Способ оптического зондирования объектов в атмосфере

АНИЯ ОНДИРО е относится к атмопоз ет увеличи ования эа счет ощности иэлучен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Патент С 1 А кл. С 01 С 3/08 (54) СПОСОБ ОПТ ОБЪЕКТОВ В АТМО ,(57) Изобретени сферной оптике дальность зонд) шения плотности объекте. От источникапосылаетсяоптическое излучение на объект 4Принимаит рассеяш)ы 1) объектом 4 сигнал по основному и двум дополнительным направлениям, выделяя блоками .6их Фазн. Иэмеряит схемой 8 сравнениявременные интервалы, соответствующиеравенству значений временной корреляционцой Функции Лазы сигнала от основного направления и значений взаимных корреляций Фаз сигналов отвсех направлений). Блок 1 О управлениясдвигает основное направление приемана величину вектора с определеннымисоставляющими. 2 ил.1 эоГретецие относится к областиатмос(1 ерцо 11 оптики и может быть ис"польэовдцо при цостроеции системоптического эопдировлцця объектов,5рлсположеццых в дтмосАере, д такжедля измерения рлсстояция до различных объектов, цдцример поверхностипланет, с летательных и спускаемыхаппаратов или для оГцлружецця местоположеция двцжуг 1 ихс 1 н атмосфереобъектов.Цельг) изобретеция является увеличецие дальности эоцдировация здсчет пов 1 гения плотности г(ощиостииэлучеция цд объекте.На (1 иг. изобрлжеца блок"схемаоптической устдцонки для реализацииг 1 редлдгаемого способа.Суть предлагаемого спосоГд заклг)- рочается в следуг)кем,11 оскопьку для увеличения ддльцостидействия локатора цеобходимо увеличить плотность эцерпп 1 излучеция нплоскости лоцируемого оГъектл, то оптическое излучение Фокусируот цдобъект. 11 рисутствуг)г 1 ие всегдя в атмосфере оптические неоднородности цатрассе локатор - объект уме 11 ьгдитэту плотность. Тяк, средцля ицтецсивность цд оси оптической системь 1с 1(1 = Ь 1, )1 а Р, Л(1,)Л( Р, ) (ех 1)Ю() - и( 1 )1иэ-за Алуктулции фазы Б Г)удет 35сущестнеццо отли;1 аться от вакуумнойт,4(О) = Ягде й= 3(д /Ь, 1( = 2 в/я,Л - длина волцы излу 11 ециярл - размер пучка источника излу Очеция цд входе н среду;Л(/) - распределение поля ид источнике.Нлия 1 ц 1 е Флуктудцп 1 Алзы приводит кумецьиециг плотности эцергии. 45Используя иэлучецие, отражеп 1 ое отобъекта клк опорцое, можно осуг 1 ест"вить лдлптИЗцУг) КОРРекЦиг) г ПРИ этомфазу отрджеццого от объекга сигналапо методу фазового со 11 ряг(енин, т.е.с обратным днако 1, ннодят в исходноераспределение, тогда цд фиг.2 показацо сопряжение фазы игшульсд оптического излучения с фазой сигцдла, приИЯ ТОГО ПО ОСЦОНП 011 У 111 П 1)ЛВЛЕЦЦИЛ(Р) = Л(Р)епос 1 едуг)гнгй 1 импульс будет рдспрострлцяться Гез искажении. При этом средцяя интенсивность в обллсти фокусировки будет совплдлть с. влкуумцымгэцдчецием 1 в 4 к(0) = 0Одцлко описдццый здесь случай предполагает, что ддлптивняя коррекция здклг)чягг 1 ляся в приеме отражециого сигцалл, выделении Аазы сигцлла и введении в исходное распределение фазы коррекции по методу Алзового сопряжения, происходит мгцовеццо, Вместе с тем реально имеет место запаздывания по времени между двумя последонятельиыми посылками импульсов оптического излучения локатора, обусловленными конечным временем форми" ровация (5 дэосопряжециого волнового фронта современными техническими средствами.