RU2451302C1 - Simulator of glare re-reflections of laser light by sea surface - Google Patents
Simulator of glare re-reflections of laser light by sea surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451302C1 RU2451302C1 RU2011109955/28A RU2011109955A RU2451302C1 RU 2451302 C1 RU2451302 C1 RU 2451302C1 RU 2011109955/28 A RU2011109955/28 A RU 2011109955/28A RU 2011109955 A RU2011109955 A RU 2011109955A RU 2451302 C1 RU2451302 C1 RU 2451302C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- output
- glare
- input
- generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в качестве имитатора импульсных высокочастотных сигналов, образуемых на выходе матричного фотоприемного устройства с размерностью m n - элементов в матрице, принимающего лазерные излучения, переотраженные бликами морской поверхности, хаотически распределенные во времени и по пространству, при решении локационной задачи по низколетящим ракетам морского базирования (m - число столбцов, n - число строк в матрице).The invention relates to instrumentation and can be used as a simulator of pulsed high-frequency signals generated at the output of a matrix photodetector with a dimension mn - elements in a matrix that receives laser radiation, reflected by glare of the sea surface, randomly distributed in time and space, when solving a location problem for low-flying sea-based missiles (m is the number of columns, n is the number of rows in the matrix).
Известен способ лазерной локации низколетящих ракет морского базирования (типа «Гарпун»), основанный на зондировании дифракционно ограниченного объекта, движущегося над поверхностью моря (океана), немодулированными излучениями одночастотного лазера непрерывного действия и многоканальной когерентной обработке принимаемых излучений матричным фотоприемным устройством с определением доплеровских сдвигов частоты в переотраженном излучении и последующей многоканальной параллельной согласованной фильтрацией выделенных радиосигналов, отличающийся тем, что когерентному приему и обработке дополнительно и одновременно подвергают отраженные от нескольких бликов морской поверхности излучения, поступающие на фотоприемную матрицу с разных произвольно распределенных угловых направлений, определяют в соответствующих каналах, связанных с матричным фотоприемным устройством, доплеровские сдвиги частоты в принятых излучениях от бликов морской поверхности и соответствующие им угловые координаты на эти морские блики, вычисляют текущие координаты местоположения объекта и его истинную скорость, а также статистически усредняют полученные результаты вычислений всей совокупности совместных измерений указанных параметров [1].A known method of laser ranging low-flying sea-based missiles (type "Harpoon"), based on the sounding of a diffraction limited object moving above the surface of the sea (ocean), unmodulated emissions of a single-frequency continuous laser and multichannel coherent processing of received radiation by a matrix photodetector with the determination of Doppler frequency shifts in the reflected radiation and subsequent multichannel parallel matched filtering of the selected radio signal c, characterized in that the radiation reflected from several glare of the sea surface, incident on the photodetector matrix from different randomly distributed angular directions, is additionally and simultaneously subjected to coherent reception and processing, and Doppler frequency shifts in the received radiation are determined in the corresponding channels associated with the photodetector array from glare of the sea surface and the corresponding angular coordinates to these sea glare, calculate the current coordinates of the location of the object and its true speed, as well as statistically average the results of calculations of the entire set of joint measurements of these parameters [1].
Известен также иной способ лазерной локации таких ракет, при котором не используются сигналы рассеянного излучения от ракеты в направлении ее зондирования из-за маскирующих ракету покрытий, снижающих ее эффективную поверхность рассеяния, и решение задачи обнаружения и автосопровождения ракеты осуществляется по перемещающейся с движением ракеты картины бликовых переотражений лазерного излучения бликами морской поверхности, над которой находится движущаяся ракета, рассеивающая зондирующее излучение локатора в направлении на локализованную морскую поверхность [2].There is also known a different method of laser location of such missiles, in which the scattered radiation signals from the missile are not used in the direction of its sounding due to coatings masking the missile, which reduce its effective scattering surface, and the missile is detected and auto-guided by moving patches of light with the rocket moving re-reflections of laser radiation by glare of the sea surface, above which there is a moving rocket, scattering the probe radiation of the locator in the direction of the locale ovannuyu sea surface [2].
Аналогов заявляемого технического решения не имеется.Analogues of the claimed technical solution is not available.
Целью изобретения является обеспечение возможности проверки работы радиоэлектронного тракта лазерного когерентного локатора, предназначенного для обнаружения, автосопровождения по угловым координатам и измерения параметров низколетящей ракеты морского базирования - ее радиальной скорости и наклонной дальности - и содержащего в приемном канале матричное фотоприемное устройство размерностью mn-элементов, воспринимающее бликовые переотражения лазерного излучения, рассеянного ракетой в локализованную зону морской поверхности.The aim of the invention is to provide the ability to verify the operation of the electronic path of a laser coherent locator designed to detect, auto-track along angular coordinates and measure the parameters of a low-flying sea-based rocket - its radial speed and slant range - and containing a mn-element matrix photodetector in the receiving channel that senses glare reflections of laser radiation scattered by a rocket into a localized zone of the sea surface.
