Устройство для ориентации космического аппарата по направлению лазерного луча

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства для ориентации космического аппарата по направлению лазерного луча. Устройство содержит плоскопараллельную пластину, выполненную из прозрачного материала с высоким показателем преломления. В нижней части пластины расположена матрица с установленными в ее ячейках пикселями различной спектральной чувствительности. В верхней части пластины по центру матрицы установлен коллиматор с диаметром отверстия, соизмеримым с размером ячейки матрицы. Поперечный размер матрицы выбран исходя из толщины пластины и максимального значения угла преломления луча лазера в заданном диапазоне спектра излучения. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства.

 

Изобретение относится к области приема и преобразования лазерного излучения различных длин волн для ориентации космических аппаратов при узконаправленной связи между ними.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2506547, заявка 2012140350/28 МПК G01J 1/44, 2012 год «Приемник импульсных оптических сигналов» (Вильнер В.Г., Волобуев В.Г., Почтарев В.Л., Рябокуль Б.К.). Изобретение относится к технике приема импульсного оптического излучения, преимущественно к приемникам импульсных лазерных дальномеров и подобных устройств для измерения временных интервалов между оптическими импульсами. Приемник импульсных оптических сигналов, содержащий фотоприемник с источником смещения и нагрузкой, подключенной к усилителю, усилитель выполнен в виде двух транзисторных повторителей с общей нагрузкой, вход одного из повторителей подключен к нагрузке фотоприемника, а вход второго повторителя имеет возможность подключения к внешнему источнику сигнала, причем параллельно входам транзисторных повторителей введены ключи, связанные с коммутатором, управляющим их замыканием и размыканием в противофазе. Технический результат заключается в повышении точности временной привязки принятого сигнала и, соответственно, высокой точности измерений с помощью приборов, в которых используется такой приемник. Недостатком изобретения является невозможность его использования, когда не известно направление воздействия лазерного излучения.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2566370, заявка 2013138906/28 МПК G01J 5/58, 2013 год «Космический приемник-преобразователь лазерного излучения» (Корнилов В.А., Тугаенко В.Ю., Мацак И.С.). Изобретение относится к области создания приемников-преобразователей на основе полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей для преобразования электромагнитной энергии лазерного излучения высокой плотности. Заявлена конструкция космического приемника-преобразователя лазерного излучения в двух вариантах исполнения. В первом варианте приемник-преобразователь выполнен в виде трех взаимно перпендикулярных круговых панелей с точкой пересечения, совпадающей с их геометрическими центрами; каждая круговая панель с двух сторон представляет приемную плоскость, на которой установлены фотоэлектрические преобразователи. Тыльные контакты фотоэлектрических преобразователей охлаждаются радиальными прямолинейными, дугообразными и периферийными дугообразными тепловыми трубами. Второй вариант отличается от первого конструкцией тепловых труб: применяются V-образные и дугообразные тепловые трубы. Техническим результатом является повышение мощности и эффективности приемника-преобразователя, повышение КПД преобразования, надежности и ресурса работы. Недостатком изобретения состоит в том, что космический приемник-преобразователь лазерного излучения ориентирован только на прием сигналов излучения высокой интенсивности.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2011148951/11, МПК G01S 17/00, 2011 год, патент №2494415, «Способ обнаружения пассивного космического объекта при сближении с ним активного космического аппарата» (Старовойтов Е.И., Афонин В.В.). Способ включает сканирование пространства путем разворота активного КА с жестко установленной на нем лазерной локационной станции (ЛЛС) по каналу тангажа или курса до обнаружения пассивного КА. Ширина диаграммы направленности зондирующего излучения ЛЛС в направлении сканирования минимальна, а в перпендикулярном направлении угол ее расходимости равен угловому размеру зоны обзора. Обнаружение пассивного КА осуществляют в мгновенном поле зрения многоэлементного приемника излучения ЛЛС. Это поле совпадает с диаграммой направленности ЛЛС. Техническим результатом изобретения является повышение надежности за счет исключения оптико-механического сканирования с использованием движущихся деталей. Недостатком способа - аналога является низкая оперативность сканирования, которое осуществляется путем разворота активного КА.

