СПОСОБ ПОМЕХОЗАЩИТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ОТ МОЩНЫХ ЛАЗЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ Российский патент 2022 года по МПК G01S7/00 

Изобретение относится к области защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений.

Известен способ защиты приемника оптического излучения (см., например, [1]), основанный на приеме входного оптического потока матричным фотоприемным устройством (МФПУ), измерении величины i_i выходного сигнала каждого i-го чувствительного элемента (ЧЭ) МФПУ, где - номер ЧЭ МФПУ, N - количество ЧЭ в МФПУ, и сравнении ее значения с пороговым i_n, закрытии при превышении величины г.выходного сигнала j'-ого ЧЭ МФПУ порогового значения i_П j-ой части входного оптического потока, где - номер ЧЭ МФПУ, выходной сигнал которого превысил пороговое значение и номер части входного оптического потока падающего на этот ЧЭ МФПУ, периодическом открытии j-ой части входного оптического потока и измерении величины i_j выходного сигнала j-го ЧЭ МФПУ, закрытии при i_j≥i_П j-ой части входного оптического потока, оставлении при i_j≥i_П j-ой части входного оптического потока открытой. Недостатком способа является низкий порог лучевой стойкости, не исключающий «прожиг» защитного элемента и дальнейшее поражения ОЭС.А также непосредственное воздействие мощного лазерного излучения (МЛИ) на ОЭС, выдвигает жесткие требования к времени реакции его защиты.

Известен способ защиты ОЭС от МЛИ (см., например, [2]), основанный на приеме оптического излучения ОЭС, пропускании оптического излучения через заранее установленный перед элементом из состава ОЭС с минимальным значением лучевой стойкости E_{Э min} и временем разрушения под воздействием оптического излучения равным t_Эpaз защитный элемент со значениями лучевой стойкости Е_ЗЭ и времени разрушения под воздействием оптического излучения t_ЗЭраз меньше значений E_Эmin и t_Эраз соответственно, пропускающий оптическое излучение мощностью не превышающей значение Е_ЗЭ и имеющий спектральные параметры своего и отражаемого оптических излучений, сопровождающие процесс разрушения под воздействием оптического излучения мощностью превышающей значение Е_ЗЭ, идентичные элементу с минимальным значением E_Эmin, защите при воздействии оптического излучения мощностью превышающей значение Е_ЗЭ ОЭС разрушением защитного элемента и имитации разрушения элемента с минимальным значением Е_Эmin, замене при разрушении защитного элемента под воздействием оптического излучения новым. Недостатком способа также является ограничение числа защит от воздействия МЛИ. Также непосредственное воздействие мощного лазерного излучения (МЛИ) на ОЭС, выдвигает жесткие требования к времени реакции его защиты.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением.

Технический результат достигается тем, что в известном способе помехо-защиты ОЭС от мощных лазерных комплексов (МЛК), основанном на приеме оптических излучений ОЭС, устанавливают вокруг ОЭС N ложных оптических целей (ЛОЦ) на расстоянии от ОЭС R_i≥R_min, где R_min - минимальное значение радиуса зоны относительно ОЭС, за пределами которой поток падающего МЛИ МЛК не поразит ОЭС на заданной дистанции непоражения, R_i - расстояние между i-ой ЛОЦ от ОЭС, , при этом расстояние между соседними ЛОЦ составляет R≤R_max, R_max - максимальное значение радиуса зоны, в пределах которой поток локационного излучения МЛК облучит минимум одну ЛОЦ на заданной дистанции непоражения, R - расстояние между i-ой и i+1-ой ЛОЦ, имитируют параметры ОЭС ЛОЦ при облучении локационным излучением и МЛИ МЛК, формируют и передают сигнал имитации поражения ОЭС ЛОЦ МЛИ МЛК на ОЭС.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Защита ОЭС от поражения оптическим излучением обеспечивается ОЭС за счет смещения точки наведения МЛИ на основе использования вынесенных ЛОЦ.

С системных позиций МЛК включает две основные подсистемы (см., например, [3]): подсистема поиска, обнаружения, оценки параметров и распознавания ОЭС (информационного обеспечения); подсистема формирования, генерации и наведения поражающего излучения (поражения). Каждая из подсистем в силу внешний и внутренних факторов вносит свой вклад в точность наведения узкого луча поражающего канала и удержания его в требуемом направлении. Точность наведения луча МЛИ влияет на величину потока оптического излучения на входе ОЭС [4,5]. Следовательно, смещение точки наведения позволит снизить поток излучения на входе ОЭС до требуемого уровня. Эффективная площадь рассеивания ОЭС позволяет локационному средству по величине отраженного сигнала обнаружить и определить его местоположение (см., например, [6], стр. 11-26). Для имитации вокруг ОЭС используют ложные оптические цели (ЛОЦ), приводящие дополнительным ошибкам наведения МЛИ МЛК. В предлагаемом способе ЛОЦ имитирует параметры ОЭС как при локации, так и при воздействии МЛИ МЛК [7].

