Устройство пеленгации источника лазерного излучения

Устройство пеленгации источников лазерного излучения относится к области оптико-электронного приборостроения, а более конкретно к устройствам обнаружения и пеленгации источников лазерного излучения для систем защиты подвижных объектов военной техники. Устройство содержит приемную оптическую систему, оптически связанный с ней многоэлементный фотоприемник, n каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из предусилителя, порогового устройства и двухвходовой схемы «ИЛИ», ждущий мультивибратор, n формирователей сигналов контроля, каждый из которых содержит двухвходовую схему «И», аналоговый ключ, схему нормирования длительности импульса и стабилизированный источник напряжения. Достигаемый технический результат - обеспечение проверки правильности обработки выходных сигналов фотоприемника в эксплуатации без использования источника излучения, находящегося в поле зрения устройства. Эта информация в процессе работы учитывается системой защиты для повышения достоверности определения направления на источник лазерного излучения.

Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения, а более конкретно к устройствам обнаружения и пеленгации источников лазерного излучения, таких как дальномер либо целеуказатель, и может быть использовано в системах самозащиты подвижных объектов военной техники (например, бронетанковой) от управляемого оружия путем постановки оптических либо других помех в направлении угрозы.

К устройствам пеленгации источников лазерного излучения, особенно входящих в состав систем самозащиты подвижных объектов военной техники, предъявляются повышенные требования по достоверности выдачи данных о местоположении источников лазерного излучения в просматриваемом поле зрения при относительной простоте конструкции устройства.

Известен способ и устройство пеленгации точечного источника оптического излучения, например лазерного дальномера или целеуказателя для систем защиты подвижных объектов военной техники. [1]. Сущность изобретения заключается в том, что в способе пеленгации и реализующем его устройстве, использующем для определения направления на источник излучения принцип пространственного кодирования (в коде Грея), положение источника оценивают с помощью многоканальной оптико-приемной системы, состоящей из 2n отдельных объективов, где n - число разрядов кода, оптически связанных с ними масок (с «позитивными» и «негативными» рисунками) и фотоприемников, попарно включенных на общую нагрузку дифференциально, выходы которых подключены к соответствующему пороговому элементу.

Известно также устройство пеленгации точечного источника оптического излучения [2], содержащее оптическую систему, 2п кодирующих «масок-фотоприемников» системы двоичного кода Грея, при этом оптическая система выполнена из n независимых идентичных оптических каналов, каждый из которых содержит широкоугольный объектив, проекционную систему, кодирующую маску и приемник излучения.

Недостатком таких технических решений является сложность конструкции из-за использования многоканальной оптико-приемной системы.

Известно также устройство обнаружения оптического излучения, содержащее оптически связанные приемную оптическую систему, n×p-элементный фотоприемник, n×p каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных предусилителя и порогового устройства, выходы каждых p из n×p каналов соединены с p-входовой схемой «И», а выходы n p-входовых схем «И» соединены с n-входовой схемой «ИЛИ». [3]. Это устройство выбрано авторами в качестве прототипа, как наиболее близкое по техническому решению.

Недостатком устройства - прототипа является невозможность осуществления проверки правильности обработки выходных сигналов фотоприемника без использования источника излучения, находящегося в поле зрения устройства.

Технической задачей является обеспечение проверки правильности обработки выходных сигналов фотоприемника без использования источника излучения, находящегося в поле зрения устройства. Такая проверка в эксплуатации позволит выявить и учесть в работе системы самозащиты неисправные каналы обработки сигналов устройства пеленгации, а также линии связи устройства с системой и, тем самим, повысить достоверность определения направления на источник лазерного излучения. Проверка должна осуществляться при подаче на вход устройства электрического импульса контроля определенной длительности, превышающей возможную длительность импульсов лазерного излучения. На выходе исправных каналов устройства должны появляться импульсные сигналы уровня лог. 1. Для обеспечения селекции системой проверочных сигналов, выходные импульсы в режиме проверки должны иметь длительность, равную длительности импульсов контроля.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее оптически связанные приемную оптическую систему и многоэлементный фотоприемник, n идентичных каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных предусилителя и порогового устройства, дополнительно введены ждущий мультивибратор, стабилизированный источник напряжения, и п идентичных формирователей сигналов контроля, каждый из которых содержит двухвходовую схему «И» и аналоговый ключ, а также схему нормирования длительности импульса, а в каждый канал обработки сигналов введены двухвходовые схемы «ИЛИ» при этом многоэлементный фотоприемник выполнен кодовым с n-разрядным кодом Грея и двумя выходами по каждому разряду, предусилитель выполнен в виде усилителя с дифференциальным входом и дополнительным суммирующим входом, при этом пары выходов каждого разряда фотоприемника с 1-го по n-й соединены с дифференциальными входами предусилителей соответственно с 1-го по n-й каналов обработки сигналов, выход порогового устройства каналов обработки сигналов с 1-го по n-й соединен с первым входом схемы «ИЛИ» и первым входом схемы нормирования длительности импульса формирователей сигналов контроля с 1-го по n-й, выход которой соединен со вторым входом схемы «ИЛИ», вход устройства соединен со входом ждущего мультивибратора, вторыми входами схем «И» и вторыми входами схем нормирования длительности импульса, выход ждущего мультивибратора соединен с первыми входами схем «И» формирователей сигналов контроля с 1-го по n-й, выход схемы «И» соединен с управляющим входом аналогового ключа, входы аналоговых ключей формирователей сигналов контроля с 1-го по n-й объединены и подсоединены к стабилизированному источнику напряжения, выходы аналоговых ключей формирователей сигналов контроля с 1-го по n-й соединены с дополнительными суммирующими входами предусилителей соответственно с 1-го по n-й каналов обработки сигналов, выходы схем «ИЛИ» каналов обработки сигналов с 1-го по n-й являются соответствующими выходами n-разрядного двоичного кода положения источника лазерного излучения.

