Способ формирования радиолокационного изображения в реальном масштабе времени путем оптической корреляционной обработки сигналов и устройство для его осуществления

Способ формирования радиолокационного изображения в реальном масштабе времени путем оптической корреляционной обработки сигналов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение предназначено для оптической обработки сигналов радиолокатора с синтезированной апертурой путем их совместной корреляционной обработки с опорным сигналом. Целью изобретения является увеличение длительности обрабатываемых сигналов и зоны обзора по дальности. Для достижения поставленной цели электрический сигнал с выхода фазового детектора локатора суммируют с постоянным уровнем и подают его на полупроводниковый лазер (ППЛ), на акустооптическую ячейку (АЯ) подают частотно-модулированное напряжение развертки, а первый порядок дифракции фокусируют на поверхности азимутально-дальностной опорной маски (АДОМ), оптически сопряженной с приемной площадкой матричного ПЗС фотоприемника (МПЗСФ), работающего в режиме временной задержки с накоплением . Для получения радиолокационного изображения в координатах наклонная дальность - азимут используют линейный закон развертки, а для получения изображения в координатах наземная дальность - азимут и снижения искажений изображения , вызываемых неплоскостностью рельефа местности в зоне обзора, используют нелинейные законы развертки. Устройство для реализации способа содержит установленные последовательно ППЛ, регулируемый источник постоянного тока и дулятор ППЛ, выходы которых подключены к ППЛ, коллимирующую оптическую систему, первую цилиндрическую линзу (ЦЛ), АЯ, расположенную в ее фокальной плоскости, источник частотно-модулированного сигнала , выход которого соединен с пьезопреобразователем АЯ, вторую ЦЛ, установленную софокусно с первой, причем образующие ЦЛ параллельны направлению распространения ультразвука в АЯ. цилиндрический объектив, образующая которого перпендикулярна направлению распространения ультразвука в АЯ, а также АДОМ, расположенную в его фокальной плоскости и оптически сопряженную МПЗСФ. АДОМ может быть установлена вплотную к МПЗСФ или оптически сопряжена с ним с помощью объектива , а также может быть оптически сопряжена с МПЗСФ путем размещения вплотную между ними световолоконной шайбы, размер волокон которой меньше размера чувствительных элементов МПЗСФ. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л С 00 о ю 00 CJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 S 13/90

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4927057/22 (22) 28.02,91 (46) 07,03.93, Бюл, ¹ 9 (71) Научно-исследовательский институт радиооптики (72) В.А.Долгий, Н,Н.Евтихиев, А,Н,Королев-Коротков и С.А, Шеста к (73) В.А.Долгий, Н,Н.Евтихиев, А.Н,Королев-Коротков и С.А,Шостак (56) Свет В.Д, Оптические методы обработки сигналов, M,: Энергия, 1971, Напсу М. РзаЫс D. Real-time, Appl.Opt, 1980, v,27, N 9 р.1786-1796, (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ ПУТЕМ

ОПТИЧЕСКОЙ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение предназначено для оптической обработки сигналов радиолокатора с синтезированной апертурой путем их совместной корреляционной обработки с опорным сигналом, Целью изобретения является увеличение длительности обрабатываемых сигналов и зоны обзора по дальности. Для достижения поставленной цели электрический сигнал с выхода фазоеого детектора локатора суммируют с постоянным уровнем и подают его на полупроводниковый лазер (ППЛ), на акустооптическую ячейку(АЯ) подают частотно-модулированное напряжение развертки, а первый порядок дифракции фокусируют на поверхности азимутал ьно-дал ьностной опорной маски (АДОМ), оптически сопряженной с приемной площадкой матричного

Изобретение предназначено для оптической обработки сигналов. в частности для

„„5U„„1801218 АЗ

ПЗС фотоприемника (МПЗСФ), работающего в режиме временной задержки с накоплением, Для получения радиолокационного изображения в координатах наклонная дальность — азимут используют линейный закон развертки, а для получения изображения в координатах наземная дальность— азимут и снижения искажений изображения, вызываемых неплоскостностью рельефа местности в зоне обзора. используют нелинейные законы развертки. Устройство для реализации способа содержит установленные последовательно ППЛ, регулируемый источник постоянного тока и дулятор