Заявленный способ поясняется схемой, представленной на фигуре 1, где приняты следующие обозначения: 1 - носитель ОЭС; 2 - ОЭС; 3 - ЛОЦ; 4 - наземный МЛК; 5 - сектор просмотра подстилающей поверхности ОЭС; 6 - излучения МЛК. На фигуре 1 исключены элементы ненесущие смысловой нагрузки для раскрытия сущности изобретения.

Рассмотрим ситуацию, когда ОЭС 2 является элементов воздушного комплекса наблюдения, выполняющего задачу в зоне действия наземного МЛК 4. ОЭС 2 с воздушного носителя 1 ведет просмотр подстилающей поверхности в секторе 5. Вокруг ОЭС 2 установлено N ЛОЦ 3 на расстоянии R_i≥R_min и (R_min - минимальное значение радиуса зоны относительно ОЭС 2, за пределами которого падающий поток МЛИ 6 МЛК 4 не поразит ОЭС 2 на заданной дистанции непоражения R_i - расстояние установки i-ой ЛОЦ от ОЭС 2, ), при этом расстояние между соседними ЛОЦ 3 составляет R≤R_max (R_max - максимальное значение радиуса зоны, в пределах которой поток локационного излучения 6 МЛК 4 облучит минимум одну ЛОЦ 3 на заданной дистанции непоражения, R - расстояние установки между i -ой и i+1-ой ЛОЦ 3).

МЛК 4 осуществляет локационный поиск целей. Взаимное расположение ОЭС 2 и ЛОЦ 3 обеспечивает первоочередной оптический контакт локационного излучения 6 МЛК 4 с ЛОЦ 3. По отраженному излучению от ЛОЦ 3 МЛК 4 идентифицирует ее как цель. По результатам координатной оценки ЛОЦ 3 МЛК 4 формирует пространственные параметры МЛИ 6. В результате ошибка наведения поражающего канала МЛК 4 будет включать ошибку целеуказания, которую вносит местоположение ЛОЦ 3. МЛИ 6 МЛК 4 попадает на ЛОЦ 3, под воздействием которого ЛОЦ 3 имитирует поражение ОЭС.МЛК 4 принимает ложное решение об успешном выводе из работоспособного состояния ОЭС. При этом расстояние между ОЭС 2 и ЛОЦ 3 обеспечивает эффективную защиту ОЭС 2 от МЛИ 6 МЛК 4. ЛОЦ 3 передает сигналы о факте применения по ней МЛК 4 на ОЭС 2.

Минимальное значение R_min, обеспечивающее эффективную защиту ОЭС от МЛК рассматриваемым способом при условии, что интенсивность мощного лазерного излучения имеет гауссовое распределение и закон ошибок наведения релеевский вид, можно определить с помощью выражения

где Р₀ - известное значение мощности потока МЛИ МЛК; L_min - заданная минимальная дистанция защиты ОЭС от МЛК; β - известная угловая средняя квадратичная ошибка наведения луча МЛИ МЛК; I_П - известное пороговое значение интенсивности МЛИ на входе ОЭС, при котором происходит поражение ОЭС; α_Σ - суммарный показатель энергетического ослабления (потерь) МЛИ в атмосфере; р_з - заданная вероятность защищенности ОЭС от МЛК.

Так, например, для типовых исходных значений Р₀=10 Вт, L_min=200 м, Р_пор=0,95 β=2⋅10^-4 рад, I_П=10 Вт/м², α_Σ ≈ min, составит R_min=0,526 м, а при увеличении в два раза Р₀=20 Вт - R_min=0,744 м, что реализуемо практически на любом носителе ОЭС.

На фигуре 2 изображена блок схема варианта устройства, реализующего способ. Блок - схема включает: датчик температуры ЛОЦ 7, блок защиты ОЭС от МЛИ 8, остальные обозначения соответствуют фигуре 1.

Устройство работает следующим образом. Датчик температуры ЛОЦ 7 измеряет температуру ЛОЦ 3. При превышении температуры порогового значения вырабатывается сигнал об облучении ЛОЦ 3 МЛИ МЛК и предается на ОЭС 2.

Таким образом, у заявляемого способа появляются свойства повышения эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением за счет смещения точки наведения МЛИ МЛК на основе использования вынесенных ЛОЦ на требуемое удаление. Тем самым, предлагаемый авторами, способ устраняет недостатки прототипа.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен помехозащиты ОЭС от МЛК, основанный на приеме на приеме оптических излучений ОЭС, установке вокруг ОЭС N ЛОЦ на расстоянии от ОЭС R_i≥R_min, где R_min - минимальное значение радиуса зоны относительно ОЭС, за пределами которой поток падающего МЛИ МЛК не поразит ОЭС на заданной дистанции непоражения, R_i - расстояние между i-ой ЛОЦ от ОЭС, , при этом расстояние между соседними ЛОЦ составляет R≤R_max, R_max - максимальное значение радиуса зоны, в пределах которой поток локационного излучения МЛК облучит минимум одну ЛОЦ на заданной дистанции непоражения, R - расстояние между i-ой и i+1-ой ЛОЦ, имитации параметров ОЭС ЛОЦ при облучении локационным излучением и МЛИ МЛК, формировании и передаче сигнала имитации поражения ОЭС ЛОЦ МЛИ МЛК на ОЭС.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы оптические и оптико-электронные блоки и устройства.

