Адаптивная оптическая следящая система

 

СОКОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 S 17/06

tOE ПАТЕНТНОЕ

CCP

CP) АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 (2 (4 (7 (5

1 (5 ж

) 4900547/09

) 08.01.91

) 07.02.93. Бюл. N 5

) В, cD. Суржиков и В. В, Кол оде и

) Патент США N3764213,,кл. G 01 S

/06, 1971.

Авторское свидетельство СССР

¹ 11009999881166,, кКл, G 01 S 17/06, 1982.

) АДАПТИВНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СЛЕДЯЯ СИСТЕМА

) Сущность изобретения: система содерт решетку 1 элементов излучающей апер„„Я,3„„1793399 А1 туры 2, N фазовых модуляторов 3, оптический приемник 4, четыре сумматора 5, 13, 13, 33, два коммутатора 6, 26, блок команд

7, переключатель 8, элемент И, два канала управления 10, 11, N-4 каналов фокусировки 12, три генератора 15, 16, 34, три полосовых фильтра 17, 18, 30, блок памяти 19, три синхронных детектора 20, 21, 31, регулируемый усилитель 22, три фильтра нижних частот 23, 24, 33, блок вычитания 25, пороговый блок 27, усилитель мощности 28, двигатель 29. 4 — 6 — 10-9-8-6 — 12, 11-1-2-3, 1.0-5-6, 7-11-9, 7-8, 10-3.

1793399

Изобретение относится к области квантовой радиотехники и может быть использовано в информационных и измерительных устройствах.

Известна адаптивная оптическая система, содержащая решетку из Й когерентных излучателей, в каждый канал которой вводятся модулирующие пробные сигналы йа частотах в, .„, в g для создания фазовой модуляции с помощью фазовых модуляторов, управляемые входы которых соединены с выходами модулирующих генераторов.

Модулированный по фазе сигнал от каждого излучателя передающей апертуры интерфе. рирует с сигналами всех остальных излучателей и создает пространственную интерференционную картину.

Отраженный от цели сигнал регистрируется оптическим приемником. С выхода оптического приемника электрический сигнал поступает через матрицу полосовых фильтров, синхронные детекторы на фильтры нижйих частот, которые выделяют сигналы ошибок в каждом канале

Яфнчт KmBmsin(pm p mon), (1) . где Km — коэффициент передачи цепи поласовой фильтр-синхронный детектор-фильтр нижних частот, Bm =(Al + Hm) Am

2 1!2

I=1 . амllëèòóäíûé . множитель, Нп1=

N N

-;>, A

И. канале, акоп =, PI/(N — 1) — опоРнаЯ фаза

i=TIClTI для m-його канала, амплитуда и полярность которых задают фазовую коррекцию, вносимую в каждый канал фазовыми модулятораMN, Результатом работы системы является выравнивание длины оптических путей от всех излучателей. При э"гом режиме слежение за обьектом осуществляется в пределах диаграммы направленности отдельного излучателя. В устройстве-прототипе слежение за обьектом происходит в широких пределах по азимуту (0-2 л) и углу места (zc-/2к/2 ). Причем информацию о смещении объекта по азимуту несут два канала, управляющие фазами крайних излучателей, расположенных на оси Х, по углу места два канала, управляющие фазами диаметрально располо>кенных на оси Y излучателей.

Разности сигналов ошибки на выходах фильтров нижних частот соответствующих каналов, несущих информацию о смещении обьекта по азимуту (углу места) фнчп — Sy um = KnBnsln(р„— pnon )—

KmBmsin(pm — pmon ) (2) подаются через усилители мощности на двигатели коррекции по азимуту (углу места) положения решетки, которые сводят к "0" эти разности, разворачивая решетку излучателей.

Выражение (2) при приближении систе10 мы к концу процесса адаптации, когда фошп = pn — pnon малы и когда В = Вп = Bm (используется автоматическая регулировка усиления в каналах), можно переписать в виде

Яфнчп Spam KnBpoen KmB poem

= KnB(Poem Poen ) BPoem (3) где Km = Кп + ЬК.

Как видно из выражения (3), различие в коэффициентах усиления ЛК в электронной части схемы от входов полосовых фильтров до выходов фильтров нижних частот приводит к уменьшению точности слежения за обьектом на величину ЛКВ р«,п; Это является недостатком описанного устройства.

25 Цель изобретения — повышение точности слежения за объектом по угловым координатам.

