Многофункциональная оптико-локационная система

Многофункциональная оптико-локационная система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к оптической технике, лазерной локации и может быть использовано для поиска, обнаружения и автоматического сопровождения объектов с определением их пространственных координат. Изобретение может найти применение в геодезии, навигации, лазерной дальнометрии, системах управления воздушным движением, в системах предупреждения столкновений, исследовании окружающей среды.

Системы лазерной локации, как правило, содержат лазер, работающий в импульсном режиме, оптический канал для передачи лазерного излучения в исследуемое пространство, оптический канал для приема отраженного от объекта лазерного излучения, фотоприемное устройство, обеспечивающее прием отраженного от объекта лазерного излучения, сканирующее устройство и блок управления, в общем случае содержащий вычислительное устройство для обработки сигналов, выдачи пространственных координат объекта и управляющих команд [«Лазерная локация», под ред. Н.Д.Устинова, М.: Машиностроение, 1984].

В системах поиска, обнаружения и сопровождения объектов лазерные локационные средства могут использоваться вместе с другими средствами поиска, в частности РЛС, теплопеленгаторами, и т.д., которые осуществляют выдачу азимутальных и угломестных координат для наведения луча оптического локатора на объекты.

Известна оптико-локационная система для определения местоположения движущихся объектов [Патент RU 2032918, БИ №10, стр.202, 1995], содержащая оптически связанные лазерный передатчик, вращающийся измеритель азимута и угла места, вращающееся однострочное оптико-механическое сканирующее устройство, контрольный фотоприемник, датчик угломестных координат, схему сравнения, лазерный приемник, модулятор, измеритель дальности, индикатор дальности. Вращающийся измеритель азимута и угла места осуществляет определение азимута и угла места целей в процессе кругового обзора. Он может представлять собой РЛС или теплопеленгатор. Синхронно с вращающимся измерителем азимута и угла места вращается однострочное механическое сканирующее устройство, осуществляющее формирование развертки лазерного передатчика, работающего в ждущем импульсном режиме. Когда угломестный код с выхода вращающегося измерителя угла места совпадет с угломестным кодом, поступающим с датчика угломестных координат, срабатывает схема сравнения, выходной сигнал которой обеспечивает формирование модулятором сигнала, разрешающего излучение светового импульса лазерным передатчиком. Дальность определяется в измерителе дальности по временному рассогласованию между сигналом с выхода модулятора и сигналом с выхода лазерного приемника.

К недостаткам данной оптико-локационной системы можно отнести то, что она не обладает многофункциональностью, так как ориентирована на решение одной специальной задачи, предполагает использование конструктивно практически не связанных с друг с другом теплопеленгатора (или РЛС) для получения данных по азимуту и углу места объектов и лазерного локатора для определения координаты дальности.

Известна система для автоматического сопровождения и определения координат целей, снабженных уголковыми отражателями, включающая лазерный передатчик, приемное устройство, инфракрасный телевизир с видеоконтрольным устройством, пеленгатор, опорно-поворотное устройство и устройство обработки и регистрации результатов измерений [«Лазерная локация», под ред. Н.Д.Устинова, с.194, М.: Машиностроение, 1984]. Эта система известна как лазерный локатор PATS. В процессе поиска объектов данной системой осуществляется обзор пространства с помощью поворотного зеркала. Когда объект попадает в центр поля зрения телевизира, лазерный локатор переходит в режим автоматического сопровождения цели, одновременно измеряя положение цели и дальность до нее. Автосопровождение осуществляется по сигналам пеленгатора, который вращается синхронно с поворотом зеркала вокруг азимутальной оси. Юстировка лазерного локатора PATS осуществляется перед началом работы с помощью нескольких контрольных триангуляционных отметок. Существенным недостатком лазерного локатора PATS является его чрезмерная громоздкость, необходимость стабилизации шасси, на котором расположен локатор, с помощью независимых опорных домкратов, отдельная достаточно сложная юстировка всей системы. Все это снижает автономность и мобильность локационной системы и препятствует ее широкому использованию.