1. Пат. 2363017 RU, МПК H04N 5/238, H01L 31/0232. Способ защиты приемника оптического излучения / Ю.Л. Козирацкий, А.Ю. Козирацкий, П.Е. Кулешов, Р.Г. Хильченко, Д.В. Прохоров, Д.Е. Столяров; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - №2016107511; заявл. 01.03.16; опубл. 16.11.17, Бюл. №32. - 11 с.

2. Пат. 2363017 RU, H04N 5/238, H01L 31/0232, G01B 5/205. Способ защиты ОЭС от мощного лазерного излучения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, А.В. Алабовский, В.Д. Попело, А.В. Марченко; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - №2019104733; заявл. 19.02.2019; опубл. 17.12.2019, Бюл. №35. - 10 с.

3. Кулешов П.Е, Глушков А.Н., Марченко А.В. Классификация технических методов (способов) защиты оптико-электронных средств от лазерного комплекса функционального поражения / П.Е. Кулешов, А.Н. Глушков, А.В. Марченко // Воздушно-космические силы. Теория и практика (электронный журнал). 2019. №10. С. 72-80.

4. Козирацкий Ю.Л. Оптимизация угла расходимости излучения лазерной локационной системы в условиях помех / Ю.Л. Козирацкий // Радиотехника. - 1994. - №3. - С. 6-10.

5. Козирацкий Ю.Л., Козирацкий А.Ю., Кулешов П.Е. и др. Моделирование пространственного распределения лазерного излучения с многомодовым типом колебаний / Ю.Л. Козирацкий, А.Ю. Козирацкий, П.Е. Кулешов и др. // Антенны. - 2007. - №4 (119). - С. 54 - 56.

6. Козирацкий Ю.Л., Афанасьева Е.М., Гревцев А.И. и др. Обнаружение и координатометрия оптико-электронных средств, оценка параметров их сигналов / Ю.Л. Козирацкий, Е.М. Афанасьева, А.И. Гревцев и др. М.: «ЗАО «Издательство «Радиотехника», 2015, 456 с.

7. Пат. 2698466 RU, МПК G01S 7/40. Способ формирования ложной оптической цели / Козирацкий Ю.Л., Глушков А.Н., П.Е. Кулешов, Дробышевский Н.В., Прохоров Д.В.; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина». - №2018142951; заявл. 04.12.2018; опубл. 27.08.2019, Бюл. №24. - 7 с.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться для защиты оптико-электронных средств (ОЭС) от мощных оптических излучений. Технический результат состоит в повышении эффективности защиты ОЭС от поражения оптическим излучением. Для этого принимают оптические излучения ОЭС, устанавливают вокруг ОЭС N ложных оптических целей (ЛОЦ) на расстоянии от ОЭС, за пределами которого поток падающего мощного лазерного излучения (МЛИ) мощного лазерного комплекса (МЛК) не поразит ОЭС на заданной дистанции непоражения, при этом расстояние между соседними ЛОЦ составляет максимальное значение радиуса зоны, в пределах которой поток локационного излучения МЛК облучит минимум одну ЛОЦ на заданной дистанции непоражения, осуществляют имитацию параметров ОЭС ЛОЦ при облучении локационным излучением и МЛИ МЛК, формируют и передают сигнал имитации поражения ОЭС ЛОЦ МЛИ МЛК на ОЭС. 2 ил.

Способ помехозащиты оптико-электронных средств от мощных лазерных комплексов, основанный на приеме оптических излучений оптико-электронным средством, отличающийся тем, что устанавливают вокруг оптико-электронного средства N ложных оптических целей на расстоянии от оптико-электронного средства R_i≥R_min, где R_min - минимальное значение радиуса зоны относительно оптико-электронного средства, за пределами которой поток падающего мощного лазерного излучения мощного лазерного комплекса не поразит оптико-электронное средство на заданной дистанции непоражения, R_i - расстояние между i-й ложной оптической целью и оптико-электронным средством, , при этом расстояние между соседними ложными оптическими целями составляет R≤R_max, R_max - максимальное значение радиуса зоны, в пределах которой поток локационного излучения мощного лазерного комплекса облучит минимум одну ложную оптическую цель на заданной дистанции непоражения, R - расстояние между i-й и i+1-й ложными оптическими целями, имитируют параметры оптико-электронного средства ложной оптической целью при облучении локационным излучением и мощным лазерным излучением мощного лазерного комплекса, формируют и передают сигнал имитации поражения оптико-электронного средства ложной оптической целью мощным излучением мощного лазерного комплекса на оптико-электронное средство.