Изобретение относится к космической лазерной связи и лазерной технике. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности приема информационных сигналов космической связи и повышение дальности. Высокоэффективная лазерная космическая связь реализована на длине волны перехода атомарного йода, являющегося активной средой квантового усилителя лазерного приемного устройства. При поиске сигналов длина волны перехода атомарного йода используется в качестве космического репера, указывающего на диапазон длин волн, в пределах которого следует осуществлять поиск лазерных космических сигналов искусственного происхождения. Согласно предлагаемому способу осуществляют высокоточное слежение за наблюдаемой звездой или космическим аппаратом, принятый поток излучения подвергают усилению посредством высокочувствительного квантового усилителя, усиленный поток излучения разделяют на парциальные потоки излучения, которые подвергают функциональным преобразованиям, и осуществляют сравнение результатов преобразования с оптическим контрольным сигналом, на основании сравнения судят о наличии сигналов лазерной космической связи и осуществляют прием информационных сигналов с борта космического аппарата. Дополнительно предложено устройство для реализации способа. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 16 ил.
1. Способ поиска и приема сигналов лазерной космической связи (ЛКС), заключающийся в квантовом усилении излучения от локальной области небесной сферы, включающей исследуемую звезду, посредством квантового усилителя - активного квантового фильтра (АКФ), разделении усиленного потока излучения на парциальные потоки излучения, их регистрации и формировании оптического контрольного сигнала (ОКС) на входе АКФ, квантовом усилении и регистрации ОКС на выходе АКФ, определении наличия сигнала ЛКС на основе сравнения зарегистрированных парциальных потоков излучения с ОКС, отличающийся тем, что после квантового усиления излучения от локальной области небесной сферы посредством первого АКФ формируют и регистрируют изображение данной области небесной сферы, осуществляют его корреляционное сравнение с эталонным изображением распределения звезд данной области небесной сферы из звездного каталога, формируют взаимно-корреляционную функцию сравниваемых изображений, определяют координаты максимума корреляционного поля сформированной взаимно-корреляционной функции относительно первой системы координат лазерного приемного устройства (ЛПУ), на основе полученных значений координат максимума корреляционного поля определяют координаты изображения исследуемой звезды в первой системе координат ЛПУ, осуществляют изменение направления в пространстве оси приемного телескопа до достижения нулевых величин координат изображения исследуемой звезды в первой системе координат ЛПУ, формируют изображение исследуемой звезды и определяют ее координаты во второй системе координат ЛПУ, изменяют направление оси второй системы координат ЛПУ относительно первой системы координат ЛПУ до достижения нулевых значений координат изображения исследуемой звезды во второй системе координат ЛПУ, осуществляют пространственную фильтрацию изображения исследуемой звезды во второй системе координат ЛПУ, выделяют поток излучения от исследуемой звезды, осуществляют вторичное квантовое усиление и спектральную фильтрацию выделенного потока излучения посредством второго АКФ, разделяют полученный с выхода второго АКФ поток излучения на три парциальных потока излучения, каждый из которых подвергают функциональной обработке, а именно:
из первого парциального потока формируют изображение исследуемой звезды, разделяют его на два изображения равной интенсивности, подвергают их поляризационной взаимно-ортогональной фильтрации и регистрируют полученные сигналы;
на основе второго парциального потока формируют и регистрируют автокорреляционную функцию потока излучения;
на основе третьего парциального потока излучения формируют многозональное спектральное распределение и регистрируют его на многоэлементном фотоприемнике (МФП);
после формирования ОКС на входе АКФ производят его квантовое усиление последовательно посредством 1-го и 2-го АКФ, разделяют усиленный ОКС на три парциальных потока, каждый из которых подвергают функциональной обработке, аналогичной обработке парциальных потоков излучения от исследуемой звезды, регистрируют результаты функциональной обработки потоков от ОКС и осуществляют соответственное сравнение результатов функциональной обработки парциальных потоков излучения от исследуемой звезды и от ОКС, а по результатам сравнения судят о наличии в потоке излучения от исследуемой звезды сигналов ЛКС.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение координат исследуемой звезды (ХХ1, YХ1) в первой системе координат ЛПУ осуществляют в соответствии со следующей формулой:ХХ1=ХХ0+Х2;
YХ1=YХ0+Y2,
