Способ определения дальности и высоты короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью наземного фотоприёмного устройства

Авторы патента:

Гришанов Владимир Константинович (RU)

G01S11/00 - Системы для определения дальности или скорости без использования отражения или вторичного излучения (пеленгаторы G01S 3/00; определение местоположения путем сопоставления двух или более результатов определения дальности G01S 5/00)

Владельцы патента RU 2586890:

Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к разностно-дальномерным способам определения координат импульсных источников ионизирующих и электромагнитных излучений. Достигаемый технический результат - упрощение осуществления способа. Указанный результат достигается за счет того, что при помощи наземного фотоприемного устройства регистрируют импульсы от оптического флуоресцентного излучения, которое возникает в результате воздействия рентгеновского излучения от источника на атмосферу. Фотоприемное устройство позволяет регистрировать время и направление прихода оптического импульса в направлении на источник. При этом измеряется зенитный угол источника. Кроме того, при помощи фотоприемного устройства регистрируют время прихода импульса оптического флуоресцентного излучения, приходящего из зенита. По измеренной разности времен прихода оптических импульсов из зенита и в направлении на источник и по измеренному зенитному углу источника определяют дальность до источника рентгеновского излучения и его высоту. 1 ил.

Изобретение относится к разностно-дальномерным способам определения координат импульсных источников ионизирующих и электромагнитных излучений.

Известен способ [1] определения координат источника радиоизлучения (ИРИ) в пространстве. Сущность способа: в качестве поверхностей положения ИРИ используются плоскости, содержащие линию положения ИРИ, представляющую собой пересечение двух гиперболических поверхностей положения, соответствующих разностно-временным измерениям. Способ основан на приеме сигнала ИРИ четырьмя антеннами, измерении трех разностей времен приема сигнала антеннами, образующими измерительные базы, последующей обработке результатов измерений с целью вычисления значений параметров положения ИРИ и вычисления координат ИРИ как точки пересечения трех плоскостей положения. В итоге происходит однозначное определение линейных координат. Недостатком способа является необходимость наличия нескольких антенн, а также необходимость привязки к системе единого времени.

Известен также способ [2] определения местоположения источника излучения энергии по двум пунктам наблюдения, расстояние между которыми неизвестно. Сигнал от неизвестного источника регистрируется на двух пунктах связи и на этих же пунктах регистрируется сигнал от известного источника, затем измеряется разница во времени прихода сигналов. Далее по разнице во времени для известного источника определяется расстояние между пунктами связи и определяются координаты источника излучения энергии. Недостатком способа является необходимость проведения измерений не менее чем в двух пунктах регистрации, а также необходимость наличия известного источника излучения.

Прототипом может служить способ [3] засечки ядерных взрывов по флуоресцентному излучению, реализованный в США. Угол обзора фотоприемного устройства - 120 угловых градусов, обнаружение ядерного взрыва происходит по оптическому флуоресцентному излучению светящегося слоя атмосферы. Основным недостатком способа является необходимость расположения нескольких фотоприемных устройств для определения направления на ядерный взрыв.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что измерения проводятся с помощью одного фотоприемного устройства и не требуется привязка к системе единого времени.

Технический результат в предлагаемом способе достигается тем, что измеряют зенитный угол источника рентгеновского излучения и разность времен прихода импульсов оптического флуоресцентного излучения, приходящего из направления на источник рентгеновского излучения и из зенита, а дальность от фотоприемного устройства до источника рентгеновского излучения и его высоту определяют по определенным соотношениям.

Схема реализации способа представлена на фигуре 1, где 1 - земная поверхность; 2 - высота z светящегося слоя атмосферы; 3 - источник импульсного рентгеновского излучения; 4 - высота источника Н; 5 - дальность D до источника 3; 6 - направление в зенит; 7 - фотоприемное устройство, 8 - точка пересечения рентгеновского луча и направления в зенит 6; 9 - рентгеновский луч, идущий в направлении на зенит от источника к точке 8, находящейся на высоте z; ϑ - зенитный угол источника.

