[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2352959C1 - Device for definition of angle coordinates of pulsed laser radiation source - Google Patents

Device for definition of angle coordinates of pulsed laser radiation source Download PDF

Info

Publication number
RU2352959C1
RU2352959C1 RU2007134149/28A RU2007134149A RU2352959C1 RU 2352959 C1 RU2352959 C1 RU 2352959C1 RU 2007134149/28 A RU2007134149/28 A RU 2007134149/28A RU 2007134149 A RU2007134149 A RU 2007134149A RU 2352959 C1 RU2352959 C1 RU 2352959C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
photodetector
time
accumulation
control unit
Prior art date
Application number
RU2007134149/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Игоревич Иваненко (RU)
Олег Игоревич Иваненко
Олег Кириллович Иоселев (RU)
Олег Кириллович Иоселев
Алексей Владимирович Козырев (RU)
Алексей Владимирович Козырев
Дмитрий Анатольевич Орлов (RU)
Дмитрий Анатольевич Орлов
Виктор Владимирович Сумерин (RU)
Виктор Владимирович Сумерин
Елена Юльевна Юфа (RU)
Елена Юльевна Юфа
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт прецизионного приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт прецизионного приборостроения" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт прецизионного приборостроения"
Priority to RU2007134149/28A priority Critical patent/RU2352959C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2352959C1 publication Critical patent/RU2352959C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics, optics.
SUBSTANCE: invention is related to instruments for determination of angle coordinates of pulsed laser radiation sources and may be used in protection of different objects against directed aiming. Device comprises control unit, photodetector on the basis of photodiode, two superwide-angle lenses, in focal plane of which two light-sensitive matrices are installed accordingly; time for accumulation of signal of every light-sensitive matrices, on the one hand, is so insignificant, that it provides for absence of day background, and on the other hand, it exceeds time for reset of accumulated signal by second matrix, which provides for continuity of space viewing; control unit connected to the first and second light-sensitive matrices and with photodetector device, provides for alternate accumulation of signal by light-sensitive matrices and determines angle coordinates of pulsed laser radiation source and time of signals appearance at the outlet of photodetector; light-sensitive matrix in mode of signal accumulation at the moment of signal appearance at photodiode outlet, on completion of accumulation mode transferring into mode of signal reading by control unit; at that analysis of time-pulse modulation of signal at the outlet of photodetector may be used for recognition of friend or foe.
EFFECT: increased distance of laser radiation source and space viewing angle detection, increased accuracy of laser radiation source angular position measurement, and possibility to control surrounding space in continuous mode, which increases possibility of aiming device detection and destruction of enemy adjusting their sights.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к приборам для определения угловых координат источников импульсного лазерного излучения и может быть использовано при защите различных объектов от направленного прицеливания.The invention relates to devices for determining the angular coordinates of pulsed laser radiation sources and can be used to protect various objects from directional aiming.

Известны различные типы современных комплексов, позволяющих в любое время года и суток обнаружить средства нападения на больших дальностях и в широком диапазоне высот, определить их точные координаты и государственную принадлежность, известен целый арсенал прицелов, приборов ночного видения, используемых для обнаружения боевых единиц противника и наведения на цель, в которых применяются источники импульсного лазерного излучения, поэтому возникает необходимость в разработке средств противодействия обнаружению и прицеливанию.Various types of modern systems are known that make it possible at any time of the year or day to detect attack means at long ranges and in a wide range of heights, determine their exact coordinates and nationality, and a whole arsenal of sights and night-vision devices used to detect enemy combat units and guidance is known for the purpose in which pulsed laser radiation sources are used, therefore, there is a need to develop means of counteracting detection and aiming.

Известна малогабаритная лазерная локационная аппаратура дистанционной разведки оптических и оптико-электронных средств "Антиснайпер-М" http://www.ess.ru/publications/2_2004/volkov/volkov.htm. В приборе "Антиснайпер-М" применяется лазерный осветитель, для повышения чувствительности приемного канала применяется матрица ПЗС, с цифровым блоком обработки изображения. При этом повышение чувствительности достигается за счет пространственного и временного интегрирования сигналов накопительных элементов матрицы. Недостатком известной лазерной локационной аппаратуры является малая дальность обнаружения, обусловленная активным принципом построения, и невозможность контролировать окружающее пространство в непрерывном режиме.Known small-sized laser ranging equipment for remote reconnaissance of optical and optoelectronic means "Antisniper-M" http://www.ess.ru/publications/2_2004/volkov/volkov.htm. The Antisniper-M device uses a laser illuminator; a CCD matrix with a digital image processing unit is used to increase the sensitivity of the receiving channel. In this case, an increase in sensitivity is achieved due to the spatial and temporal integration of the signals of the storage elements of the matrix. A disadvantage of the known laser location equipment is the short detection range due to the active principle of construction, and the inability to control the surrounding space in a continuous mode.

