МНОГОСПЕКТРАЛЬНОЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО РАЗВЕДКИ ЦЕЛЕЙ Российский патент 2017 года по МПК G01S3/78 

Изобретение относится к оптико-электронным средствам разведки целей, а точнее к многоспектральным оптико-электронным средствам разведки целей, и может быть использовано при защите различных объектов от направленного прицеливания и устройств поражения.

Известны различные типы современных комплексов, позволяющих в любое время года и суток обнаружить средства нападения на больших дальностях и в широком диапазоне высот, определить их точные координаты и государственную принадлежность.

Известен способ регистрации ультрафиолетового излучения и устройство для его осуществления (ультрафиолетовый пеленгатор) (RU 2431121 C2, 29.12.2008), которое можно использовать для разведки целей.

В известном устройстве для регистрации ультрафиолетового излучения, содержащем оптическую систему, обеспечивающую пропускание ультрафиолетового излучения в заданном диапазоне волн, и систему детектирования, в оптической системе для выделения нужного интервала ультрафиолетового излучения используют фильтрующий кристалл, обеспечивающий пропускание волн ультрафиолетового диапазона и подавление волн другой длины, и систему интерференционных ультрафиолетовых фильтров. В качестве системы детектирования ультрафиолетового излучения применяют монофотонный время-координатно-чувствительный детектор. В качестве фильтрующего кристалла используют кристаллы солей Туттона, например монокристалл гексагидрата сульфата цезия-никеля. В качестве интерференционных ультрафиолетовых фильтров применена комбинация диэлектрических зеркал, обеспечивающих дополнительное подавление внеполосового излучения.

В известном устройстве за счет использования светофильтров из кристаллов солей Туттона и интерференционных светофильтров значительно улучшена способность регистрации ультрафиолетового излучения в солнечно-слепом диапазоне спектра.

Недостатком этого устройства является узкий спектральный диапазон регистрируемого излучения (только ультрафиолетовое), не позволяющий обнаруживать целый арсенал прицелов, приборов ночного видения, используемых для обнаружения боевых единиц противника и устройств наведения на цель, в которых применяются источники импульсного лазерного излучения, а также большое время обнаружения средств нападения, поэтому возникает необходимость в разработке универсальных средств противодействия обнаружению и прицеливанию.

Известно устройство определения угловых координат источника импульсного лазерного излучения, выбранное в качестве прототипа (RU 2352959 C1, 13.09.2007).

Известное устройство содержит блок управления, фотоприемное устройство на основе фотодиода, два сверхширокоугольных объектива, в фокальной плоскости которых расположены соответственно две светочувствительные матрицы, причем блок управления соединен с обеими светочувствительными матрицами и фотоприемным устройством. Время накопления сигнала каждой из светочувствительных матриц, с одной стороны, настолько мало, что обеспечивает отсутствие дневного фона, а с другой стороны, превышает время сброса накопленного сигнала второй матрицей, что обеспечивает непрерывность обзора пространства. Блок управления обеспечивает поочередное накопление сигнала светочувствительными матрицами и переключение в момент появления сигнала на выходе фотоприемного устройства светочувствительной матрицы, находящейся в режиме накопления, после его завершения в режим считывания сигнала блоком управления. Последний имеет возможность определения угловых координат импульсного лазерного источника излучения и времени появления импульсов на выходе фотоприемного устройства.

Фотоприемное устройство может дополнительно содержать входной оптический элемент, установленный перед фотодиодом и выполненный в виде полусферической линзы из рассеивающего материала, например из молочного стекла.

В устройство может быть дополнительно введен последовательный интерфейс обмена информацией с внешними устройствами, соединенный с блоком управления.

Однако известное устройство также имеет узкий спектральный диапазон регистрируемого излучения и большое время обнаружения средств нападения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является:

- создание устройства для работы в атмосфере земли с расширенным диапазоном регистрации излучения обеспечивающего обнаружение всех существующих и перспективных средств прицеливания, наведения и средств поражения, для выполнения этого требования диапазон регистрации излучения должен быть не менее окна прозрачности атмосферы равного примерно 0,3…14 мкм;

- сокращение времени обнаружения средств прицеливания, наведения и средств поражения, а следовательно, увеличение быстродействия;

- упрощение устройства.

Предлагаемое многоспектральное оптико-электронное устройство разведки целей содержит ультрафиолетовый пеленгатор со сверхширокоугольным объективом, электронный блок управления, несколько фотоприемных устройств, перекрывающих спектральный диапазон лазерного излучения всех существующих и перспективных средств прицеливания и целеуказания, на входе фотоприемных устройств установлены полусферические диффузные рассеивающие элементы.

Кроме того, в устройство может быть дополнительно введен интерфейс обмена информацией с внешними устройствами, соединенный с электронным блоком управления.

На фиг. 1 показана функциональная схема и состав предлагаемого многоспектрального оптико-электронного устройства разведки целей:

1 - сверхширокоугольный объектив;

2 - ультрафиолетовый пеленгатор;

3 - полусферический диффузный рассеивающий элемент на первый спектральный поддиапазон лазерного излучения;

4 - фотоприемное устройство на первый спектральный поддиапазон лазерного излучения;

5 - полусферический диффузный рассеивающий элемент на второй спектральный поддиапазон лазерного излучения;

6 - фотоприемное устройство на второй спектральный поддиапазон лазерного излучения;

7 - полусферический диффузный рассеивающий элемент на третий спектральный поддиапазон лазерного излучения;

8 - фотоприемное устройство на третий спектральный поддиапазон лазерного излучения;

9 - электронный блок управления;

10 - интерфейс обмена информацией с внешними устройствами;

11 - внешнее питающее напряжение.

