СПОСОБ ИМИТАЦИИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО СРЕДСТВА Российский патент 2023 года по МПК G01S17/02 

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в лазерных локационных системах, системах оптико-электронного противодействия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ имитации оптико-электронного средства см., например, [1]), основанный на установке в секторе поиска ОЭС ложной оптической цели, делении падающего на ложную оптическую цель оптического излучения на N субволновых пучков, где N - количество отражающих поверхностей реального ОЭС, задерживании i-ого субволнового пучка на время прохождения оптического излучения до i-ой отражающей поверхности реального ОЭС, где отражении i-ого субволнового пучка с временными и энергетическими параметрами отражения равными временным и энергетическим параметрам отражения i-ой отражающей поверхности реального ОЭС.

Недостатком способа является сложная техническая реализация, требующая использования высокотехнологических элементов. А также ограничение по угловому сектору, который определяется соосностью поля зрения ЛОЦ и направления прихода лазерного локационного излучения (ЛЛИ).

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является расширения углового сектора функционирования ЛОЦ с имитацией последовательности отражающих поверхностей ОЭС.

Сущность изобретения заключается в имитации ОЭС путем формирования ЛОЦ с совокупностью отражающих поверхностей, как «сфера в … в сфере», выполненные из различных коэффициентов преломления.

Технический результат достигается тем, что в известном способе имитации ОЭС, основанном на установке в секторе поиска ОЭС ЛОЦ, включают в ЛОЦ центральную сферу и N≥1 шаровых слоев, имеющих общий центр, при этом центральную сферу обрамляют первым шаровым слоем, а k-ый шаровый слой обрамляют последующим k+1-ым шаровым слоем, где высота каждого шарового слоя и диаметр центральной сферы тождественны соответствующему расстоянию между отражающими поверхностями имитируемого ОЭС, а показатели преломления материалов центральной сферы и шаровых слоев обеспечивают максимальный уровень отражения от j-ой вогнутой сферической поверхности j-ого слоя ЛОЦ по ходу падающего ЛЛИ, где соответствующей местоположению отражающей поверхности, находящуюся в фокусной области имитируемого ОЭС, отражают ЛЛИ каждой поверхностью ЛОЦ, падающее из любого направления.

В качестве ЛОЦ используют отражатели различной конструкции, параметры отражения оптического излучения которых близки к реальным ОЭС. В случае «сложного» по структуре отражающих поверхностей ОЭС необходимо учитывать при построении ЛОЦ вклад каждой из них в отраженный сигнал [см, например, 1]. Таким образом, ЛОЦ как объект активной локации можно представить в виде совокупности отражателей с различными параметрами отражения. Практически всеракурсным является рефлектор типа сфера (шар), выполненный из материала с коэффициентом преломления n=2 [см, например, 2 стр. 85-67]. Для расширения совокупности отражающих поверхностей предлагается использовать ЛОЦ построением «сфера в … в сфере», выполненные из материалов с различных коэффициентами преломления.

Заявленный способ поясняется схемой, представленной на фигуре 1, где приняты следующие обозначения: 1 - внешний шаровый слой; 2 - центральная сфера; 3 - падающее (входное) и отраженное (выходное) ЛЛИ; 4, 5, 6, 7 - поверхности отражения ЛОЦ; 8 - условия максимального отражения от поверхности 7; 9 - график зависимостей, характеризующий при заданных параметрах n₁, R₁, R₂ условия (С=0) достижения максимального отражения от поверхности 7; 10 - условия максимального отражения от поверхности 6; 11 - график зависимостей, характеризующий при заданных параметрах, n₁, R₁, R₂ условия (С=O) достижения максимального отражения от поверхности 6 (n₁, R₁ - коэффициент преломления и радиус внешнего шарового слоя, R₂, n₂, - коэффициент преломления и радиус внутренней сферы, n₀=1 - коэффициент преломления внешней среды, воздуха, ОП - опорная плоскость, С - постоянная матрицы отражения от поверхности 7 или 6 ЛОЦ,).

ЛЛИ 3, падающее на ЛОЦ, отражается от каждой ее поверхности 4, 5, 6, 7. При этом внешний шаровый слой 1 слой обрамляет центральную сферу 2. Высота ΔR=R₁-R₂ внешнего шарового слоя 1 и диаметр 2R₂ центральной сферы 2 тождественны соответствующему расстоянию между отражающими поверхностями имитируемого ОЭС. Показатели преломления материалов n₁, n₂ центральной сферы и шаровых слоев обеспечивают максимальный уровень отражения от вогнутых сферических поверхностей 6 или 7 по ходу падающего ЛЛИ, в зависимости от местоположения соответствующей отражающей поверхности имитируемого ОЭС, находящуюся в фокусной области.

Для подтверждения достигаемого результата проведем математическое моделирование отражения ЛЛИ 3 от поверхностей 4, 5, 6, 7.

