Оптико-электронный пеленгатор

 

I/ зобретение относится к технике пеленгации и может быть использовано в устобнаружения и определения координат целей в оптическом диапазоне длин юлн. Целью изобретения является повышение точности измерения угловых координат цели за счет определения положения цели в пределах ширины диаграммы направленности приемного канала инфракрасного излучения, Цель достигается введением в устройство лазера, светоделителя , блока формирования координат цели, выполнением фотоприемного устройства в виде интерференционного фильтра, квадратного фотоприемника и цепи обработки сигнала, введением в оптико-механическое сканирующее устройство первого и второго подвижных оптических клиньев, механического модулятора, оптически сопряженного с излучающим фотодиодом и фоторезистором , переотражающего зеркала. Фокусирующее зеркало выполнено неподвижным с отверстием по оптической оси. 5 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 Я 3/78

ГОСУ АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕД МСТВО СССР (ГОС АТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880674/22 . (22) 0 ),11.90 (46) 1b.03.93. Бюл. N 10 (72):M.À.Ñîëîâüåâ, В.И.Капишников, С,П.карпов и А,В.Плетнев (56) лазарев Л.П. Оптико-электронные приборь» наведения, М,: Машиностроение, 1989, c. 183.. ирошников M,М. Теоретические основы о тикоэлектронных приборов Л.: Маши, ност оение, 1989, с. 103. (54) ПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕЛЕНГАТОР . (57) зобретение относится к технике пе" ленга ии и может быть использовано в устройс вах обнаружения и определения коор инат целей в оптическом диапазоне длин олн. Целью изобретения является по1

И обретение относится к оптико-электронн м устройствам пеленгации и может. быть спользовано в устройствах обнаружения о ределения координат целей в оптическом иапаэоне длин волн.

Ц ль изобретения — повышение точности и мерения угловых координат цели за счет о ределения положения цели в пределах ирины диаграммы направленности приемного канала инфракрасного излучения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема 1оптико-электронного пеленгатора; на

I фиг, 2 — функциональная схема оптико-механического сканирующего устройства; на фиг. 3 — функциональная схема фотоприемного устройства; на фиг. 4 — функциональная схема лока формирования координат цели; на фиг. 5 — внешний вид первого оптического клина с механическим модулятором, где ЫЛ «, 1802348 А1

2 вышение точности измерения угловых координат цели эа счет определения положения цели в пределах ширины диаграммы направленности приемного канала инфракрасного излучения, Цель достигается введением в устройство лазера, светоделителя, блока формирования координат цели, выполнением фотоприемного устройства в виде интерференционного фильтра. квадратного фотоприемника и цепи обработки сигнала, введением в оптико-механическое сканирующее устройство первого и второго подвижных оптических клиньев, механического модулятора, оптически сопряженного с излучающим фотодиодом и фотореэистором; переотражающего зеркала. Фокусирующее зеркало выполнено неподвижным с отверстием по оптической оси, 5 ил, обозначено: 1 — фотоприемное устройство; 2 — оптико-механическое сканирующее устройство: 3-двигатель; 4 — первый редуктор;

5 — второй редуктор; 6 — первый генератор опорного. напряжения; 7 — второй генератор опорного напряжения; 8 — фокусирующее зеркало; 9 — генератор развертки; 10 — электронно-лучевой индикатор: 11 — лазер; 12— светоделитель; 13 — блок формирования координат цели; 14 — первый подвижный оптический клин; 15 — второй подвижный оптический клин; 16 — механический модулятор: 17 —; 18 — фоторезистор; 19 — переотражающее зеркало;

20- четырехквадрантный фотоприемник; 21 — интерференционный светофильтр; 22— тактовый генератор; 23 — первый усилитель;

24 — второй усилитель; 25 — третий усилитель; 26 — четвертый усилитель; 27 — первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

1802348

28 — второй АЦП; 29 — третий АЦП; 30— . четвертый АЦП; 31 — первый регистр; 32— второй регистр; 33 — третий регистр; 34— четвертый регистр; 35 — пятый регистр; 36— шестой регистр; 37 — первый вычитатель; 38 — второй вычитатель; 39 — третий вычитатель; 40 — первый сумматор; 41 — второй сумматор; 42 — третий сумматор; 43 — четвертый сумматор; 44 — пятый сумматор, 45 — первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП); 46 — второй ЦАП; 47 —. первый делитель; 48 — второй делитель; 49 — схема сравнения кодов; 50 — формирователь начального кода; 51 — дифференцирующая цепь; 52 — шестой сумматор; 53 — седьмой сумматор; 54 — первая схема совпадения; 55 — вторая схема совпадения..