Наиболее близким устройством того же назначения, что и заявляемое, по совокупности существенных признаков является оптико-локационная система IRATS [В.В.Протопопов, Н.Д.Устинов, «Инфракрасные лазерные локационные системы», М., 1987, с.84-92], выбранная нами в качестве прототипа. Система включает в себя импульсный лазерный передатчик, оптическую систему наведения лазерного луча, фотоприемное устройство, телевизионную камеру с системой автоматического слежения за объектом, используемую в качестве средства целеуказания, системы управления и обработки данных. Поиск объектов осуществляется с помощью телевизионной камеры, оптическая ось которой наводится на заданную точку пространства главным зеркалом системы наведения, которое может вращаться вокруг азимутальной и угломестной осей, при этом телевизионная камера может вращаться вокруг своей оси, компенсируя вращение изображения объекта в процессе сопровождения по азимуту. При обнаружении объекта включается импульсный лазерный передатчик и начинается активный режим локации. Отраженный от объекта лазерный импульс принимается телескопом и фокусируется объективом на фотодетектор. Далее на выходе фотодетектора формируются импульсные электрические сигналы, поступающие в преобразователь сигналов, связанный с блоком обработки данных, на выходе которого выдаются данные по дальности до объекта. Отклонение объекта от оптической оси приемного канала вызывает смещение пятна отраженного излучения от центра фотодетектора. Сигналы углового рассогласования Δθ (по азимуту) и Δϕ (по углу места) вводятся в цифровой процессор, где происходит формирование сигналов управления компенсаторами приемного и передающего каналов. Компенсаторы представляют собой подвижные зеркала. Сигналы управления синхронно воздействуют на приводы компенсаторов, совмещая изображение объекта в поле зрения приемного устройства с его оптической осью. При этом в основном режиме грубое слежение за объектом ведется оператором вручную или телевизионной автоматической системой с помощью приводов главного зеркала системы наведения. Оптико-механический блок локационной системы IRATS имеет два одинаковых внеосевых телескопа, расположенных параллельно один другому на некотором расстоянии между оптическими осями. Непосредственно за телескопами размещены подвижные зеркала компенсаторов, позволяющие отклонять пучки зондирующего и отраженного излучения на некоторый угол как автоматически, так и по командам с пульта оператора.

Оптико-механический блок представляет собой единую конструкцию, несущую лазерный передатчик, оптическую систему и телевизионную камеру с перископом, сопрягающим ее с оптическим трактом. Предполагается, что такая схема обеспечивает требуемую жесткость и неизменность юстировки в процессе работы. Основание всего механизма размещается на раме, которая в свою очередь опирается на домкраты, опускаемые на грунт, чем обеспечивается необходимая стабильность пространственного положения оптической оси системы.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной оптико-локационной системы, относятся следующие. Как и локационная система PATS, система IRATS характеризуется чрезмерной тяжеловесностью и громоздкостью, необходимостью осуществления особых мер по обеспечению стабильности оптической оси системы, отсутствием контроля за неизменностью юстировки системы в процессе работы. Все это снижает автономность и мобильность локационной системы, уменьшает точность измерений и ограничивает возможности использования ее в практической работе.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Изобретение направлено на решение задачи создания компактной автономной многофункциональной оптико-локационной системы, обладающей малыми габаритом и весом, имеющей устройство автоюстировки и предназначенной для обнаружения объектов и определения их местоположения и скоростей, функционирующей как в пассивном, так и в активном режимах.

Техническим результатом изобретения является существенное уменьшение весогабаритных характеристик и упрощение конструктивной реализации оптико-локационной системы, обладающей при этом многофункциональностью, способной вести поиск объектов в пассивном и активном режимах без наличия внешнего целеуказания, осуществлять циклическое сопровождение многих объектов, при необходимости переходить к точному сопровождению выделенного объекта, определять местоположение и скорости движущихся объектов с высокой точностью. Техническим результатом изобретения является также расширение арсенала имеющихся в настоящее время оптико-электронных средств обнаружения движущихся объектов и определения их местоположения и скоростей.