Указанная цель изобретения достигается в имитаторе бликовых переотражений лазерного излучения морской поверхностью, включающем последовательно соединенные генератор синхроимпульсов, генератор линейно-частотно-модулированного сигнала, блок из N параллельно работающих смесителей, сумматор линейно-частотно-модулированных сигналов-эквивалентов, согласующий усилитель, дисперсионную линию задержки, компенсирующий потери широкополосный усилитель, амплитудный детектор, пороговое устройство, широкополосный усилитель и формирователь Х-координат бликов, второй вход которого связан с выходом генератора синхроимпульсов, а выход подключен к первому информационному входу персонального компьютера с дисплеем, а также N перестраиваемых по частоте высокочастотных генераторов, подключенных соответственно ко вторым входам смесителей в составе блока смесителей через N-2 управляемых электронных коммутаторов сигналов гетеродинирования, управляющие входы N перестраиваемых по частоте высокочастотных генераторов подключены к выходам N формирователей управляющих напряжений (или кодов), входы которых подключены к выходам N - канального датчика случайных чисел размерностью n каждое, синхронизируемого сигналами генератора синхроимпульсов, где n - число строк матрицы бликовых переотражений эквивалентной зоны морской поверхности, выход генератора синхроимпульсов также подключен ко второму входу персонального компьютера с дисплеем и к входу N-канального датчика случайных чисел размерностью m, где m - число столбцов матрицы бликовых переотражений эквивалентной зоны морской поверхности, выход этого датчика подключен к формирователю Y-координат бликов, выход которого соединен с третьим информационным входом персонального компьютера с дисплеем, кроме того, выход генератора синхроимпульсов соединен с датчиком случайных чисел размерностью N - 2, выход которого управляет формирователем числа включаемых управляемыми электронными коммутаторами N - 2 перестраиваемых по частоте высокочастотных генераторов, а N - 2 выходов этого формирователя связаны с N - 2 управляемыми электронными коммутаторами через соответствующие электронные приводы.This objective of the invention is achieved in a simulator of glare of laser radiation by the sea surface, including a series-connected clock generator, a linear frequency-modulated signal generator, a block of N parallel-working mixers, an adder of linear-frequency-modulated signal equivalents, a matching amplifier, a dispersion delay line loss-compensating broadband amplifier, amplitude detector, threshold device, broadband amplifier and driver X- glare coordinate, the second input of which is connected to the output of the clock generator, and the output is connected to the first information input of a personal computer with a display, as well as N frequency-tunable high-frequency generators connected respectively to the second inputs of the mixers in the mixer block via N-2 controlled electronic switches heterodyning signals, the control inputs of N frequency-tunable high-frequency generators are connected to the outputs of N control voltage conditioners (or Dov), the inputs of which are connected to the outputs of an N - channel random number sensor of dimension n each, synchronized by the signals of the clock generator, where n is the number of rows of the matrix of flare rereflections of the equivalent zone of the sea surface, the output of the clock generator is also connected to the second input of a personal computer with a display and to the input of the N-channel random number sensor of dimension m, where m is the number of columns of the matrix of glare reflections of the equivalent zone of the sea surface, the output of this sensor is connected to to the Y-coordinate flare corrector, the output of which is connected to the third information input of a personal computer with a display, in addition, the output of the clock generator is connected to a random number sensor of size N - 2, the output of which controls the number former of frequency-tunable controlled electronic switches N - 2 switched by high-frequency generators, and N - 2 outputs of this shaper are connected to N - 2 controlled electronic switches through the corresponding electronic drives.
Достижение цели изобретения объясняется формированием на выходе порогового устройства серии случайно распределенных во времени сверхкоротких импульсов, отображающих Х-координаты бликов, число которых случайно меняется в диапазоне от 2 до N в каждом цикле формирования, в котором также формируются соответствующие случайно распределенные Y-координаты бликов, что позволяет программным путем в персональном компьютере с дисплеем для заданных значений радиальной скорости предполагаемой ракеты, высоты ее полета над уровнем моря, начальной наклонной дальности предполагаемой ракеты и координат лазерного когерентного локатора определить динамику полета предполагаемой ракеты во времени с вычислением динамики изменения ее угловых координат - азимута и угла места, используя методику статистического усреднения XY-координат бликов в последовательности циклов их формирования для определения истинных текущих координат предполагаемой ракеты. Имитатор позволяет заменить натурные испытания лазерного когерентного локатора по реально летящей ракете на этапе проектирования структуры локатора, что диктуется экономической целесообразностью.The achievement of the objective of the invention is explained by the formation at the output of the threshold device of a series of ultrashort pulses randomly distributed over time, displaying the X-coordinates of the glare, the number of which randomly varies in the range from 2 to N in each formation cycle, in which the corresponding randomly distributed Y-coordinates of the glare are also formed, which allows programmatically in a personal computer with a display for preset values of the radial velocity of the proposed rocket, its altitude above sea level, the initial the apparent range of the alleged missile and the coordinates of the laser coherent locator to determine the flight dynamics of the proposed missile in time with the calculation of the dynamics of changes in its angular coordinates - azimuth and elevation angle, using the technique of statistical averaging of the XY coordinates of glare in the sequence of their formation cycles to determine the true current coordinates of the proposed missile. The simulator allows you to replace full-scale tests of a laser coherent radar with a real flying rocket at the stage of designing the structure of the locator, which is dictated by economic feasibility.