С учетом времеццого запаздывания Г между соседними посылклми излучения зл счет перемег 1 ения под действием ветра турбулецтп 1 х цеодцородиостей дтмос(1 еры происходит умецьшецие средней интенсивности излучеция цл объе 1(- те, так чтоВ 4(П+Ь;ТЛЧ 1 г,а 1.1 ггде 1 - распределение ицтецсивцосвакти цл объекте цри Аокусировке в нлкуумеС - времеццая задержка междуимпульсами;Ч - скорость ветра;ГО - радиус когереитцостп Тур,булецтиой среды между локатором и объектом;д - диаметр приемцой апертурылокатора.Смещение оптических цеодцородцостей дтмосдерь 1 под действием ветра приводит к тому, что отряжеицое от объекта излучение и иэлучецие последувщего импульса проходят через различные неоднородности, при этом исчезает статистическая связь между фазой Б(1,1) и Аязой в момеит времени (т, + - Б(г, 1; + С).Следует учесть тот Алкт, что за время 7 происходит смег 1 ецие цеодцородцостей со скоростьи ветра.Если теперь осуцестнить, помимо основного цапрлвлеция, прием по двум дополнительным направлениям, пдрлллельцым и рлнцоудлленцым от оснпввого цдпрлвлеция и рлсполо(ецц 1.м во взаимно перпендикулярных плосося( и ПРИ ЭТОМ ИЗМЕРЯТЬ фдЗЫ СИ 1 цляон ОС1 18221 4 Ц 01(ЦОГ П Ц ДПТП)0 0 1 ДГ(Х(ЕС(чй( при равенстве здчецй врем( Нойкорреляциоццой Ауикпц 1 АдзГ сцгцдлдОСЦОНЦОГО ЦДПРДНЛЕЦЦЯ5(Б(х, у, С) Б (х, у, 1; +и значений взаимных корреляций Адз сиг 1 алов от осцовиого и дополнительного иаправлеций10(Б(х + а),у, 1,)Б (х, у 1;)где Ч -где Б(х, у, 1) - флэл сигцала основного направления;(х, у) - коордицаты осцовцогоНаправления в плоскости приема;а - расстояние между ос цонцым и дополнительцыми направлениями;(- обозцлчает вычислецие среднего эцачеция=- (Б(х, у, ) Б (х + а,у, (1) (Б(х,у,С) Б (х,у,1; +)= 30 . =Б(х,у,1) Б (х,у + а,1,)(2) можГ(о измерить времеццые ицтерналы0 и 1при котОр 1 х выионцяютсясоотцо 11 еция (1) и (2), Если сместитьнаправление распространения излучения параллельно прежнему цлцрлвлеш(итаким образом, что в плоскости приема состдвляищие вектора смещеш(я равны 40 7= 1 У Р ), У= -Ю р,= а" где 7 - время между приемом и после" дуищей посылкой оптического цэлучеция, тогда ввиду того, что временная 45 эволлция Ааэон( (х фГуктчдци( сня эдна с с их прострлцстнеццой иэмецчцностьи, в соответствии с гипотезой злмороженцостиБ (г+ Г) = Б (г + Ч; С)(4) получаем, что средцяя плотность мощиостц оптического цзлу (ецця цд объекте Б(х, у+ а, (;) Б (х, у, ),равияется ди 1(рлкц 01. Если между Н 1(е 01(тч(.ского излучеция и посылкой цзлучеця с со(р 1(жд дзсйГГ 0 (О 1.(нЗЛЛЗД( ВДЦЦЕ ЦГ( .(ДК 1. ДПЛОТНОСТЬ 0 0 .ЦЭ.11(ЦД Обьекте ш(рдждетсл (рор(ул(й средцял скорос 1 ь ветра поперек трассы зоцдировдция;радиус когерецтцости атмосАери 1 а - размер апертуры локатора.Если измерения (разы отраженного сиг 1(ллл проводить, помимо основногоцлп 1 днлеция Одцон 1 емеццо пО двумдоцолцител.Ны( цапрлвлециям, параллельцым, рдвцоудллеццым от осцовцогонаправления и рлсположеццым во нзацмцо перпецдикулярцых плоскостях, измерить времецные ццтервдлы Я, и 0соответствуищие (1) и (2) равенствамэцлчеций времеицо( корреляццоцнойФункции (разы сигнала от основного напранления и эцлчеций нзлимцых корреляций Лаз сигцалов от основного идополнительных направлец(в 1, затем,сместить параллельцо ось основногонаправления отцосительно прежцегоположецця таким образом, что в плоскости приема состлвляищие векторасмещения рлн(п произведениям отцощеиий времени между приемом и последующейпосылкой Оптического излучецця к по лучеццым нремеццым ццтервд.