Схема нормирования длительности импульса может быть выполнена, например, на базе ждущего мультивибратора, при этом второй вход схемы нормирования длительности импульса подсоединен к входу сброса ждущего мультивибратора.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит приемную оптическую систему 1, оптически связанный с ней многоэлементный фотоприемник 2, n каналов обработки сигналов 3, каждый из которых состоит из предусилителя 4, порогового устройства 5 и двухвходовой схемы «ИЛИ» 6, ждущий мультивибратор 7, n формирователей сигналов контроля 8, каждый из которых содержит двухвходовую схему «И» 9, аналоговый ключ 10, схему нормирования длительности импульса 11, и стабилизированный источник напряжения 12.

В качестве многоэлементного фотоприемника в заявляемом устройстве используется широко известный многоэлементный кодовый фотоприемник, предназначенный для определения координаты световой полоски в оптико-электронных устройствах и формирующий выходной сигнал в n-разрядном коде Грея [4]. N-разрядный фотоприемник содержит n пар основных и дополнительных разрядов. N-разрядный фотоприемник позволяет в цифровом коде регистрировать 2ⁿ координаты источника излучения, находящегося в поле зрения оптической системы. Оптические системы, обеспечивающие формирование световой полоски от точечного источника излучения, также широко известны и построены, например, с использованием цилиндрических линз [5]. Предусилители, представляющие собой усилители с дифференциальным входом и дополнительным суммирующим входом и выполненные, например, на операционных усилителях широко известны в технической литературе. Пороговые устройства также широко известны в технической литературе. Пороговой величиной может быть уровень импульсного сигнала или, например, уровень и крутизна фронта входного импульсного сигнала.

Работа устройства при наличии источника импульсного лазерного излучения в поле зрения оптической системы происходит следующим образом. Излучение от этого источника оптической системой 1 устройства преобразуется в полоску, перпендикулярную разрядам (фоточувствительным элементам) многоэлементного фотоприемника 2 и облучающую определенные площадки фотоприемника в зависимости от направления излучения. Так как фоточувствительные площадки фотоприемника размещены в соответствии с кодом Грея, выходные сигналы фотоприемника несут информацию об угловом положении источника излучения в цифровом коде. Подключение основных и дополнительных разрядов к дифференциальным входам предусилителей 4 позволяет уменьшить влияние фоновой засветки и темновых токов на точность определения координаты. Аналоговый импульсный выходной сигнал предусилителя каждого канала подается на вход порогового устройства 5. На выходе порогового устройства формируется импульсный сигнал «логической 1» при превышении входным сигналом порога по уровню сигнала или, например, порогов по уровню и крутизне фронта входного сигнала. При уровне сигнала или, например, при уровне и крутизне фронта входного сигнала ниже порога, на выходе порогового устройства формируется сигнал «логического 0». Выходной сигнал порогового устройства каждого канала обработки сигналов подается на первый вход схемы «ИЛИ» 6, выходной сигнал которой является выходным сигналом заявляемого устройства и определяет значение соответствующего разряда выходного цифрового кода Грея, определяющего угловое положение источника излучения.