Структурная схема имитатора представлена на рис.1 и 2 и содержит:The block diagram of the simulator is shown in Figs. 1 and 2 and contains:
1 - генератор синхроимпульсов (ГСИ),1 - clock generator (GSI),
2 - генератор линейно-частотно-модулированных сигналов (ГЛЧМ),2 - generator linear frequency-modulated signals (HLFM),
3 - блок из параллельно работающих N смесителей,3 - block of parallel running N mixers,
А…Н - N - 2 управляемых электронных коммутаторов,And ... N - N - 2 managed electronic switches,
4 - сумматор линейно-частотно-модулированных сигналов-эквивалентов,4 - adder linearly-frequency-modulated signal equivalents,
5 - согласующий усилитель,5 - matching amplifier,
6 - дисперсионную линию задержки (ДЛЗ),6 - dispersion delay line (DLZ),
7 - компенсирующий потери широкополосный усилитель,7 - loss-compensating broadband amplifier,
8 - амплитудный детектор,8 - amplitude detector,
9 - пороговое устройство,9 - threshold device
10 - широкополосный усилитель,10 - broadband amplifier,
Г-01…Г-10 - перестраиваемые по частоте высокочастотные генераторы (число их N),G-01 ... G-10 - frequency-tunable high-frequency generators (their number N),
11…20 - формирователи управляющих напряжений (число их N),11 ... 20 - shapers control voltages (their number N),
21 - N-канальный датчик случайных чисел размерностью n по каждому,21 - N-channel random number sensor of dimension n for each,
22 - N-канальный датчик случайных чисел размерностью m,22 - N-channel random number sensor of dimension m,
23 - формирователь Y-координат бликов,23 - shaper Y-coordinates of the glare,
24 - датчик случайных чисел размерностью N - 2,24 - random number sensor of dimension N - 2,
25 - формирователь числа включаемых управляемыми электронными коммутаторами (от А до Н) N - 2 перестраиваемых по частоте высокочастотных генераторов Г-03…Г-10,25 - shaper of the number of switched on controlled electronic switches (from A to H) N - 2 frequency-tunable high-frequency generators G-03 ... G-10,
26…33 - электронные приводы (их число N - 2) коммутаторов А…Н,26 ... 33 - electronic drives (their number N - 2) of switches A ... H,
34 - формирователь Х-координат бликов,34 - shaper X-coordinates of glare,
35 - персональный компьютер с дисплеем (с установленной программой обработки).35 - personal computer with a display (with installed processing program).
На рис.3 и 4 показаны летящая со скоростью V ракета 36 на высоте h над морской поверхностью и установленный на корабле лазерный когерентный локатор 37 на расстоянии L от ракеты.Figures 3 and 4
На рис.5 дана блок-схема лазерного когерентного локатора, которая содержит:Figure 5 shows a block diagram of a laser coherent locator, which contains:
38 - одночастотный газовый лазер непрерывного действия передающего канала, например, мощный СО2-лазер с частотой излучения νO (с длиной волны 10,6 мкм),38 - a single-frequency gas laser of a continuous transmission channel, for example, a powerful CO 2 laser with a radiation frequency ν O (with a wavelength of 10.6 μm),
39 - первый светоделительный кубик (с малым отражением и большим пропусканием),39 - the first beam splitting cube (with low reflection and high transmittance),
40 и 41 - отражатели передающего канала,40 and 41 - reflectors of the transmitting channel,
42 - передающий телескоп,42 - transmitting telescope,
43 - приемный объектив,43 - receiving lens
44 - матричный фотоприемник с матрицей размерностью mn-элементов, например, на основе соединения «кадмий-ртуть-теллур», охлаждаемого жидким азотом,44 is a matrix photodetector with a matrix of dimension mn elements, for example, based on the connection "cadmium-mercury-tellurium", cooled by liquid nitrogen,
45 - одночастотный газовый лазер гетеродинного канала, например, СО2 лазер, настроенный на частоту νГЕТ,45 is a single-frequency gas laser of the heterodyne channel, for example, a CO 2 laser tuned to a frequency ν HET ,
46 - пьезокорректор подстройки частоты излучения лазера 45,46 - piezoelectric corrector tuning the frequency of the laser radiation 45,
47 - подвижное зеркало резонатора лазера 45,47 - a moving mirror of the laser cavity 45,
48 - второй светоделительный кубик, аналогичный кубику 39,48 - the second beam-splitting cube, similar to cube 39,
49 и 51 - отражатели гетеродинного канала,49 and 51 are reflectors of the heterodyne channel,
50 - фотометрический клин (для регулировки мощности гетеродинного канала),50 - photometric wedge (to adjust the power of the local oscillator channel),
52 - формирующая оптика гетеродинного канала,52 - forming optics of the heterodyne channel,
53 - отражатель гетеродинного канала,53 - reflector heterodyne channel,
54 - третий светоделительный кубик с 50% пропусканием и отражением,54 - the third beam-splitting cube with 50% transmittance and reflection,
