СПОСОБ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫМ СИСТЕМАМ С ЛАЗЕРНЫМ НАВЕДЕНИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F41H11/02 

Группа изобретений относится к оборонной технике, конкретно к области противодействия оптико-электронным системам с лазерным наведением. Появление высокоточного оружия с лазерными системами наведения (ракет, бомб, артиллерийских снарядов) привело к развитию способов и средств противодействия этим видам оружия. Группа изобретений может быть использована для защиты объектов военного и гражданского назначения от высокоточного оружия (ВТО), применяющего оптико-электронные системы с лазерным наведением (ОЭСЛН).

Функционирование ОЭСЛН предполагает наличие облучения объекта импульсами лазерного излучения, исходящими от лазера-подсветчика объекта, регистрацию отраженных от объекта лазерных импульсов, ориентацию движения ВТО по отраженным лазерным импульсам к объекту. Лазер-подсветчик объекта (лазерный целеуказатель) может быть установлен на наземном или воздушном средстве (самолет, вертолет, БПЛА), которое либо само является носителем ВТО, либо отделено от ВТО и является вспомогательным. Отраженные от объекта лазерные импульсы регистрируются в приемном канале ОЭСЛН, расположенной в ВТО (ракета, снаряд и т.п.), и преобразуются в сигналы, управляющие движением ВТО. Движение ВТО к объекту может осуществляться также и по управляющим импульсам лазерного целеуказателя.

Функционирование средств противодействия ОЭСЛН предполагает обнаружение облучения объекта импульсами лазерного излучения, последующую генерацию помеховых лазерных импульсов и направление их в пространстве так, чтобы осуществить дезориентацию ОЭСЛН. Направления распространения в пространстве помеховых импульсов лазерного излучения могут быть выбраны различными. Это может быть направление к формирующей оптике лазера-подсветчика, генерирующего облучающие лазерные импульсы, также непосредственно к отражающим элементам самой оптико-электронной системы, а также направление в сторону от защищаемого объекта для постановки ложной цели. В первых двух случаях будут формироваться ложные сигналы управления ОЭСЛН, которые будут приводить к отклонению курса движения ВТО от направления к объекту, в последнем случае отраженные от ложной цели помеховые импульсы будут перенацеливать ВТО на ложную цель. Во всех случаях решается задача противодействия ОЭСЛН, осуществляется дезориентация оптико-электронной системы в процессе ее функционирования, предотвращение движения ВТО к объекту.

Дезориентирующее воздействие помеховых лазерных импульсов может быть эффективно осуществлено при соблюдении следующих требований к помеховому излучению. Необходимо, чтобы длина волны помехового излучения совпадала с длиной волны излучения лазерного источника, генерирующего облучающие лазерные импульсы, или попадала в спектральный диапазон приемного канала ОЭСЛН. Кроме того, необходимо, чтобы помеховые импульсы, направленные непосредственно к ОЭСЛН или отраженные от ложной цели, попадали на вход оптико-электронной системы в моменты формирования временных стробов (т.е. промежутков времени, в течение которых приемный канал оптико-электронной системы открыт для приема сигналов). Частотно-временная последовательность помеховых импульсов должна совпадать с частотно-временной последовательностью облучающих импульсов. Что касается энергетических характеристик, то необходимо, чтобы энергия помеховых импульсов на входе приемного канала ОЭСЛН была больше энергии импульсов лазера-подсветчика, в том числе импульсов, отраженных от облучаемого объекта.

Все эти необходимые условия диктуют особые требования к лазерным источникам, формирующим помеховые импульсы, особенно в части обеспечения совпадения частотно-временной последовательности генерации помеховых импульсов с частотно-временной последовательностью облучающих импульсов.

Известен способ защиты объекта от управляемых ракет [Патент RU 2320949, опубл. Бюлл. «Изобретения. Полезные модели», №9, 27.03.2008, МПК⁸ F41H 11/02], принят за аналог. Способ включает обнаружение лазерного излучения, наводящего ракету на объект, измерение частоты повторения сигнальных импульсов управления ракетой, генерацию помеховых лазерных импульсов на частоте повторения, равной или кратной частоте повторения сигнальных импульсов управления ракетой, и направление помеховых лазерных импульсов в пространстве так, чтобы осуществить дезориентацию движения ракеты. Дезориентация движения ракеты осуществляется путем отправки помеховых лазерных импульсов в направлении к средству управления ракетой, в состав которого входит источник лазерного излучения и формирующая оптика, образующие лазерно-лучевую систему управления движением ракеты. Поступающие на формирующую оптику управляющего средства помеховые импульсы переотражаются в направлении на управляемую ракету и принимаются ОЭСЛН, установленной на ракете. В результате ракета управляется ложными сигналами и дезориентируется.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа-аналога, относятся следующие.

