УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2015 года по МПК G01S17/06 

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может использоваться в обзорно поисковых оптико-электронных системах лазерной локации, использующих принцип отражения излучения от исследуемого объекта.

Известно устройство обнаружения оптоэлектронных объектов, описанное в патенте RU №2129287, МПК G01S 17/00, опубликованном в 1999 г. Устройство содержит последовательно соединенные объектив, электронно-оптический преобразователь, блок затворных импульсов, выход которого подключен к входу ЭОП, фотоприемное устройство и видеоконтрольное устройство (монитор), частотно-импульсный лазер, модулятор и делитель кадровой частоты, синхрогенератор, блок обработки видеосигнала.

Известно устройство обнаружения оптико-электронных объектов, описанное в патенте RU №2349929, МПК G01S 17/00, опубликованном в 2008 г. Устройство содержит объектив, электронно-оптический преобразователь, фотоприемник, телевизионный блок обработки, видеоконтрольный блок, синхрогенератор, делитель кадровой частоты, модулятор, импульсный лазер, объектив, блок затворных импульсов, пульт управления, лазер с "ножевой" диаграммой излучения. Недостатком данного устройства является использование ЭОП, обладающего высокой чувствительностью к локальным световым помехам (яркие вспышки света, свет фар автомобиля, открытого огня, другие яркие вспышки света), в результате снижается дальность наблюдения. Также "обратная" засветка ПНВ излучением ИК-прожектора, рассеянным на неоднородностях атмосферы, большие габариты и масса ограничивают область применения данного устройства.

Наиболее близким аналогом к данному изобретению является устройство обнаружения оптических и оптико-электронных приборов, описанное в патенте РФ №2223515, МПК G01S 17/00, опубликованном в 2004 г.

Устройство содержит лазерный излучатель с блоком питания формирующий лазерное излучение, цилиндрический объектив в виде цилиндрической асферической линзы с эллиптическим контуром образующей поверхности фотоприемников, установленную вертикально в плоскости приемного канала, входной объектив, блок обработки сигнала, устройство наблюдения в виде линейки светоиндикаторов отображения обнаруженного объекта. Но данное устройство имеет спектральный диапазон (0,8-1,0 мкм) лазерного излучателя, обеспечивающий заметность работы устройства для распространенных средств наблюдения (ПНВ, телевизионные каналы), малое угловое поле зрения, относительно большое время идентификации местоположения за счет необходимости применения ручного сканирования для обнаружения оптического и оптико-электронного прибора, невозможность точного измерения дальности, отсутствие географической привязки к местности, невозможность передачи результатов сканирования на внешние устройства сбора информации, невозможность хранения и отображения информации по ранее отсканированным объектам.

Задачей изобретения является создание устройства с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - создание устройства обнаружения оптических и оптико-электронных приборов с возможностью наблюдения местности и обнаружения оптических и оптико-электронных приборов в сумерках (при освещенности от ~1 лк), скрытности работы для распространенных средств наблюдения за счет использования нетрадиционного спектрального диапазона лазерных излучателей в каналах устройства, возможности определения собственного местоположения на местности средствами устройства, повышенной помехозащищенности метода обнаружения оптических и оптико-электронных приборов за счет предварительной обработки и последующего сравнения принимаемых сигналов, зарегистрированных в различных состояниях поляризации, возможности обнаружения оптических и оптико-электронных приборов в широком угловом мгновенном поле зрения (3°×1,9°), измерения относительных координат в мгновенном поле зрения устройства, измерения обнаруженных координат оптических и оптико-электронных приборов на местности, измерения дальности до оптических и оптико-электронных приборов лазерными средствами устройства, хранения в энергонезависимой памяти устройства изображений сюжета с отметками обнаруженных оптических и оптико-электронных приборов, а также цифровых данных координатной информации и информационного обмена с внешним устройством сбора данных.