ППЛ, выходы которых подключены к ППЛ, коллимирующую оптическую систему, первую цилиндрическую линзу (ЦЛ), АЯ, расположенную в ее фокальной плоскости, источник частотно-модулированного сигнала, выход которого соединен с пьезопреобразователем АЯ, вторую ЦЛ, установленную софокусно с первой, причем образующие

ЦЛ параллельны направлению распространения ультразвука в АЯ. цилиндрический объектив, образующая которого перпендикулярна направлению распространения ультразвука в АЯ, а также АДОМ. расположенную в его фокальной плоскости и оптически сопряженную МПЗСФ. АДОМ может быть установлена вплотную к МПЗСФ или оптически сопряжена с ним с помощью объектива, а также может быть оптически сопряжена с МПЗСФ путем размещения вплотную между ними световолоконной шайбы, размер волокон которой меньше размера чувствительных элементов

МПЗСФ. 2 с, и 2 з,п. ф-лы, 1 ил. обработки сигналов радиолокатора с синтезированной апертурой (РСА).

1801218

Целью изобретения является увеличение длительности обрабатываемых сигналов и зоны обзора по дальности.

На чертеже приведена схема оптического процессора обработки сигналов РСА, На чертеже изображено; регулируемый источник постоянного тока 1, полупроводниковый лазер (ППЛ) 2, модулятор ППЛ 3, коллиматор 4, первая цилиндрическая линза {Llfl) 5, акустооптическая ячейка 6, источник частотно-модулированного сигнала 7, вторая ЦЛ 8, цилиндрический объектив 9, непрозрачный экран 10, опорная маска 11, матричный ПЗС фотоприемник 12.

Способ осуществляется следующим образом.

Электрический сигнал с выхода фазового детектора приемника РСА суммируют с постоянным уровнем, величина которого не меньше максимальной амплитуды этого сигнала, с помощью регулируемого источника постоянного тока 1, и подают на модулятор

ППЛ 3. Т,к. ППЛ 2 не может сам по себе излучать отрицательную составляющую сигнала, подаваемого на его вход, то сигнал обычно переносится на подставку — постоянный уровень, Полученный сигнал модулирует ток накачки ППЛ 2, вследствие чего излучение ППЛ 2 также промодулировано сигналом с фазового детектора приемника

РСА. Излучение ППЛ 2 коллимируется коллиматором 4 и с помощью первой ЦЛ 5 фокусируется на акустооптическую ячейку 6.

Фокусировка обычно применяется изза того, что размер области акустооптического возбуждения мал в направлении, перпендикулярном оптической оси подобных устройств, Акустооптическая ячейка 6 располагается под углом Брегга к оптической оси падающего на нее излучения для обеспечения максимальной дифракционной эффективности выходного излучения, дифрагировавшего в первый порядок, что является обязательным для подобного рода устройств. На вход акустооптической ячейки 6 с помощью источника частотно-модулированного сигнала 7 подается линейно частотно-модулированный (Г)ЧМ) сигнал, что обеспечивает работу акустооптической ячейки 6 в качестве ЦЛ, образующая которой перпендикулярна направлению распространения акустической волны и оптической оси излучения на ее выходе. Вторая ЦЛ 8, установленная софокусно с первой ЦЛ 5, обеспечивает коллимирование выходного излучения в направлении, перпендикулярном плоскости фокусировки акустооптической ячейки 6. При этом вторая ЦЛ 8 расположена на оптической оси дифрагированного в первый порядок излучения, Таким

55 образом акустооптическая ячейка 6 работает в качестве дефлектора, разворачивающего модулированное излучение ППЛ 2 по поверхности матричного ПЗС фотоприемника 12. Цилиндрический объектив 9, образующая которого параллельна образующей

Llfl, образованной дефлектором, расположена на оптической оси дифрагированного в первый порядок излучения, Т,к. фокусное расстояние цилиндрического объектива 9 значительно меньше фокусного расстояния

