ОПТИЧЕСКИЙ ЛОКАТОР Советский патент 1995 года по МПК G01S17/06 G01C3/08 

Изобретение относится к области оптической локации и может быть использовано для получения высококачественного изображения удаленных объектов, расположенных за турбулентной средой.

Известен оптический локатор, содержащий точечный источник излучения и двумерный приемник излучения. Приемник вращается относительно объекта вокруг фиксированной точки так, что измененный объектом пучок излучения сканируется по всей плоскости приемника. Излучение, воспринимаемое приемником, смешивается с эталонным сигналом, который является взаимно когерентным с пучком, освещающим объект. Локатор позволяет получить голограмму исследуемого объекта. Однако полученное с его помощью изображение при расположении объекта за турбулентной средой оказывается искаженным.

Наиболее близким по технической сущности является оптический локатор, содержащий последовательно соединенные импульсный лазер, целостат, телескоп, интерференционный светофильтр, опорный канал, включающий оптический квантовый усилитель (ОКУ) с блоком питания, объектив и диафрагму, объектный канал, включающий отражатель и объектив, систему формирования и обработки голограммы, включающую блок суммирования голограмм, блок формирования голограмм и блок восстановления изображений, входом оптически связанную с выходами опорного и объектного каналов, и синхронизатор, соединенный с входами импульсного лазера, блока питания, электропривода и блока формирования голограмм.

Недостатком этого локатора является невысокая вероятность распознавания объектов.

Целью изобретения явяется повышение вероятности распознавания.

Цель достигается тем, что в оптический локатор, содержащий оптически последовательно соединенные импульсный лазер, целостат, телескоп, интерференционный светофильтр, опорный канал, включающий оптический квантовый усилитель (ОКУ) с блоком питания, объектив и диафрагму, объектный канал, включающий отражатель и объектив, систему формирования и обработки голограмм, включающую блок формирования голограмм, блок суммирования голограмм и блок восстановления изображений, входом оптически связанную с выходами опорного и объективного каналов, и синхронизатор, соединенный с входами импульсного лазера, блока питания, электропривода и блока формирования голограмм, введены последовательно установленные между интерференционным светофильтром и оптическим квантовым усилителем первое полуволновое устройство, выполненное с возможностью поворота вокруг оптической оси, двоякопреломляющая поляризационная призма, второе полуволновое устройство и оптическая согласующая система, а также система управления, содержащая включенные между вторым выходом блока формирования голограмм и управляющим входом блока питания последовательно соединенные блок сравнения и блок управления.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого оптического локатора.

Оптический локатор содержит импульсный лазер 1, целостат 2, телескоп 3, интерференционный светофильтр 4, первое полуволновое устройство 5, двоякопреломляющую поляризационную призму 6, опорный канал 7, второе полуволновое устройство 8, согласующую оптическую систему 9, оптический квантовый усилитель 10, опорного канала, объектный канал 13, отражатель 14 объектного канала, объектив 15 объектного канала, систему 16 формирования и обработки голограмм, блок 17 формирования голограмм, блок 18 суммирования голограмм, блок 19 восстановления изображений, синхронизатор 20, электропривод 21, систему 22 управления, блок 23 сравнения, блок 24 управления и блок 25 питания.

Оптический локатор работает следующим образом. Импульсный лазер 1 формирует зондирующие импульсные сигналы с круговой поляризацией. Зондирующие сигналы с выхода импульсного лазера 1 проходят через целостат 2 и падают на объект локации. Отраженные от объекта сигналы, имеющие в общем случае эллиптическую поляризацию, проходят через целостат 2 и попадают в телескоп 3. Для уменьшения фоновой засветки и улучшения отношения сигнал/шум принятое излучение проходит через интерференционный светофильтр 4, а затем попадает на первое полуволновое устройство 5, которое вращается с помощью электропривода 21 вокруг оптической оси, изменяя угол ориентации эллипса поляризации принятых сигналов относительно его исходного положения. Двоякопреломляющая поляризационная призма 6 формирует два пучка сигналов, поляризованных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Эти пучки используют соответственно в опорном 7 и объектном 13 каналах. Один из линейно-поляризованных пучков используют для формирования опорных колебаний в опорном канале 7. С этой целью луч пропускают через второе полуволновое устройство 8, установленное так, что вектор падающего на него электрического поля поворачивает в пространстве на π /2, затем колебания пропускают через согласующую оптическую систему 9 и направляют на вход оптического квантового усилителя 10. Усиленные по мощности опорные колебания фокусируют объективом 11 в плоскость диафрагмы 12, где они фильтруются и подаются на вход блока формирования голограмм 1 системы формирования и обработки голограмм 16. Второй из линейно-поляризованных пучков используется в качестве объектного сигнала, который в объектном канале 13 отражается от отражателя 14, проходит через объектив 15 и поступает на вход блока формирования голограмм 17. Запуск импульсного лазера 1 осуществляют с помощью импульсов, поступающих с выхода синхронизатора 20. При этом на вход синхронизатора подают синхронизирующий импульс, который может поступать, например, от локатора обнаружения и сопровождения.