Суть предлагаемого способа состоит в следующем. Пусть на высоте Н порядка 100 км и более, и которую нужно определить, возник импульсный источник рентгеновского излучения. Длительность импульса мала и составляет 20-50 нс. Рентгеновские лучи интенсивно поглощаются воздухом на высоте z, равной примерно 80 км.

Поглощение в слое атмосферы происходит в основном из-за фотоэффекта, при котором возникает поток электронов. Эти электроны, взаимодействуя с атомами и молекулами воздуха, приводят их в метастабильные состояния возбуждения. Снятие возбуждения на такой высоте происходит преимущественно излучательным путем. Вследствие этого на высоте z возникает флуоресцентное свечение воздуха, подобное северному сиянию. Спектр свечения линейчатый, с характерными линиями на различных длинах волн в диапазоне от 0,35 до 1,5 мкм. Таким образом происходит преобразование рентгеновского излучения в оптическое флуоресцентное. Это оптическое излучение регистрирует фотоприемное устройство (ФПУ), установленное в пункте 7. Из-за того, что длительность рентгеновского импульса мала, в пункте 7 наблюдают яркую вспышку сначала в направлении 5 на источник 3, а затем наблюдают узкую светящуюся эллипсовидную фигуру, быстро распространяющуюся по небосводу. Когда эта фигура достигает направления в зенит в точке 8, возникает короткий импульс оптического излучения, который регистрируют при помощи ФПУ 7. Фотоприемное устройство 7 имеет два поля зрения: одно широкое примерно в 120 угловых градусов, охватывающее весь небосвод; второе - узкое поле зрения с углом примерно 2-4 угловых градуса, направленное в зенит в точку 8. В широком поле зрения регистрируют момент и направление 5 прихода прямого оптического излучения и измеряют угол ϑ между направлением 5 на источник 3 и направлением 6 в зенит. В узком поле зрения регистрируют время прихода импульса оптического флуоресцентного излучения и измеряют разность Δt времен прихода импульсов из направления на источник 3 и зенитного направления 6. Дальность D до источника определяют по установленному соотношению:

где с - скорость света; z - высота светящегося слоя атмосферы; Δt - измеренная разность времен прихода на фотоприемное устройство импульсов оптического флуоресцентного излучения в направлении на источник и в зенит; ϑ - измеренный зенитный угол источника. Высота Н источника определяется по формуле

Таким образом, измерив параметры Δt и ϑ, определяют дальность до источника и его высоту с помощью одного фотоприемного устройства, что является преимуществом данного способа по отношению к уже существующим.

Источники информации

1. Сайбель А.Г., Гришин П.С. Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения и реализующее его устройство / Патент №2309420 - Россия, 2007 г.

2. Андерсон Н.С. Система определения местоположении источников излучения энергии по двум пунктам наблюдения / Патент №3137854 США, 1964 г.

3. Уэстервельт Д.Р., Термин X. Лос-аламосская система обнаружения флуоресценции атмосферы. // ТИИЭР, 1965, т. 53, №12, с. 2287-2292.

Способ определения дальности и высоты короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью наземного фотоприемного устройства, включающий регистрацию импульсов оптического флуоресцентного излучения атмосферы, возникающего в результате воздействия рентгеновского излучения от источника на атмосферу, отличающийся тем, что измеряют зенитный угол источника рентгеновского излучения и разность времен прихода импульсов оптического флуоресцентного излучения, приходящего из направления на источник рентгеновского излучения и из зенита, а дальность D от фотоприемного устройства до источника рентгеновского излучения и его высоту Н определяют по формулам:

и

где с - скорость света; z - высота светящегося слоя атмосферы; Δt - измеренная разность времен прихода на фотоприемное устройство импульсов оптического флуоресцентного излучения в направлении на источник и в зенит; ϑ - измеренный зенитный угол источника.

