Способ определения угловых координат объекта в оптической локации

 

Изобретение относится к оптической локации. Технический результат заключается в повышении точности определения угловых координат. Сущность изобретения состоит в том, что в способе определения угловых координат объекта, основанном на подсвете объекта излучением оптического диапазона и приеме отраженного сигнала, фокусировку принимаемого излучения осуществляют с не менее трех локальных областей приемной апертуры, квадратично детектируют сфокусированное излучение, определяют для каждой из локальных областей приемной апертуры модулированное флуктуациями объекта и фона изменение интенсивности излучения и задержки прихода излучения на одну из локальных областей по отношению к другой по сдвигу флуктуационной модуляции в каждой паре локальных областей, восстанавливают фазовый фронт принимаемого излучения по двум максимальным значениям задержки, определяют угловые координаты объекта по углу наклона фазового фронта принимаемого излучения относительно плоскости приемной апертуры. 1 ил.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в оптической локации.

Известен способ определения угловых координат объекта, включающий фокусировку принимаемого на апертуре излучения и определение угла наклона его фазового фронта по центру тяжести светового пятна в фокальной плоскости измерительной системы.

Недостатком этого способа является невысокая точность определения угловых координат, что обусловлено ошибкой измерения не меньшей дисперсии флуктуации фона и объекта относительно своего среднего значения.

Целью изобретения является повышение точности определения угловых координат.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения угловых координат объекта в оптической локации, включающем подсвет объекта излучением в оптическом диапазоне, прием отраженного от объекта излучения, фокусировку принимаемого излучения на апертуре, определение угла наклона фазового фронта принимаемого излучения, согласно изобретению, фокусировку принимаемого излучения осуществляют с n локальных областей приемной апертуры, осуществляют квадратичное детектирование излучения, сфокусированного с каждой из n локальных областей приемной апертуры, определяют по мере приема в каждой из n локальных областей приемной апертуры изменение интенсивности излучения, модулированного флуктуациями объекта и фона, определяют задержки прихода излучения на одну из n локальных областей приемной апертуры по отношению к другой по сдвигу флуктуационной модуляции в каждой паре локальных областей приемной апертуры, восстанавливают фазовый фронт принимаемого излучения, по крайней мере, по двум максимальным значениям задержки прихода излучения, определяют угловые координаты объекта по углу наклона восстановленного фазового фронта принимаемого излучения сравнением положения фазового фронта относительно плоскости приемной апертуры, причем значение n выбирают из условия n≥3.

Физическая сущность изобретения состоит в следующем.

При приеме сигнала с n локальных областей апертуры практически осуществляется разнесенный прием. Определив максимальные задержки прихода сигнала, не равные нулю, если источник не расположен на оптической оси системы, можно по ним восстановить с высокой точностью плоскость прихода фазового фронта. Точность восстановления, а значит и точность определения угловых координат, зависит от точности измерения задержки и связана с ней соотношением

где - ошибка измерения задержки;

- ошибка определения угловых координат;

С - скорость света;

L - максимальное расстояние между двумя парами локальных областей апертуры, по отношению к которым измерены максимальные задержки.

Дисперсия определяется временным радиусом корреляции флуктуаций объекта и фона, модулирующих кривую блеска объекта. Радиус корреляции составляет ˜10^-15 с, откуда следует, что ошибка в определении координат объекта будет составлять доли угловой секунды, т.е. близка к максимально достижимой точности при работе в пассивном режиме оптической локации, т.к. , где

τ_τ - временной радиус корреляции объекта и фона.

На чертеже приведена блок-схема устройства для реализации способа, соответствующего изобретению.

Устройство содержит приемную апертуру с фокусирующей и коллимирующей линзами 1, систему из n (не менее трех) полупрозрачных зеркал 2 (на чертеже показаны два из них) и расположенные последовательно за каждым из полупрозрачных зеркал локальную диафрагму 3, квадратичный детектор 4, осциллограф 5. Выходы осциллографов 5 соединены с входами аналогового сравнивающего устройства 6, выход которого соединен с входом геометрического аналогового устройства 7. На чертеже также условно обозначены источник некогерентного подсвета 8 и объект 9.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника некогерентного подсвета 8, отражаясь от объекта 9, приходит на приемную апертуру 1 и с помощью системы полупрозрачных зеркал 2 разделяется на n пучков равной интенсивности. Каждый из пучков пропускается через локальную диафрагму 3, обеспечивающую возможность принимать излучение с соответствующей локальной области апертуры. Излучение, прошедшее локальные диафрагмы 3, детектируется квадратичными детекторами 4. С помощью осциллографов 5 строятся временные развертки изменения интенсивности приходящего от объекта излучения, определяемого в астрофизике как блеск объекта. Данные с осциллографов 5 поступают в аналоговое сравнивающее устройство 6, в котором кривые блеска попарно сравниваются и выделяются, по крайней мере, две максимальные задержки прихода излучения на одну из n локальных областей по отношению к другой. В геометрическом аналоговом устройстве восстанавливают плоскость прихода фазового фронта принимаемого излучения и определяют угол наклона фазового фронта, по которому судят об угловых координатах объекта по пересечению восстановленной плоскости с плоскостью апертуры.

Изобретение обеспечивает повышение точности определения угловых координат цели в реальном масштабе времени. Использование изобретения в системах пассивной локации позволяет за счет повышения точности и быстродействия построения траекторий целей сократить время перехода на автосопровождение.

Формула изобретения

Способ определения угловых координат объекта в оптической локации, включающий подсвет объекта излучением в оптическом диапазоне, путем отраженного от объекта излучения, фокусировку принимаемого излучения на апертуре, определение угла наклона фазового фронта принимаемого излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения угловых координат, фокусировку принимаемого излучения осуществляют с n локальных областей приемной апертуры, осуществляют квадратичное детектирование излучения, сфокусированного с каждой из n локальных областей приемной апертуры, определяют по мере приема в каждой из n локальных областей приемной апертуры изменение интенсивности излучения, модулированного флуктуациями объекта и фона, определяют задержки прихода излучения на одну из n локальных областей приемной апертуры по отношению к другой по сдвигу флуктуационной модуляции в каждой паре локальных областей приемной апертуры, восстанавливают фазовый фронт принимаемого излучения, по крайней мере, по двум максимальным значениям задержки прихода излучения, определяют угловые координаты объекта по углу наклона восстановленного фазового фронта принимаемого излучения сравнением положения фазового фронта относительно плоскости приемной апертуры, причем значение n выбирают из условия n≥3.

РИСУНКИ