55 - фотосмеситель системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) гетеродинного лазера 45,55 - photosystem mixer automatic frequency control (AFC) heterodyne laser 45,
56 - смеситель радиочастотного канала системы АПЧ,56 - mixer RF channel system AFC,
57 - гетеродин системы АПЧ,57 - the local oscillator of the AFC system,
58 - резонансный фильтр, настроенный на частоту νГЕТ-νO+FO,58 is a resonant filter tuned to the frequency ν ГЕТ -ν O + F O ,
59 - фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ),59 - phase-sensitive rectifier (PCV),
60 - опорный генератор для работы ФЧВ, настроенный на частоту + FO,60 - reference generator for the operation of the PCF, tuned to the frequency + F O ,
61 - интегратор системы АПЧ,61 - integrator AFC system,
62 - усилитель постоянного тока,62 - DC amplifier,
63 - блок обработки данных приемного канала, включающий ДЛЗ-обработку,63 is a block of data processing of the receiving channel, including DLZ processing,
64 - персональный компьютер с дисплеем (с введенной программой обработки),64 - a personal computer with a display (with the entered processing program),
65 - вычислитель угловых координат цели,65 - calculator of the angular coordinates of the target,
66 - привод управления азимутом β,66 - azimuth control drive β,
67 - привод управления углом места ε,67 - control angle elevation ε,
68 - кривая доплеровского контура усиления для СО2-лазеров 38 и 45.68 is a curve of the Doppler gain loop for CO 2 lasers 38 and 45.
Рассмотрим действие заявляемого устройства.Consider the action of the claimed device.
Генератор синхроимпульсов 1 вырабатывает короткие импульсы, определяющие период Т цикла работы устройства. Этими импульсами с задержкой ΔT запускается генератор ЛЧМ 2 высокочастотных импульсных сигналов длительностью tИМП=Т-ΔT (задержка ΔT осуществляется внутри схемы ГЛЧМ, например, использованием схемы одновибратора). На выходе ГЛЧМ 2 образуется периодическая последовательность радиоимпульсов с линейной частотной модуляцией в диапазоне Δf=fMAX-fMIN, где fMAX - максимальная частота перестройки, fMIN - минимальная. ЛЧМ сигналы поступают параллельно на первые входы смесителей блока N смесителей 3, ко вторым входам которых поступают высокочастотные сигналы с выходов N перестраиваемых по частоте высокочастотных генераторов Г-01…Г-10. При этом два из этих генератором включены к соответствующим смесителям постоянно, а остальные N - 2 - через N - 2 управляемых электронных коммутаторов А…Н. В каждом из указанных генераторов частота колебаний в течение времени задержки ΔТ устанавливается в пределах полосы ΔF, то есть от минимальной частоты fC MIN до максимальной частоты fC MAX, так что fC MAX-fC MIN=ΔF. На выходе каждого из смесителей блока 3 образуются периодически следующие импульсные ЛЧМ сигналы-эквиваленты с суммарными частотами fЛЧМ-Э(t)=fЛЧМ(t)+fC(t), где fMIN≤fЛЧМ(t)≤fMAX и fC MIN≤fC(t)≤fC MAX - диапазоны возможных изменений ЛЧМ сигнала в ГЛЧМ 2 и частоты колебаний в генераторах Г-01…Г-10 (фиксированные частоты в пределах данного цикла). Число сигналов гетеродинирования, поступающих на блок смесителей 3, может варьироваться в разных циклах от двух до N (в указанном на рис.1 устройстве N=10) в зависимости от того, сколько управляемых электронных коммутаторов А…Н включено с помощью электронных приводов 26…33.The
Составной сигнал ЛЧМ-эквивалентов, число которых равно К (где 2≤К≤N) в рассматриваемом цикле, после его усиления в согласующем усилителе 5 поступает на вход дисперсионной линии задержки (ДЛЗ) 6, согласованной с К сигналами ЛЧМ-эквивалентов. Фактор согласования означает соблюдение равенства ΔFЛЗ/τЛЗ=Δf/tИМП, где ΔFЛЗ и τЛЗ - соответственно полоса пропускания и длительность импульсной характеристики ДЛЗ 6. Отметим, что произведение ΔFЛЗ τЛЗ=В>>1 - база ДЛЗ, а величина (В)1/2 определяет величину повышения отношения сигнал/шум на выходе ДЛЗ, что существенно увеличивает обнаружительную способность локационных устройств, использующих сложные радиосигналы (ЛЧМ) с их согласованной фильтрацией на основе ДЛЗ.The composite signal of the LFM equivalents, the number of which is K (where 2≤K≤N) in the considered cycle, after amplification in the matching
Длительность «сжатых» радиоимпульсов tСЖ на выходе ДЛЗ 6, как известно, равна tСЖ=1/ΔFЛЗ, а их временное положение относительно фронта импульсов генератора синхроимпульсов 1 соответственно t1, t2, t3, …tK определяется значениями частот сигналов гетеродинирования fC1, fC2, fC3…fCK с выхода К действующих перестраиваемых по частоте высокочастотных генераторов Г-01…Г-10, где К≤N. «Сжатые» радиоимпульсы располагаются во временном интервале ΔtСЖ=tИМП-τЛЗ. Следовательно, максимальное число разрешаемых друг от друга «сжатых» радиоимпульсов равно R=τЛЗ Δf или R=В Δf/ΔFЛЗ, то есть возможен раздельный прием и обработка большого числа ЛЧМ-эквивалентов или, что то же, значительное увеличение числа N, так как обычно R>>N.The duration of the “compressed” radio pulses t SJ at the output of