Общими узлами известной оптико-локационной системы, взятой в качестве прототипа, и заявляемой в данном изобретении являются лазерный передатчик, работающий в частотно-импульсном режиме, вращающееся средство целеуказания, сопряженное с оптическими узлами лазерного локатора, фотоприемное устройство, оптический канал для передачи импульсного лазерного излучения в исследуемое пространство (передающий канал), содержащий зеркало, выходной телескоп, подвижные зеркала отклоняющего устройства, управляемые приводами, оптический канал для приема отраженного от объекта импульсного лазерного излучения (приемный канал), содержащий зеркало, приемный телескоп, аналого-цифровой преобразователь сигналов, устройство обработки сигналов, блок измерения дальности, блоки управления узлами системы.

Указанный выше технический результат достигается тем, что в известную оптико-локационную систему, включающую последовательно расположенные на оптической оси передающего канала оптически сопряженные лазерный передатчик, формирующий зондирующий пучок лазерного излучения, включающий в себя частотно-импульсный лазер с блоком накачки, первый светоделитель, устройство, отклоняющее пучок лазерного излучения, управляемое приводами по командам от блока управления устройством, отклоняющим пучок лазерного излучения, выходной телескоп, первое неподвижное отражательное плоское зеркало и второе подвижное отражательное плоское зеркало, установленные так, что плоскости зеркал параллельны друг другу и расположены в нулевом положении под углом 45° к вертикальной оси, последовательно расположенные на оптической оси приемного канала оптически сопряженные приемный телескоп и фотоприемное устройство, а также аналого-цифровой преобразователь сигналов, блок обработки сигналов и выдачи данных по местоположению объектов, центральный блок управления, средство целеуказания, при этом лазерный передатчик и фотоприемное устройство расположены на неподвижном основании, вход аналого-цифрового преобразователя сигналов связан с первым выходом фотоприемного устройства, а выход аналого-цифрового преобразователя сигналов связан со входом блока обработки сигналов и выдачи данных по местоположению объектов, вход блока управления устройства, отклоняющего пучок лазерного излучения, связан с выходом центрального блока управления, в соответствии с заявляемым техническим решением в оптико-локационную систему дополнительно введены пилотный лазер с блоком накачки, формирующий контрольный пучок лазерного излучения, второй светоделитель, генератор-синхронизатор, опорно-контрольный фотоприемник, формирующий телескоп, призма Дове, третье отражательное плоское зеркало, горизонтальная платформа, выполненная с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, коаксиальные первый, промежуточный и второй валы вращения, связанные друг с другом подшипниками вращения, при этом промежуточный вал связан подшипниками вращения с неподвижным основанием, снабжен приводом, управляемым блоком управления вращением промежуточного вала вращения, и датчиком углового положения промежуточного вала вращения, выход которого связан со входом блока управления вращением промежуточного вала вращения, призма-ромб с круглой диафрагмой, закрепленной на выходной грани призмы-ромба, датчик отклонения оптической оси контрольного пучка лазерного излучения, блок вычисления направления оптической оси передающего канала, блок формирования изображения контролируемой зоны, выделения и сопровождения объектов, устройство отображения текущей информации, при этом в качестве средства целеуказания используется теплопеленгатор, приемный телескоп включает зеркально-линзовый объектив и уголковое зеркало компенсатора поворота изображения, выполненное с возможностью вращения вокруг оптической оси приемного телескопа, устройство, отклоняющее пучок лазерного излучения, выполнено в виде отражательного зеркала, выполненного с возможностью вращения вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, лежащих в плоскости отражательного зеркала, снабженного двухкоординатным датчиком положения отражательного зеркала, выход которого связан со входом блока управления устройством, отклоняющим пучок лазерного излучения, призма Дове установлена так, что оптическая ось передающего канала параллельна плоскости основания призмы, выполнена с возможностью вращения вокруг оптической оси, снабжена приводом, управляемым блоком управления вращением призмы Дове, связанным с центральным блоком управления, и снабжена датчиком углового положения призмы Дове, выход которого связан со входом блока управления вращением призмы Дове, выходной телескоп связан с первым валом вращения и выполнен с возможностью синхронного вращения с горизонтальной платформой вокруг вертикальной оси, первое неподвижное отражательное зеркало выполнено с наличием второй отражательной поверхности на его обратной стороне и жестко закреплено на горизонтальной платформе, на первой отражательной поверхности первого зеркала в его центральной части закреплена прямоугольная призма с усеченной вершиной, при этом верхняя половина части поверхности первого зеркала, находящейся под призмой, выполнена полупрозрачной, соответствующая ей часть на обратной стороне первого зеркала, образуемая параллельным сдвигом полупрозрачной части поверхности первого зеркала по горизонтали до совмещения с обратной стороной первого зеркала, также выполнена полупрозрачной, второе и третье зеркала расположены на горизонтальной платформе так, что центры первого, второго и третьего зеркал лежат на одной горизонтальной оси, при этом второе и третье