала 11 предназначен для приема сигнала от приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7, его обработки и сигнализации тревоги (в случае выделения такого отраженного излучения (блика) от оптических и оптико-электронных объектов 1 ВВТ в сравнении с фоновым (солнечным, свет огня, фары и т. д.) излучением, а также диффузно-отраженным излучением лазерного излучателя от лоцируемого объема пространства (сектора окружающей местности 15), то есть, при обнаружении оптических и оптико-электронных объектов 1 ВВТ посредством звукового сигнала (при наличии этой функции у блока обработки сигнала 11) или/и посредством передачи электрического импульса на линейку 12 светоиндикаторов 13 отображения обнаруженного объекта 1 для включения соответствующего сигнального светоиндикатора 13, а также для формирования импульсов управления для блока питания 3 лазерного излучателя 2 и, как следствие, импульсов излучения подсветки формируемых лазерным излучателем 2.

В качестве блока обработки сигнала 11 может быть использован, например, блок на основе сигнального процессора фирмы "Analog Device" с системой цифровых фильтров и компараторами на основе ПЛИС, например фирмы "ALTERA".

Линейка 12 светоиндикаторов 13 отображения обнаруженного объекта 1 предназначена для приема сигнала от блока обработки сигнала 11, отображения с помощью соответствующего светоиндикатора 13 обнаруженного оптического или оптико-электронного объекта 1 посредством передачи светового сигнала об обнаружении оптического или оптико-электронного объекта 1 через светоделительный куб 35 оптико-визуального канала 33 наблюдения системы наблюдения 31 на сетчатку глаза наблюдателя 26.

В качестве светоиндикаторов 13 могут быть использованы, например, светодиоды типа АЛС 362.

Блок питания 3 лазерного излучателя 2 предназначен для формирования токовых питающих импульсов на лазерный излучатель 2.

В качестве блока питания 3 лазерного излучателя 2 может быть использован, например, формирователь стабилизированных токовых импульсов собственного изготовления.

Система наблюдения 31 предназначена для осуществления обзора лоцируемого объема пространства (сектора окружающей местности 15) наблюдателем 26, идентификации места положения обнаруженного оптического объекта 1 с привязкой к окружающей объект 1 местности за счет наложения на сетчатке глаза наблюдателя 26 изображения наблюдаемой местности и изображения светящегося светоиндикатора 13 линейки 12 отображения обнаруженного объекта 1, пространственно согласованных с помощью светоделительного куба 35 с оптико-визуальным каналом 33 наблюдения системы наблюдения 31.

В качестве системы наблюдения 31 может быть использован, например, монокуляр типа МП2-8•30 фирмы ГИПО. Канал наблюдения выполнен в виде оптико-визуального канала 33, содержащего сетку с изображением перекрестья и дальномерной шкалой.

Каждый светоиндикатор 13 линейки 12 отображения обнаруженного объекта 1 соединен через блок обработки сигнала 11 и через выход 16 фотоприемного устройства 7 с соответствующей группой приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7, соответствующие выходы 17 приемников 6 соединены с выходом 16 фотоприемного устройства 7.

Устройство обнаружения оптических и оптико-электронных объектов работает следующим образом.

При подаче первичного питания блок питания 3 осуществляет квазинепрерывное питание лазерного излучателя 2, который генерирует частотную последовательность импульсов излучения с длиной волны излучения 0,8 -1 мкм.

Лоцируемый объем пространства (сектор окружающей местности 15), где находится обнаруживаемый оптически или оптико-электронный объект 1, например ВВТ, облучается квазинепрерывным излучением лазерного излучателя 2 с высокой частотой повторения, например 500 Гц.

При лоцировании объема пространства (сектора окружающей местности 15) посредством подсвечивающего лоцирующего лазерного излучения для наблюдения оптических и оптико-электронных объектов 1 цилиндрический объектив 4 обеспечивает формирование подсвечивающего лоцирующего лазерного излучения от лазерного излучателя 2 в виде пучка с индикатрисой излучения 20 в виде "узкого ножа" 39. При этом вертикальная ось 18 индикатрисы 20 излучения совпадает с вертикальной осью 21 оптико-визуального канала 33 наблюдения системы наблюдения 31.