После прохождения «сжатых» радиоимпульсов в компенсирующем потери широкополосном усилителе 7 с полосой пропускания ΔFЛЗ и их детектирования в амплитудном детекторе 8 К импульсных сигналов подвергаются пороговому ограничению в пороговом устройстве 9 с устанавливаемым порогом, отсекающим шумовые выбросы (помехи), и усилению в широкополосном усилителе 10, а его выходной сигнал поступает на формирователь Х-координат бликов 34, для объяснения действия которого обратимся к рассмотрению рис.3 и 4. Так, на рис.3 показано облучение летящей с радиальной скоростью V ракеты 36 вдоль оси X. Частота облучения равна νO. Это излучение рассеивается ракетой в различных направлениях корпусом ракеты на морскую поверхность на некоторую площадку. Размер этой площадки определяется рассеивающей поверхностью ракеты и может оказаться значительным. Однако видимый матричным фотоприемником лазерного когерентного локатора размер такой площадки на поверхности моря под летящей ракетой является ограниченным числом mn-элементов в фотоприемной матрице, где m - число столбцов, n - число строк в матрице.After the passage of “compressed” radio pulses in the compensating loss of a
Из теории эффекта Доплера известно [3-4], что частота рассеянного движущейся ракеты излучения определяется формулой νPAC=2νO V cos α/c, где α - угол между вектором скорости V и направлением рассеянного излучения, с=3·108 м/с - электродинамическая постоянная (скорость света в вакууме). Поэтому частота рассеянного излучения νPAC может быть как большей, так и меньшей частоты облучения νO лазерным когерентным локатором в зависимости от угла рассеяния α. Если размер D освещаемой зоны морской поверхности (см. рис.3) вдоль оси Х соответствует угломестному углу зрения фоточувствительной матрицы с n строками, то диапазон видимых локатором углов рассеяния ракетой лежит в пределах от α1 до α2 для заданного значения наклонной дальности L (рис.4). Соответственно частоты рассеянного излучения в указанном диапазоне углов α лежат в пределах ν2≤νO≤ν1 и при этом угол α2=π-α1, а частота рассеянного ракетой излучения под углом π/2 равна частоте облучения ракеты νO.It is known from the theory of the Doppler effect [3-4] that the frequency of a scattered moving radiation rocket is determined by the formula ν PAC = 2ν O V cos α / c, where α is the angle between the velocity vector V and the direction of scattered radiation, s = 3 · 10 8 m / s - electrodynamic constant (speed of light in vacuum). Therefore, the frequency of scattered radiation ν PAC can be both higher and lower than the frequency of irradiation ν O with a laser coherent locator, depending on the scattering angle α. If the size D of the illuminated zone of the sea surface (see Fig. 3) along the X axis corresponds to the elevation angle of view of the photosensitive matrix with n rows, then the range of the missile scattering angles visible by the locator lies in the range from α 1 to α 2 for a given value of the inclined range L ( fig. 4). Correspondingly, the frequencies of the scattered radiation in the indicated range of angles α lie in the range ν 2 ≤ν O ≤ν 1 and the angle α 2 = π-α 1 , and the frequency of the radiation scattered by the rocket at an angle π / 2 is equal to the radiation frequency of the rocket ν O.
Как несложно понять, морская поверхность всегда испытывает то или иное волнение (от штиля до бури) и поэтому может быть интерпретирована как совокупность хаотически распределенных на ней квазиточечных отражателей рассеянного ракетой лазерного излучения. Такая поверхность представляет собой пространственный модулятор бликовых переотражений, распределенных пространственно стохастически во времени. Такие бликовые переотражения лазерного излучения воздействуют в лазерном когерентном локаторе (рис.5) на соответствующие элементы матрицы фотоприемника 44 размерностью mn. При этом на m элементах k-ой строки матрицы, где k=1, 2, 3, …n, частота рассеянного ракетой излучения νk(α) является одинаковой (вдоль координаты Y) и определяется углом рассеяния α.It is easy to understand that the sea surface always experiences some kind of excitement (from calm to storm) and therefore can be interpreted as a combination of quasi-point reflectors randomly distributed on it by laser radiation scattered by a rocket. Such a surface is a spatial modulator of flare rereflections distributed spatially stochastically in time. Such flashing reflections of laser radiation act in the laser coherent locator (Fig. 5) on the corresponding elements of the photodetector array 44 with dimension mn. Moreover, on m elements of the kth row of the matrix, where k = 1, 2, 3, ... n, the frequency of the radiation scattered by the rocket ν k (α) is the same (along the Y coordinate) and is determined by the scattering angle α.
