Устройство формирования изображения подводных объектов

Устройство формирования изображения подводных объектов может использоваться для обнаружения и получения изображения на борту летательного аппарата удаленных объектов, находящихся в водной среде, в условиях наличия неоднородностей и турбулентности на трассе распространения излучения. Устройство содержит передающий канал, состоящий из лазера, размещенной на его выходе выходной оптической системы и модулятора излучения по интенсивности на радиочастоте, выход которого соединен с модулирующим входом лазера, приемный канал, состоящий из матрицы фотоприемников, размещенной на ее входе входной оптической системы и блока обратного преобразования Фурье на частоте модуляции лазера, подключенного к выходу матрицы фотоприемников, а также индикатор и блок управления, соединенный с входами управления лазера, матрицы фотоприемников, модулятора излучения по интенсивности на радиочастоте, блока обратного преобразования Фурье на частоте модуляции лазера и индикатора, вход которого соединен с выходом блока обратного преобразования Фурье на частоте модуляции.

Полезная модель относится к оптической локации и может использоваться для обнаружения и получения изображения на борту летательного аппарата удаленных объектов, находящихся в водной среде.

Известно устройство для получения изображения объекта, находящегося в воде, состоящего из передающего канала, включающего источник лазерного (оптического) излучения с оптической системой на выходе и приемный канал, содержащий приемную оптическую систему, матрицу фотоприемников, выход которой соединен с блоком преобразования Фурье, и индикатор, включенный на выходе блока преобразования Фурье пат. RU 2205426.

Данное устройство позволяет формировать изображение удаленных объектов, находящихся в воде в условиях наличия в ней крупных неоднородностей, например, в мутной воде, за счет регистрации отраженного от объекта когерентного светового излучения в виде видеосигналов пространственной частоты. Однако, данное устройство не обеспечивает получение изображения удаленных объектов, находящихся в воде в условиях, когда получение изображения на частоте оптического излучения практически невозможно из-за сильных искажений фазы оптического сигнала, вызываемых неоднородностями и турбулентностью на трассе распространения излучения.

Технической задачей данной полезной модели является создание устройства, позволяющего получить изображение удаленного объекта, находящегося в воде, в условиях, когда его получение на частоте оптического излучения практически невозможно из-за сильных искажений фазы оптического сигнала, вызываемых неоднородностями и турбулентностью на трассе распространения излучения.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве формирования изображения подводных объектов, содержащем передающий канал, состоящий из лазера и размещенной на его выходе выходной оптической системы, приемный канал, состоящий из матрицы фотоприемников и размещенной на ее входе входной оптической системы, а также индикатор и блок управления, соединенный с входами управления лазера, матрицы фотоприемников и индикатора, согласно заявляемой полезной модели, в передающий канал введен модулятор излучения по интенсивности на радиочастоте, выход которого соединен с модулирующим входом лазера, а управляющий вход - с выходом блока управления, а в приемный канал введен блок обратного преобразования Фурье на частоте

модуляции лазера, включенный между выходом матрицы фотоприемников и индикатором.

Распределение огибающей сигнала на частоте модуляции fм в пространстве оптической системы для зоны Фраунгофера, определяемой условием R>2L²_об /_М, (где _м=V/f_М; V - скорость распространения излучения, Loб - наибольший размер объекта, R - дальность до объекта) связано с ее распределением в пространстве объекта преобразованием Фурье, поэтому для формирования изображения используется обратное преобразование Фурье на частоте модуляции.

Неоднородности и турбулентность на трассе распространения электромагнитной волны приводит к тому, что помимо рассеяния и поглощения излучения наблюдаются изменения t во времени его распространения и связанные с ними флуктуации фазы, оказывающие существенное искажающее влияние на фазу сигнала. Очевидно, что чем ниже частота электромагнитного излучения, тем меньше отношение t/T (Т - период излучения) и, следовательно, меньше среднеквадратическое значение флуктуации фазы на трассе. Поэтому использование в качестве носителя информации огибающей оптического излучения, частота которой на несколько порядков ниже (радиодиапазон) и, следовательно, отношение t/T_М (T_М - период модуляции) существенно меньше, значительно уменьшает влияние искажения фазы сигнала, вызываемых неоднородностями и турбулентностью на трассе его распространения.

На чертеже приведена структурная схема устройства формирования изображения подводных объектов.

Устройство формирования изображения подводных объектов содержит передающий канал 1, состоящий из лазера 2, на выходе которого размещена выходная оптическая система 3, и модулятора 4 излучения по интенсивности на радиочастоте, выход которого подключен к модулирующему входу лазера 2, приемный канал 5, состоящий из матрицы фотоприемников 6, на входе которой размещена входная оптическая система 7, последовательно соединенные блок 8 обратного преобразования Фурье на частоте модуляции, вход которого соединен с выходом системы фотоприемников 6, а также индикатор 9, подключенный к выходу блока 8 обратного преобразования Фурье на частоте модуляции, и блок управления 10, соединенный с входами управления лазера 2, матрицы фотоприемников 6, блока обратного преобразования Фурье на частоте модуляции 8, индикатора 10, и с управляющим входом модулятора 4.

Устройство работает следующим образом.

С борта летательного аппарата в направлении объекта излучается сигнал оптического диапазона с гармонической модуляцией по интенсивности на радиочастоте, формируемый в передающем канале 1 лазером 2, модулируемым с помощью модулятора 4. В приемном канале 5 отраженный от объекта сигнал принимается матрицей фотоприемников 6, сигналы с которых поступают в блок 8, который формирует изображение объекта с помощью двумерного обратного преобразования Фурье (по двум координатам) на частоте модуляции лазера 2 (радиочастоте) измеренных амплитуд и фаз огибающей модулированного оптического сигнала. Далее полученное изображение объекта выводится на индикатор 9.

Использование в качестве носителя информации огибающей оптического излучения, частота которой на несколько порядков ниже, значительно уменьшает влияние искажений, вызываемых неоднородностями и турбулентностью на трассе распространения излучения, что позволяет сформировать изображение удаленного объекта, находящегося в воде.

Устройство формирования изображения подводных объектов, содержащее передающий канал, состоящий из лазера и размещенной на его выходе выходной оптической системы, приемный канал, состоящий из матрицы фотоприемников и размещенной на ее входе входной оптической системы, также индикатор и блок управления, соединенный с входами управления лазера, матрицы фотоприемников и индикатора, отличающееся тем, что в передающий канал введен модулятор излучения по интенсивности на радиочастоте, выход которого соединен с модулирующим входом лазера, а управляющий вход - с выходом блока управления, а в приемный канал введен блок обратного преобразования Фурье на частоте модуляции лазера, включенный между выходом матрицы фотоприемников и индикатором.