зеркала выполнены с возможностью синхронного вращения вокруг этой горизонтальной оси, центры второго и третьего зеркал закреплены на стойках, установленных на горизонтальной платформе, второе и третье зеркала связаны посредством систем шкивов со вторым валом вращения, который снабжен приводом, управляемым блоком управления вращением второго вала вращения, связанным с центральным блоком управления, и датчиком углового положения второго вала вращения, выход которого связан со входом блока управления вращением второго вала вращения, горизонтальная платформа соединена с первым валом вращения, снабженным приводом, управляемым блоком управления вращением первого вала вращения, связанным с центральным блоком управления, и датчиком углового положения первого вала вращения, выход которого связан со входом блока управления вращением первого вала вращения, на отражательных поверхностях в центральных частях второго и третьего зеркал закреплены прямоугольные отражательные призмы, призма-ромб расположена на оптической оси приемного канала по ходу контрольного пучка лазерного излучения между первым зеркалом и зеркально-линзовым объективом приемного телескопа, уголковое зеркало компенсатора поворота изображения снабжено приводом вращения, управляемым блоком управления вращением уголкового зеркала компенсатора поворота изображения, связанным с центральным блоком управления, и датчиком углового положения уголкового зеркала компенсатора поворота изображения, выход которого связан со входом блока управления вращением уголкового зеркала компенсатора поворота изображения, фотоприемное устройство выполнено комбинированным и содержит фоточувствительные элементы приема теплового излучения объектов, лазерного излучения зондирующего пучка, отраженного от объектов, и лазерного излучения контрольного пучка, вход теплопеленгатора связан с третьим выходом фотоприемного устройства, а выход с блоком формирования изображения контролируемой зоны, выделения и сопровождения объектов, связанным в свою очередь с центральным блоком управления, первый вход датчика отклонения оптической оси контрольного пучка лазерного излучения связан со вторым выходом фотоприемного устройства, второй вход датчика отклонения оптической оси контрольного пучка лазерного излучения связан с выходом генератора-синхронизатора, а выход датчика отклонения оптической оси контрольного пучка лазерного излучения связан со входом блока вычисления направления оптической оси передающего канала, связанного в свою очередь с центральным блоком управления, выход генератора-синхронизатора связан с блоком накачки пилотного лазера, выход опорно-контрольного фотоприемника связан со входом блока обработки сигналов и выдачи данных по местоположению объектов, выполненным с возможностью определения местоположения и скоростей движущихся объектов по принятым от объектов сигналам и связанным, в свою очередь, с центральным блоком управления, вход устройства отображения текущей информации связан с выходом центрального блока управления, оптический выход пилотного лазера через второй светоделитель оптически сопряжен с оптическим входом опорно-контрольного фотоприемника, а через последовательно расположенные второй и первый светоделители оптически сопряжен с оптическим выходом частотно-импульсного лазера, оптический выход частотно-импульсного лазера через первый и второй светоделители оптически сопряжен с оптическим входом опорно-контрольного фотоприемника, а через первый светоделитель оптически сопряжен с оптическим входом формирующего телескопа, оптический выход формирующего телескопа оптически сопряжен с призмой Дове и далее с оптическим входом устройства, отклоняющего пучок лазерного излучения, которое расположено на оптической оси передающего канала в нулевом положении так, что отклоняет падающие на него зондирующий и контрольный пучки лазерного излучения, распространяющиеся горизонтально вдоль оптической оси передающего канала, на угол 90°, оптический выход устройства, отклоняющего пучок лазерного излучения, оптически сопряжен с оптическим входом выходного телескопа, оптический выход которого последовательно оптически сопряжен по ходу распространения зондирующего пучка лазерного излучения с первой отражательной поверхностью первого зеркала и отражательной поверхностью второго зеркала, оптический выход выходного телескопа также последовательно оптически сопряжен по ходу распространения контрольного пучка лазерного излучения с прямоугольной призмой с усеченной вершиной на первой отражательной поверхности первого зеркала, прямоугольной отражательной призмой на отражательной поверхности второго зеркала, полупрозрачными частями первой и второй поверхностей первого зеркала, прямоугольной отражательной призмой на отражательной поверхности третьего зеркала, полупрозрачной частью второй поверхности первого зеркала, призмой-ромбом, зеркально-линзовым объективом приемного телескопа, уголковым зеркалом компенсатора поворота изображения, оптическим входом фотоприемного устройства, на оптической оси приемного канала последовательно расположены оптически сопряженные третье и первое отражательные зеркала, зеркально-линзовый объектив приемного телескопа, уголковое зеркало компенсатора поворота изображения, оптический вход фотоприемного устройства, при этом третье и первое отражательные зеркала установлены так, что оптически сопряжены отражательная поверхность третьего зеркала и вторая отражательная поверхность первого зеркала, плоскости зеркал в нулевом положении перпендикулярны друг другу и расположены под углом 45° к вертикальной оси.

