Оптико-электронный пеленгатор

(51)5 ГОС АТЕНТ СССОГ 1 ИСА ИЕ ИЗОБРЕТЕУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКО вью" ленга ройс коор длиныт О нияском счетлахприения. а функциональная го пеленгатора; на схема оптико-мего устройства; на схема фотоприем-функциональная ия координат цели; ервого оптическомодулятором, ге ГОСУ АРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕД МСТВО СССР(21) 4880674/22 . (22) 0),11,90 (46) 1 Ь.03.93. Бюл. М 10 (72) М.А.Соловьев, В,И,Капишников, С,П.карпов и А,В.Плетнев (56) лазарев Л,П. Оптико-электронные приборь наведения, М,: Машиностроение, 1989, с. 183. ирошников М,М. Теоретические оснотикоэлектронных приборов Л.: Машиоение, 1989, с. 103, ПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕЛЕНГА- зобретение относится к технике пеии и может быть использовано в уствах обнаружения и определения инат целей в оптическом диапазонеолн. Целью изобретения является по обретение относится к оптико-электм устройствам пеленгации и может спользовано в устройствах обнаружерееления координат целей в оптичеиапаэоне длин волн. ль изобретения - повышение точномерения угловых координат цели заределения положения цели в предеирины диаграммы направленности ного канала инфракрасного излучеН фиг. 1 приведенсхема 1 оптико-электроннофиг, 2 - функциональнаяханичского сканирующефиг, 3 - функциональнаяного устройства; на фиг. 4схема лока формированна фиг, 5 - внешний ви иго клиНа с механическим Ы 2, 1802348 А 1 вышение точности измерения угловых кооринат цели эа счет определения положения цели в пределах ширины диаграммы направленности приемного канала инфракрасного излучения, Цель достигается введением в устройство лазера, светоелителя, блока формирования координат цели, выполнением фотоприемного устройства в виде интерференционного фильтра. ква- ратного фотоприемника ицепи обработки сигнала, введением в оптико-механическое сканирующее устройство первого и второго подвижных оптических клиньев, механического модулятора, оптически сопряженного с излучающим фотоиодом и фоторезистором; переотражающего зеркала, Фокусирующее зеркало выполнено неподвижным с отверстием по оптической оси, 5 ил,обозначено: 1 - фотоприемное устройство; 2 - оптико-механическое сканирующее устройство; 3-вигатель; 4 - первый редуктор;5 - второй редуктор; 6 - первый генератор опорного. напряжения; 7 - второй генератор опорного напряжения; 8 - фокусирующее зеркало; 9 - генератор развертки; 10 - электронно-лучевой индикатор: 11 - лазер; 12 - светоелитель; 13 - блок формирования координат цели; 14 - первый подвижный оптический клин; 15 - второй подвижный оптический клин; 16 - механический модулятор; 17 - излучающий фотоио; 18 - фоторезистор; 19 - переотражающее зеркало;20- четырехкварантный фотоприемник; 21 - интерференционный светофильтр; 22 - тактовый генератор; 23 - первый усилитель;24 - второй усилитель; 25 - третий усилитель; 26 - четвертый усилитель; 27 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП);28 - второй АЦП; 29 - третий АЦП; 30 - . четвертый АЦП; 31 - первый регистр; 32 - второй регистр; 33 - третий регистр; 34 - четвертый регистр; 35 - пятый регистр; 36 - шестой регистр; 37 - первый вычитатель; 38 - второй вычитатель; 39 - третий вычитатель; 40 - первый сумматор; 41 - второй сумматор; 42 - третий сумматор, 43 - четвертый сумматор; 44 - пятый сумматор, 45 - первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП); 46 - второй ЦАП; 47 - первый делитель; 48 - второй делитель; 49 - схема сравнения кодов; 50 - формирователь начального кода; 51 - дифференцирующэя цепь; 52 - шестой сумматор; 53 - седьмой сумматор; 54 - первая схема совпадения; 55 - вторая схема совпадения.Оптико-электронный пеленгатор работает следующим образом.Непрерывное. излучение лазера 11 последовательно проходит через светоделитель 12, первый оптический вход-выход оптико-механического сканирующего устройства 2, переотражающее зеркало 19, фокусирующее зеркало 8, второй 15 и первый 14 оптические подвижные клинья и через второй оптический вход-выход оптико-механического сканирующего устройства 2 передается в пространство.Идентичные первый 14 и второй 15 оптические подвижные клинья вращаются в одном направлении с частотами в 1 и в 2, соответственно, и создает розеточную траекторию лазерного луча. Так как клинья нессиметричны относительно оси вращения, они должны быть механически сбалансированы специально подобранной оправой.