Обнаружение оптических и оптико-электронных объектов осуществляется путем сканирования осью визирования 32 системы наблюдения 31 выбранного объема пространства (сектора окружающей местности 15) в азимутальной плоскости (в том числе вручную). При этом наличие лазерного излучения с индикатрисой излучения 20 в виде "ножа" 39 позволяет производить обнаружение объектов 1, ведущих встречное наблюдение и прицеливание, попавших при сканировании в поле зрения соответствующего приемника 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7 и находящихся по всей глубине лоцируемого объема пространства (сектора окружающей местности 15). Это объясняется особенностью конструкции указанных объектов 1, а именно тем, что попавшее на их входную апертуру излучение попадает внутрь и отражается от поверхностей оптических деталей и приемных площадок этих устройств, в результате этого от объекта 1 отражается излучение со сложной индикатрисой, но имеющей высокую обратную направленность в сторону источника излучения в основном определяемую элементами, установленными в фокальных плоскостях или вблизи них.

Отраженное излучение (блики) лазерного излучателя 2 от оптических и оптико-электронных объектов 1 ВВТ и других объектов окружающей местности 15 в лоцируемом объеме пространства (секторе окружающей местности 15), принимается, при необходимости концентрируется входным объективом 9, например, в виде положительной линзы, фотоприемного устройства 7.

Входной объектив 9 формирует изображение проекции лоцируемого объема пространства (сектора окружающей местности 15), которое проецируются на расположенные вблизи фокуса входного объектива 9 оптические входы или непосредственно на фоточувствительные элементы соответствующих приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7 (линейного многоэлементного приемника), установленной вертикально в фокальной плоскости приемного канала 8, и детектируется приемниками 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7, формируя на выходе соответствующих приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7 электрический сигнал, пропорциональный интенсивности отраженного излучения от оптических и оптико-электронных объектов 1 ВВТ и других объектов окружающей местности 15 в лоцируемом объеме пространства (секторе окружающей местности 15).

Линейка 5 приемников 6 фотоприемного устройства 7 установлена в фокальной плоскости приемного канала 8 и оптически сопряжена с индикатрисой 20 излучения лазерного излучателя 2 (то есть, поле зрения приемного канала 8 соответствует индикатрисе 20 излучения лазерного излучателя 2).

Большинство обнаруживаемых оптических и оптико-электронных объектов 1 располагаются, как правило, в плоскости угла места вблизи линии горизонта. Поэтому для повышения производительности поиска указанных объектов 1 представляется целесообразным производить сканирование устройством обнаружения оптических и оптико-электронных объектов в азимутальной плоскости при этом преимущественная ориентация индикатрисы 20 излучения лазерного излучателя 2 относительно земли - вертикальная. С другой стороны, при ручном сканировании для исключения влияния тремора рук на вероятность обнаружения, а также снижения влияния индивидуальных особенностей оператора при сканировании больших площадей (здания, горы...) поле зрения линейного приемника в плоскости угла места должно быть не менее 3-4^o при высокой частоте повторения импульсов подсвечивающего излучения лазерного излучателя 2, например 500-1000 Гц.

Главным фактором, повышающим соотношение сигнал/шум на входе единичного приемника 6, является совместное применение излучателя с индикатрисой ножевой формы и линейки 5 приемников 6 фотоприемного устройства 7. Это обеспечивает повышение концентрации подсвечивающего излучения лазерного излучателя 2 в пределах "узкого ножа", что усиливает отражение излучения оптическим и оптико-электронным объектом 1, оказавшимся в поле подсветки. Одновременно, за счет малого размера каждого приемника 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7 уменьшается пропорционально квадрату количества приемников 6 паразитное солнечное излучение (например, при его наличии днем), отражаемое от подстилающей поверхности.