Если в многофункциональной оптико-локационной системе по п.1, формирующий телескоп дополнительно содержит блок сменных формирующих телескопов с различным увеличением, снабженный устройством переключения сменных формирующих телескопов, связанным с выходом центрального блока управления, то возникает дополнительный технический результат, заключающийся в повышении точности и мобильности работы системы. Сменные формирующие телескопы обладают различным увеличением и при смене телескопов, осуществляемой устройством переключения сменных формирующих телескопов по командам от центрального блока управления, ширина диаграммы направленности зондирующего пучка лазерного излучения, проходящего через формирующий телескоп, соответственно и плотность мощности зондирующего пучка, могут оперативно изменяться в процессе работы оптико-локационной системы в зависимости от дальности до объекта.

Совокупность перечисленных выше существенных признаков изобретения связана с техническим результатом причинно-следственной связью.

В основе технического решения построения заявляемой оптико-локационной системы лежит конструктивное совмещение оптической, механической и оптико-электронной частей разных функциональных узлов системы, которое позволяет функционально совместить в одном приборе теплопеленгатор, способный работать как в режиме кругового обзора со спиральной разверткой контролируемой зоны, так и в режиме секторного обзора с радиальной разверткой наблюдаемого сектора пространства, встроенный в эту же систему лазерный локатор, имеющий общий с теплопеленгатором оптический приемный канал, встроенное в эту же систему устройство автоюстировки, единое комбинированное фотоприемное устройство для регистрации теплового и отраженного от объектов лазерного излучения, имеющее фоточувствительные элементы, оптимизированные под выбранные спектральные диапазоны, общие элементы узлов наведения излучения в приемном и передающем каналах.

Оригинальное совмещение и встраивание друг в друга узлов системы приводит к существенному снижению ее весогабаритных характеристик. Основные оптико-механические узлы системы снабжены блоками управления имеют программно-управляемые приводы и датчики текущего состояния. Это в совокупности с техническими возможностями основных узлов позволяет программно перестраивать функции исполнения оптико-локационной системой различных задач, таких как:

- циклический круговой обзор, поиск и обнаружение объектов в пассивном режиме по радиационному контрасту;

- допоиск выделенных объектов по отраженному лазерному излучению непосредственно в процессе их пассивного поиска;

- циклическое сопровождение выделенных объектов с построением оптимальной траектории сканирования;

- определение местоположения и скоростей движущихся объектов;

- захват и точное сопровождение движущихся объектов, при котором оптическая ось системы совмещается с направлением на объект.