(дм коррекции 2 и 21 цд велич(шу рлсстояциямежду осцовцым и доиоюпц(тельи(и цлпрлвлеи(ими, удается САормировдть нплоскости объекта распределение средней плотцости мощцости цзлучецця равной ДНАрлкциоццой,Способ реализуется следущим образом (см. афпг.1). Источник 1 излуче 1 ц(я через (рормируищуи оптикуи цолупрозрдчцуи пю 1 лстину 3 Нос(лпет Оптическое цзлучепце цд объект 4. Рд(.сеяцц(1 Объек" том сигнал приемной сцст 1 мой . прц 1 шмается,одцовремецно по основному и двум дополцительцым цлцрдвлеш(ям.Блоки 6 выделлит (дз прцццмдемыхоптических сигцдлоц, ни(сл(и 1 10 средством блока 7 времен(уи корр("ляциоццуи Ауцкции Аз(1 сцгцллд 0 ос -цов(ому цлпрднлеции и эцдч( цця нздимцых корреля(й рдз сгцд 0 н 1 ф 0.. Ллеюшчук Корректор дакто ри яз 195 ТирахИИ 1 П 1 И Госудцо делам113035, 11 осквд Подписное комитета СССР ц открытий шскдя цаб., д.4/5дрствеццогзоГретенийЖ, Рд роизводстпецц-цолигрдйцческое цредцритце, г.ужгород, ул,Проектд новцому и кдхдому из дополнительных направлений,Схемы 8 сравнения цэ Условия равенства значений временной корреляционной функции фазы сцгцдлв осо ного направления и зпячеццй взаимных корреляций определят величины временных интервалов , ц. Блок 9 деления дюрмцруит двд числя, равные ,/ С ,/ С , здесь д ц 7 - посто О яяме множители. Блок О управления смещения приемной апертуры сдвигает основное направление приема ца величину вектора, состявляищие которого соответственно рявцм 150( - " - ")Источник 1 оптического излучения Формирует следуищий импульс оптического излучения, Фдэа которого посредством адаптивного оптического элемента сопряхена с Фазой сигнала, принятого по основному цдпрдвленик (см. фиг.2). СХематически изображены формирувщий излучение объектив 11, полупрозрачна пластина 12, плоское зеркало 13, адаптивное зеркало 14 и блок управления адаптивным зеркалом 15.Формула изобретения Способ оптического зондированияобъектов в атмосфере путем посылки импульса оптического излучения лазера, приема отрахеяцого объектом сигнала и ьделения его фазы, последуищей посылки импульса оптического излучения с фазой, сопряхеццой выделеццой, о т л и ч а и щ ц й с я тем,что, с цельи увеличения дальностизондирования эа счет поннщения плотности морицости излучения нд объекте,прием отраженного сигнала осуществлят в плоскости приема одновременнопо двум дополнительным направлениям,равноудаленным от основного направления приема оптического излучения ирасположенным во взаимно перпендику-.лярных плоскостях измерят временные интервалы 0, и 1 при равенствезначений временной корреляционнойфункции Фазы сигнала от основногонаправления и значений взаимных корреляций фаэ сигналов от основногоц дополнительгых направлений, смещают основное направление относительнопрехцего положения в плоскости приемацд положение, определяемое коордицатдмц с учетом величин где а - расстояние между основным идополнительным направлениями;- время между приемом и посылкой оптического излучения.