Устройство обнаружения источников лазерного излучения и противодействия их приемным системам

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в качестве индикаторного устройства для обнаружения источников лазерного излучения (ЛИ) с последующим противодействием их приемным устройствам. Технический результат заключается в обнаружении источников ЛИ с последующим подавлением фотоприемного устройства системы обнаружения оптоэлектронных объектов. Устройство содержит частотно-импульсный лазер с объективом, закрепленный на вращающихся вокруг вертикальной оси платформах, блок обнаружения, состоящий из двух датчиков обнаружения, и блок управления, содержащий k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения, k-элементов И первого и второго датчиков обнаружения, два элемента НЕ, два элемента ИЛИ, два блока кодирования, два ПЗУ, задающий генератор, два арифметическо-логических устройства, блок ввода исходных данных, блок вычисления азимута, блок вычисления угла места и блок вычисления высоты источника ЛИ. 7 ил.

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в качестве индикаторного устройства для обнаружения источников лазерного излучения (ЛИ) с последующим противодействием их приемным устройствам.

Особую значимость эти вопросы приобретают при защите боевой техники, оснащенной оптоэлектронной аппаратурой, которая демаскирует себя в случае активного использования для ее обнаружения источников ЛИ.

Появление лазерных детекторов обнаружения оптических приборов (прицелы, бинокли, приборы ночного видения и т.п.) диктует необходимость разработки средств противодействия.

Известны лазерные детекторы, в частности SLD 400 (www.cilas.com), которые используются для обнаружения оптики.

Наиболее близким техническим решением, отвечающим требованиям обнаружения и управления, является устройство для обнаружения оптоэлектронных объектов (патент №2129288 от 20.04.99 г. по заявке №97115874 от 17.09.97 г.), содержащее лазерную систему, в состав которой входят частотно-импульсный лазер (ЧИЛ) с объективом и фотоприемное устройство (ФУ) с объективом, закрепленные на вращающихся вокруг вертикальной оси платформах с возможностью колебательно-вращательного движения ЧИЛ.

Цель изобретения - обнаружение источников ЛИ и последующее подавление ФУ системы обнаружения оптоэлектронных объектов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащее частотно-импульсный лазер с объективом, закрепленный на вращающихся вокруг вертикальной оси платформах с возможностью колебательно-вращательного движения ЧИЛ, введены блок обнаружения, состоящий из двух датчиков обнаружения, блок управления, состоящий из k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения, первого и второго элементов ИЛИ, входы которых соединены с выходами k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения, а выходы - с входами соответственно первого и второго элементов НЕ; k элементов И первого и второго датчиков обнаружения, выходы которых соединены соответственно с первыми входами k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения, а первые входы - с k-выходами первого и второго датчиков обнаружения, первого и второго элементов НЕ, выходы которых соединены соответственно со вторыми входами k-элементов И первого и второго датчиков обнаружения; первый и второй блоки кодирования, первый вход которых соединен с выходами k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения; задающий генератор, выход которого соединен с вторыми входами блоков кодирования; первого и второго постоянных запоминающих устройств (ПЗУ), входы которых соединены с выходами соответствующих блоков кодирования; первого арифметическо-логического устройства (АЛУ), первый вход которого соединен с выходом второго ПЗУ, а второй вход - с выходом первого ПЗУ; второе АЛУ, первый вход которого соединен с выходом первого АЛУ, второй вход - с выходом первого ПЗУ, а второй выход - со вторыми входами k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения; блок вычисления высоты источника лазерного излучения, первый вход которого соединен с выходом первого блока кодирования, второй вход - с выходом первого ПЗУ, третий вход - с первым выходом второго АЛУ; блок ввода исходных данных, второй и третий выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока вычисления высоты источника лазерного излучения; блок вычисления угла места, первый вход которого соединен с первым выходом блока ввода исходных данных, второй вход - с выходом первого АЛУ, третий вход - с первым выходом второго АЛУ, четвертый вход - с выходом блока вычисления высоты источника лазерного излучения, а выход является первым выходом устройства; блок вычисления азимута, первый вход которого соединен с первым выходом блока ввода исходных данных, второй вход - с выходом первого АЛУ, третий вход - с первым выходом второго АЛУ, а выход является вторым выходом устройства, при этом первый и второй выходы устройства подключены к вращающимся вокруг вертикальной оси платформам с возможностью колебательно-вращательного движения ЧИЛ, причем первое АЛУ производит вычисления по формуле

где - углы, под которыми обнаруживается источник лазерного излучения датчиками блока обнаружения I;

К - число элементов в датчиках 1 и 2;

l - расстояние между датчиками обнаружения, которое поступает с блока ввода исходных данных.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, где в местной системе координат показаны источник лазерного излучения (точка А), блок обнаружения I, состоящий из двух датчиков обнаружения 1, 2, блок управления II, вращающаяся платформа с ЧИЛ III.