Заявляемое техническое решение построения оптико-локационной системы, изложенное в формуле изобретения, позволяет создать многофункциональную, способную функционировать в отсутствие внешних данных целеуказания, имеющую малые весогабаритные характеристики оптико-локационную систему. Наличие устройства автоюстировки оптических осей приемного и передающего каналов, осуществляемой в динамическом режиме, обеспечивает стабильность работы системы и повышение точности измерений. Заявляемая оптико-локационная система является новой и расширяет арсенал имеющихся оптико-электронных приборов, решающих аналогичные задачи. При этом совокупное действие всех признаков изобретения приводит к достижению технического результата.

На фиг.1 представлена структурная схема многофункциональной оптико-локационной системы, где 1 - комбинированное фотоприемное устройство, 2 - зеркально-линзовый объектив приемного телескопа, 3 - встроенное в приемный телескоп уголковое зеркало компенсатора поворота изображения, 4 - привод уголкового зеркала компенсатора поворота изображения, 5 - датчик углового положения уголкового зеркала компенсатора поворота изображения, 6 - призма-ромб, 6′ - круглая диафрагма, установленная на выходной грани призмы-ромба 6, 7 - первое зеркало, 8 - второе зеркало, 8′ - третье зеркало, 9 - горизонтальная платформа, 9′ - стойка, на которой закреплен центр второго зеркала, установленная на горизонтальной платформе 9, 9′′ - стойка, на которой закреплен центр третьего зеркала, установленная на горизонтальной платформе 9, 10 - система шкивов, посредством которой второе зеркало связано со вторым валом вращения, 10′ - система шкивов, посредством которой третье зеркало связано со вторым валом вращения, 11 - первый вал вращения, 12 - промежуточный вал вращения, 13 - второй вал вращения, 14 - датчик углового положения первого вала вращения, 15 - датчик углового положения промежуточного вала вращения, 16 - датчик углового положения второго вала вращения, 17 - привод первого вала вращения, 18 - привод промежуточного вала вращения, 19 - привод второго вала вращения, 20 - блок управления вращением первого вала вращения, 21 - блок управления вращением промежуточного вала вращения, 22 - блок управления вращением второго вала вращения, 23 - отражательное зеркало, отклоняющее пучок лазерного излучения, 24 - двухкоординатный датчик положения отражательного зеркала, отклоняющего пучок лазерного излучения, 25 - блок управления устройством (отражательным зеркалом), отклоняющим пучок лазерного излучения, 26 - призма Дове, 27 - датчик углового положения призмы Дове, 28 - привод вращения призмы Дове, 29 - блок управления вращением призмы Дове, 30 - формирующий телескоп, 30′ - блок сменных формирующих телескопов, 31 - устройство переключения сменных формирующих телескопов, 32 - зондирующий частотно-импульсный лазер, 33 - блок накачки зондирующего лазера, 34 - пилотный лазер, 35 - блок накачки пилотного лазера, 36 - генератор-синхронизатор, 37 - опорно-контрольный фотоприемник, 38 - аналого-цифровой преобразователь сигналов, 39 - датчик отклонения оптической оси контрольного пучка лазерного излучения, 40 - теплопеленгатор, 41 - блок обработки сигналов и выдачи данных по местоположению объектов, 42 - блок вычисления направления оптической оси передающего канала, 43 - блок формирования изображения контролируемой зоны, выделения и сопровождения объектов, 44 - центральный блок управления, 45 - устройство отображения текущей информации, 46 - блок управления вращением уголкового зеркала компенсатора поворота изображения, 47 - первый светоделитель, 48 - второй светоделитель, 49 - выходной телескоп, 50 - командно-информационная шина. На фиг.1 полутонами выделены в порядке уменьшения яркости сечения контрольного пучка лазерного излучения, зондирующего пучка лазерного излучения, распространяющегося в передающем канале и пучка теплового излучения, распространяющегося в приемном канале (сечение зондирующего пучка лазерного излучения, отраженного от объектов, распространяющегося в приемном канале, отдельно не выделено, оно расположено внутри сечения пучка теплового излучения).