Способ работает при условии, что лазерные импульсы управления ракетой излучаются на постоянной частоте, которая при реализации противодействия измеряется перед постановкой помеховых импульсов, помеховые импульсы затем испускаются на частоте повторения, равной или кратной частоте повторения импульсов управления ракетой. Так как для определения частоты управляющих импульсов требуется некоторое время, то для постановки помеховых импульсов может не хватить времени, учитывая большую скорость ракеты, система противодействия окажется неэффективной. Если в процессе полета ракеты к цели было осуществлено изменение частоты управляющих импульсов, то система противодействия может и вовсе не реализоваться. В этом случае помеховые импульсы, отраженные от формирующей оптики лазерно-лучевой системы управления ракетой, могут достигнуть ОЭСЛН в моменты времени, не совпадающие с временным промежутком текущего строба, формируемого ОЭСЛН, т.е. не уложиться в длительность текущего стробирующего импульса. В результате помеховые импульсы перестанут оказывать влияние на ОЭСЛН.

Более того, управление ракетой может осуществляться последовательностью лазерных импульсов, не имеющих определенной частоты, а также пачками импульсов с разными временными промежутками между импульсами. В подобных условиях, а также когда ракета управляется лазерными импульсами, разделенными временными промежутками, меняющимися случайным образом без определенной закономерности, предложенный способ противодействия становится неприменимым.

Известно устройство противодействия ОЭСЛН, описанное в [Патент RU 2320949, опубл. Бюлл. «Изобретения. Полезные модели», №9, 27.03.2008, МПК⁸ F41H 11/02], при работе которого реализуется способ противодействия ОЭСЛН, конкретно способ защиты объекта от управляемых ракет, принято за аналог.Устройство включает в себя последовательно соединенные фотоприемное устройство (ФПУ) с объективом для обнаружения лазерного излучения, модулированного частотой повторения сигнальных импульсов управления ракетой, блок определения частоты и частотно-импульсный помеховый лазер с системой его ориентации в направлении источника облучающих импульсов. При работе устройства управляющие ракетой лазерные импульсы собираются объективом и регистрируются ФПУ. С выхода ФПУ электрические импульсы, соответствующие моментам приема управляющих импульсов, поступают на вход блока определения частоты, в котором определяется частота и где формируются импульсы управления частотно-импульсным лазером. Частотно-импульсный лазер генерирует помеховые импульсы на частотах, равных или кратных частоте сигнальных импульсов. Помеховые импульсы направляются затем на формирующую оптику лазерно-лучевой системы управления движением ракеты, расположенной на средстве управления ракетой.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся следующие. Входящий в состав устройства блок определения частоты сигнальных импульсов управления ракетой измеряет частоту повторения импульсов при условии, что она является постоянной. Частотно-импульсный лазер генерирует помеховые импульсы также на постоянной частоте. В случае изменения частоты управляющих импульсов в процессе наведения ракеты на цель или управления ракетой последовательностью импульсов, не имеющих определенной частоты, а также пачками импульсов с разными временными промежутками между импульсами, устройство-аналог не сможет обеспечить своевременную генерацию помеховых импульсов с той же частотно-временной последовательностью так, чтобы помеховые импульсы смогли уложиться в длительность текущего строба в приемном устройстве ОЭСЛН. Устройство-аналог энергозатратно, так как требует постоянной работы помехового лазера в процессе подлета ракеты.