Первый 14 и второй 15 оптические клинья через первый 4 и второй 5 редукторы механически связаны с первым 6 и вторым 7 генераторами опорных напряжений, которые представляют собой синусо-косинусные потенциометры, вырабатывающие напряжения Озпищи Осоз вй, Ози в 2 си Осоз в 2 т соответственно. Эти напряжения через первый и второй выходы оптико-механического сканирующего устройства 2 подаются на первый и второй входы блока 9 генератора оазверток, где складываются и подаются на четвертый и пятый входы блока 13 формирования координат цели в виде:Охи 0(соз ва+ соз в а 1)Оул ц 0(зп и 1 т + зп и Я 1) (1) .где охл, Оул - координаты х, у оси луча лазера.На первом оптическом клине 14 жесткозакреплен механический модулятор, представляющий собой непрозрачный диск с нарезанными в нем щелями (фиг. 5). Непрерывное излучение светодиода 17, пройдя через модулирующие щели вращающегося механического модулятора 16, попадает на фоторезистор 18, с выхода которого 5 импульсное напряжение через третий выход оптико-механического сканирующего устройства 2 поступают на электрический вход фотоприемного устройства 1.При наличии цели в области сканирова- "0 ния отраженное от нее лазерное излучениев виде импульса (так как луч лазера скользнул по цели) через второй оптический вход- выход оптико-механического сканирующего устройства 2, первый и 14 и второй 15 опти ческие подвижные клинья, фокусирующеезеркало 8, переотражающее зеркало 19, светоделитель 12, интерференционный светофильтр 21 фотоприемного устройства 1 попадает на четырехквадрантный фотопри емник, на первом, втором, третьем и четвертом выходах которого формируются импульсы напряжения, усиливаемые первым 23, вторым 24, третьим 25 и четвертым 26 усилителями и поступающие на первые входы первого 27, второго 28, третьего 29 и четвертого 30 аналого-цифровых преобразователей, на вторые входы которых подается импульсное напряжение с выхода тактового генератора 22, Частота тактового 30 генератора 22 подбирается такой, чтобыобеспечить многократное временное квантование импульса от цели, С выходов первого 27, второго 28, третьего 29 и четвертого 30 аналого-цифровых преобразователей 35 сигналы в виде двоичного кода подаются навходы, соответственно, первого 31, второго 32, третьего 33 и четвертого 34 регистров, в которых запоминаются при наличии на их вторых входах импульса от тактового гене ратора 22 и на их третьих входах импульсастробирования, поступающего на электрический вход фотоприемного устройства 1 с третьего выхода оптико-механического сканирующего устройства 2, Сигналы с выхо дов первого 31 и второго 32 регистровпоступают на первые входы первого 37 и второго 38 вычитающих устройств и на первые входы первого 40 и второго 41 сумматоров, а с выходов третьего 33 и четвертого 31 50 регистров - на вторые входы первого 37 ивторого 38 вычитающих устройств и на вторые входы первого 41 и второго 41 сумматоров. На выходах первого 37 и второго 38 вычитающих устройств формируются, соот ветственно, сигналц й 1 "(01-Оз) и ЬО 2(02-04), а на выходах первого 40 и второго41 сумматоров - соответственно, сигналы О 1 ф(02+03) И 0 2 "ф (01+04) ГДЕ, - 01, 02, Оз, 04 - сигналы с выходов, соответственно.первого 31, второго 32, третьего 33 и четверд Р р о с мматоров, подаются; соответственно, на и рвый и второй входы четвертого 43 суматора, выходной сигнал которого предавляет собой сумму сигналов ц.1+02+цз+04, Суммарный сигнал ц подаетс на первые входы первого 47 и второго 48 д лителей, на вторые входы которых пода тся, соответственно. сигналы (2)цху и ( цуц. Нормированные на величину ц вых дные сигналы первого 47 и второго 48 д лителей, представляющие собой двоичн е коды и несущие информацию о декарт ВЫХ КООРДИНатаХ Охун, Оуцн ПОЛОЖЕНИЯ ц нтра тяжести изображения цели на посг в рхности четырехквадрантного фотоприе ника 20, с помощью первого 45 и второго 4 цифро-аналоговых преобразователей и еобразуются в аналоговые сигналы и чер з первый и второй выходы фотоприемник устройства 1, первый и второй входы б ока 13 формирования координат цели и даются, соответственно, на первые входы ш стогЬ 52 и седьмого 52 сумматоров, на в рые входы которых поступают напряжен я (1) цхл, Оул, С выходов шестого 52 и се ьмого 53 сумматоров снимаются напряж ния, которые через первый и второй вых ды блока 13 формирования координат цд и поступают на первый и второй входы р верток электронно-лучевого индикатора 10 Под действием этих напряжений луч инд атора следует за движением лазерного