Сигналы с выхода соответствующих приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7 поступают на блок обработки сигнала 11, который обеспечивает выделение отраженного излучения (блика) от входной оптики оптических и оптико-электронных объектов 1 ВВТ от фонового излучения других объектов окружающей местности 15 в лоцируемом объеме пространства (секторе окружающей местности 15).

Выделение отраженного излучения (блика) от оптических и оптико-электронных объектов 1 ВВТ в сравнении с фоновым (солнечным, свет огня, фары и т. д. ) излучением, а также диффузно-отраженным излучением лазерного излучателя от окружающей местности 15, обеспечивают тем, что полученный световой сигнал на приемники 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7, преобразуется в электрический и поступает последовательно на пороговое устройство интенсивности, где обрабатывается цифровыми фильтрами и где происходит сравнение поступавшего электрического сигнала с пороговым (установленным на уровне электрических сигналов, поступающих от ложных целей - ложного отраженного излучения (ложных бликов)), что позволяет выделить полезный сигнал, поступающий на соответствующий отдельный приемник 6 на фоне подстилающей поверхности и сформировать код для отображения местоположения обнаруженного объекта 1 для блока обработки сигнала 11, а также сигнал на подачу звукового сигнала, привлекающего внимание оператора. В случае превышения над пороговым, вырабатывается сигнал "тревоги", по которому посылается электрический сигнал на звуковое сигнальное устройство 29 (при наличии этой функции у блока обработки сигнала 11), которое сигнализирует наблюдателю 26 об обнаружении оптического или оптико-электронного объекта 1 ВВТ, и посылает также электрический импульс на линейку 12 светоиндикаторов 13 отображения обнаруженного объекта 1 для включения соответствующего светоиндикатора 13.

Линейка 12 светоиндикаторов 13 отображения обнаруженного объекта 1 ориентирована в вертикальной плоскости и установлена параллельно линейке 5 приемников 6 фотоприемного устройства 7.

Количество светоиндикаторов 13 линейки 12 отображения обнаруженного объекта 1 соответствует выбранному угловому разрешению определения местоположения обнаруживаемого оптического или оптико-электронного объекта 1. В соответствии с этим, алгоритм обработки сигналов с линейки 5 приемников 6 фотоприемного устройства 7 предполагает разбивку линейки 5 на группы приемников 6 таким образом, что при появлении на входе одного из приемников 6 соответствующей группы сигнала от объекта 1, на выходе блока обработки сигнала 11 формируется электрический сигнал на пространственно сопряженный этой группе приемников 6 светоиндикатор 13.

Изображение соответствующих загоревшихся светоиндикаторов 13 линейки 12 отображения обнаруженного объекта 1 посредством светоделительного куба 35, установленного в оптико-визуальном канале 33 наблюдения системы наблюдения 31, "заводится" в глаз оператора (наблюдателя 26), совмещается с изображением окружающей местности 15 вдоль вертикальной оси и обеспечивает возможность определения точного местонахождения оптического или оптико-электронного объекта 1 ВВТ наблюдателем 26 при передаче ему этой информации по оптико-визуальному каналу 33 наблюдения системы наблюдения 31.

Сигнал тревоги от соответствующего светоиндикатора 13 и звуковой сигнал от звукового сигнального устройства 29 подаются на время порядка 0,2-0,5 с. За это время наблюдатель 26 успевает среагировать на звуковой или/и световой сигнал. Для более точного определения местоположения обнаруженного оптического или оптико-электронного объекта 1 с привязкой его к окружающей местности 15 наблюдатель 26 должен изменить направление сканирования. При этом при повторном обнаружении объекта 1 снова будет поданы звуковой или/и световой сигнал тревоги. После определения местоположения объекта 1 по дальномерной шкале, нанесенной на сетке прибора, наблюдатель 26 может определить ориентировочную дальность до обнаруженного оптического или оптико-электронного объекта 1.

Электропитание лазерного излучателя 2 осуществляют с помощью блока питания 3, режим работы которого задается блоком обработки сигнала 11. Например, длительность подсвечивающего излучения от лазерного излучателя 2 задается равной длительности цикла опроса приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7.