Изобретение относится к навигации подвижных железнодорожных объектов. Техническим результатом является обеспечение самокалибровки и самонастройки навигационных систем локомотивов.

Способ определения погрешностей при траекторных измерениях межпланетных космических аппаратов за счет распространения радиосигналов в ионосфере земли и межпланетной плазме // 2578003

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано в навигации космического аппарата (КА). Принимают измерительные сигналы с КА и квазара, обеспечивают минимальный сдвиг по времени между измерениями с КА и квазара, выбирают проекцию углового положения квазара, максимально приближенную к положению КА, и с совпадением трасс прохождения сигналов от КА и квазара к измерительной станции, определяют двухчастотным методом смещение частот сигналов, определяют погрешность в измерениях скорости КА, определяют интегральную ионизацию трассы квазар-измерительная станция, вычисляют временную задержку прохождения сигнала, равную погрешности измерения дальности, передают полученные данные в баллистический центр совместно с результатами траекторных измерений КА для расчета траектории КА.

Способ имитации квадратурных опорных сигналов // 2568277

Изобретение относится к средствам проектирования объектов самонаведения, стабилизированных вращением с многими неизвестными. Технический результат заключается в моделировании в реальном времени как цифровых, так и аналоговых форм квадратурных опорных сигналов.

Многопозиционный комплекс с автономными радиолокационными терминалами и гидроакустическими зондами для мониторинга надводного, подводного и воздушного пространства акваторий // 2558666

Изобретение относится к области радиолокации. Техническим результатом является повышение функциональности, автономности, защищенности и надежности работы.

Способ измерения времени прихода сигнала и устройство для его реализации // 2524843

Изобретение относится к средствам для измерения времени прихода сигналов с двухпозиционной угловой манипуляцией на приемной позиции. Техническим результатом изобретения является повышение вычислительной эффективности и повышение точности измерения.

Способ измерения положения дорожно-строительной машины // 2521972

Изобретение относится к определению местоположения с использованием нескольких разнесенных источников излучения. Достигаемый технический результат - автоматизация процесса, повышение точности измерения.

Коммутационно-разделительное устройство // 2501130

Устройство относится к радиотехнике, а именно к антенно-фидерным устройствам СВЧ бортового радиооборудования самолетов. Техническим результатом является обеспечение кругового обзора пространства приемопередатчиком и тремя радиоприемными устройствами с трехантенной системой и улучшение энергетических характеристик коммутационно-разделительного устройства.

Способ измерения времени прихода сигнала и устройство для его реализации // 2483318

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в приемниках для измерения времени прихода сигналов с двухпозиционной угловой манипуляцией. .

Цифровой временной дискриминатор // 2445728

Способ измерения координат объекта и устройство для его осуществления // 2438142

Изобретение относится к навигации, а именно к системам определения положения объекта без использования отражения или вторичного излучения, и может быть использовано для коррекции инерциальных навигационных систем летательных аппаратов, систем прицеливания и предупреждения столкновений.

Способ пассивной однопозиционной угломерно-разностно-доплеровской локации перемещающегося в пространстве радиоизлучающего объекта и радиолокационная система для реализации этого способа // 2617830