л а в картинной плоскости цели,1 ого 34 регистров. Сигналы с выходов перого 37 и второго 38 вычитающих устройств оступают, соответственно. на первый и торой входы третьего 39 вычитающего устойства, на выходе которого формируется игнал, пропорциональный у - координате оложения изображения цели на поверхноти четырехквадрантного фотоприемника 0: Оуу яья ( Ь 01- Ь 02), Цуу аьа (01+04) (02+03) (2) Одновременно, сигналы с выходов перого 37 и второго 38 вычитающих устройсто поступа 1 от, соответственно, на первый иорой входы третьего 42 сумматоров, на выходе которого формируется сигнал, прокяорциональний к - координате положения иэображения цели на поверхности четырехквэдрантного фотоприемника 20:Оху( Ь 01+ Ь 02); Оху Яьа Ц(01+02) - (03+04. (3) Сигналы с выхо ов пе вого и вто ог 41 собой цифровой обнаружитель сигнала от цели, который работает следующим образом. В исходном состоянии в пятом 35 и шестом 36 регистрах записаны нули, При 5 наличии сигнала от цели на первую группувходов пятого 44 сумматора с выхода четвертого 43 сумматора подается, отличный от нуля код, который складывается с кодом, записанным в шестой 36 регистр и резуль тат сложения перезаписывается в шестой36 регистр, Причем, шестой 36 регистр, вопервых, функционирует при наличии на его установочном входе импульса стробирования, во-вторых, осуществляет перезапись 15 информации при поступлении на его синхронизирующий вход импульса с выхода тактового генератора 22. По окончании действия импульса стробировэния регистр, 36 обнуляется. Таким образом, пятый 44 20 сумматор и шестой 36 регистр выполняютоперацию интегрирования импульса от цели в течение действия импульса стробирования.В пятый 35 регистр производится за пись содержимого пятого 44 сумматора (результата интегрирования) по заднему фронту импульса стробирования, поступающего на его синхронизирующий вход с электрического входа фотоприемного 30 устройства 1, Записанный в пятом 35 регистре код сравнивается в устройстве 49 сравнения кодов с пороговым кодом, сформированном в формирователе 50 начального кода. Если числовое значение кода 35 на первой группе входов устройства 49сравнения кодов меньше числового значения кода на второй его группе входов, то устройство 49 сравнения кодов формирует нулевое напряжение, в противном случае - 40 постоянное напряжение, отличное от нуля.Если принимается импульс от цели, то на выходе дифференцирующей цепи 51 формируется импульс обнаружения, который обнуляет пятый 35 регистр, Кроме того 45 сформированный импульс обнаружения через третий выход фотоприемного устройства 1 поступает на третий вход блока 13 формирования координат цели и на третий вход подсвета электронно-лучевого индика тора 10.В момент поступления импульса обнаружения на третий вход подсвета электронно-лучевого индикатора 10 на входах шестого 52 и седьмого 52 сумматоров блока 55 13 формирования координат цели имеютсяв общем случае ненулевые аналоговые сиг-.НаЛЫ Охцн, Цуцн КОТОРЫЕ СКЛаДЫВаЮтСЯ С СИГ- налами (1) цхл, цул и уточняют положение луча электронно-лучевого индикатора 10, В результате на экране индикатора угловыекоординаты цели в области обзора определяются в декартовой системе координат по. положению светящейся точки,Сформированный в фотоприемном устройстве 1 импульс обнаружения с третьегоего выхода через третий вход блока 13 формирования координат цели открывает первую 54 и.вторую 55 схемы совпадения,поступая на их первые входы, тем самым,через третий и четвертый выходы блока 13Формирования координат цели обеспечивается прохождение сигналов, несущих информацию о точных угловых координатахцели, на внешние потребители такой информации.Применение изобретения позволяет повысить точность определения угловых координат цели в оптико-электронномпеленгаторе,Формула изобретенияОптико-электронный пеленгатор, содержащий оптико-механическое сканирующее устройство, включающий в себя фокусирующее зеркало, первый и второй генераторы опорных напряжений, первый ивторой редукторы и двигатель, соединенный механический через первый и второй редукторы с первым и вторым генераторами опорных напряжений соответственно, блок генератора раэверток, фотоприемное устройство и электронно-лучевой индикатор, причем первый и второй выходы оптико-механического сканирующего устройства соединены с первым и вторь 1 м входами блока генератора разверток, третий выход оптикомеханического сканирующего устройства сопряжен с входом Фотоприемного устройства, первый выход которого соединен с первым входом электронно-лучевого индикатора, от л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности измерения угловых координат цели за счет определения положения цели в пределах диаграммы направленности приемного канала инфракрасного излучения, введены лазер и светоделитель, а также блок формирования координат цели, при этом фотоприемное.