Необходимость оптического совмещения в поле обзора изображения окружающей местности 15 наблюдателя 26 поля приема излучения линейки 5 приемников 6 фотоприемного устройства 7 с индикатрисой 20 излучения лазерного излучателя 2, сформированного цилиндрическим объективом 4, вызвана решаемой предлагаемым устройством обнаружения оптических и оптико-электронных объектов задачей - определения местоположения обнаруживаемого оптического или оптико-электронного объекта 1.

Необходимость оптического совмещения вертикальной 18 и горизонтальной 19 осей индикатрисы 20 излучения лазерного излучателя 2, сформированного цилиндрическим объективом 4, вертикальной 21 и горизонтальной 22 осей поля приема излучения линейки 5 приемников 6 фотоприемного устройства 7 и вертикальной 14 и горизонтальной 24 осей поля отображения обнаруженного объекта 1 линейки 12 светоиндикаторов 13 отображения обнаруженного объекта 1 в поле обзора изображения окружающей местности 15 наблюдателя 26 вызвана тем же.

Для отсечения всех ложных отраженных излучений (ложных бликов) от посторонних источников света других объектов окружающей местности 15 входной объектив 9 фотоприемного устройства 7 может быть снабжен узкополосным интерференционным фильтром 40 с полосой пропускания, например 40 нм.

Входной объектив 9 может иметь автоматическую регулировку, обеспечивающую поддержание оптимального уровня сигнала на входе приемников 6 линейки 5 фотоприемного устройства 7 при изменении уровня сигнала на зрачке входного объектива 9, например, путем управления диафрагмой 41 входного объектива 9.

Прием и обработка полезного сигнала, отраженного от объектов, и изображение разведываемой местности производится в устройстве обнаружения оптических и оптико-электронных объектов 1 по двум отдельным каналам (приемному каналу 8 и оптико-визуальному каналу 33 наблюдения), что позволяет устранить взаимное влияние противоречивых факторов - для обеспечения нормального наблюдения окружающей местности необходима высокая светосила системы, а для приема сигналов особенно в светлое время суток необходимо уменьшать светосилу.

На основании вышеизложенного новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является следующее.

1. Повышение эффективности применения устройства обнаружения оптических и оптико-электронных объектов, в том числе в боевых условиях, за счет повышения его обнаружительной способности в результате повышения помехозащищенности, производительности разведки и вероятности обнаружения в широком изображении окружающей местности 15 в несколько раз по сравнению с прототипом при одной и той же мощности подсвечивающего излучения лазерного излучателя.

2. Повышение помехозащищенности предлагаемого устройства обнаружения оптических и оптико-электронных объектов за счет обеспечения отсечки приема изображения прилегающего к устройству обнаружения оптических и оптико-электронных объектов участка лоцируемого объема пространства (сектора окружающей местности), рассеяние света в котором дает наибольший вклад в фон.

3. Увеличение производительности устройства обнаружения оптических и оптико-электронных объектов в несколько раз за счет формирования посредством цилиндрического объектива пучка подсвечивающего излучения с индикатрисой в виде "ножа" от лазерного излучателя и приема многоэлементным линейным фотоприемником устройством отраженного от сопряженного подсвечиваемого лазерным излучателем пространства.

4. Обеспечение выделения отраженного сигнала лазерного излучателя на фоне помех: фар автомашин, ламп освещения, светящихся окон квартир, при наличии яркого солнца, вспышки ракеты, открытого огня и т.д.

5. Упрощение управления устройства обнаружения оптических и оптико-электронных объектов за счет исключения значительной части органов управления и настройки.

6. Исключение взаимного влияния противоречивых факторов - для обеспечения нормального наблюдения окружающей местности необходима высокая светосила системы, а для приема сигналов особенно в светлое время суток необходимо уменьшать светосилу, за счет обеспечения возможности разделения приема и обработки полезного сигнала, отраженного от объектов, и изображения разведываемой местности: эти операции осуществляются по двум отдельным каналам (приемному каналу и оптико-визуальному каналу наблюдения).