Известно заявленное изобретение - аналог: патент №2619168, от 07.12.2015, «Способ определения направления на активный объект, преднамеренно сближающийся с космическим аппаратом» (Яковлев М.В. и др.), согласно которому принимают сигналы, излучаемые приближающимся активным объектом, измеряют амплитуду и выполняют обработку принимаемых сигналов. Для приема сигналов применяют детекторы плоской формы. Детекторы располагают на поверхности сферической оболочки ортогонально радиус-вектору из центра сферической оболочки к точке касания с детектором. Внутри сферической оболочки помещают материал - поглотитель излучения. Направление на активный приближающийся объект определяют по радиус-вектору, направленному на детектор с максимальной амплитудой регистрируемого сигнала. Недостатком способа - аналога является невозможность одновременной регистрации лазерного излучения в различных диапазонах электромагнитного спектра.

Известно заявленное изобретение - прототип: патент №2653149, от 25.05.2017, «Всенаправленный многоспектральный измеритель лазерного излучения» (Яковлев М.В., Яковлев Д.М.), согласно которому измеритель содержит детекторы плоской формы, расположенные на поверхности сферической оболочки, а также материал - поглотитель излучения внутри сферической оболочки. Детекторы выполнены в виде набора плоских регистрирующих элементов, обладающих различной спектральной чувствительностью и контактирующих между собой через слой изолирующего материала. Реализуемость заявляемого всенаправленного многоспектрального измерителя лазерного излучения подтверждается наличием известных технологий создания и опытом практического применения полупроводниковых фотонных приемников излучения ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного (с граничной длиной волны до 1,2 мкм) диапазонов спектра (см., например, монографию: А.В. Войцеховский, И.И. Ижнин, В.П. Савчин, Н.М. Вакив - Физические основы полупроводниковой фотоэлектроники, Томск, Издательский Дом Томского государственного университета, 2013. 560 с.). Недостатком способа - прототипа является сложность конструкции измерителя в виде сферической оболочки, на поверхности которой располагаются детекторы плоской формы.

Целью предполагаемого изобретения является ориентация КА по направлению лазерного луча для осуществления узконаправленной связи между КА.

Указанная цель достигается в заявляемом устройстве ориентации КА по направлению лазерного излучения использованием плоско-параллельной пластины из прозрачного материала с высоким показателем преломления, внизу пластины расположена матрица пикселей, различной спектральной чувствительности, а вверху пластины по центру матрицы установлен коллиматор с диаметром отверстия, соизмеримым с размером ячейки. Поперечный размер матрицы определяется толщиной пластины и максимальным значением угла преломления в заданном диапазоне углов падения.

Обоснование реализуемости и практической значимости заявляемого способа заключается в следующем. Через отверстие коллиматора внутрь плоско-параллельной пластины прозрачного материала проходит узкий луч лазерного излучения, воздействующего на матрицу - позиционно-чувствительный многоспектральный измеритель. Азимутальное направление и угол преломления луча определяются азимутальным направлением и углом падения воздействующего излучения, то есть содержат информацию о направлении воздействия, которое восстанавливается по координатам пикселей с максимальной амплитудой регистрируемого сигнала. Далее сигнал передается на исполнительные органы для осуществления маневра ориентации КА в нужном направлении.

в сложенном или свернутом виде размещают в контейнере на борту КА.

Таким образом, техническая возможность ориентация КА по направлению лазерного луча для осуществления узконаправленной связи между КА не вызывает сомнений.

Устройство для ориентации космического аппарата по направлению лазерного луча, содержащее набор изолированных друг от друга регистрирующих элементов различной спектральной чувствительности, образующих детектор плоской формы, отличающееся тем, что содержит плоскопараллельную пластину, выполненную из прозрачного материала с высоким показателем преломления, в нижней части пластины расположена матрица с установленными в ее ячейках пикселями различной спектральной чувствительности, а в верхней части пластины по центру матрицы установлен коллиматор с диаметром отверстия, соизмеримым с размером ячейки матрицы, при этом поперечный размер матрицы выбран исходя из толщины пластины и максимального значения угла преломления луча лазера в заданном диапазоне спектра излучения.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области приема и преобразования лазерного излучения и может быть использовано для регистрации лазерного излучения, воздействующего на космический аппарат (КА).