Известен способ противодействия оптико-электронным средствам наведения, изложенный в [Патент UA 53893, дата публикации 15.11.2005, Бюлл. №11 Украинского патентного ведомства, МПК⁷ H04K 3/00], принят за прототип.Способ включает регистрацию облучающих лазерных импульсов, осуществляемых с кодированием следования импульсов, декодирование с выявлением закономерности расположения временных интервалов в импульсных последовательностях, генерацию импульсов запуска помехового лазера, осуществляемую с выявленной закономерностью расположения временных интервалов и с учетом времени запаздывания генерации помехового лазера относительно его запуска. Помеховые лазерные импульсы направляют в пространстве так, чтобы осуществить дезориентацию ОЭСЛН в процессе ее функционирования. Дезориентация ОЭСЛН в способе-прототипе осуществляется путем направления помеховых импульсов на светорассеивающее образование, в результате чего создается ложная цель. Помеховые импульсы, отраженные от ложной цели, перенацеливают ОЭСЛН и соответственно ВТО на ложную цель.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа-прототипа, относятся следующие.

В способе-прототипе для обеспечения совпадения частотно-временной последовательности генерации помеховых импульсов с частотно-временной последовательностью облучающих импульсов осуществляют декодирование временной последовательности облучающих импульсов. Эта операция реализуется с помощью блока декодировки, вводимого в устройство формирования помеховых импульсов. Следует отметить, что методы кодирования последовательности облучающих импульсов постоянно совершенствуются, последовательность лазерных импульсов, облучающих защищаемый объект, кодируется разными способами. В связи с этим возможны ситуации, когда декодер будет не в состоянии выполнить свою функцию. Достоверно свою функцию он может выполнить в случаях, когда последовательность облучающих лазерных импульсов имеет характер регулярно повторяющихся во времени «пачек импульсов» или импульсов, излучаемых с какой-либо постоянной частотой. Для остальных случаев декодер либо не уложится в отведенное для процесса декодирования время, либо вообще не сможет провести декодирование. Учитывая, что ОЭСЛН оснащаются устройствами стробирования, обеспечивающими прием лазерных импульсов, следующих только в кодированной последовательности и не реагирующих на импульсы, следующие в другой последовательности, невозможность декодирования приведет к невозможности противодействия ОЭСЛН.

В способе-прототипе последовательность генерации импульсов запуска помехового лазера соответствует раскодированной с помощью декодера последовательности облучающих импульсов. Реализуется эта последовательность с отставанием на промежуток времени, который включает в себя период цикла повторения последовательности импульсов облучения минус величина запаздывания генерации помехового лазера относительно запуска накачки. При этом фактически последовательность помеховых лазерных импульсов отвечает последовательности облучающих импульсов, поступивших в предыдущем цикле импульсной последовательности. Режим же облучения может устанавливаться противником таким, когда облучающие импульсы следуют сгруппированными в повторяющиеся «пачки», состоящие из конкретного числа импульсов каждая, в которых интервал следования импульсов меняется произвольным образом или повторяющиеся пачки отсутствуют. Все указанные выше причины снижают эффективность противодействия, а иногда и делают невозможной защиту объекта.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению-устройству по совокупности признаков является устройство, реализующее способ противодействия оптико-электронным средствам наведения, изложенное в [Патент UA 53893, дата публикации 15.11.2005, Бюлл. №11 Украинского патентного ведомства, МПК⁷ H04K 3/00], принято за прототип.

Устройство состоит из последовательно соединенных приемника лазерного излучения, усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов, формирователя импульсов запуска лазера, излучающего помеховые импульсы, лазера, излучающего помеховые импульсы, блока наведения лазерного излучения, оптически сопряженного с лазером, и блока управления блоком наведения лазерного излучения. Здесь перечислены узлы устройства-прототипа, совпадающие с узлами заявляемого устройства. Помимо указанных узлов устройство-прототип содержит блок декодирования временных последовательностей облучающих импульсов лазерного излучения. Блок наведения лазерного излучения и блок управления блоком наведения лазерного излучения включают в себя формирователь диаграммы направленности лазерного излучения, связанный с блоком управления формирователем диаграммы направленности. При работе устройства-прототипа декодер осуществляет раскодирование временной последовательности облучающих импульсов. Генерация импульсов запуска помехового лазера реализуется в соответствии с раскодированной последовательностью облучающих импульсов, с отставанием на промежуток времени, который включает в себя период цикла повторения последовательности импульсов облучения минус величина запаздывания генерации помехового лазера относительно запуска накачки лазера.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся следующие. Фактически последовательность помеховых импульсов в текущем цикле генерации помеховых импульсов отвечает последовательности облучающих импульсов предыдущего цикла облучения объекта. Когда же облучающие импульсы следуют сгруппированными в повторяющиеся «пачки», состоящие из конкретного числа импульсов каждая, в которых интервал следования импульсов меняется произвольным образом, когда последовательность облучающих лазерных импульсов кодируется разными методами, декодер может вообще не справиться с поставленной задачей, либо не уложится в отведенное для процесса декодирования время. Это приведет к срыву противодействия ОЭЛСН, особенно если учесть, что современные ОЭСЛН оснащаются устройствами стробирования, обеспечивающими прием лазерных импульсов, следующих только в кодированной последовательности и не реагирующих на импульсы, следующие в другой последовательности.