Известно устройство обнаружения источников лазерного излучения, выбранное в качестве прототипа (RU 2248587С2, 20.03.2005). Известное устройство содержит, в том числе, блок обнаружения, состоящий из двух датчиков, и блок управления, которые позволяют определять угловые координаты источников лазерного излучения. Однако в известном устройстве в качестве датчиков обнаружения предлагается использовать элементы пассивной локации, такие как многоэлементные ИК-датчики или ИК-головки самонаведения. Такие датчики, по соображениям селекции фона, принципиально имеют малое угловое поле, а также с помощью известного устройства невозможно контролировать окружающее пространство в непрерывном режиме.A device for detecting laser radiation sources, selected as a prototype (RU 2248587C2, 03.20.2005) is known. The known device includes, including a detection unit, consisting of two sensors, and a control unit that allows you to determine the angular coordinates of the sources of laser radiation. However, in the known device as the detection sensors, it is proposed to use elements of a passive location, such as multi-element IR sensors or infrared homing heads. Such sensors, for reasons of background selection, fundamentally have a small angular field, and also using a known device it is impossible to control the surrounding space in a continuous mode.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение дальности обнаружения источника лазерного излучения и угла обзора пространства до величины не менее полусферы, возможность контролировать окружающее пространство в непрерывном режиме и увеличение точности определения угловых координат источника лазерного излучения.The technical result of the invention is to increase the detection range of the laser source and the viewing angle of the space to a value of at least a hemisphere, the ability to control the surrounding space in a continuous mode and increase the accuracy of determining the angular coordinates of the laser source.

Предлагаемое устройство определения угловых координат источника импульсного лазерного излучения содержит блок управления, фотоприемное устройство на основе фотодиода, два сверхширокоугольных объектива, в фокальной плоскости которых расположены соответственно две светочувствительные матрицы, причем блок управления соединен с обеими светочувствительными матрицами и фотоприемным устройством. Время накопления сигнала каждой из светочувствительных матриц, с одной стороны, настолько мало, что обеспечивает отсутствие дневного фона, а с другой стороны, превышает время сброса накопленного сигнала второй матрицей, что обеспечивает непрерывность обзора пространства. Блок управления обеспечивает поочередное накопление сигнала светочувствительными матрицами и переключение в момент появления сигнала на выходе фотоприемного устройства светочувствительной матрицы, находящейся в режиме накопления, после его завершения, в режим считывания сигнала блоком управления. Последний имеет возможность определения угловых координат импульсного лазерного источника излучения и времени появления импульсов на выходе фотоприемного устройства.The proposed device for determining the angular coordinates of a pulsed laser radiation source includes a control unit, a photodetector based on a photodiode, two ultra-wide-angle lenses, in the focal plane of which are respectively two photosensitive arrays, the control unit being connected to both photosensitive arrays and a photodetector. The signal accumulation time of each of the photosensitive matrices, on the one hand, is so short that it ensures the absence of a daylight background, and, on the other hand, exceeds the time of accumulation of the accumulated signal by the second matrix, which ensures continuous viewing of the space. The control unit provides sequential accumulation of the signal by the photosensitive arrays and switches at the time of the appearance of the signal at the output of the photodetector of the photosensitive matrix, which is in the accumulation mode, after its completion, into the mode of reading the signal by the control unit. The latter has the ability to determine the angular coordinates of a pulsed laser radiation source and the time of appearance of pulses at the output of the photodetector.

Кроме того, фотоприемное устройство может дополнительно содержать входной оптический элемент, установленный перед фотодиодом и выполненный в виде полусферической линзы из рассеивающего материала, например из молочного стекла.In addition, the photodetector may further comprise an input optical element mounted in front of the photodiode and made in the form of a hemispherical lens made of scattering material, such as milk glass.

Кроме того, в устройство может быть дополнительно введен последовательный интерфейс обмена информацией с внешними устройствами, соединенный с блоком обработки сигналов.In addition, a serial interface for exchanging information with external devices connected to the signal processing unit can be additionally introduced into the device.

На фиг.1 показана функциональная схема и состав предлагаемого устройства определения угловых координат источника импульсного лазерного излучения.Figure 1 shows the functional diagram and composition of the proposed device for determining the angular coordinates of the source of pulsed laser radiation.