Поставленная цель достигается введением коммутатора, сумматора, блока ко30

50 манд, ключа и элементов И, а в первый и второй каналы управления введены регулируемый усилитель, блок памяти, переключатель и пороговый блок, при этом выход оптического приемника соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом сумматора, четвертые выходы первого и второго каналов управления соединены с одноименными входами элементами И, выход которого через ключ соединен с управляющими входами первого и второго каналов управления и коммутатора, пятый и шестой выходы первого канала управления соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, пятый и шестой выходы второго канала управления соединены соответственно с третьим и четвертым входами сумматора, первый вход блока команд соединен с синхровходами первого и второго каналов управления, второй выход блока команд соединен с управляющим входом ключа, в каждом из каналов управления выход первого полосового фильтра соединен с вторым входом первого синхронного детектора через управляемый усилитель, выход блока вычитания соединен с входами порогового блока и переключателя, первый выход которого соединен с входом блока памяти, выход которого соединен . с управляющим входом регулируемого усилителя, второй вход переключателя соеди1793399 н н с входом усилителя мощности, а управ- мс;щности 28. Блок команд 7 обеспечивает ляющим входом, синхровходом и четвер- вместе с переключателем 8, элементом И 9, ть м, пятым и шестым выходами каждого из пороговым блоком 27, коммутаторами 6, 26, и рвого и второго каналов управления соот- сумматором 5 и регулируемым усилителем в ственноявляютсяуправляющийвходпе- 5 22 выравнивание коэффициентов передачи р ключателя, синхровход блока памяти, в адаптивных каналах. Блок памяти 19 выдавь ход порогового блока, выход первого ге- ет информацию о неидентичности коэффи- . н ратора и выход второго генератора. цйентов передачи адаптивныи каналов на"

На черте>ке представлена схема систе- регулируемый усилитель 22 как в режиме м . 10 подготовки системы к работе, так и в режиСистема содержит решетку из N коге- ме слежения, B исходном состоянии предрентных излучателей 1, элементы излучаю- полагается, что блок памяти обнулен. щ и апертуры 2, фазовые модуляторы 3, Устройство работает следующим обраоп ический приемник 4, сумматоры 5, 13, . зом. При подготовке системы к работе с

14, 33, коммутаторы 6, 26. блок команд 7, 15 выхода блока команд 7 подается сигнал на переключатель 8, элемент И 9, первый канал переключатель 8, который управляет комму10 управления положением решетки по ази- таторами 6, 26. Коммутатор 6 подсоединяет м у; второй канал 11 управления по углу выходы генераторов 15, 16 через сумматор м ста, каналы фокусировки 12, генераторы 5 на вход первого канала управления 10.

15 16, 34, полосовые фильтры 17, 18, 30, 20 Сигналы с генераторов 15, 16 пропускаются бл к памяти 19, синхронные детекторы 20, через полосовые фильтры 17, 18, настроен".

21 31, регулируемый усилитель 22, фильтры ные на модулирующие частоты aij, вз Сони книхчастот23,24,33, блок вычитания 25, ответственно. Сигналы с выходов по оговый блок 27, усилитель мощности 28, полосовых фильтров 17, 18, которые равны дв гатель 29.. 25 соответственно

Решетка йз N когерентных излучателей 317 = Bsln а1 t, 1 птически связана с матрицей фазовых 31з = Bsin iuj t, (4) мо уляторов 3, которые управляются элект- подаются на входы синхронйы> детект>орбв ри ескими сигналами с выходов суммато- 20, 21, которые управляются генераторами

: ров 13, -14, 33. Выход оптического 30 15,16. Фильтры нижних частот23,24 выдепр емника подсоединяется с помощью ком- .. ляют сигйалы-ошибки, обусловленные неиму атора 6 к полосовым фильтрам17,18,30 дентичностью каналов, которые в ежиме сле>кенйя; .: соответственно равны

В дальнейшем рассмотрим работу уст- $>з =. К В, : ро ства как в статическом, так и вдинами- 35 с; 4= КзВ (5) че ком состоянйи на примере работы где К>, Кз — коэффициенты передачи цепи. пе вого канала управления по азимуту, так полосовой фильтр — сийхронный детектор— ка работа второго канала управления по фильтров нижних частот первого и третьего уг у места аналогична. адаптивных каналов. На выходе блока вычи, Регулируемый усилитель 22 обеспечи- 40 тания 25 появляется сигнал разности, котова т выравнивание коэффициентов усиле- - рый нЕсет ийформацию о неидентичности ни в адаптивных каналах управления коэффицйентов передачи адаптйвйых кала- фа ами в режиме подготовки системы к ра- лов л ойределяется: бо е и в режиме сле>кенйя за объектом. Син- Я = Sgg — Яг4 = Ki  — КзВ = ВЛ К (6) хр нные детекторы 20, 21 выполняют роль 45 Сигнал. с выхода блока вычитания 25 пе емножителей двух гармонических коле- поступает через коммутатор 26 на блок паба ий, одно из которых амплитудно-моду- . мяти 19; с выхода которого проходит на вход ли овайное, а другое — опорное от регулйруемого усилйтеля 22. При достижемо улирующих-генераторов 15, 16. После нии минимального уровня сигнал с блока . пе емно>кения двух синусоидальных коле- 50 вычитания 25 поступает через пороговый ба ий с одйнаковой частотой получается блок 27 на элемент И 9, на второй вход су "ма постоянной составляющей и колеба- которого поступает сигнал со второго канани удвоенной частоты, Для выделения ква- ла управления 11. Когда скорректированы зи остояйных составляющих, так как в адаптивные каналы управления по азимуту на ем случае амплитуда сигнала меняется 55 и углу места, тогда сигнал с выхода элемента во ремени, служат фильтры нижних частот И 9 поступает на переключатель 8, который

23, 24, Елок вычитания 25 является управля - переводит коммутаторы 6, 26 в режим слеюш им блоибм для двигателя коррекции по жения за объектом, при котором выход оп. азимуту положения решетки 29, для нор- тического приемника 4 подключается к ма ьной работы котброго служит усилитель

1793399

7 адаптивным каналам управления. Причем в этом режиме на управляющий вход регулируемого усилителя 22 поступает управляющий сигнал коррекции с выхода блока памяти 19.