Для охвата всего спектрального диапазона обнаружения, равного окну прозрачности атмосферы земли, для всех существующих и перспективных лазерных импульсных средств прицеливания и целеуказания фотоприемные устройства работают в следующих трех спектральных поддиапазонах регистрации лазерного излучения, наиболее эффективных в настоящее время:

Первый поддиапазон - 0,32…1,1 мкм (фотоприемники на основе Si);

Второй поддиапазон - 0,9…2,5 мкм (фотоприемники на основе InGaAs);

Третий поддиапазон - 2…14 мкм (фотоприемники на основе HgCdTe).

Многоспектральное оптико-электронное устройство разведки целей может быть использовано, например, в системах для обнаружения летательного аппарата, боевой машины и т.п., снабженных лазерным дальномером или подсветчиком.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исходным состоянием, в котором устройство находится большую часть времени, является наблюдение за окружающим пространством.

Далее в зависимости от складывающейся боевой обстановки устройство может работать в двух основных режимах: первый режим - появилось средство поражения, лазерное излучение отсутствует, второй режим - появилось лазерное излучение от лазерных импульсных средств прицеливания и целеуказания, существует вероятность появления средств поражения.

Работа устройства в первом основном режиме.

Ультрафиолетовый пеленгатор 2 обнаруживает появившееся средство поражения (цель) и определяет его координаты. После чего по интерфейсу 10 передает на внешние устройства информацию о появлении цели и ее координатах. Далее по информации, получаемой от ультрафиолетового пеленгатора 2, электронный блок управления 9 определяет траекторию цели и делает прогноз о возможности поражения защищаемого объекта. Если прогноз неблагоприятный, то по интерфейсу 10 передается на внешние устройства сигнал о необходимости защиты объекта. Введение этой возможности позволяет значительно экономить средства защиты.

Работа устройства во втором основном режиме.

Лазерное излучение от средств прицеливания, наведения или целеуказания регистрируется соответствующим фотоприемным устройством 4, 6 или 8, после чего по интерфейсу 10 передается на внешние устройства информация о лазерном облучении. Одновременно на ультрафиолетовый пеленгатор 2 передается информация о возможном в скором времени появлении цели, что позволяет повысить быстродействие системы. Далее соответствующее фотоприемное устройство 4, 6 или 8 регистрирует параметры время-импульсной модуляции излучения лазерного источника. После чего электронный блок управления 9 проводит анализ время-импульсной модуляции излучения лазерного источника и проводит распознавание цели свой-чужой. После этого электронный блок управления 9 передает информацию о возможной будущей цели в ультрафиолетовый пеленгатор 2, что позволяет ультрафиолетовому пеленгатору 2 заранее подготовиться к обнаружению конкретной цели, что соответственно ведет к дальнейшему повышению быстродействия системы. Одновременно по интерфейсу 10 на внешние устройства передается информация о цели свой-чужой. При появлении и обнаружении цели ультрафиолетовый пеленгатор 2 действует, как в первом случае.

Устройство может обнаруживать приходящие импульсы лазерного излучения с частотой до 60 Гц и регистрировать время прихода импульсов лазерного излучения с частотой до нескольких МГц.

Устройство повышает безопасность экипажа летательного аппарата или боевой машины, применяющих предлагаемое устройство, поскольку устройство работает в пассивном режиме и, следовательно, никак не обнаруживает себя и вместе с тем непрерывно контролирует окружающее пространство на предмет обнаружения средств поражения и лазерных систем наведения на летательный аппарат или боевую машину, имеющие данное устройство.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и касается многоспектрального оптико-электронного устройства разведки целей. Устройство включает в себя входную оптическую систему, солнечно-слепой ультрафиолетовый пеленгатор, три фотоприемных устройства и электронный блок управления, соединенный с фотоприемными устройствами. Электронный блок управления выполнен с возможностью анализа время-импульсной модуляции сигнала на выходе фотоприемных устройств, который используется для распознавания целей "свой-чужой". Диапазон чувствительности трех фотоприемных устройств соответственно равен 0,3-1,1 мкм, 0,9-2,5 мкм и 2-14 мкм. Технический результат заключается в расширении диапазона регистрируемого излучения и сокращении времени обнаружения целей. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Многоспектральное оптико-электронное устройство разведки целей, содержащее входную оптическую систему, фотоприемные устройства и электронный блок управления, соединенный с фотоприемными устройствами, выполненный с возможностью анализа время-импульсной модуляции сигнала на выходе фотоприемных устройств, используемого для распознавания целей "свой-чужой", отличающееся тем, что включен ультрафиолетовый пеленгатор, чувствительный в солнечно-слепом диапазоне спектра, при этом общий спектральный диапазон чувствительности трех фотоприемных устройств выполнен равным или больше спектрального диапазона пропускания окна прозрачности атмосферы, позволяя тем самым обнаруживать лазерное излучение лазерных средств прицеливания и целеуказания, при этом первое фотоприемное устройство имеет чувствительность в диапазоне 0,3…1,1 мкм, второе фотоприемное устройство - в диапазоне 0,9…2,5 мкм и третье фотоприемное устройство - в диапазоне 2…14 мкм.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что используется ультрафиолетовый пеленгатор со сверхширокоугольным объективом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первое фотоприемное устройство, работающее в диапазоне длин волн 0,3…1,1 мкм, выполнено на основе Si; второе фотоприемное устройство, работающее в диапазоне длин волн 0,9…2,5 мкм, выполнено основе InGaAs; а третье фотоприемное устройство, работающее в диапазоне длин волн 2…14 мкм, выполнено на основе HgCdTe.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на входе фотоприемных устройств установлены полусферические диффузные рассеивающие элементы.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электронный блок управления снабжен интерфейсом обмена информацией с внешними устройствами.