Это достигается тем, что в устройстве обнаружения оптических и оптико-электронных объектов, посредством обзора лоцируемого пространства, содержащее устройство обнаружения, выполненное в виде канала подсветки с лазерным излучателем, сопряженным с оптическим элементом, и приемного канала, содержащего фотоприемное устройство с входным объективом и устройства наблюдения для отображения лоцируемого пространства, в отличие от прототипа, оптический элемент лазерного излучателя канала подсветки выполнен в виде сферического объектива, фотоприемное устройство приемного канала устройства обнаружения выполнено в виде ПЗС матрицы и установлено в фокальной плоскости приемного канала и дополнено устройством оптического деления полей изображения на два с поляризацией полей в взаимно перпендикулярном направлениях, кроме того, в устройство обнаружения оптических и оптико-электронных объектов дополнительно введено устройство дальномерное, содержащее излучающий и приемный каналы, и электронный блок управления, содержащий блок навигации, модуль оперативной памяти и обмена информацией с внешними приемниками посредством обзора лоцируемого пространства, содержащем устройство обнаружения, выполненное в виде канала подсветки с лазерным излучателем, сопряженным с оптическим элементом, и приемного канала, содержащего фотоприемное устройство с входным объективом и видеоконтрольное устройство отображения лоцируемого пространства, в отличающие от известного, оптический элемент лазерного излучателя канала подсветки выполнен в виде сферического объектива, фотоприемное устройство приемного канала устройства обнаружения выполнено в виде матрицы приемников и установлено в фокальной плоскости приемного канала и дополнено устройством оптического деления полей изображения на два с поляризацией полей в взаимно перпендикулярных направлениях, видеоконтрольное устройство отображения лоцируемого пространства и обнаруженных объектов выполнено в виде электронного матричного экрана, кроме того, в устройство обнаружения дополнительно введено дальномерное устройство, содержащее излучающий и приемный каналы, устройство наблюдения, и электронный блок управления, содержащий блок навигации, модуль оперативной памяти и обмена информацией с внешними потребителями.

На фигуре 1 изображена блок-схема устройства.

Устройство обнаружения оптических и оптико-электронных приборов состоит из трех оптически сопряженных в пространстве цели блоков: устройства дальномерного 1; устройства обнаружения 2; устройства наблюдения 3 и электронного блока управления 4. Устройство дальномерное 1 предназначено для определении дальности до оптических и оптико-электронных устройств и состоит из канала излучателя, который в свою очередь, состоит из последовательно расположенных на одной оптической оси, лазерного излучателя 5, формирователя излучения в виде телескопической системы 6 и модуля управления излучением 7, и приемного канала, состоящего из последовательно расположенных на одной оптической оси объектива 8 фотоприемного устройства 9 и модуля обработки сигнала 10. Для обеспечения работоспособности в диапазоне длин волн 1,4-1,6 мкм в качестве лазерного излучателя предлагается использовать излучающий модуль МИ-1, генерирующий излучение на длине волны 1,54 мкм.

В устройство обнаружения 2 входят: канал подсветки, состоящий из последовательно расположенных на одной оптической оси лазерного излучателя 11, телескопической системы 12 и электронного блока управления излучателем 13, управляющие сигналы которого подаются на лазерный излучатель 11. В качестве лазерного излучателя 11 предлагается использовать лазерный диод LFO-450 фирмы «ФТИ-Оптроник», генерирующий в диапазоне длин волн 1240-1280 нм.

Приемный канал устройства обнаружения 2 состоит из объектива 14, устройства оптического деления полей изображения на два с поляризацией полей во взаимно перпендикулярном направлениях 15, фотоприемника 16, выполненного в виде ПЗС матрицы, установленной в фокальной плоскости объектива и с разделенной приемной площадкой и электронного блока измерения угловых координат 17, устройства оптического деления полей изображения 15, предназначенного для разделения изображения и выделения двух каналов - одного с поляризацией, совпадающей по направлению с поляризацией излучающего лазера 11 и второго с поляризацией, перпендикулярной ему. В качестве фотоприемника 16 используется ПЗС-камера, например OWL SW1.7CL320 фирмы Raptor photonics, которая обладает хорошей чувствительностью в рабочем диапазоне длин волн 900-1700 нм.

Устройство наблюдения 3 представляет собой телевизионную камеру видимого диапазона, состоящую из объектива 18 и ПЗС-камеры 19, в качестве которой используется бескорпусная камера на плате 32×32 мм с ПЗС-матрицей фирмы SONY типа EXview Had или NEW GEN EXview Had.

Электронный блок управления 4 состоит из: блока управления и синхронизации 20; блока навигации 21 в составе модуля преобразования сигнала 22, компаса электронного 23, датчика крена прибора 24, GPS-приемника 25; блока обработки видеосигнала 26; блока памяти и обмена информацией 27; пульта управления 29; монитора 30. В качестве датчиков крена и тангажа планируется использовать инклинометры разработки ЗАО «Росприбор» типа STS-301-1.

Устройство работает следующим образом.