На фиг.2 представлена схема режима спирального сканирования контролируемой зоны, где 51 - мгновенное поле зрения теплопеленгатора, 52 - мгновенное поле зрения лазерного локатора, формируемого узлами оптико-локационной системы, 53 - предполагаемый объект (выделенная радиационная неоднородность), 54 - полоса пространства, просматриваемая линейкой приема лазерного излучения зондирующего пучка, отраженного от объектов, 55 - полоса пространства, просматриваемая линейкой приема теплового излучения объектов, 56 - направление сканирования по азимуту, 57 - направление сканирования по углу места.

Рабочие длины волн лазеров, спектральной чувствительности фотоприемных устройств, отражательных зеркал и оптических компонентов системы согласованы и лежат в одном спектральном диапазоне.

Нулевое положение оптико-локационной системы характеризуется начальным состоянием покоя всех ее кинематических узлов. Центральный блок управления выполнен с возможностью ориентации оптико-локационной системы в пространстве, в нем предусмотрено получение информации о пространственных координатах оптико-локационной системы и точном времени от встроенной платы топопривязки, работающей в стандарте JPS.

Многофункциональная оптико-локационная система работает следующим образом.

По команде от центрального блока управления осуществляется циклическое сканирование верхней полусферы пространства с помощью первого и третьего отражательных зеркал.

Для этого по командам от центрального блока управления (ЦБУ) 44, транслируемым по командно-информационной шине 50 в блоки управления (БУ) 20, 21, 22, 29, 46, приводятся в действие соответственно привод первого вала вращения 17, привод промежуточного вала вращения 18, привод второго вала вращения 19, привод уголкового зеркала компенсатора поворота изображения 4 и привод призмы Дове 28. В режиме поиска объектов функциональная связь траекторий приводов описывается следующим образом.

Привод первого вала вращения 17 приводит в равномерное вращение первый вал 11 и связанные с ним выходной телескоп 49 и горизонтальную платформу 9 с закрепленными на ней первым зеркалом 7, вторым зеркалом 8 и третьим зеркалом 8′. Вращение первого вала, обеспечивающего сканирование оптико-локационной системой пространства по азимуту, осуществляется относительно промежуточного вала 12, имеющего собственный привод 18, снабженный датчиком углового положения промежуточного вала вращения 15 и блоком управления вращением промежуточного вала вращения 21.

Траекторное задание для привода промежуточного вала вращения 18 повторяет траекторное задание для привода вращения первого вала вращения 22 со сдвигом по величине скорости на постоянную величину. Это стабилизирует моменты трения между валами, обеспечивает управляемость приводов первого и второго валов вращения во всем диапазоне скоростей, включая диапазон околонулевых скоростей.

Вращение второго вала 13 обеспечивает сканирование локационной системой пространства по углу места. Траекторное задание для привода второго вала вращения может изменять вектор угловой скорости вращения второго вала так, что он может отличаться от вектора угловой скорости вращения первого вала как по величине, так и по направлению. Вектор угловой скорости синхронного вращения второго и третьего зеркал относительно горизонтальной оси определяется разностью векторов угловых скоростей вращения первого и второго валов вращения. Центры второго и третьего зеркал, расположенные на горизонтальной оси, закреплены на стойках 9′ и 9′′, установленных на горизонтальной платформе, через системы шкивов 10 и 10′ зеркала 8 и 8′ связаны со вторым валом вращения. Таким образом, при постоянной разности векторов скоростей первого и второго валов вращения формируется спиральная развертка контролируемой зоны в заданном секторе. Возврат в исходную точку начала сканирования осуществляется изменением знака разности векторов скоростей вращения первого и второго валов вращения.