Стохастизм время-пространственного распределения бликовых переотражений лазерного излучения морской поверхностью имитируется в заявляемом устройстве с помощью трех датчиков 21, 22 и 24 (рис.2) случайных чисел, запускаемых импульсами с генератора синхроимпульсов 1. С помощью N-канального датчика 21 случайных чисел размерностью n по каждому в каждом цикле работы устройства задаются формирователями управляющих напряжений 11…20 (их число также равно N) случайно распределенные в диапазоне Δf частоты генерируемых колебаний в перестраиваемых по частоте высокочастотных генераторах Г-01…Г-10. С помощью N-канального датчика 22 случайных чисел размерностью m задаются N случайных координат Y для всех бликовых переотражений с координатами X, то есть N-канальный датчик 22 вырабатывает параллельно N случайных кодовых комбинаций, каждая из которых в формирователе Y-координат бликов 23 сопоставляется координате X, формируемой в формирователе Х-координат бликов 34. И полученные группы координат Х и Y бликовых переотражений передаются в персональный компьютер с дисплеем 35. Наконец, с помощью датчика 24 случайных чисел размерностью N - 2 в каждом цикле работы устройства задается конкретное число действующих бликов, число которых в цикле может изменяться от двух до N. Это достигается работой связанного с этим датчиком формирователя 25 числа включаемых управляемыми электронными коммутаторами (от А до Н) N - 2 перестраиваемых по частоте высокочастотных генераторов Г-03…Г-10. Электронные коммутаторы включаются с помощью электронных приводов 26…33.The stochasticism of the time-spatial distribution of glare of laser light reflections by the sea surface is simulated in the inventive device using three
Информация о тактировании циклов работы устройства, работающего по соответствующей программе обработки данных о бликовых координатах и их числе, достигается связью генератора синхроимпульсов 1 с персональным компьютером с дисплеем 35. Распределения имитируемых бликов в серии последовательных циклов статистически обрабатывается, в результате чего находятся текущие координаты рассеивающей лазерное излучение предполагаемой движущейся ракеты. Задавая параметры радиальной скорости V ракеты, ее исходной наклонной дальности L и высоты полета h над уровнем моря, компьютер рассчитывает текущие координаты ракеты и угловые координаты на нее - азимут β и угол места ε.Information on the clocking of the operation cycles of a device operating according to the corresponding data processing program for glare coordinates and their number is achieved by connecting the
Работа имитатора аналогична действию лазерного когерентного локатора при работе его по реальной низколетящей ракете морского базирования. Структура такого локатора изображена на рис.5 и ранее описана автором в разных вариантах [5-11]. В локаторе используется мощный одночастотный CO2-лазер непрерывного действия 38 и гетеродинный маломощный CO2-лазер непрерывного действия 45 с возможностью перестройки частоты излучения νГЕТ>νO с помощью изменения длины резонатора пьезокорректором 45 с закрепленным на нем отражателем 47 резонатора, как это видно на кривой доплеровского контура усиления 68. С помощью системы автоподстройки частоты разность частот νГЕТ-νO поддерживается с требуемой точностью [12]. Частоты принятых в приемном канале матрицей фотоприемника 44 бликовых переотражений от морской поверхности смешиваются с частотой оптического гетеродина, и радиосигнал разностной частоты когерентного фотосмешения передается в блок обработки данных 63 приемного канала, структура которого аналогична той, которая представлена в составе заявляемого имитатора (рис.1) с использованием ДЛЗ 6.The operation of the simulator is similar to the action of a laser coherent locator when operating on a real low-flying sea-based missile. The structure of such a locator is depicted in Fig. 5 and previously described by the author in different versions [5-11]. The locator uses a powerful single frequency CO 2 laser 38 and the continuous low power LO CO 2 continuous laser 45 to emit frequency tuning ν GET> ν O by changing the length of the resonator pezokorrektorom 45 mounted thereon reflector cavity 47, as can be seen on the curve of the Doppler gain loop 68. Using a frequency-locked loop, the frequency difference ν HET -ν O is maintained with the required accuracy [12]. The frequencies of the glare reflections from the sea surface received in the receiving channel by the photodetector matrix 44 are mixed with the frequency of the optical local oscillator, and the difference signal of the difference frequency of the coherent photo mixing is transmitted to the data processing unit 63 of the receiving channel, the structure of which is similar to that presented in the inventive simulator (Fig. 1) using