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к теплопеленгаторам (ТП), устанавливаемым на подвижном основании, например на летательном аппарате (ЛА), и предназначенным для обнаружения и определения координат теплоизлучающих объектов.

Изобретение «Устройство оповещения о лазерном облучении» относится к области средств предупреждения об облучении объекта и находящихся на объекте людей лазерными средствами, действующими в спектральных диапазонах длин волн, не обнаруживаемых человеческим зрением.

Изобретение относится к области космической навигации и касается устройства измерения угловых координат солнца. Устройство состоит из полусферического мениска с интерференционным фильтром на внешней поверхности и матированной внутренней поверхностью, объектива, отсекающего светофильтра, матричного фотоприемника, линейчатого фотоприемника формата 288×4 с двунаправленным режимом временной задержки и накопления, блока управления, обработки и расчета, программируемого микропроцессора с графическим редактором и устройства сравнения.

Изобретение может быть использовано для построения местной вертикали по изображению горизонта Земли при ориентации и навигации космических летательных аппаратов.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа определения угловых координат на источник направленного оптического излучения. Способ включает в себя привязку положения фоточувствительных элементов матричного фотоприемника оптико-электронного координатора к декартовой системе координат, прием излучения, выделение не менее шести фотоэлементов матричного фотоприемника, сигналы на выходе которых равны между собой, определение их координат и вычисление по их значениям угла места и азимута источника излучения.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Предложено устройство для определения пеленга и дальности до источника сигнала, содержащее первую антенну, первый и второй микробарометры, а также пять аналого-цифровых преобразователей (АЦП), подключенных к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), дополнительно содержащее блок системы единого времени и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый усилитель, первый фильтр, второй усилитель, первый пороговый блок и схему ИЛИ, последовательно соединенные вторую антенну, третий усилитель, второй фильтр, четвертый усилитель и второй пороговый блок, последовательно соединенные третью антенну, пятый усилитель, третий фильтр, шестой усилитель и третий пороговый блок, последовательно соединенные седьмой усилитель, четвертый фильтр, восьмой усилитель, пятый фильтр, четвертый пороговый блок и первую схему И, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и четвертый калибратор, последовательно соединенные пятый ЦАП и первый формирователь, последовательно соединенные шестой ЦАП и второй формирователь, последовательно соединенные первый таймер, вторую схему И и первый счетчик, последовательно соединенные девятый усилитель, шестой фильтр, десятый усилитель, седьмой фильтр, пятый пороговый блок и третью схему И, последовательно соединенные седьмой ЦАП и пятый калибратор, последовательно соединенные восьмой ЦАП и третий формирователь, последовательно соединенные второй таймер, четвертую схему И и второй счетчик, а также первый тактовый генератор, подключенный ко вторым входам второй и четвертой схем И, третий и четвертый таймеры, последовательно соединенные аналоговые первый квадратор, сумматор, первый делитель, шестой пороговый блок и пятую схему И, последовательно соединенные пятый таймер, шестую схему И и третий счетчик, а также шестой АЦП, второй тактовый генератор, подключенный ко второму входу шестой схемы И, и аналоговые второй и третий квадраторы, подключенные входами, соответственно, ко второму и третьему фильтрам, а выходами подключенные, соответственно, ко второму входу сумматора и ко второму входу первого делителя, последовательно соединенные второй делитель, корректор нелинейности, первый блок вычисления модуля, блок вычитания, второй блок вычисления модуля, седьмой пороговый блок и инверсный вход седьмой схемы И, последовательно соединенные ключ, запоминающее устройство и третий блок вычисления модуля, подключенный ко второму входу блока вычитания, последовательно соединенные восьмую схему И и одновибратор, подключенный к управляющему входу ключа, а также седьмой АЦП и блок сравнения знаков, подключенный входами к корректору нелинейности и к запоминающему устройству, а выходом подключенный ко второму входу седьмой схемы И.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается датчика направленности света. Датчик направленности света содержит фотоприемное устройство, состоящее из множества фоточувствительных элементов.