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в системах пассивной радиолокации, радиопеленгации и радиотехнического наблюдения для однопозиционного определения направления и скорости движения в пространстве радиоизлучающих объектов (РИО), селекции их по скорости, а также определения местоположения и траекторий движения. Достигаемый технический результат изобретения - возможность измерения направления движения РИО (курсового угла), величины модуля линейной скорости, наклонной дальности и траектории движении РИО. Указанный результат достигается за счет того, что восстанавливают, зная вид модуляции, несущую частоту принятого сигнала, формируют в соответствующие моменты времени и запоминают значения ее отсчетов, представляют результаты в виде соответствующей зависимости от времени, фильтруют полученную зависимость для уменьшения ошибок измерений, получая усредненную зависимость, выбирают из зависимости и фиксируют в заданные моменты времени требуемые для вычислений значения несущей частоты сигнала, интерполируют полученные усредненные угловые зависимости азимута и угла места, вычисляют интервалы времени прохождения объектом соответствующих азимутальных секторов, вычисляют приращения доплеровских сдвигов частоты принимаемых сигналов, вычисляют интерполированные и экстраполированные значения дальностей на интервале наблюдения, определяют критерий сохранения гипотезы о равномерном и прямолинейном движении РИО, определяют наклонные дальности и высоты по соответствующим формулам, на основании соответствующих вычислений строят траекторию движения РИО в пространстве на интервале наблюдения, проверяя справедливость гипотезы о равномерном и прямолинейном движении РИО, при этом устройством, реализующим способ, является угломерно-разностно-доплеровская радиолокационная система, выполненная определенным образом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ обеспечения посадки вертолета // 2621215

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для автоматизации процесса измерения параметров положения вертолета на посадке и оценить пригодность подстилающей земной поверхности для безопасной посадки в автоматическом режиме. Технический результат – повышение безопасности полетов. Для этого осуществляют излучение по меньшей мере четырех разнесенных искусственных световых контрастов, создаваемых бортовыми лазерными узконаправленными источниками излучения, установленными на стабилизированной платформе, регистрируют посредством двух разнесенных цифровых фотокамер, установленных на стабилизированной платформе, определяют координаты изображений искусственных световых контрастов на фотоматрицах, вычисляют их координаты в системе координат, связанной с стабилизированной платформой. Вычисляют высоту вертолета, углы ориентации земной поверхности относительно горизонта и определяют углы, характеризующие неровность поверхности в окрестности точки посадки, что обеспечивает обоснованный выбор места для безопасной посадки. 2 ил.

Устройство определения дальности и направления // 2625098

В устройстве определения дальности и направления осуществляется его упрощение без уменьшения точности определения направлении благодаря введению повернутой узконаправленной антенны, отражателя, второго приемника, амплитудного селектора, блока определения малого временного интервала, вычислителя и датчика расстояния между антенной с отражателем, при этом повернутая узконаправленная антенна жестко связана с широконаправленной антенной, имеет электромагнитный вход, связанный с электромагнитным выходом отражателя, и имеет выход, соединенный через второй приемник, амплитудный селектор с первым входом блока определения малого временного интервала, имеющего второй вход и группу выходов, соответственно соединенные с выходом приемника и с первой группой входов вычислителя, имеющего вторую группу входов, соединенную с группой выходов преобразователя дальности, и имеющего третью группу входов, соединенную с группой выходов датчика расстояния между отражателем и повернутой узконаправленной антенной, и имеющего группу выходов, соединенную с группой входов индикатора. 1 ил.

Способ определения местоположения короткоимпульсного высотного источника рентгеновского излучения с помощью средств космического базирования // 2626016

Изобретение относится к разностно-дальномерным способам определения координат импульсных источников ионизирующих и электромагнитных излучений. Достигаемый технический результат – повышение точности определения местоположения источника рентгеновского излучения, устранение зависимости измерений от метеоусловий. Способ заключается в том, что при помощи устройств, установленных на космическом аппарате (спутнике), регистрируют импульсы рентгеновского излучения от источника и оптического флуоресцентного излучения, приходящего из направления в надир. Оптическое флуоресцентное излучение возникает в результате воздействия рентгеновского излучения от источника на атмосферу. Регистрируют время и направление прихода рентгеновского импульса и время прихода оптического импульса из надира. При этом измеряют угол между направлениями на источник и надиром. Измеряют разность времен прихода импульсов из направления на источник и из надира. По измеренной разности времен и по измеренному углу между направлениями на источник и в надир при известной высоте орбиты космического аппарата определяют высоту источника и дальность между космическим аппаратом и источником. 1 ил.