Так как зондирующий лазер 32 и комбинированное фотоприемное устройство 1 смонтированы на неподвижном основании, для компенсации поворота изображения объектов в фокальной плоскости фотоприемного устройства, обусловленного вращением первого, второго и третьего зеркал, в оптическую систему приемного объектива 2 встроено уголковое зеркало компенсатора поворота изображения 3, а в передающий канал введена вращающаяся вокруг оптической оси передающего канала призма Дове 26 (призма установлена так, что оптическая ось передающего канала параллельна плоскости основания призмы и совпадает с визирной осью призмы). Траекторные задания для привода 4 уголкового зеркала компенсатора поворота изображения и привода 28 вращения призмы Дове таковы, что векторы скоростей этих приводов равны взятой с обратным знаком полусумме векторов скоростей вращения первого и второго валов вращения.

В процессе сканирования контролируемой зоны тепловое излучение объектов через зеркала 8′ и 7 поступает на оптический вход зеркально-линзового объектива 2, уголкового зеркала компенсатора поворота изображения 3 и далее на оптический вход комбинированного фотоприемного устройства 1, на общей подложке которого смонтированы фоточувствительные элементы приема теплового излучения объектов, лазерного излучения контрольного пучка и лазерного излучения зондирующего пучка, отраженного от объектов. Фоточувствительные элементы приема теплового излучения представляют собой фоточувствительные элементы теплопеленгатора и в дальнейшем будут так и именоваться, а фоточувствительные элементы приема лазерного излучения зондирующего пучка, отраженного от объектов, представляют собой фоточувствительные элементы лазерного локатора, по сути формируемого в совокупности узлами заявляемой оптико-локационной системы, и в дальнейшем также будут так и именоваться. Эти фоточувствительные элементы (ФЭ) закреплены в виде линеек, причем линейка ФЭ теплопеленгатора и линейка ФЭ лазерного локатора параллельны друг другу и расположены в фокальной плоскости фотоприемного устройства так, что их центры лежат на некотором расстоянии друг от друга на горизонтальной (координатной) оси, совпадающей с направлением сканирования по азимуту в режиме поиска, а сами линейки направлены перпендикулярно горизонтальной оси. В качестве ФЭ приема лазерного излучения контрольного пучка используется несколько фоточувствительных элементов линеек ФЭ теплопеленгатора и лазерного локатора, симметрично расположенных относительно центров этих линеек.

Кроме теплового излучения сканируемых фрагментов контролируемой зоны, на оптический вход зеркально-линзового объектива 2 поступает излучение контрольного пучка пилотного лазера 34, запускаемого по командам от ЦБУ одновременно с моментом начала работы оптико-локационной системы.

Для исключения влияния излучения пилотного лазера на работу каналов теплопеленгатора это излучение промодулировано с частотой выше полосы частот каналов теплопеленгатора.

Контрольный пучок лазерного излучения формируется следующим образом.

Выходное излучение пилотного лазера 34 через второй и первый светоделители вводится в резонатор зондирующего частотно-импульсного лазера 32. Излучение пилотного лазера может перестраиваться по длине волны в полосе частот генерации зондирующего лазера, обеспечивая последнему режим навязки частоты генерации зондирующего излучения, то есть зондирующий лазер 32 также может перестраиваться по длине волны. Отраженное от зеркал резонатора лазера 32 пилотное излучение контрольного пучка через формирующий телескоп 30, призму Дове 26, зеркало, отклоняющее пучок лазерного излучения 23, выходной телескоп 49 поступает на прямоугольную призму с усеченной вершиной, установленную в центре первого зеркала 7. Эта призма и прямоугольные призмы, установленные в центрах второго и третьего зеркал, достаточно малы по размеру и занимают лишь небольшую часть поверхности зеркал, на которых они установлены. После трехкратного отражения в призме с усеченной вершиной, установленной в центре первого зеркала 7, контрольный пучок последовательно поступает на отражательную грань прямоугольной призмы, установленную в центре второго отражательного зеркала 8, далее возвращается и проходит через прямоугольную призму с усеченной вершиной, установленную в центре