Изобретение относится к области спутниковой навигации и предназначено для определения задержки сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в ионосфере с помощью двухчастотной навигационной аппаратуры потребителя (НАП).

Прибор может быть использован для ориентации космических аппаратов (КА). Прибор содержит бленду, канал геометрического эталона (КГЭ) в виде блока коллиматора, включающего оптический элемент, одна из поверхностей которого имеет выпуклую, а другая вогнутую сферическую форму, образующих телескопическую систему с угловым увеличением 0,5х, источник излучения, прозрачную точечную диафрагму и плоское зеркало, установленное на базовой плоскости, а также зеркально-призменный блок для ввода излучения в приемное устройство.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах повышения безопасности полета и посадки воздушных судов (ВС). Технический результат – расширение функциональных возможностей на основе обнаружения внешней имитационной помехи самим ВС.

Изобретение относится к области бортового информационно-навигационного оборудования космических аппаратов (КА) и предназначено для формирования и излучения навигационных радиосигналов системы ГЛОНАСС.

Группа изобретений относится к способу и устройству определения координат космического аппарата по сигналам навигационных спутников. Для определения координат передают радиосигналы от навигационных спутников с известными параметрами орбиты в известные моменты времени, отслеживают их приемными антеннами на космическом аппарате, определяют дальности между навигационными спутниками и космическим аппаратом определенным образом, определяют координаты космического аппарата с учетом всех отслеживаемых сигналов навигационных спутников.

Изобретение относится к области космонавтики, а именно к технике выполнения траекторных измерений и определения параметров орбиты искусственного спутника Земли (ИСЗ), и может быть использовано на наземных и бортовых комплексах управления полетом ИСЗ для точного определения текущих параметров движения ИСЗ.

Изобретение относится к приборам навигации космических аппаратов по Солнцу или иным источникам оптического излучения. Широкопольный датчик положения Солнца содержит многоэлементный приемник оптического излучения, состоящий из корпуса, выполненного в виде полусферы или многогранника, в сквозных отверстиях которого относительно оси чувствительности датчика установлены цилиндрические бленды, в которых размещены элементарные фотоприемники с фоточувствительными площадками и светофильтры.

Телескоп может быть использован в качестве вспомогательного средства определения космических аппаратов. Космический телескоп для наблюдения звезд и Земли содержит канал наблюдения Земли, имеющий главное зеркало, на часть которого, закрытую зеленым отражающим светофильтром, попадает свет от Земли, второе зеркало, линзовый корректор и установленная в фокальной плоскости матрица, одна часть которой закрыта красным пропускающим светофильтром, канал для наблюдения звезд, имеющий круглую диафрагму и плоское наклонное эллиптическое зеркало, отражающее свет от звезд на ту часть главного зеркала, которая не покрыта зеленым отражающим светофильтром.
Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в бортовых системах межзвездной навигации космических аппаратов (КА) для определения автономных оценок орбиты и ориентации КА.
Изобретение относится к области управления перемещением лазерного луча в пространстве, способам сканирования и слежения, и может быть использовано для навигации космических аппаратов (КА).

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства для ориентации космического аппарата по направлению лазерного луча. Устройство содержит плоскопараллельную пластину, выполненную из прозрачного материала с высоким показателем преломления. В нижней части пластины расположена матрица с установленными в ее ячейках пикселями различной спектральной чувствительности. В верхней части пластины по центру матрицы установлен коллиматор с диаметром отверстия, соизмеримым с размером ячейки матрицы. Поперечный размер матрицы выбран исходя из толщины пластины и максимального значения угла преломления луча лазера в заданном диапазоне спектра излучения. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства.

Наверх