где (ХХ0, YХ0) - координаты исследуемой звезды в эталонном изображении локальной наблюдаемой области небесной сферы из звездного каталога; (Х2, Y2) - измеренные величины координат максимума корреляционного поля в первой системе координат ЛПУ.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в нем формирование оптического контрольного сигнала (ОКС) осуществляют путем генерации лазерного излучения с помощью источника лазерного излучения, при этом используют непрерывный, импульсный или импульсно-периодический режим генерации, в момент генерации осуществляют амплитудную, поляризационную или частотную модуляцию лазерного излучения.4. Лазерное приемное устройство для поиска и приема сигналов лазерной космической связи, содержащее последовательно установленные на первой оптической оси приемный телескоп с первым и вторым блоками привода приемного телескопа, первое отражательное зеркало, второе отражательное зеркало с блоком перемещения, первый активный квантовый фильтр (АКФ) с блоком управления, последовательно установленные на второй оптической оси первую линзу, управляемую диафрагму с блоком управления, вторую линзу, блок фильтров, многоэлементный фотоприемник (МФП) с блоком управления, а также содержащий блок обработки информации, первый поляризационный фильтр, источник лазерного излучения, включающий последовательно установленные на третьей оптической оси блок ослабляющих фильтров с блоком управления, полупрозрачное зеркало, сопряженное с измерительным фотоприемником, полупрозрачное зеркало резонатора, кювету с активным веществом, оптически сопряженную с блоком управления источником лазерного излучения, оптический модулятор с блоком управления и отражательное зеркало резонатора, при этом блок управления АКФ, блок управления источником лазерного излучения, блок управления вторым отражательным зеркалом подсоединены к блоку обработки информации, блок управления блоком ослабляющих фильтров, измерительный фотоприемник, блок управления оптическим модулятором подсоединены к блоку обработки информации, отличающееся тем, что в него введены последовательно установленные на первой оптический оси между первым АКФ и первой линзой, оптически связанные и оптически соединяющие первую и вторую оптические оси первое полупрозрачное зеркало, третье отражательное зеркало, первое сканирующее зеркало с блоком управления, второе сканирующее зеркало с блоком управления, последовательно установленные на второй оптической оси между блоком фильтров и многоэлементным фотоприемником (МФП) второй АКФ с блоком управления, третье и четвертое полупрозрачные зеркала, блок формирования многозонального спектрального распределения и третья линза, а также введены четвертая и пятая линзы, первый и второй телевизионные фотоприемники (ТФП), шестая линза, светоделительный блок, первый и второй фотоприемники, второй поляризационный фильтр, блок формирования автокорреляции, первый и второй управляющие вычислительные блоки (УВБ), блок обработки сигналов, блок памяти, оптическая пластина с блоком позиционирования, установленная на третьей оптической оси между кюветой с активным веществом и оптическим модулятором, при этом блок управления вторым АКФ, блок позиционирования оптической пластины, первый и второй УВБ и блок обработки сигналов подключены к блоку обработки информации, блок управления МФП, выходы блока формирования автокорреляции, первый и второй фотоприемники подключены к блоку обработки сигналов, оптический вход первого ТФП посредством четвертой линзы и первого полупрозрачного зеркала связан с выходом первого АКФ, оптический вход второго ТФП оптически связан с выходом первого АКФ посредством пятой линзы, второго и первого сканирующих зеркал, третьего отражательного зеркала, выходы первого и второго ТФП соединены соответственно с первым и вторым УВБ, управляющие блоки первым и вторым сканирующими зеркалами подсоединены ко второму УВБ, первый и второй блоки привода приемного телескопа подсоединены к первому УВБ, блок памяти и блок-распределитель сигналов внешнего целеуказания подсоединены к первому УВБ, первый и второй УВБ подсоединены к блоку обработки информации, оптический вход источника лазерного излучения оптически связан с оптическим входом первого АКФ посредством четвертого отражательного зеркала и второго отражательного зеркала, оптический вход светоделительного блока связан с оптическим выходом второго АКФ посредством шестой линзы и третьего полупрозрачного зеркала, оптический вход блока формирования автокорреляции связан с оптическим выходом второго АКФ посредством четвертого полупрозрачного зеркала, оптические выходы светоделительного блока посредством первого и второго поляризационных фильтров связаны с оптическими входами первого и второго фотоприемников, выход МФП через блок управления МФП подсоединен к блоку обработки сигналов.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в нем блок формирования многозонального спектрального распределения выполнен на основе оптической дифракционной решетки.6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в нем блок формирования автокорреляции содержит пять фотоприемников, оптические входы которых посредством пяти линз и пяти полупрозрачных зеркал оптически соединены с оптическим входом блока формирования автокорреляции, оптические входы четырех последних из указанных фотоприемников дополнительно оптически связаны с оптическим входом блока формирования автокорреляции посредством четырех полупрозрачных зеркал и четырех отражательных зеркал и образуют четыре отдельных канала оптической задержки, оптический вход блока формирования автокорреляции оптически связан посредством полупрозрачного зеркала с оптическим выходом второго АКФ, а выходы указанных пяти фотоприемников подсоединены к блоку обработки сигналов.