1 - сверхширокоугольный объектив типа «рыбий глаз» (190°);1 - an ultra-wide-angle fisheye lens (190 °);

2 - светочувствительная матрица (КМОП 640×480);2 - photosensitive matrix (CMOS 640 × 480);

3 - фотоприемное устройство на основе PIN-фотодиода;3 - photodetector based on a PIN photodiode;

4 - полусферическая линза из молочного стекла (МС20);4 - hemispherical lens made of milk glass (MC20);

5 - электронный блок управления;5 - electronic control unit;

6 - последовательный интерфейс обмена информацией с внешними устройствами;6 - serial interface for exchanging information with external devices;

7 - внешнее питание устройства;7 - external power to the device;

На фиг.2 показаны временные диаграммы работы устройства определения угловых координат источника импульсного лазерного излучения.Figure 2 shows the timing diagrams of the device for determining the angular coordinates of the source of pulsed laser radiation.

8 - накопление сигнала на первой матрице;8 - signal accumulation on the first matrix;

9 - сброс информации на первой матрице;9 - reset information on the first matrix;

10 - накопление сигнала на второй матрице;10 - signal accumulation on the second matrix;

11 - сброс информации на второй матрице;11 - reset information on the second matrix;

12 - импульсы фотоприемного устройства;12 - pulses of the photodetector;

13 - считывание сигнала со второй матрицы, поскольку первый из импульсов фотоприемного устройства на временной диаграмме пришел во время накопления сигнала именно на второй матрице;13 - reading the signal from the second matrix, since the first of the pulses of the photodetector on the time diagram came during the accumulation of the signal on the second matrix;

14 - обработка считываемой информации (сигнала) в электронном блоке управления.14 - processing of the read information (signal) in the electronic control unit.

В устройстве использованы сверхширокоугольные объективы 1 типа «рыбий глаз» и фотоприемное устройство 3 на основе фотодиода с дополнительным рассеивающим элементом, что увеличивает угол пространственного обзора устройства до величины полусферы. Устройство обнаружения импульсного лазерного излучения и определения его координат может быть использовано, например, в системах для обнаружения летательного аппарата, боевой машины и т.п., снабженных лазерным дальномером или подсветчиком.The device used ultra-wide-angle lenses 1 of the type “fisheye” and a photodetector 3 based on a photodiode with an additional scattering element, which increases the spatial viewing angle of the device to a hemisphere. A device for detecting pulsed laser radiation and determining its coordinates can be used, for example, in systems for detecting an aircraft, combat vehicle, etc., equipped with a laser rangefinder or illuminator.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Исходным состоянием, в котором устройство находится большую часть времени, является «ожидание» прихода лазерного импульса. В этом состоянии блок управления 5 обеспечивает поочередное накопление сигнала 8, 10 (фиг.2) светочувствительными матрицами 2, что дает возможность контролировать окружающее пространство в непрерывном режиме и в отсутствие импульса от фотодиодного приемника 3 - поочередное сбрасывание накопленного сигнала 9, 11 (фиг.2). Минимальное время экспозиции светочувствительной матрицы определяется тем, что за это время необходимо успеть сбросить накопленный сигнал с другой матрицы. Время сбрасывания накопленного сигнала не превышает 10 мкс, в то время как для считывания сигнала необходимо время приблизительно в 103 раз больше, то есть около 10 мс.The initial state in which the device is located most of the time is “waiting” for the arrival of the laser pulse. In this state, the control unit 5 provides the alternate accumulation of the signal 8, 10 (FIG. 2) by the photosensitive matrices 2, which makes it possible to monitor the surrounding space in a continuous mode and, in the absence of a pulse from the photodiode receiver 3, alternately reset the accumulated signal 9, 11 (FIG. 2). The minimum exposure time of the photosensitive matrix is determined by the fact that during this time it is necessary to have time to dump the accumulated signal from another matrix. The reset time of the accumulated signal does not exceed 10 μs, while for reading the signal it takes about 10 3 times longer, that is, about 10 ms.

При поступлении импульса 12 (фиг.2) от фотоприемного устройства 3, означающего факт облучения устройства импульсом лазерного излучения, блок управления 5 переключает накапливающую в данный момент сигнал матрицу, после окончания режима накопления (окончания времени экспозиции), в состояние считывания сигнала (информации) блоком управления 5, а не в состояние сброса, как до этого.Upon receipt of a pulse 12 (Fig. 2) from a photodetector 3, indicating the fact that the device was irradiated with a laser pulse, the control unit 5 switches the matrix that is currently accumulating the signal, after the end of the accumulation mode (end of exposure time), into the state of reading the signal (information) the control unit 5, and not in the reset state, as before.