устройство содержит последовательно установленные и оптически сопряженные интерференционный фильтр и квадрантный фотоприемник, а также тактовый генератор, последовательно соединенные первый усилитель, первый аналого-цифровой преобразователь, . первый регистр, первый вычитатель, третий вычитатель, первый делитель и первый цифрраналоговый преобразователь, последовательно соединенные второй усилитель, второй аналого-цифровой преобразователь, второй регистр, второй вычитатель, третий сумматор, второй5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ческое сканирующее устройство введены оптически сопряженные первый и второй подвижные оптические клинья, расположенные несимметрично относительно оси вращения, соединенные механически с первым и вторым редукторами соответственно, механический модулятор, жестко закрепленный на первом оптическом подвижном клине, излучающий фотодиод, оптически сопряженный через механический модулятор с фоторезистором и переотражающее зеркало, оптически сопряженйое с фокусирующим зеркалом, которое выполнено неподвижным с отверстием на оптической делитель, второй цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные третий усилитель, третий аналого-цифровой преобразователь, третий регистр, первый сумматор, четвертый сумматор, пятый сумматор, пятый регистр, схему сравнения кодов, дифференцирующую цепь, последовательно соединенные четвертый усилитель, четвертый аналого-цифровой преобразователь, четвертый регистр, второй сумматор, а также шестой регистр, выход которого соединен с вторым входом пятого сумматора, выход которого соединен с первым входом шестого регистра, выход тактового генератора соединен с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого аналого-цифрового преобразователей, вторыми входами первого, второго, третьего, четвертого и шестого регистров. выход второго регистра соединен с вторым входом первого сумматора, выход третьего регистра соединен с вторым входом первого вычитателя, выход четвертого регистра соединен с вторым входом второго вычитателя, выход первого регистра соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго делителей, выход первого вычитателя соединен с вторым входом третьего сумматора. выход второго вычитателя соединен с вторым входом третьего вычитателя. выход формирователя начального кода соединен с вторым входом схемы сравнения кодов, выход дифференцирующей цепи соединен с вторым входом пятого регистра, выходы первой, второй, третьей и четвертой площадок квадрантнрго фотоприемника соединены с входами первого, второго, третьего и четвертого усилителей соответственно блок формирования координат цели содержит последовательно. соединенные шестой сумматор и первую схему совпадения, последовательно соединенные седьмой сумматор и вторую схему совпадения, в оптико-механи.2 оси, при этом лазер оптически сопряжен через светоделитель с переотражающим зеркалом, выход фоторезистора оптико-механического сканирующего устройства соединен с третьими входами первого, второго, тр тьего, четвертого, пятого и шестого регист ов фотоприемного устройства, выход пе вого цифроаналогового преобразователя фотоприемного устройства соединен с первым входом шестого сумматора блока формирования координат цели, выход второго цифроаналогового преобразователя фцтоприемного устройства соединен с первьм входом седьмого суьФчатора блока формирования координат цели, выход дифференцирующей цепи фотоприемного устройства соединен с вторыми входами первой и второй схемы совпадения блока формиро вания координат цели, выходы шестого иседьмого сумматоров блока формирования координат цели соединены с вторым и третьим входами электронно-лучевого индикатора соответственно, вторые входы ше стого и седьмого сумматоров блокаформирования координат цели соединены с первым и вторым выходами блока генератора разверток соответственно.1802348 Составитель М,РаевскаяТехред М.Моргентал ектор М едакт оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор гарина, 101 аква 848 Тираж Подписное ВНИИПИГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5