Рассмотрим пример реализации лазерного когерентного локатора, выполненного по схеме рис.5. Пусть матрица фотоприемника имеет размерность 100×100 элементов, то есть m=n=100. Частоты принимаемого бликового лазерного излучения ν(α) лежат в пределах νO-Δν*≤ν(α)≤νO+Δν*, где Δν*=1,414 V νO/с=40 МГц при условии, что V=300 м/с, νO - 2,83·1013 Гц, 45°≤α≤135°, D=2h и νГЕТ=νO+120 МГц. Если в качестве ДЛЗ использовать линию с полосой пропускания ΔFЛЗ=40 МГц и длительностью импульсной характеристики τЛЗ=50 мкс (база ДЛЗ В=2000), то полоса перестройки в ГЛЧМ 2 Δf=80 МГц с длительностью ЛЧМ импульса tИМП=100 мкс при Т=1 мс. Тогда разностная частота бликовых переотражений и частоты лазерного гетеродина 45 на выходе фотоприемника 44 будет лежать в диапазоне от 80 МГц до 160 МГц. Более высокая разностная частота будет соответствовать наибольшим углам рассеяния α2 (рис.3), а наименьшая - минимальным углам α1. Частота 120 МГц соответствует центральному (50-му) элементу матрицы фотоприемника или той строке морской поверхности, над которой расположена ракета.Consider an example of the implementation of a laser coherent locator made according to the scheme in Fig. 5. Let the photodetector matrix have a dimension of 100 × 100 elements, i.e. m = n = 100. The frequencies of the received glare laser radiation ν (α) lie in the range ν O −Δν * ≤ν (α) ≤ν O + Δν *, where Δν * = 1.414 V ν O / s = 40 MHz, provided that V = 300 m / s, ν O - 2.83 · 10 13 Hz, 45 ° ≤α≤135 °, D = 2h and ν ГЕТ = ν O +120 MHz. If we use a line with a passband ΔF LZ = 40 MHz and a duration of the impulse response τ LZ = 50 μs (base of the DLZ V = 2000) as the DLZ, then the tuning band in the HFDM is 2 Δf = 80 MHz with the duration of the LFM pulse t IMP = 100 ms at T = 1 ms. Then the difference frequency of flare reflections and the frequency of the laser local oscillator 45 at the output of the photodetector 44 will lie in the range from 80 MHz to 160 MHz. A higher difference frequency will correspond to the largest scattering angles α 2 (Fig. 3), and the smallest to the minimum angles α 1 . The frequency of 120 MHz corresponds to the central (50th) element of the photodetector matrix or to that line of the sea surface above which the rocket is located.
Таким образом, о местоположении ракеты потенциального противника можно судить о положении центра совокупности бликовых переотражений рассеянного ракетой лазерного излучения после статистической обработки в персональном компьютере с дисплеем 64 группы бликов для нескольких последовательных циклов обработки, следующих с частотой 1/Т. Это также позволит найти угловые координаты линии зондирования ракеты - азимут β и угол места ε - в вычислителе угловых координат цели 65 и проводить автосопровождение цели приводами управления 66 и 67 соответственно по азимуту и углу места.Thus, the location of a potential adversary’s rocket can be judged by the position of the center of the flare rereflection of the laser radiation scattered by the missile after statistical processing in a personal computer with a display of 64 flare groups for several consecutive processing cycles, followed with a frequency of 1 / T. This will also make it possible to find the angular coordinates of the rocket sensing line — azimuth β and elevation angle ε — in the calculator of angular coordinates of target 65 and to conduct auto tracking of the target with control drives 66 and 67 in azimuth and elevation, respectively.
Источники информацииInformation sources
1. Меньших О.Ф. Способ локации. Патент РФ №2296350, опубл. в бюлл. №9 от 27.03.2007.1. Smaller O.F. Location method. RF patent No. 2296350, publ. in the bull. No 9 on 03/27/2007.
2. Меньших О.Ф. Способ обнаружения низколетящих крылатых ракет морского базирования. Заявка на изобретение №2009148918/28 (072324) с приоритетом от 28.12.2009 (экспертиза по существу проводится с 09.03.2010).2. Smaller O.F. A method for detecting low-flying sea-based cruise missiles. Application for invention No. 2009148918/28 (072324) with priority dated 12/28/2009 (substantive examination is conducted from 03/09/2010).
3. Ландсберг Г.С. Оптика, 5-ое изд., M., 1976.3. Landsberg G.S. Optics, 5th ed., M., 1976.
4. Франкфурт У.И., Френк A.M. Оптика движущихся тел, M., 1972.4. Frankfurt U.I., Frank A.M. Optics of moving bodies, M., 1972.
5. Меньших О.Ф. Лазерный доплеровский локатор. Патент РФ №1829641, приоритет от 25.03.1991.5. Smaller O.F. Laser Doppler Locator. RF patent №1829641, priority from 03.25.1991.
6. Меньших О.Ф. Обнаружитель моноимпульсного радиосигнала. Патент РФ №2046370, опубл. в бюлл. №29 от 20.10.1995.6. Smaller O.F. Monopulse radio signal detector. RF patent No. 2046370, publ. in the bull. No. 29 dated 10/20/1995.