На фиг.2 даны пояснения по определению координат источника лазерного излучения, а на фиг.3 показаны угловые координаты К-го элемента датчика обнаружения.

На фиг.4 представлена схема блока управления, в состав которого входят два устройства обработки сигналов с 1 и 2 датчиков обнаружения, содержащие элементы И, ИЛИ, НЕ, триггеры, блоки кодирования и ПЗУ; задающий генератор (ЗГ), блок вычисления высоты источника лазерного излучения, первое и второе арифметическо-логические устройства (АЛУ), блок ввода исходных данных, блок вычисления азимута и блок вычисления угла места.

На фиг.5 показана схема вычисления высоты в блоке вычисления высоты источника лазерного излучения. В состав данного блока входят ПЗУ и два АЛУ.

На фиг.6 показана реализация блока вычисления азимута, а на фиг.7 - блока вычисления угла места.

Устройство включает блок обнаружения I, управляемый ЧИЛ III, блок управления II, содержащий 2k-элементов И 1, 2k-триггеров 2, первый и второй элементы НЕ 4, первый и второй элементы ИЛИ 3, задающий генератор 5, первый и второй блоки кодирования 6, первый и второй постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) 8, арифметическо-логические устройства (АЛУ) 7, 9, блок вычисления высоты источника лазерного излучения 10, блок ввода исходных данных 11, блок вычисления азимута 12, блок вычисления угла места 13.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между собой. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию “новизна”.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к новым возможностям изделия в целом. Это подтверждает соответствие технического решения критерию “существенные отличия”.

Устройство работает следующим образом.

В системе координат XOY (фиг.1) на расстоянии S от управляемого ЧИЛ III устанавливается блок обнаружения I, состоящий из двух датчиков обнаружения 1 и 2.

Текущие координаты , источника ЛИ могут быть определены по формуле

где l - расстояние между датчиками обнаружения;

- углы, под которыми обнаруживается источник лазерного излучения датчиками блока обнаружения I;

К - число элементов в датчиках 1 и 2.

Из геометрического построения (фиг.1, 2) находим возможную высоту нахождения источника лазерного излучения (например, нахождение на здании, в горах и т.п.):

где h - высота установки датчиков обнаружения;

S - расстояние между блоком обнаружения I и управляемым ЧИЛ III;

- угол, определяемый положением k-го элемента датчика, в поле зрения которого находится источник лазерного излучения.

Это, в свою очередь, накладывает ограничения на конструкцию этих датчиков, в качестве которых могут использоваться элементы пассивной локации, например, ИК-датчики.

Тогда конструктивно каждый из датчиков будет состоять из набора независимых k элементов, расположенных в заданном порядке и определяющих углы , (фиг.3).

Другим примером построения датчиков может быть головка самонаведения, используемая в ЗРК “Стрела-3” [1], принцип действия которой также состоит в определении углов между главной осью ИК-головки и целью.

Для вычисления азимута γ и угла места η разворота управляемого ЧИЛ III в заданной системе координат определим ряд параметров

откуда

Вычисление параметров , , γ, η производится в блоке управления II, куда поступают данные датчиков обнаружения.

Работа блока управления II (фиг.4)

Один из k-сигналов первого и второго датчиков блока обнаружения I поступает на первые входы k-элементов И 1. На вторые входы этих элементов поступают сигналы разрешения с элементов НЕ 4. При этом на выходе элементов И 1 в зависимости от номера сигнала на его входе появится сигнал, который переключит один из k-триггеров 2 в другое устойчивое состояние. При этом через первый и второй элементы ИЛИ 3 поступит сигнал на вход первого и второго элементов НЕ 4 и тем самым будет запрещено дальнейшее поступление информации от датчиков блока обнаружения I.

Сигнал с k-го триггера 2 поступает на первые входы блоков кодирования 6. На вторые входы данных блоков поступает тактовая частота задающего генератора 5. В блоках кодирования 6 в зависимости от номера k вырабатывается адрес считывания информации с ПЗУ 8. При этом в ПЗУ 8 записаны согласно каждого k-го номера элемента датчика значения тангенсов углов .

В первом АЛУ 7 производится вычисление величины , а во втором АЛУ 9 - величины (выражение 1). Со второго выхода АЛУ 9 (сигнал переноса) вырабатывается сигнал сброса триггеров 2, обеспечивая тем самым возможность считывания информации с датчиков блока обнаружения I.