Оптико-электронный пеленгатор работает следующим образом.

Непрерывное .излучение лазера 11 последовательно проходит через светоделитель 12, первый оптический вход-выход оптико-механического сканирующего устройства 2, переотражающее зеркало 19, фокусирующее зеркало 8, второй 15 и первый

14 оптические подвижные клинья и через второй оптический вход-выход оптико-механического сканирующего устройства 2 передается в пространство.

Идентичные первый 14 и второй 15 оптические подвижные клинья вращаются в одном направлении с частотами с01 и в 2 соответственно, и создает розеточную траекторию лазерного луча. Так как клинья нессиметричны относительно оси вращения, они должны быть механически сбалансированы специально подобранной оправой.

Первый 14 и второй 15 оптические клинья через первый 4 и второй 5 редукторы механически связаны с первым 6 и вторым 7 генераторами опорных напряжений, которые представляют собой синусо-косинусные потенциометры, вырабатывающие напряжения Usln в1т и Ucos wt, Usin сас и

Ucos в2т соответственно. Эти напряжения через первый и второй выходы оптико-механического сканирующего устройства 2 подаются на первый и второй входы блока 9 генератора оазверток, где складываются и подаются на четвертый и пятый входы блока

13 формирования координат цели в виде: . Ох - U(COS В11+ СОЗ В 2t)

Мул * U(sin и1т + sin Ф2t) (1) .где охл. Uyn — координаты х, у оси луча лазера.

На первом оптическом клине 14 жестко закреплен механический модулятор, представляющий собой непрозрачный диск с нарезанными в нем щелями (фиг. 5).

Непрерывное излучение светодиода 17, пройдя через модулирующие щели вращающегося механического модулятора 16, попадает на фоторезистор 18, с выхода которого

5 импульсное напряжение через третий выход оптико-механического сканирующего устройства 2 поступают на электрический вход фотоприемного устройства 1.

При наличии цели в области сканирования отраженное от нее лазерное излучение в виде импульса (так как луч лазера скользнул по цели) через второй оптический входвыход оптико-механического сканирующего устройства 2, первый и 14 и второй 15 опти15 ческие подвижные клинья, фокусирующее зеркало 8, переотражающее зеркало 19, светоделитель 12, интерференционный светофильтр 21 фотоприемного устройства 1 попадает на четырехквадрантный фотопри20 емник, на первом, втором, третьем и четвертом выходах которого формируются импульсы напряжения, усиливаемые первым 23, вторым 24, третьим 25 и четвертым

26 усилителями и поступающие на первые входы первого 27, второго 28, третьего 29 и четвертого 30 аналого-цифровых преобразователей, на вторые входы которых подается импульсное напряжение с выхода тактового генератора 22, Частота тактового

30 генератора 22 подбирается такой, чтобы обеспечить многократное временное квантование импульса от цели. С выходов первого 27, второго 28, третьего 29 и четвертого

30 аналого-цифровых преобразователей

35 сигналы в виде двоичного кода подаются на входы, соответственно, первого 31, второго

32, третьего 33 и четвертого 34 регистров, в которых запоминаются при наличии на их вторых входах импульса от тактового гене40 ратора 22 и на их третьих входах импульса стробирования, поступающего на электрический вход фотоприемного устройства 1 с третьего выхода оптико-механического сканирующего устройства 2. Сигналы с выхо45 дов первого 31 и второго 32 регистров поступают на первые входы первого 37 и второго 38 вычитающих устройств и на первые входы первого 40 и второго 41 сумматоров, а с выходов третьего 33 и четвертого 31

50 регистров — на вторые входы первого 37 и второго 38 вычитающих устройств и на вторые входы первого 41 и второго 41 сумматоров. На выходах первого 37 и второго 38 вычитающих устройств формируются, соот55 ветственно, сигналы Й1 (0103) и 602 (u2-u4), а на выходах первого 40 и второго

41 сумматоров — соответственно, сигналы

0 1 (02+03) И U 2 (01+04) ГДЕ, 01, 02, 0з, 04 — сигналы с выходов, соответственно. первого 31, второго 32, третьего 33 и четвер1802348 иуу (Й1- 602), иуу тье ((01+04) (02+03)) (2)

Одновременно, сигналы с выходов перого 37 и второго 38 вычитающих устройсто поступа1от, соответственно, на первый и орой входы третьего 42 сумматоров, на выходе которого формируется сигнал, про 1орционепьний x — координете попоженип и зображения цели на поверхности четырехквэдрантного фотоприемника 20: ! иху (Л01+Л 02);

Uxy " ((01+02) - (03+04)1 (3)