С началом считывания 13 (фиг.2) блоком управления 5 изображения с одной из матриц блок управления 5 начинает цикл определения угловых координат источника зарегистрированного (пришедшего) импульса лазерного излучения 14 (фиг.2). Процедура измерения угловых координат занимает дополнительно не более 6 мс.With the beginning of reading 13 (Fig. 2) by the image control unit 5 with one of the matrices, the control unit 5 starts a cycle of determining the angular coordinates of the source of the registered (arrived) laser radiation pulse 14 (Fig. 2). The procedure for measuring angular coordinates takes an additional no more than 6 ms.

И при этом блок управления 5 прекращает режим накопления сигнала обеими матрицами до окончания обработки сигнала и определения угловых координат.And at the same time, the control unit 5 terminates the accumulation mode of the signal by both matrices until the signal is processed and the angular coordinates are determined.

После окончания процедуры измерения угловых координат устройство выдает по последовательному интерфейсу обмена с внешними устройствами 6 угловые координаты и время прихода зарегистрированного фотоприемным устройством импульса, после чего снова возвращается в исходное состояние, «ожидая» прихода следующего импульса. При этом блок управления 5 снова обеспечивает режим поочередного накопления сигнала светочувствительными матрицами 2.After the procedure for measuring the angular coordinates is completed, the device provides the angular coordinates and time of arrival of the pulse registered by the photodetector via the serial interface for exchanging external devices 6, after which it again returns to its original state, “waiting” for the arrival of the next pulse. In this case, the control unit 5 again provides a mode of alternating signal accumulation by the photosensitive matrices 2.

Кроме того, одновременно с каждым пришедшим импульсом от фотоприемного устройства 3, даже во время процедуры измерения угловых координат ранее пришедшего импульса, блок управления 5 фиксирует время прихода очередного импульса лазерного излучения 12 (фиг.2) и посылает внешнему устройству информацию о времени прихода импульса и интервале времени, прошедшем с момента регистрации предыдущего импульса. Анализ времяимпульсной модуляции излучения лазерного источника может быть использован для целей распознавания свой-чужой.In addition, simultaneously with each incoming pulse from the photodetector 3, even during the procedure of measuring the angular coordinates of the previously received pulse, the control unit 5 fixes the arrival time of the next laser pulse 12 (Fig.2) and sends information to the external device about the time of arrival of the pulse and time interval from the moment of registration of the previous impulse. An analysis of the time-pulse modulation of the radiation of a laser source can be used for the purpose of recognizing friend or foe.

Таким образом, устройство может измерять угловые координаты приходящих импульсов лазерного излучения с частотой до 60 Гц и регистрировать время прихода импульсов лазерного излучения с частотой до нескольких МГц. Кроме того, повышается безопасность экипажа самолета или боевой машины, применяющих предлагаемое устройство, поскольку предлагаемое устройство работает в пассивном режиме и, следовательно, никак не обнаруживает себя и вместе с тем непрерывно контролирует окружающее пространство на предмет обнаружения лазерных систем наведения на самолет или боевую машину, имеющих данное устройство.Thus, the device can measure the angular coordinates of incoming pulses of laser radiation with a frequency of up to 60 Hz and record the time of arrival of laser pulses with a frequency of up to several MHz. In addition, the safety of the crew of an airplane or combat vehicle that uses the proposed device is increased, since the proposed device operates in a passive mode and, therefore, does not detect itself and at the same time continuously monitors the surrounding area to detect laser guidance systems for an airplane or combat vehicle, having this device.

Claims (5)