7. Обеспечение возможности определения ориентировочной дальности до обнаруженного оптического или оптико-электронного объекта 1.

В настоящее время в ГУП ОКБ "Гранат" изготовлены и испытаны образцы устройства обнаружения оптических и оптико-электронных объектов в соответствии с предложенным выше техническим решением.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может использоваться в обзорно-поисковых оптико-электронных системах лазерной локации, использующих принцип отражения излучения от исследуемого объекта. Технический результат заключается в повышении эффективности обнаружения приборов путем повышения помехозащищенности. Устройство содержит лазерный излучатель с блоком питания, формирующий лазерное излучение цилиндрический объектив в виде цилиндрической сферической линзы с эллиптическим контуром образующей поверхности, линейку фотоприемников, установленную вертикально в плоскости приемного канала, входной объектив, блок обработки сигнала, линейку светоиндикаторов отображения обнаруженного объекта. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство обнаружения оптических и оптикоэлектронных объектов посредством сканирования лоцируемого пространства, содержащее лазерный излучатель с блоком питания, оптически сопряженный с формирующим лазерное излучение оптическим элементом, фотоприемное устройство с входным объективом, блок обработки сигнала, соединенный входом с выходом фотоприемного устройства, контрольное устройство отображения обнаруженного объекта и индикатор, отличающееся тем, что оптический элемент лазерного излучателя выполнен в виде цилиндрического объектива, обеспечивающего формирование лазерного излучения пучка в поле обзора изображения окружающей местности в виде “узкого ножа”, фотоприемное устройство выполнено в виде линейки приемников фотоприемного устройства и установлено вертикально в фокальной плоскости приемного канала, контрольное устройство отображения обнаруженного объекта выполнено в виде линейки светоиндикаторов отображения обнаруженного объекта, установленной на вертикальной оси в плоскости, сопряженной с полем изображения окружающей местности, при этом вертикальная и горизонтальная оси индикатрисы цилиндрического объектива лазерного излучателя, вертикальная и горизонтальная оси поля приема излучения линейки приемников фотоприемного устройства и вертикальная и горизонтальная оси поля отображения обнаруженного объекта линейки светоиндикаторов отображения обнаруженного объекта совмещены в поле обзора изображения окружающей местности наблюдателя, каждый светоиндикатор линейки отображения обнаруженного объекта соединен через блок обработки сигнала и через выход фотоприемного устройства с соответствующей группой приемников линейки фотоприемного устройства, соответствующие выходы которых соединены с выходом фотоприемного устройства, входной объектив фотоприемного устройства оптически сопряжен с входами приемников линейки фотоприемного устройства, а вход блока питания лазерного излучателя электрически соединен с одним из выходов блока обработки сигнала с возможностью обеспечения контроля режима работы лазерного излучателя.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него дополнительно введено звуковое сигнальное устройство, электрически соединенное с одним из выходов блока обработки сигнала.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в него дополнительно введена система наблюдения, установленная с возможностью передачи светового сигнала об обнаружении оптического или оптикоэлектронного объекта от соответствующего светоиндикатора наблюдателю.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что система наблюдения выполнена в виде последовательно размещенных и оптически сопряженных друг с другом вдоль горизонтальной оси оптико-визуального канала наблюдения окуляра, светоделительного куба, сетки, оборачивающей системы и передающего объектива, при этом система наблюдения установлена с возможностью обеспечения оптического сопряжения светоделительного куба и светоиндикаторов линейки отображения обнаруженного объекта и последующей передачи светового сигнала об обнаружении оптического или/и оптикоэлектронного объекта от соответствующего светоиндикатора наблюдателю.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрический объектив выполнен в виде цилиндрической асферической линзы с эллиптическим контуром образующей поверхности.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входной объектив фотоприемного устройства снабжен узкополосным интерференционным фильтром.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входной объектив фотоприемного устройства выполнен с автоматической регулировкой, обеспечивающей поддержание оптимального уровня сигнала на входе приемников линейки фотоприемного устройства при изменении уровня сигнала на зрачке входного объектива.