Способ определения геометрических характеристик воздушно-космических объектов

 

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано в оптической локации для распознавания объектов любой геометрической формы, наблюдаемых через турбулентную атмосферу. Сущность: для определения геометрических характеристик воздушно-космических объектов, наблюдаемых через турбулентную атмосферу осуществляют запись голограммы объекта, разделяют ее на отдельные участки. После этого восстанавливают одновременно с каждого участка изображения, которые затем совмещают и суммируют. По полученному изображению судят о геометрии объекта. При этом голограмму регистрируют за время замороженности турбулентной атмосферы (на более 1/1000 с), а разделенные участки соизмеряют с радиусом пространственной корреляции атмосферных флуктуаций. Технический результат: увеличение точности. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области лазерной техники, причем предпочтительным является использование его в оптической локации для распознавания объектов любой геометрической формы, наблюдаемых через турбулентную атмосферу.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран способ определения геометрических характеристик воздушно-космических объектов по их изображениям, восстанавливаемым из голограмм, регистрируемых с опорным пучком и описанных в книге Дж. Гудмена "Введение в фурье-оптику" изд. Мир, 1970, стр.261.

Недостатком прототипа является то, что восстанавливаемое из голограммы изображение объекта оказывается искаженным за счет амплитудно-базовых флуктуаций светового сигнала в атмосфере, что приводит к потере его информативности о геометрии объекта.

Цель предлагаемого изобретения заключается в получении неискаженного атмосферой изображения объекта.

Для достижения поставленной цели голограмму регистрируют за время "замороженности" турбулентной атмосферы, после чего ее разбивают на отдельные участки, соизмеримые с радиусом пространственной корреляции атмосферных флуктуаций, и одновременно с каждого из них восстанавливают неискаженные, но смещенные и ослабленные, изображения объекта, которые затем совмещают и суммируют, и по полученному при этом неискаженному изображению судят о геометрии объекта.

Суть предлагаемого изобретения поясняется с помощью двух рисунков, где представлена одна из возможных схем реализации предлагаемого способа. На фиг.1 приведена схема регистрации голограмм с опорным лучком, а на фиг.2 приведена схема восстановления неискаженного изображения объекта, наблюдаемого через турбулентную атмосферу. Здесь: 1 - коллимирующий телескоп, 2 - устройство регистрации голограмм, 3 - голограмма, 4 - восстанавливающие линзы, 5 - полупрозрачные зеркала, 6 - устройства формирования управляющего сигнала, 7 - электромеханические приводы, 8 - суммирующее зеркало и 9 - плоскость изображения.

Реализация предлагаемого способа осуществляется по данной схеме следующим образом. За время "замороженности" турбулентной атмосферы τ₀ (τ₀≈1/1000 с) наблюдаемый объект облучается источником когерентного излучения (лазером), а отраженный от него сигнал, искаженный турбулентной атмосферой, принимается коллимирующим телескопом 1 и записывается с опорным лучом Ао на голограмму 3 устройства регистрации голограмм 2. После этого зарегистрированную голограмму 3 разбивают на участки, соизмеримые с радиусом пространственной корреляции атмосферных флуктуаций, уменьшенным на коэффициент коллимации f/F, и так как каждый кусочек голограммы содержит информацию о наблюдаемом объекте, изображения восстанавливаются с каждого из полученных участков голограммы 3, при одновременном просвечивании последних лучом Ао. При этом, как известно, на выходе каждой из восстанавливающих линз 4, соизмеримых с размером участка голограммы 3, а, следовательно, и с радиусом пространственной корреляции атмосферных флуктуаций, формируется неискаженное, но смещенное за счет случайного набега фаз в пределах участка голограммы, изображение объекта, которое, кроме того, является ослабленным, так как оно восстанавливается не со всей голограммы, а только с ее части. Для того, чтобы получить неискаженное и неослабленное изображение объекта, полученные на выходе линз 4 изображения необходимо сложить, устранив прежде полученные каждым из них случайные смещения. С этой целью их подают через полупрозрачные зеркала - 5 в устройства 6, где производится вычисление координат центра тяжести каждого из полученных изображений и вырабатываются управляющие сигналы в зависимости от рассогласования вычисленного центра тяжести относительно истинного. Эти сигналы подаются на электромеханические приводы 7, которые поворачивают восстанавливающие линзы 4 так, чтобы скомпенсировать соответствующие смещения восстанавливаемых ими изображений. Затем полученные неискаженные и несмещенные, но ослабленные изображения объекта с выходов подстроенных восстанавливающих линз - 4 подаются с помощью полупрозрачных зеркал 5 на зеркало 8, где происходит сложение всех изображений, восстановленных с отдельных участков голограммы 3. В результате этого сложения в плоскости 9 получают неискаженное изображение, по которому и судят о геометрии объекта, наблюдаемого через турбулентную атмосферу.

Использование указанного способа позволяет устранить не только искажения, обусловленные турбулентностью атмосферы, но также и искажения сигнала, вызванные аберрациями приемных оптических систем. За счет этого могут быть значительно снижены требования к точности изготовления приемных оптических систем.

Формула изобретения

Способ определения геометрических характеристик воздушно-космических объектов: наблюдаемых через турбулентную атмосферу, путем записи голограмм объекта, разделения ее на отдельные участки, восстановления одновременно с каждого участка изображения, которые затем совмещают и суммируют, по которому судят о геометрии объекта, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности, голограмму регистрируют за время замороженности турбулентной атмосферы (на более 1/1000 с), а разделенные участки соизмеряют с радиусом пространственной корреляции атмосферных флуктуаций.

РИСУНКИ