Сущность группы изобретений заключается в следующем.

Единой задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является повышение эффективности противодействия ОЭСЛН при любой частотно-временной последовательности облучающих лазерных импульсов, а также упрощение, повышение оперативности и снижение энергозатратности осуществления противодействия.

Технический результат, который достигается при осуществлении заявляемого изобретения-способа, заключается в повышении эффективности противодействия ОЭСЛН при реализации любой частотно-временной последовательности облучающих лазерных импульсов, а также упрощени, повышении оперативности и снижении энергозатратности осуществления противодействия.

Технический результат, который достигается при осуществлении заявляемого изобретения-устройства, заключается в создании устройства, обеспечивающего при его функционировании повышение эффективности противодействия ОЭСЛН при реализации любой частотно-временной последовательности облучающих лазерных импульсов, а также обеспечивающего повышение оперативности и снижение энергозатратности осуществления противодействия при упрощении устройства.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе противодействия оптико-электронным системам с лазерным наведением, включающем регистрацию облучающих лазерных импульсов, генерацию помеховых лазерных импульсов, осуществляемую с учетом времени достижения инверсной населенности активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, требуемой для генерации импульсов, направление помеховых лазерных импульсов в пространстве так, чтобы осуществить дезориентацию оптико-электронных систем с лазерным наведением в процессе их функционирования, в соответствии с заявляемым техническим решением определяют минимальный временной интервал между облучающими лазерными импульсами в пределах выбранного периода времени облучения, генерацию помеховых лазерных импульсов осуществляют так, что накачку активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, запускают по окончании выбранного периода времени облучения с задержкой на промежуток времени, равный минимальному временному интервалу между облучающими лазерными импульсами за вычетом времени достижения инверсной населенности активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, требуемой для генерации импульсов, и повторяют затем запуск накачки с той же временной задержкой сразу после регистрации каждого облучающего лазерного импульса, также по окончании выбранного периода времени облучения сразу после регистрации каждого облучающего лазерного импульса осуществляют запуск генерации каждого помехового импульса и отключение накачки активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что устройство противодействия оптико-электронным системам с лазерным наведением, содержащее приемник лазерного излучения, соединенный с усилительно-преобразовательным блоком обработки сигналов, формирователь импульсов запуска лазера, излучающего помеховые импульсы, соединенный с лазером, излучающим помеховые импульсы, блок наведения помеховых лазерных импульсов, оптически сопряженный с лазером, излучающим помеховые импульсы, и блок управления блоком наведения помеховых лазерных импульсов, соединенный с блоком наведения помеховых лазерных импульсов, в соответствии с заявляемым техническим решением устройство дополнительно содержит блок определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами, при этом первый выход усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов соединен с первым входом формирователя импульсов запуска лазера, излучающего помеховые импульсы, второй выход усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов соединен со входом блока определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами, третий выход усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов соединен со входом блока управления блоком наведения помеховых лазерных импульсов, выход блока определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами соединен со вторым входом формирователя импульсов запуска лазера, формирователь импульсов запуска лазера выполнен с возможностью включения накачки активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, по данным, поступающим из блока определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами, а также с возможностью отключения накачки и запуском генерации лазера, излучающего помеховые импульсы, по данным, поступающим из усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов.

Совокупность вышеизложенных признаков изобретений связана причинно-следственной связью с техническими результатами изобретений.

Для устранения необходимости декодирования в заявляемом техническом решении генерацию помехового импульса осуществляют непосредственно после каждой регистрации облучающего лазерного импульса. В этом случае реализуется поимпульсная генерация помехового излучения в ответ на каждый зарегистрированный облучающий импульс.