ЦЛ, образованной акустооптической ячейки (2 м), то излучение после цилиндрического объектива 9 фокусируется практически в

его фокальной плоскости. Нулевой порядок дифракции устраняется с помощью непрозрачного экрана 10, как и в обычных акустооптических устройствах. B плоскости фокусировки акустооптической ячейки 6 и цилиндрического объектива 9 располагает-, ся опорная маска 11 в виде транспаранта, установленная вплотную к чувствительной поверхности матричного ПЗС фотоприемника 12, Регистр сдвига матричного ПЗС фотоприемника 12, работающего в режиме временной задержки с накоплением, перпендикулярен линии фокусировки системы акустооптическая ячейка 6 — цилиндрический объектив 9, B прототипе сигнал с фазового детектора локатора подается в акустооптическую ячейку, длина которой при полосе пропускания порядка 30 — 40 МГц не превышает 20 мм для ТеОг, поэтому ограничена длительность принимаемого сигнала вследствие того, что он должен уместиться в апертуре акустооптической ячейки. Длительность такого сигнала составляет 20 — 25 мкс, что соответствует зоне обзора по дальности

Л R = с Лт/2, где с — скорость света, с — 3...3,5 км, Для конкретных применений это очень короткая зона обзора, при которой возрастает вероятность искажений изображения из-за систематических отклонений носителя с радаром от прямолинейного курса, Длительность сигнала в предлагаемых способе и устройстве ограничивается длительностью ЛЧМ-сигнала, которая может значительно превышать длину акустооптической ячейки и составлять более 100 мкс, что соответствует зоне обзора по дальности более 15 км. Поэтому предлагаемые способ и устройство имеют существенные преимущества перед прототипом, Формула изобретения

1. Способ формирования радиолокационного изображения в реальном масштабе времени путем оптической корреляционной обработки сигналов, заключающийся в формировании излучения и опорного сигнала, в

1801218 тв 1t Ю

5 в

Составитель В.Калмыков

Техред М,Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор

Заказ 1190 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 периодической модуляции излучения сигналом с приемника радиолокатора, в совмещении промодулированного излучения с опорным сигналом, в интегрировании со смещением результирующего сигнала и формировании строк изображения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения диапазона дальностей обзора, модуляцию осуществляют временной, а перед совмещением с опорным сигналом производят развертку промодулированного излучения в пространстве с одновременной его фокусировкой в линию.

2, Способ по п1,отл ич а ю щи йся тем, что производят линейную развертку излучения в пространстве, 3. Способ по п,1, отличающийся тем, что производят нелинейную развертку излучения в пространстве, 4. Устройство для формирования радиолокационного изображения в реальном масштабе времени путем оптической корреляционной обработки сигналов, содержащее установленные последовательно полупроводниковый лазер, коллимирующую оптическую систему, первую цилиндрическую линзу, акустооптическую ячейку, расположенную в ее формальной плоскости, вторую цилиндрическую линзу, установленную софокусно с первой, причем образующие цилиндрических линз параллельны направлению расПространения ультразвука в акустооптической ячейке, а

5 также опорную маску, оптически сопряженную с матричным фотоприемником на приборах с зарядовой связью, блок управления матричным фотоприемником на приборах с зарядовой связью, модулятор и блок синх10 ронизации, отл и ча ю щеес я тем, что, с целью увеличения диапазона дальности обзора, в него дополнительно введены цилиндрический объектив, регулируемый источник постоянного тока, источник час15 тотно-модулированного сигнала и модулятор полупроводникового лазера, соединенные с синхронизатором, причем выходы источника постоянного тока и модулятора соединены с полупроводниковым ла20 зером, а выход источника частотно-модулированного сигнала соединен с входом акустооптической ячейки, цилиндрический объектив установлен между второй цилиндрической линзой и опорной

25 маской с направлением образующей его линз, перпендикулярным направлению распространения ультразвука в акустооптической ячейке, а опорная маска расположена в ее фокальной плоскости,