Сигналы с выходов первого и второго 41

) мматоров, подаются; соответственно, на рвый и второй входы четвертого 43 суматора, выходной сигнал которого пред гавляет собой сумму сигналов 1

1+u2+u3+04, Суммарный сигнал и подаетна первые входы первого 47 и второго 48 лителей, на вторые входы которых подтся, соответственно. сигналы (2)uxy и иуц. НоРмиРованные на величинУ и выдные сигналы первого 47 и второго 48 лителей, представляющие собой двоич е коды и несущие информацию о декарвых координатах иху, иуц положения нтра тяжести изображения цели на пос д а ( х

А н т

Ц в рхности четырехквадрантного фотоприе ника 20, с помощью первого 45 и второго

4 цифро-аналоговых преобразователей и еобразуются в аналоговые сигналы и чер 3 первый и второй выходы фотоприемник устройства 1, первый и второй входы б ока 13 формирования координат цели и даются, соответственно, на первые входы ш стогЬ 52 и седьмого 52 сумматоров, на в рые входы которых поступают напряжен я (1) и л, иуд. С выходов шестого 52 и се ьмого 53 сумматоров снимаются напряж ния, которые через первый и второй вых ды блока 13 формирования координат цд и поступают на первый и второй входы р верток электронно-лучевого индикатора

10 Под действием этих напряжений луч инд атора следует за движением лазерного л э в картинной плоскости цели.

; Пятый 35 и шестой 36 регистры, пятый

44 сумматор, устройство 49 сравнения кодо, формирователь 50 начального кода и дифференцирующие цепь 51 предотееппют

1ого 34 регистров. Сигналы с выходов перого 37 и второго 38 вычитающих устройств оступают, соответственно. на первый и торой входы третьего 39 вычитающего устойства, на выходе которого формируется игнал, пропорциональный у — координате оложения изображения цели на поверхноти четырехквадрантного фотоприемника

0 собой цифровой обнаружитель сигнала от цели, который работает следующим образом. В исходном состоянии в пятом 35 и шестом 36 регистрах записаны нули, При

5 наличии сигнала от цели на первую группу входов пятого 44 сумматора с выхода четвертого 43 сумматора подается, отличный от нуля код, который складывается с кодом, записанным в шестой 36 регистр и резуль10 тат сложения перезаписывается в шестой

36 регистр, Причем, шестой 36 регистр, soпервых, функционирует при наличии на его установочном входе импульса стробирования, во-вторых, осуществляет перезапись

15 информации при поступлении xa его синхронизирующий вход импульса с выхода тактового генератора 22. По окончании действия импульса стробировэния регистр.", 36 обнуляется. Таким образом, пятый 44

20 сумматор и шестой 36 регистр выполняют операцию интегрирования импульса от цели в течение действия импульса стробирования.

В пятый 35 регистр производится за25 пись содержимого пятого 44 сумматора (результата интегрирования) по заднему фронту импульса стробирования, поступающего на его синхронизирующий вход с электрического входа фотоприемного

30 устройства 1, Записанный в пятом 35 регистре код сравнивается в устройстве 49 сравнения кодов с пороговым кодом, сформированном в формирователе 50 начального кода. Если числовое значение кода

35 на первой группе входов устройства 49 сравнения кодов меньше числового значения кода на второй его группе входов, то устройство 49 сравнения кодов формирует нулевое напряжение, в противном случае—

40 постоянное напряжение, отличное от нуля.

Если принимается импульс от цели, то на выходе дифференцирующей цепи 51 формируется импульс обнаружения, который обнуляет пятый 35 регистр. Кроме того,, 45 сформированный импульс обнаружения через третий выход фотоприемного устройства 1 поступает на третий вход блока 13 формирования координат цели и на третий вход подсвета электронно-лучевого индика50 тора 10.

В момент поступления импульса обнаружения на третий вход подсвета электронно-лучевого индикатора 10 на входах шестого 52 и седьмого 52 сумматоров блока

55 13 формирования координат цели имеются в общем случае ненулевые аналоговые сиг-.

НаЛЫ Охцы, иуцу КОТОРЫЕ СКЛаДЫВаЮтСЯ С СИГналами (1) Uxn, иуда и УточнЯют положение луча электронно-лучевого индикатора 10, В результате на экране индикатора угловые

1802348

20

25 координаты цели в области обзора определяются в декартовой системе координат по . положению светящейся точки, Сформированный в фотоприемном устройстве 1 импульс обнаружения с третьего его выхода через третий вход блока 13 формирования координат цели открывает первую 54 и.вторую 55 схемы совпадения, поступая на их первые входы, тем самым, через третий и четвертый выходы блока 13 формирования координат цели обеспечивается прохождение сигналов, несущих информацию о точных угловых координатах цели, на внешние потребители такой информации.