Работа блока 10 вычисления высоты источника лазерного излучения (фиг.5)

Сигнал с выхода первого блока кодирования 6 поступает на первый вход блока 10, соединенного со входом ПЗУ 14, где хранятся значения тангенсов углов (см. фиг.2, 3). На второй вход данного блока поступают значения тангенсов углов с выхода ПЗУ 8. Данный вход соединен со входом АЛУ 15, где производится вычисление арктангенса угла . Вычисленное значение поступает на первый вход АЛУ 16. На второй вход данного АЛУ 16 поступает значение с выхода АЛУ 9 (3 вход в блок 10), третий вход соединен с выходом ПЗУ 14. Четвертый и пятый входы АЛУ 16 служат для ввода исходных данных о высоте подъема h датчиков блока обнаружения I и удалении S управляемого ЧИЛ III. Вычисления производятся согласно выражению 2.

Работа блока 12 вычисления азимута γ (фиг.6)

На первый вход АЛУ 17 поступают данные о базовом расстоянии l между датчиками обнаружения. Данные поступают с блока ввода исходных данных 11. На второй и третий входы АЛУ 17 поступают данные о координатах источника ЛИ соответственно с выходов АЛУ 9 и АЛУ 7. Вычисления производятся согласно выражению (3) для γ. Выход АЛУ 17 является вторым выходом блока управления II и в дальнейшем поступает на вход управления платформой для ориентации ЧИЛ III в азимутальной плоскости.

Работа блока 13 вычисления угла места η (фиг.7)

На вход 2, 3 АЛУ 18 поступают данные о координатах источника ЛИ, на вход 1 - данные о базовом расстоянии между датчиками обнаружения. На выходе АЛУ 18 формируется значение АВ (дальности до источника ЛИ), которое поступает на вход АЛУ 19, где вычисляется арксинус данного значения. В АЛУ 20 по значениям arcsin AB и поступающим на вход 4 блока 13 значениям Н (высоты подъема источника ЛИ) с блока 10 производится вычисление угла места η согласно выражению (3). Выход блока 13 соединен со входом управления платформой для ориентации ЧИЛ III в утломестной плоскости.

Для примера во всех блоках могут быть использованы АЛУ типа К155ИП3, К561ИП3.

Литература

1. Устройство и эксплуатация переносного ЗРК “Стрела-3”. - Учебное пособие, Киев, ВАПОСВ, 1979 г.

Устройство для обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащее частотно-импульсный лазер (ЧИЛ) с объективом, закрепленный на вращающихся вокруг вертикальной оси платформах с возможностью колебательно-вращательного движения ЧИЛ, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок обнаружения, состоящий из двух датчиков обнаружения, блок управления, состоящий из k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения, первого и второго элементов ИЛИ, входы которых соединены с выходами k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения, а выходы - с входами соответственно первого и второго элементов НЕ; k элементов И первого и второго датчиков обнаружения, выходы которых соединены соответственно с первыми входами k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения, а первые входы - с k-выходами первого и второго датчиков обнаружения, первого и второго элементов НЕ, выходы которых соединены соответственно со вторыми входами k элементов И первого и второго датчиков обнаружения; первого и второго блока кодирования, первый вход которых соединен с выходами k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения; задающего генератора, выход которого соединен с вторыми входами блоков кодирования; первого и второго постоянных запоминающих устройств (ПЗУ), входы которых соединены с выходами соответствующих блоков кодирования; первого арифметическо-логического устройства (АЛУ), первый вход которого соединен с выходом второго ПЗУ, а второй вход - с выходом первого ПЗУ; второго АЛУ, первый вход которого соединен с выходом первого АЛУ, второй вход - с выходом первого ПЗУ, а второй выход - со вторыми входами k-триггеров первого и второго датчиков обнаружения; блока вычисления высоты источника лазерного излучения, первый вход которого соединен с выходом первого блока кодирования, второй вход - с выходом первого ПЗУ, третий вход - с первым выходом второго АЛУ; блока ввода исходных данных, второй и третий выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока вычисления высоты источника лазерного излучения; блока вычисления угла места, первый вход которого соединен с первым выходом блока ввода исходных данных, второй вход с выходом первого АЛУ, третий вход - с первым выходом второго АЛУ, четвертый вход - с выходом блока вычисления высоты источника лазерного излучения, а выход является первым выходом устройства; блока вычисления азимута, первый вход которого соединен с первым выходом блока ввода исходных данных, второй вход - с выходом первого АЛУ, третий вход - с первым выходом второго АЛУ, а выход является вторым выходом устройства, при этом первый и второй выходы устройства подключены к вращающимся вокруг вертикальной оси платформам с возможностью колебательно-вращательного движения ЧИЛ, причем первое АЛУ производит вычисления по формуле

где - углы, под которыми обнаруживается источник лазерного излучения датчиками блока обнаружения; К - число элементов в датчиках блока обнаружения; l - расстояние между датчиками блока обнаружения, которое поступает с первого выхода блока ввода исходных данных.