1. Устройство определения угловых координат источника импульсного лазерного излучения, содержащее блок управления, отличающееся тем, что содержит фотоприемное устройство на основе фотодиода и два сверхширокоугольных объектива, в фокальной плоскости которых расположены, соответственно, две светочувствительные матрицы, при этом блок управления соединен с первой и второй светочувствительными матрицами и с фотоприемным устройством, обеспечивает поочередное накопление сигнала светочувствительными матрицами и определение угловых координат импульсного лазерного источника излучения и времени появления сигналов на выходе фотоприемного устройства, причем анализ времяимпульсной модуляции сигнала на выходе фотоприемного устройства используется для распознавания целей свой-чужой.1. A device for determining the angular coordinates of a pulsed laser radiation source, comprising a control unit, characterized in that it contains a photodetector based on a photodiode and two ultra-wide-angle lenses, in the focal plane of which are respectively two photosensitive arrays, while the control unit is connected to the first and the second photosensitive arrays and with a photodetector, provides alternate signal accumulation by photosensitive arrays and determination of angular coordinates Inat of a pulsed laser radiation source and the time of appearance of the signals at the output of the photodetector, moreover, the analysis of time-pulse modulation of the signal at the output of the photodetector is used to recognize friend or foe targets. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что время накопления сигнала каждой из светочувствительных матриц, с одной стороны, настолько мало, что обеспечивает отсутствие дневного фона, а с другой стороны, превышает время сброса накопленного сигнала второй матрицей, что обеспечивает непрерывность обзора пространства.2. The device according to claim 1, characterized in that the accumulation time of the signal of each of the photosensitive matrices, on the one hand, is so short as to ensure the absence of a daylight background, and on the other hand, exceeds the reset time of the accumulated signal by the second matrix, which ensures continuous viewing space. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что светочувствительная матрица, находящаяся в режиме накопления сигнала в момент появления сигнала на выходе фотодиода, после завершения режима накопления переходит в режим считывания сигнала блоком управления.3. The device according to claim 1, characterized in that the photosensitive matrix, which is in the mode of accumulation of the signal at the time of the appearance of the signal at the output of the photodiode, after the completion of the accumulation mode switches to the mode of reading the signal by the control unit. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фотоприемное устройство дополнительно содержит входной оптический элемент, установленный перед фотодиодом и выполненный в виде полусферической линзы из рассеивающего материала, например из молочного стекла.4. The device according to claim 1, characterized in that the photodetector further comprises an input optical element mounted in front of the photodiode and made in the form of a hemispherical lens made of scattering material, such as milk glass. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно введен последовательный интерфейс обмена информацией с внешними устройствами, соединенный с блоком управления. 5. The device according to claim 1, characterized in that the serial interface for exchanging information with external devices connected to the control unit is additionally introduced.
RU2007134149/28A 2007-09-13 2007-09-13 Device for definition of angle coordinates of pulsed laser radiation source RU2352959C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007134149/28A RU2352959C1 (en) 2007-09-13 2007-09-13 Device for definition of angle coordinates of pulsed laser radiation source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007134149/28A RU2352959C1 (en) 2007-09-13 2007-09-13 Device for definition of angle coordinates of pulsed laser radiation source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2352959C1 true RU2352959C1 (en) 2009-04-20

Family

ID=41017901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007134149/28A RU2352959C1 (en) 2007-09-13 2007-09-13 Device for definition of angle coordinates of pulsed laser radiation source

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2352959C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613587C2 (en) * 2015-03-12 2017-03-17 Александр Федорович Осипов Multispectral optical-electronic device for purpose of target acquisition
RU2686398C1 (en) * 2018-07-13 2019-04-25 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" Laser radiation warning device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613587C2 (en) * 2015-03-12 2017-03-17 Александр Федорович Осипов Multispectral optical-electronic device for purpose of target acquisition
RU2686398C1 (en) * 2018-07-13 2019-04-25 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" Laser radiation warning device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10209350B2 (en) Planar imaging sensor having plural photo detector groups with different detection windows
US9897688B2 (en) Laser detection and image fusion system and method
US8304729B2 (en) Apparatus and methods for use in flash detection
US9347742B2 (en) Electro-optic system for crosswind measurement
US6864965B2 (en) Dual-mode focal plane array for missile seekers
US9927210B2 (en) Laser daylight designation and pointing
CN101975953A (en) Hand-held round-the-clock laser imaging distance measurer
US4836672A (en) Covert optical system for probing and inhibiting remote targets
US9448107B2 (en) Panoramic laser warning receiver for determining angle of arrival of laser light based on intensity
CN101566693B (en) System for detecting active imaging and passive imaging of common aperture
FI3103062T3 (en) Method for detecting and classifying events of a scene
EP2549301B1 (en) Optical detection of radiometric events
RU2352959C1 (en) Device for definition of angle coordinates of pulsed laser radiation source
CN103615934B (en) Anti-sniper detection system
RU2617459C1 (en) Multichannel optical-location system
RU2613587C2 (en) Multispectral optical-electronic device for purpose of target acquisition
US10739454B2 (en) Low cost, high accuracy laser warning receiver
RU2643657C1 (en) Sighting system of weapon with laser range finder
Dulski et al. Infrared uncooled cameras used in multi-sensor systems for perimeter protection
CN204555820U (en) Instrument taken aim at by infrared thermal imaging rifle based on infrared technique
RU2350889C2 (en) Two-channel ground target detector
McDaniel et al. EO/IR sensors for border security applications
Dulski et al. Application of infrared uncooled cameras in surveillance systems

Legal Events

Date Code Title Description
HK4A Changes in a published invention
PD4A Correction of name of patent owner
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20200827