После включения устройства на мониторе 30, входящем в состав электронного блока управления 4, транслируется сюжет в поле зрения канала. На выходе устройства визирного 3 формируется видеосигнал, который поступает в блок обработки видеосигнала 26 для его смешения с цифровыми данными, при их наличии, (комбинированный видеосигнал) в процессе работы прибора и передачи на вход блока обработки видеосигнала 26. Комбинированный видеосигнал также поступает в блок управления и синхронизации 20 для передачи на хранение в блок памяти и обмена информацией 27. В режиме «Обнаружение» подается командный сигнал на канал устройства дальномерного 1 и устройства обнаружения 2. При наличии сигналов от обнаруженных целей электронный блок измерения угловых координат 17 выделяет полезный сигнал из видеосигнала, поступающего с фотоприемника 16, и формирует код угловых координат цели с последующей передачей на блок управления и синхронизации 20. По значениям кодов угловых координат цели блоком управления и синхронизации 20 вырабатывает сигналы, позволяющие в мгновенном поле зрения приемного канала устройства обнаружения 2 произвести индикацию соответствующей зоны на мониторе 30. Включение и функционирование устройства дальномерного 1 реализуется по логической схеме управления блока управления и синхронизации 20, которая автоматически формирует команду проведения цикла измерения дальности до обнаруженного объекта в случае совпадения следующих событий, если код угловых координат цели соответствует центральной зоне поля зрения устройства обнаружения 2 и с пульта управления 29 подается команда «Измерение» путем удержания соответствующей кнопки. При наличии импульсного эхо-сигнала на выходе фотоприемного устройства 9 устройства дальномерного 1, модуль обработки сигнала 10 формирует код дальности до обнаруженной цели и передает его в блок управления и синхронизации 20, при этом выполняется цикл опроса данных ориентации и навигации с блока навигационного 21. При наличии совокупности кодов данных о цели и положении прибора на местности в блоке управления и синхронизации 20 вычисляются абсолютные значения координат цели на местности (геодезические координаты), коды значений которых передаются на монитор 30 в виде комбинированного видеосигнала. Первый кадр комбинированного видеосигнала, содержащего изображение сюжета, численные значения координат цели и служебную информацию по текущей цели, передаются в блок памяти и обмена информацией 27.

Таким образом, создано устройство обнаружения оптических и оптико-электронных приборов, в котором устройство обнаружения выполнено, в виде телевизионного канала на ПЗС матрице, обладающей чувствительностью в диапазоне длин волн 900-1700 нм, обеспечивает мгновенное поле зрения размером 3°×1,9°. Выполнение устройства обнаружения с лазерным излучателем на длине волны 1,3 мкм, устройства дальномерного, работающего на длине волны 1,5 мкм, обеспечивают скрытность обзора. Встроенные средства ориентации и навигации, ЭВМ обеспечивающая обработку, хранение и обмен информацией с внешними ЭВМ, обеспечивают работу в автоматическом режиме.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может использоваться в обзорно поисковых оптико-электронных системах лазерной локации. Устройство содержит канал подсветки с лазерным излучателем и приемный канал с фотоприемным устройством с объективом, и устройство наблюдения для отображения лоцируемого пространства. Оптический элемент лазерного излучателя канала подсветки выполнен в виде сферического объектива. Фотоприемное устройство выполнено в виде ПЗС матрицы и установлено в фокальной плоскости приемного канала. Фотоприемное устройство дополнено устройством оптического деления полей изображения на два, с поляризацией полей во взаимно перпендикулярных направлениях. В устройство дополнительно введено дальномерное устройство, монитор и электронный блок управления, содержащий блок навигации, модуль оперативной памяти и обмена информацией. Технический результат - обеспечение скрытности наблюдения; определение координат объекта в широком угловом мгновенном поле зрения; автоматический режим работы. 1 ил.

Устройство обнаружения оптических и оптико-электронных объектов, посредством обзора лоцируемого пространства, содержащее устройство обнаружения, выполненное в виде канала подсветки с лазерным излучателем, сопряженным с оптическим элементом, и приемного канала, содержащего фотоприемное устройство с входным объективом, и устройства наблюдения для отображения лоцируемого пространства, отличающееся тем, что оптический элемент лазерного излучателя канала подсветки выполнен в виде сферического объектива, фотоприемное устройство приемного канала устройства обнаружения выполнено в виде ПЗС матрицы и установлено в фокальной плоскости приемного канала и дополнено устройством оптического деления полей изображения на два с поляризацией полей во взаимно перпендикулярных направлениях, кроме того, в устройство обнаружения оптических и оптико-электронных объектов дополнительно введено устройство дальномерное, содержащее излучающий и приемный каналы, и электронный блок управления, содержащий блок навигации, модуль оперативной памяти и обмена информацией с внешними приемниками.