Применение изобретения позволяет повысить точность определения угловых координат цели в оптико-электронном пеленгаторе, Формула изобретения

Оптико-электронный пеленгатор, содержащий оптико-механическое сканирующее устройство, включающий в себя фокусирующее зеркало, первый и второй генераторы опорных напряжений, первый и второй редукторы и двигатель, соединенный механический через первый и второй редукторы с первым и вторым генераторами опорных напряжений соответственно, блок генератора раэверток, фотоприемное устройство и электронно-лучевой индикатор, причем первый и второй выходы оптико-механического сканирующего устройства соединены с первым и вторым входами блока генератора разверток, третий выход оптикомеханического сканирующего устройства сопряжен с входом фотоприемного устройства, первый выход которого соединен с первым входом электронно-лучевого индикатора, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения угловых координат цели за счет определения положения цели в пределах диаграммы направленности приемного канала инфракрасного излучения, введены лазер и светоделитель, а также блок формирования координат цели, при этом фотоприемное устройство содержит последовательно установленные и оптически сопряженные интерференционный фильтр и квадрантный фотоприемник, а также тактовый генератор, последовательно соединенные первый усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, . первый регистр, первый вычитатель, третий вычитатель, первый делитель и первый цифрранэлоговый преобразователь, последовательно соединенные второй усилитель, второй аналого-цифровой преобразователь, второй регистр, второй вычитатель, третий сумматор, второй

55 делитель, второй цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные третий усилитель, третий аналого-цифровой преобразователь, третий регистр, первый сумматор, четвертый сумматор, пятый сумматор, пятый регистр, схему сравнения кодов, дифференцирующую цепь, последовательно соединенные четвертый усилитель, четвертый аналого-цифровой преобразователь, четвертый регистр, второй сумматор, а также шестой регистр, выход которого соединен с вторым входом пятого сумматора, выход которого соединен с первым входом шестого регистра, выход тактового генератора соединен с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого аналого-цифрового преобразователей, вторыми входами первого, второго, третьего, четвертого и шестого регистров. выход второго регистра соединен с вторым входом первого сумматора, выход третьего регистра соединен с вторым входом первого вычитателя, выход четвертого регистра соединен с вторым входом второго вычитателя, выход первого регистра соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго делителей, выход первого вычитателя соединен с вторым входом третьего сумматора. выход второго вычитателя соединен с вторым входом третьего вычитателя. выход формирователя начального кода соединен с вторым входом схемы сравнения кодов, выход дифференцирующей цепи соединен с вторым входом пятого регистра, выходы первой, второй, третьей и четвертой площадок квадрантнрго фотоприемника соединены с входами первого, второго, третьего и четвертого усилителей соответственно блок формирования координат цели содержит последовательно. соединенные шестой сумматор и первую схему совпадения, последовательно соединенные седьмой сумматор и вторую схему совпадения, в оптико-механическое сканирующее устройство введены оптически сопряженные первый и второй подвижные оптические клинья, расположенные несимметрично относительно оси вращения, соединенные механически с первым и вторым редукторами соответственно, механический модулятор, жестко закрепленный на первом оптическом подвижном клине, излучающий фотодиод, оптически сопряженный через механический модулятор с фоторезистором и переотражающее зеркало, оптически сопряженйое с фокусирующим зеркалом, которое выполнено неподвижным с отверстием на оптической

1802348

I(21" чиг. 3 оси, при этом лазер оптически сопряжен через светоделитель с переотражающим зе!зкалом, выход фоторезистора оптико-механического сканирующего устройства соединен с третьими входами первого, второго, тр тьего, четвертого, пятого и шестого регист ов фотоприемного устройства, выход пе вого цифроаналогового преобразователя фотоприемного устройства соединен с первым входом шестого сумматора блока формирования координат цели, выход втоpoiro цифроаналогового преобразователя ф !топриемного устройства соединен с первь!м входом седьмого суь@чатара блока формирования координат цели, выход дифференцирующей цепи фотоприемного устройства соединен с вторыми входами первой и второй схемы совпадения блока формиро-.

5 вания координат цели, выходы шестого и седьмого сумматоров блока формирования координат цели соединены с вторым и третьим входами электронно-лучевого индикатора соответственно, вторые входы ше10 стого и седьмого сумматоров блока формирования координат цели соединены с первым и вторым выходами блока генератора разверток соответственно.

1802348

Фиг. 5

Составитель М,Раевская

Техред M.Моргентал Корректор M.Kåðeöìàí

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 848 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5