Для обеспечения готовности лазера в нужный момент осуществить генерацию помехового импульса необходимо, чтобы в активной среде лазера уже была достигнута инверсная населенность активной среды, требуемая для генерации импульсов. В способе-прототипе последовательность генерации импульсов запуска помехового лазера соответствует раскодированной с помощью декодера последовательности облучающих импульсов. Учет времени запаздывания генерации помеховых импульсов относительно запуска накачки активной среды лазера осуществляется путем введения поправки на время запаздывания в период цикла повторения последовательности облучающих импульсов.

При реализации предлагаемой поимпульсной генерации помеховых импульсов такой путь учета времени запаздывания генерации лазера в условиях, когда интервал следования импульсов меняется произвольным образом, не осуществим, так как раскодировать временную последовательность импульсов облучения и определить период ее повторения в этом случае не представляется возможным.

Генерацию помеховых импульсов с учетом времени запаздывания генерации лазера относительно запуска накачки активной среды лазера в заявляемом техническом решении предлагается осуществлять следующим образом. Вначале в пределах выбранного периода времени облучения объекта определяют минимальный временной интервал между облучающими лазерными импульсами. Выбор периода времени облучения объекта осуществляется исходя из условий конкретной ситуации и диктуется в основном тем ресурсом времени, который имеется у пользователя для реализации системы противодействия. Этот ресурс определяется исходя из оценок времени, за которое управляемое ВТО может достигнуть облучаемого объекта, времени, необходимого для приведения системы противодействия в готовность, включая время накачки активной среды помехового лазера, времени, требуемого для отправки помехового излучения в нужном направлении, в том числе на ложную цель, и т.д.

По окончании выбранного периода времени облучения запускают накачку активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, с задержкой на промежуток времени, равный минимальному временному интервалу между облучающими лазерными импульсами за вычетом времени, необходимого для достижения инверсной населенности активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, требуемой для генерации импульсов.

Затем сразу после регистрации ближайшего облучающего лазерного импульса запускают генерацию помехового лазерного импульса. При использовании в качестве лазера, излучающего помеховые импульсы, твердотельного импульсного лазера запуск генерации импульса осуществляется запуском модулятора добротности резонатора лазера.

Так как в активной среде лазера уже достигнута инверсная населенность, требуемая для генерации импульса, то при запуске генерации осуществляется генерация помехового импульса. При этом накачку активной среды лазера можно отключить, так как это уже не повлияет на мощность генерируемого импульса. Далее накачку активной среды лазера запускают лишь по прошествии того же промежутка времени, равного минимальному временному интервалу между облучающими лазерными импульсами за вычетом времени, необходимого для достижения инверсной населенности активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы. Затем ожидают, когда опять будет зарегистрирован ближайший облучающий импульс, и вновь включают запуск генерации и отключение накачки.

Таким образом, после каждой регистрации облучающего импульса по окончании выбранного периода времени осуществляют ту же последовательность действий, т.е. запускают генерацию помехового лазерного импульса, отключают накачку активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, и вновь запускают накачку активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, с той же временной задержкой, что и непосредственно при первом запуске накачки активной среды по окончании выбранного периода времени. Такая последовательность действий обеспечивает поимпульсную генерацию помехового излучения в ответ на каждый зарегистрированный облучающий импульс. Наличие периодов отключения накачки снижает энергозатратность и повышает экономичность реализации системы противодействия.

Помеховые импульсы направляют в пространстве так, чтобы осуществить дезориентацию ОЭСЛН в процессе их функционирования. Как упоминалось выше, дезориентация может осуществляться разными путями. Пока будет осуществляться генерация помеховых импульсов, будет происходить дезориентация ОЭСЛН. После того как импульсы облучения перестанут регистрироваться устройством противодействия, соответственно прекратится генерация помеховых импульсов.

В совокупности все узлы устройства при функционировании обеспечивают выполнение совокупности действий изобретения-способа. В результате осуществляется эффективный способ противодействия ОЭСЛН при любой временной последовательности облучающих лазерных импульсов. Способ более прост в реализации по сравнению с прототипом, так как не требует привлечения операций декодирования облучающих импульсов, характеризуется высокой оперативностью. В устройстве отсутствует узел декодирования, что упрощает устройство, обеспечивает при его функционировании повышение оперативности и эффективности противодействия ОЭСЛН при любой частотно-временной последовательности облучающих лазерных импульсов.