Для исследования предлагаемой ЛОЦ будем использовать математический аппарат матричной оптики, позволяющей представить ЛОЦ в виде совокупности преломляющих и отражающих поверхностей, разделенных промежутками сред с различными коэффициентами преломления [см, например, 2]. Тогда относительно выбранной опорной плоскости (ОП) (фигура 1):

матрица отражения [М₄] от поверхности 4:

матрица отражения от [М₅] поверхности 5:

матрица отражения [М₆] от поверхности 6:

матрица отражения [М₇] от поверхности 7:

В большинстве случаев пассивные ОЭС имеют основную отражающую поверхность, расположенную «последней», в области фокуса объектива (как правило, это фотоприемник). Следовательно, ЛОЦ должна обеспечить максимальный уровень отражения от поверхности 7, что соответствует условию 8 (фигура 1) и матрица (4) должна представлять собой

где А, В, С, D - известные постоянные.

На фигуре 1 представлены зависимости 9 относительно постоянной С матрицы (4) от п₂ для заданных R₁, R₂ и n₁, позволяющие определить значение n₂, обеспечивающее условие (5).

В случае, когда ОЭС имеет основную отражающую поверхность, расположенную в промежуточной области объектива, например, поверхность 6 (фигура 1), то ЛОЦ должна обеспечить максимальный уровень отражения от поверхности 6, что соответствует условию 10 (фигура 1) и матрица (3) должна представлять собой

На фигуре 1 представлены зависимости 11 относительно постоянной С матрицы (3) от n₂ для заданных R₁, R₂ и n₁, позволяющие определить значение n₂, обеспечивающее условие (6).

На фигуре 2 представлена блок-схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ. Блок-схема устройства включает ЛОЦ 12 и элементы подвеса 13.

Устройство работает следующим образом. ЛЛИ из любого направления падает на ЛОЦ 12, установленную на элементах повеса 13, представляющие собой тонкие нити с элементами крепежа на концах к поверхности.

Таким образом, у заявляемого способа появляются свойства, заключающиеся в повышении достоверности имитации ОЭС за счет формирования в отраженном сигнале пространственных и энергетических свойств элементов построения ОЭС в широком угловом секторе. Тем самым, предлагаемый авторами, способ устраняет недостатки прототипа.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ имитации ОЭС, основанный на установке в секторе поиска ОЭС ЛОЦ, включающей центральную сферу и N≥1 шаровых слоев, имеющих общий центр, при этом обрамлении центральной сферу первым шаровым слоем, а k-ый шаровый слой последующим k+1-ым шаровым слоем, где высота каждого шарового слоя и диаметр центральной сферы тождественны соответствующему расстоянию между отражающими поверхностями имитируемого ОЭС, обеспечении показателями преломления материалов центральной сферы и шаровых слоев максимального уровня отражения от j-ой вогнутой сферической поверхности j-ого слоя ЛОЦ по ходу падающего ЛЛИ, где соответствующей местоположению отражающей поверхности, находящуюся в фокусной области имитируемого ОЭС, отражении ЛЛИ каждой поверхностью ЛОЦ, падающее из любого направления.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы оптические материалы заданных характеристик.

1 Пат. 2712940 RU, МПК G01S 17/02. Способ имитации оптико-электронного средства / Козирацкий Ю.Л., Глушков А.Н., Кулешов П.Е. и др.; заявитель и патентообладатель ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж). №2018146920; заявл. 26.12.2018; опубл. 03.02.2020, Бюл. №4.

2 Джеррард А., Берч Д.М. Введение в матричную оптику. М.: Мир, 1978. 341 с.

Использование: изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в лазерных локационных системах, системах оптико-электронного противодействия. Сущность: в заявленном способе устанавливают в секторе поиска оптико-электронного средства ложную оптическую цель. Включают в ложную оптическую цель центральную сферу и N≥1 шаровых слоев, имеющих общий центр. При этом центральную сферу обрамляют первым шаровым слоем, а k-й шаровой слой обрамляют последующим k+1-м шаровым слоем, где высота каждого шарового слоя и диаметр центральной сферы тождественны соответствующему расстоянию между отражающими поверхностями имитируемого оптико-электронного средства, а показатели преломления материалов центральной сферы и шаровых слоев обеспечивают максимальный уровень отражения от j-й вогнутой сферической поверхности j-го слоя ложной оптической цели по ходу падающего лазерного локационного излучения, где соответствующей местоположению отражающей поверхности, находящейся в фокусной области имитируемого оптико-электронного средства. Отражают лазерное локационное излучение каждой поверхностью ложной оптической цели, падающее из любого направления. Технический результат: расширения углового сектора функционирования ЛОЦ с имитацией последовательности отражающих поверхностей ОЭС. 2 ил.

Способ имитации оптико-электронного средства, основанный на установке в секторе поиска оптико-электронного средства ложной оптической цели, отличающийся тем, что включают в ложную оптическую цель центральную сферу и N≥1 шаровых слоев, имеющих общий центр, при этом центральную сферу обрамляют первым шаровым слоем, а k-й шаровой слой обрамляют последующим k+1-м шаровым слоем, где - номер последующего шарового слоя, высота каждого шарового слоя и диаметр центральной сферы тождественны соответствующему расстоянию между отражающими поверхностями имитируемого оптико-электронного средства, а показатели преломления материалов центральной сферы и шаровых слоев обеспечивают максимальный уровень отражения от j-й вогнутой сферической поверхности j-го слоя ложной оптической цели по ходу падающего лазерного локационного излучения, где соответствующей местоположению отражающей поверхности, находящейся в фокусной области имитируемого оптико-электронного средства, отражают лазерное локационное излучение каждой поверхностью ложной оптической цели, падающее из любого направления.