В режиме слежения системы за объектом ее работа аналогична работе устройства-прототипа, При слежении объекта в картинной плоскости относительнО оси излучающей апертуры на выходах фильтров нижних частот 23 и 24 для канала управле- нйя по азимуту появляются сигналы, которые подаются на блок вычитания 25, на выходе которого сигнал пропорционален смещению объекта по азимуту. Этот сигнал через коммутатор 26 поступает на усилитель

5 мощности 28, который усиливает его до величины, необходимой для нормальной работы двигателя коррекции по азимуту 29.

Двигатель коррекции по азимуту разворачивает решетку излучателей передающей

10 апертуры 1 таким образом, чтобы совместить максимум диаграмм направленности с центром излучения апертуры.

«15

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я равлейия соответственно являются соедиАдаптивная оптическая следящая сйсте- ненные между собой входы первого и второма, содержащая решетку из когерентных из- ro полосовых фильтров, выходы первого и лучателей, N фазовых модуляторов, второго блоков сложения и выходдвигателя, оптйческий приемник, К-4 каналов фокуси- 20 а каждый из N — 4 каналов фокусировки соровки и первый и второй каналы управле- держит.генератор и последовательйосоединия, первый и второй выходы первого ненные полосовой фильтр, синхронный канала управления соединены с управляю- детектор, фильтр нй>кних частот и блок слощими входами первого и третьего фазовых жения, прй этом выход генератора соединен модуляторов, первый и второй вйходы вто-"25 с вторыми входами синхронного детектора .рого канала управления соединены суправ- и блока сложенйя, а входом и выходом кажляющими входами .соответственно второго: дого из N-4 каналов фокусировки соответсти четвертого фазовых модуляторов, выходы венно являются вход полосового фильтра и каждого из N-4 каналов фокусировки саеди- : выход блока сложения, отличающаяся нены с управляющими входами соответству- 30 тем, что, с целью повышения точности слеющих остальных из N фазовых МодуЛяторов. жения за объектом по угловым координатам, третьи выходы первЬго и второгО каналов введены коммУтатОР, сумматор, блок коуправления соединень1 механически с ре- манд, ключ и элемент И, а в первый и второй шеткой из N когерентных излучателей, riep- каналы управления введены регулируемый

:вый и второй каналы управления содержат 35 усилитель, блок памяти, переключатель и первый и второй полосовые фильтры, пер-. пороговый блок, при этом выход оптическовый и второй синхронные детекторы, пер- го приемника соединен с. первым входом вый и второй фильтры нижнйх частот, коммутатора, второй вход которого соедипервый и второй блокй сложения, первый и нен с выходом сумматора, четвертые выховторой генераторы, блок вычитания и после- 40 ды первого и второго каналов управления довательно соединенййе усилйтель мощно- соединены с входами элемента И, выход кости и двигатель, ппи этом выход первого торого через ключ соединен с управляющисинхронного детектора через первый ми входами первого и второго каналов фильтр нижних частот соединен с первыми управления и коммутатора, пятый и шестой входами блока вычитайия и,первого блока 45 выходы первого канала управления соедисложения, выход первого генератора cîåäè-.: нень соответственно с первым. и вторым нен с вторым входаM первого блока сложе- входами сумматора, пятый и шестой выходы ния и первым входом первого сийхройного второго канала управления соединены соотдетектора, выход второго синхроййого де- ветственно с третьим и четвертым входами .: тектора соединен через второй фильтр ниж- .50 сумматора, первый выход блока команд соних частот с первым входом второго блока едйнен суправля ощим входом ключа, в кажсложения и вторым входом блока вычита- . дом из каналов управления выход йервого ния, выход второго гейератора соединен с полосового фильтра соединен с вторым в=опервым входом второго синхронного детек- дом первого сйнхронного детектора через тора и вторым входом второго блока сложе- 55 регулируемый усилитель, выход блока вычиния, выход BToporo полосового фильтра: тания соединен с входами йорогового блока соединейс первым входом-второго синхрон- и riepeKrtþ÷àòåëIr", первый выход которого соного детектора, а входом и первым, вторым единен с входом блока памяти, выход котои третьйм выходами каждосо йз каналов уп- рого соединей с управляющим входом.

1793399

10 регулируемого усилителя, второй вход пере1 ключателя соединен с входом усилителя ! мощности, а управляющим входом, синхровходом и четвертым, пятым и шестым вы ходами каждого иэ первого и второго каналов управления соответственно являются управляющий вход переключателя, синхровход блока памяти, выход порогового блока, выход первого генератора и выход второго генератора.