Осуществление накачки в определенный короткий промежуток времени также снижает тепловыделение в активной среде лазера, что уменьшает затраты на отвод тепла от активного элемента и уменьшает термооптические искажения в активном элементе.

На Фиг. 1 представлена диаграмма временных последовательностей, где 1а - временная последовательность облучающих импульсов; 1б - временная последовательность импульсов, запускающих накачку активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы; 1в - временная последовательность импульсов, запускающих генерацию лазера, излучающего помеховые импульсы; 1г - временная последовательность импульсов накачки активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы; 1д - временная последовательность уровней инверсии населенности активной среды лазера, вызванной импульсами накачки; 1е - временная последовательность помеховых лазерных импульсов. На Фиг. 1 введены следующие обозначения: Т - выбранный период времени облучения; Т_мин - минимальный временной интервал между облучающими лазерными импульсами в пределах выбранного периода времени облучения Т, Т_ин - время достижения инверсной населенности активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, требуемой для генерации импульсов.

На Фиг. 2 представлена функциональная схема устройства противодействия ОЭЛСН, где 2 - приемник лазерного излучения, 3 - усилительно-преобразовательный блок обработки сигналов, 4 - блок определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами, 5 - формирователь импульсов запуска лазера, излучающего помеховые импульсы, 6 - лазер, излучающий помеховые импульсы, 7- блок наведения помеховых лазерных импульсов, оптически сопряженный с лазером 6, излучающим помеховые импульсы, 8 - блок управления блоком наведения помеховых лазерных импульсов, соединенный с блоком наведения 7.

В конкретном варианте исполнения устройства приемник лазерного излучения 2 был выполнен на базе матриц фотодиодов, чувствительных в ИК-диапазоне спектра, включающем длину волны помехового лазерного излучения. Перед каждой из матриц фотодиодов располагался объектив, собирающий излучение в некотором телесном угле и фокусирующий это излучение на матрицу.

В усилительно-преобразовательном блоке обработки сигналов 3 осуществлялось усиление электрических импульсов, поступающих от приемника лазерного излучения 2, и преобразование их в цифровые сигналы для управления работой блока определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами 4, формирователя импульсов запуска лазера, излучающего помеховые импульсы, 5 и блока управления блоком наведения помехового лазерного излучения 8. Усилительно преобразовательный блок 3 был выполнен как импульсный усилитель, реализованный на базе цифровых интегральных микросхем.

В блоке определения минимального временного интервала 4 после поступления сигналов из усилительно-преобразовательного блока 3 происходило измерение временных интервалов между облучающими импульсами и определение минимального временного интервала между ними, Тмин, в течение выбранного периода времени Т. Далее цифровой сигнал с информацией о величине минимального временного интервала между облучающими импульсами, Тмин, подавался на формирователь импульсов запуска лазера 5, излучающего помеховые импульсы. Блок определения минимальных временных интервалов 4 был выполнен в виде электронного устройства, включающего таймер и компаратор, реализованного на базе микроконтроллера и выполняющего функции измерения и сравнения временных интервалов.

Усиленные электрические сигналы, совпадающие по времени с поступлением облучающих импульсов, исходящих от лазера-подсветчика, и цифровые сигналы с блока определения минимального временного интервала, несущие информацию о величине минимального временного интервала, поступали далее на формирователь импульсов запуска лазера 5, излучающего помеховые импульсы. Формирователь импульсов запуска 5 представлял собой электронное устройство, собранное на основе цифровых интегральных микросхем и микроконтроллера, в котором вырабатывались управляющие сигналы, поступавшие на вход лазера, излучающего помеховые импульсы. Этими управляющими сигналами являлись сигналы для запуска и отключения накачки лазера и сигналы для запуска генерации импульсов излучения лазером.

В качестве лазера 6, излучающего помеховые импульсы, использовался твердотельный лазер на алюмоиттриевом гранате, легированном трехвалентными ионами неодима, с оптической накачкой, осуществляемой лазерными диодными линейками. В состав лазера входили блок охлаждения активного элемента лазера и лазерных диодных линеек, блок питания и управления лазерными диодными линейками и электрооптический затвор в качестве модулятора добротности резонатора лазера. Сигналы с формирователя импульса запуска 5, включающие и выключающие накачку активного элемента, поступали на блок управления работой лазерных диодных линеек. Сигналы для запуска генерации помехового лазерного импульса поступали на модулятор добротности резонатора лазера.