Запуск оптического квантового усилителя 10 осуществляют с блока питания 25 с помощью импульсов, поступающих с выхода синхронизатора 20, которые задерживают относительно зондирующих импульсов на величину запаздывания сигналов, рассеянных на объекте. При этом для получения оптимальных соотношений мощностей опорных и объектных колебаний, необходимых для формирования качественных голограмм, используют систему управления 22. В блоке сравнения 23 сравнивают интенсивности объектных сигналов с интенсивностью опорных колебаний. Полученный сигнал сравнения подают на вход блока управления 24, выход которого соединен с входом блока питания 25. В блоке управления 24 вырабатывается управляющее напряжение, которым управляют коэффициентом усиления ОКУ, поддерживая необходимое соотношение мощностей опорного и объектного сигналов в плоскости формиpования голограммы.

Запуск электропривода 21 и блока формирования голограмм 17 осуществляют от синхронизатора 20.

Поступающие на вход блока формирования голограмм 17 опорные колебания и объектные сигналы интерферируют, образуя последовательность голограмм. Процесс записи и накопления голограмм происходит следующим образом. Объекты локации облучают зондирующими колебаниями с круговой поляризацией. Сигналы, отраженные от объекта, в общем случае, эллиптически поляризованы. При прохождении принятых сигналов через первое полуволновое устройство 5 меняется направление вращения поля, и угол ориентации эллипса поляризации Θ при повороте первого полуволнового устройства 5 на угол β изменяется на угол (2 β Θ ).

Направление поляризации излучения, прошедшего через двоякопреломляющую поляризационную призму 6, зависит только от ориентации призмы и не зависит от направления поляризации падающих на нее колебания, в то время как амплитуды волн обоих пучков зависят от угла ориентации эллипса поляризации и направления главной плоскости кристалла поляризационной призмы. Фиксируя голограммы в течение каждого из импульсов при различных положениях угла ориентации эллипса поляризации сигналов, отраженных от объекта, используют поляризационную информацию об объекте. Запоминание, накапливание и суммирование голограмм в блоке суммирования голограмм 18 обеспечивает обработку и воспроизведение в блоке восстановления изображений 19.

По сравнению с известным предложенное устройство обеспечивает уменьшение влияния турбулентности атмосферы на качество изображений удаленных объектов путем многократной регистрации голограмм при различных ориентациях угла эллипса поляризации рассеянных на объекте импульсных сигналов, преобразуемых в суммарные голограммы, с последующей статистической обработкой этих голограмм, а также позволяет увеличить вероятность распознавания объектов за счет улучшения качества визуальных изображений, а также точность измерения их геометрических и электрофизических параметров.

ОПТИЧЕСКИЙ ЛОКАТОР, содержащий оптически последовательно соединенные импульсный лазер, целостат, телескоп, интерференционный светофильтр, опорный канал, включающий оптический квантовый усилитель (ОКУ) с блоком питания, объектив и диафрагму, объектный канал, включающий отражатель и объектив, систему формирования и обработки голограмм, включающую блок формирования голограмм, блок суммирования голограмм и блок восстановления изображений, входом оптически связанную с выходами опорного и объектного каналов, и синхронизатор, соединенный с входами импульсного лазера, блока питания, электропривода и блока формирования голограмм, отличающийся тем, что, с целью повышения вероятности распознавания, в него введены последовательно установленные между интерференционным светофильтром и ОКУ первое полуволновое устройство, выполненное с возможностью поворота вокруг оптической оси, двоякопреломляющая поляризационная призма, второе полуволновое устройство и оптическая согласующая система, а также система управления, содержащая включенные между вторым выходом блока формирования голограмм и управляющим входом блока питания последовательно соединенные блок сравнения и блок управления.