При проверке правильности функционирования каналов обработки сигналов фотоприемника, а также линии связи устройства с системой без использования источника лазерного излучения в поле зрения устройства, в том числе при эксплуатации, на вход устройства подается импульс контроля. Длительность импульса контроля строго определена и существенно превышает длительность импульса известных источников импульсного лазерного излучения. Этот импульс подается на вход ждущего мультивибратора 7. По переднему фронту импульса запускается ждущий мультивибратор, который формирует импульс, длительность которого сопоставима с длительностью импульса источников лазерного излучения. Импульс с выхода ждущего мультивибратора подается на первый вход схемы «И» 9, на второй вход которой подается импульс контроля. Этим обеспечивается подача на управляющий вход аналогового ключа 10 выходного импульса ждущего мультивибратора исключительно при наличии импульса контроля. Аналоговый ключ при этом открывается и на выходе ключа появляется положительный импульс с амплитудой, равной напряжению источника напряжения 12, который подается на дополнительный суммирующий вход предусилителя 4. Величина напряжения источника и коэффициент передачи усилителя по дополнительному суммирующему входу выбраны такими, что на выходе предусилителя появляется импульсный сигнал, имитирующий по длительности и амплитуде сигнал, появляющийся на выходе предусилителя при наличии в поле зрения оптической системы источника импульсного лазерного излучения. С выхода предусилителя импульс подается на пороговое устройство 5. Пороговой величиной порогового устройства может быть уровень импульсного сигнала или, например, уровень и крутизна фронта входного импульсного сигнала. При превышении сигналом пороговой величины, на выходе порогового устройства 5 формируется импульсный сигнал уровня лог. 1. Наличие сигнала свидетельствует об исправности канала обработки сигнала, снимаемого с фотоприемника. Этот сигнал подается на первый вход схемы «ИЛИ» 6 и на вход схемы нормирования длительности импульса 11, на второй вход которой подается импульс контроля. При наличии импульса на первом входе схемы нормирования длительности импульса 11 и входного импульса контроля, на выходе появляется импульс уровня лог.1 и длительностью строго равной длительности импульса контроля. Этот сигнал подается на второй вход схемы «ИЛИ» 6, на ее выходе появляется импульс уровня лог. 1 и длительностью строго равной длительности импульса контроля, который является выходным импульсом соответствующего разряда устройства. При исправности всех N каналов обработки сигналов, на выходе всех разрядов устройства формируются импульсные сигналы уровня лог. 1 и длительностью строго равной длительности импульса контроля, которые подаются на вход аппаратуры системы. При неисправности одного или нескольких каналов обработки сигналов, на выходе соответствующих разрядов сигнал лог. 1 не формируется.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в режиме самоконтроля, без использования источника лазерного излучения, производить контроль функционирования устройства и линии связи с системой, выявлять неисправные разряды кода Грея выходного сигнала устройства пеленгации источников лазерного излучения и линии связи с системой. Эта информация в процессе работы учитывается системой защиты для повышения достоверности определения направления на источник лазерного излучения.

Источники информации:

1. Патент РФ 2393496

2. Патент РФ 2390790

3. Патент РФ 2276382 - прототип

4. Б.С. Никонов и др. Оптико-механический журнал, 1983 г. 2, стр. 45-47

5. Л.Н. Преснухин и др. Фотоэлектрические преобразователи информации. - М. Машиностроение, 1974

1. Устройство пеленгации источников лазерного излучения, содержащее оптически связанные приемную оптическую систему и многоэлементный фотоприемник, n идентичных каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных предусилителя и порогового устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно введены ждущий мультивибратор, стабилизированный источник напряжения и n идентичных формирователей сигналов контроля, каждый из которых содержит двухвходовую схему "И" и аналоговый ключ, а также схему нормирования длительности импульса, а в каждый канал обработки сигналов введены двухвходовые схемы "ИЛИ", при этом многоэлементный фотоприемник выполнен кодовым с n-разрядным кодом Грея и двумя выходами по каждому разряду, предусилитель выполнен в виде усилителя с дифференциальным входом и дополнительным суммирующим входом, при этом пары выходов каждого разряда фотоприемника с 1-го по n-й соединены с дифференциальными входами предусилителей соответственно с 1-го по n-й каналов обработки сигналов, выход порогового устройства каналов обработки сигналов с 1-го по n-й соединен с первым входом схемы "ИЛИ" и первым входом схемы нормирования длительности импульса формирователей сигналов контроля с 1-го по n-й, выход которой соединен со вторым входом схемы "ИЛИ", вход устройства соединен со входом ждущего мультивибратора, вторыми входами схем "И" и вторыми входами схем нормирования длительности импульса, выход ждущего мультивибратора соединен с первыми входами схем "И" формирователей сигналов контроля с 1-го по n-й, выход схемы "И" соединен с управляющим входом аналогового ключа, входы аналоговых ключей формирователей сигналов контроля с 1-го по n-й объединены и подсоединены к стабилизированному источнику напряжения, выходы аналоговых ключей формирователей сигналов контроля с 1-го по n-й соединены с дополнительными суммирующими входами предусилителей соответственно с 1-го по n-й каналов обработки сигналов, выходы схем "ИЛИ" каналов обработки сигналов с 1-го по n-й являются соответствующими выходами n-разрядного двоичного кода положения источника лазерного излучения.