Генерируемые помеховые импульсы направлялись на блок наведения помехового лазерного излучения 7, оптически сопряженный с лазером 6, который был выполнен на базе поворотного зеркала и телескопической системы, состоящей из сферических или цилиндрических стеклянных линз, размещенных на поворотной платформе. Поворотная платформа и поворотное зеркало были выполнены с возможностью вращения соответственно вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Вращение осуществлялось с помощью электрических двигателей по командам, поступающим из блока управления 8 блоком наведения помехового лазерного излучения. Эти команды вырабатывались в блоке управления 8 по сигналам, поступающим из усилительно-преобразовательного блока 3, в моменты регистрации облучающих импульсов и запускали поворот зеркала и платформы в нужном направлении так, чтобы осуществить дезориентацию ОЭСЛН в процессе их функционирования.

При работе устройства противодействие ОЭСЛН начинает осуществляться с начала регистрации приемником лазерного излучения 2 облучающих лазерных импульсов, исходящих от лазера-подсветчика и направленных либо на защищаемый объект (и затем регистрируемых ОЭСЛН после отражения от объекта), либо непосредственно на ОЭСЛН, расположенную в ВТО (ракета, снаряд и т.п.). Исходя из ресурса времени, который имеется у пользователя для реализации системы противодействия, выбирают период времени облучения объекта Т, в течение которого определяют минимальный временной интервал между облучающими лазерными импульсами Т_мин. По окончании периода времени облучения Т запускают накачку активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, с задержкой на промежуток времени, равный Т_мин-Т_ин, где Т_ин - время, необходимое для достижения инверсной населенности активной среды лазера 6, требуемой для генерации импульсов. Запуск накачки осуществляется по сигналам, идущим из блока определения минимальных временных интервалов 4 к формирователю импульсов запуска лазера 5, излучающего помеховые импульсы, и далее к лазеру 6.

Оценку Т_ин можно осуществить, исходя из справочных данных для конкретной активной среды лазера и учета особенностей конструкции и работы лазера, излучающего помеховые импульсы. Для возникновения генерации импульса излучения в лазере инверсия населенности в активной среде лазера должна достигнуть требуемого уровня, при котором будет обеспечиваться усиление излучения большее, чем потери излучения в резонаторе лазера. Время достижения этой величины инверсии населенности зависит от конкретной активной среды лазера и определяется временем жизни верхнего лазерного уровня. Для лазера, использующего в качестве активной среды алюмоиттриевый гранат с неодимом, это время равно примерно 250 мкс.

Сразу после регистрации ближайшего облучающего лазерного импульса по окончании периода времени Т запускают генерацию помехового лазерного импульса. Запуск генерации импульса осуществляется запуском модулятора добротности резонатора лазера 6 по управляющим сигналам, исходящим от формирователя импульсов запуска лазера 5. Управляющие сигналы формируются в 5 по сигналам, поступающим из усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов 3.

Генерируемый помеховый импульс поступает в блок наведения блок помехового лазерного излучения 7 и далее направляется в требуемом направлении. Нужное направление обеспечивается работой блока управления 8, который формирует команды наведения по сигналам, поступающим из усилительно-преобразовательного блока 3 в моменты регистрации облучающих импульсов.

Одновременно с запуском генерации помехового лазерного импульса отключают накачку активной среды лазера 5. Сигналы, управляющие отключением накачки, формируются в 5 по сигналам, поступающим из усилительно-преобразовательного блока 3.

Далее процесс повторяется, т.е. сразу после регистрации каждого облучающего импульса запускают генерацию помехового лазерного импульса, который направляют в пространстве так, чтобы осуществить дезориентацию ОЭСЛН, отключают накачку активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, и вновь запускают накачку активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, с той же временной задержкой, равной Т_мин-Т_ин. Описанные действия осуществляют до тех пор, пока будут регистрироваться облучающие лазерные импульсы, обеспечивая поимпульсную генерацию помехового излучения в ответ на каждый зарегистрированный облучающий импульс.

Если вдруг в процессе регистрации облучающих лазерных импульсов после окончания выбранного периода времени Т окажется, что появился импульс, отстоящий от во временной последовательности от предыдущего облучающего импульса на период времени меньший, чем Т_мин, то в этом случае регистрация этого облучающего импульса не будет вызывать генерации соответствующего помехового импульса. Такая ситуация не вызовет срыва процесса противодействия ОЭСЛН, а только несколько уменьшит его вероятность.

Если же определенный в пределах выбранного периода времени Т минимальный временной интервал Т_мин окажется меньше, чем последующие регистрируемые интервалы между облучающими лазерными импульсами, то это вообще не повлияет на вероятность противодействия ОЭСЛН, а только увеличит энергопотребление устройства противодействия, так как период накачки лазера, излучающего помеховые импульсы, будет большим, чем это необходимо.

Способ применим и в том случае, когда лазер-подсветчик облучает поочередно несколько объектов. В этом случае достаточно определить минимальный временной интервал между облучающими импульсами при подсветке первого объекта и использовать эту величину при организации противодействия при облучении следующих объектов. Поскольку режим функционирования ОЭСЛН, как правило, настраивается заранее под режим работы лазера-подсветчика (режим стробирования и т.д.), следует ожидать, что величина этого минимального временного интервала будет неизменной.

Группа изобретений относится к оборонной технике. При способе противодействия оптико-электронным системам с лазерным наведением (ОЭСЛН) регистрируют облучающие лазерные импульсы и генерируют помеховые лазерные импульсы определенным способом сразу после регистрации каждого облучающего лазерного импульса. Устройство противодействия оптико-электронным системам с лазерным наведением содержит приемник лазерного излучения, усилительно-преобразовательный блок обработки сигналов, формирователь импульсов запуска лазера, лазер, блок наведения помеховых лазерных импульсов и блок его управления, блок определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами, соединенные определенным образом. Обеспечивается высокая эффективность противодействия ОЭСЛН при любой частотно-временной последовательности облучающих импульсов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ противодействия оптико-электронным системам с лазерным наведением, включающий регистрацию облучающих лазерных импульсов, генерацию помеховых лазерных импульсов, осуществляемую с учетом времени достижения инверсной населенности активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, требуемой для генерации импульсов, направление помеховых лазерных импульсов в пространстве так, чтобы осуществить дезориентацию оптико-электронных систем с лазерным наведением в процессе их функционирования, отличающийся тем, что определяют минимальный временной интервал между облучающими лазерными импульсами в пределах выбранного периода времени облучения, генерацию помеховых лазерных импульсов осуществляют так, что накачку активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, запускают по окончании выбранного периода времени облучения с задержкой на промежуток времени, равный минимальному временному интервалу между облучающими лазерными импульсами за вычетом времени достижения инверсной населенности активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, требуемой для генерации импульсов, и повторяют затем запуск накачки с той же временной задержкой сразу после регистрации каждого облучающего лазерного импульса, также по окончании выбранного периода времени облучения сразу после регистрации каждого облучающего лазерного импульса осуществляют запуск генерации каждого помехового импульса и отключение накачки активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы.

2. Устройство противодействия оптико-электронным системам с лазерным наведением, содержащее приемник лазерного излучения, соединенный с усилительно-преобразовательным блоком обработки сигналов, формирователь импульсов запуска лазера, излучающего помеховые импульсы, соединенный с лазером, излучающим помеховые импульсы, блок наведения помеховых лазерных импульсов, оптически сопряженный с лазером, излучающим помеховые импульсы, и блок управления блоком наведения помеховых лазерных импульсов, соединенный с блоком наведения помеховых лазерных импульсов, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами, при этом первый выход усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов соединен с первым входом формирователя импульсов запуска лазера, излучающего помеховые импульсы, второй выход усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов соединен со входом блока определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами, третий выход усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов соединен со входом блока управления блоком наведения помеховых лазерных импульсов, выход блока определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами соединен со вторым входом формирователя импульсов запуска лазера, формирователь импульсов запуска лазера выполнен с возможностью включения накачки активной среды лазера, излучающего помеховые импульсы, по данным, поступающим из блока определения минимального временного интервала между облучающими лазерными импульсами, а также с возможностью отключения накачки и запуском генерации лазера, излучающего помеховые импульсы, по данным, поступающим из усилительно-преобразовательного блока обработки сигналов.