7. Меньших О.Ф. Обнаружитель радиоимпульсного сигнала. Патент РФ №2310882, опубл. в бюлл. №32 от 20.11.2007.7. Smaller O.F. Pulse Detector. RF patent No. 2310882, publ. in the bull. No 32 on 11/20/2007.
8. Меньших О.Ф. Лазерный доплеровский локатор. Патент РФ №2335785, опубл. в бюлл. №28 от 10.10.2008.8. Smaller O.F. Laser Doppler Locator. RF patent No. 2335785, publ. in the bull. No. 28 dated 10/10/2008.
9. Меньших О.Ф. Лазерный когерентный локатор. Патент РФ №2352958, опубл. в бюлл. №11 от 20.04.2009.9. Smaller O.F. Laser coherent locator. RF patent No. 2352958, publ. in the bull. No. 11 of 04/20/2009.
10. Меньших О.Ф. Способ лазерного гетеродинного приема излучений. Патент РФ №2349930, опубл. в бюлл. №8 от 20.03.2009.10. Smaller O.F. The method of laser heterodyne reception of radiation. RF patent No. 2349930, publ. in the bull. No.8 of March 20, 2009.
11. Меньших О.Ф. Способ обработки информации в лазерном когерентном локаторе с матричным фотоприемником. Патент РФ №2354994, опубл. в бюлл. №13 от 10.05.09.11. Smaller O.F. A method of processing information in a laser coherent locator with a matrix photodetector. RF patent No. 2354994, publ. in the bull. No 13 on 05/10/09.
12. Меньших О.Ф. Устройство автоподстройки частоты лазерного доплеровского локатора. Авторское свид. СССР №1591675 с приоритетом от 24.08.1988.12. Smaller O.F. Device for auto-tuning the frequency of a laser Doppler locator. Author's certificate. USSR No. 1591675 with priority from 08.24.1988.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109955/28A RU2451302C1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Simulator of glare re-reflections of laser light by sea surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011109955/28A RU2451302C1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Simulator of glare re-reflections of laser light by sea surface |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2451302C1 true RU2451302C1 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011109955/28A RU2451302C1 (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Simulator of glare re-reflections of laser light by sea surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451302C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2565821C1 (en) * | 2014-08-14 | 2015-10-20 | Олег Фёдорович Меньших | Coherent laser radar for sea-launched missile |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2042981C1 (en) * | 1992-08-27 | 1995-08-27 | Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова | Airfield lighting system model for landing training |
RU2269796C1 (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) | Method for determining energetic threshold sensitivity of multi-channel scanning heat direction-finder and test object for realization of method |
RU2335785C1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-10-10 | Олег Федорович Меньших | Laser doppler radar |
RU2352958C1 (en) * | 2007-09-04 | 2009-04-20 | Олег Федорович Меньших | Laser coherent locator |
US7688348B2 (en) * | 1999-09-03 | 2010-03-30 | Arete' Associates | Lidar with streak-tube imaging, including hazard detection in marine applications; related optics |
-
2011
- 2011-03-16 RU RU2011109955/28A patent/RU2451302C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2042981C1 (en) * | 1992-08-27 | 1995-08-27 | Летно-исследовательский институт им.М.М.Громова | Airfield lighting system model for landing training |
US7688348B2 (en) * | 1999-09-03 | 2010-03-30 | Arete' Associates | Lidar with streak-tube imaging, including hazard detection in marine applications; related optics |
RU2269796C1 (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) | Method for determining energetic threshold sensitivity of multi-channel scanning heat direction-finder and test object for realization of method |
RU2335785C1 (en) * | 2006-12-26 | 2008-10-10 | Олег Федорович Меньших | Laser doppler radar |
RU2352958C1 (en) * | 2007-09-04 | 2009-04-20 | Олег Федорович Меньших | Laser coherent locator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2565821C1 (en) * | 2014-08-14 | 2015-10-20 | Олег Фёдорович Меньших | Coherent laser radar for sea-launched missile |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9007569B2 (en) | Coherent doppler lidar for measuring altitude, ground velocity, and air velocity of aircraft and spaceborne vehicles | |
US8508723B2 (en) | Laser wind velocimeter with multiple radiation sources | |
US6885438B2 (en) | System and method for measuring velocity using frequency modulation of laser output | |
US7777866B1 (en) | Fixed difference, dual beam laser Doppler velocimetry | |
ES2416067T3 (en) | Air target detection radar mounted on an aircraft particularly to avoid obstacles in flight | |
CN109991622A (en) | A kind of laser radar | |
WO2000014513A2 (en) | Speckle mitigation for coherent detection employing a wide band signal | |
RU2352958C1 (en) | Laser coherent locator | |
US10996334B2 (en) | System and method for improving the resolution and sensitivity of lidar | |
RU2625567C1 (en) | Device for imitation of a false radar objective at sensing with signals with linear frequency modulation | |
US4893923A (en) | Doppler laser radar system | |
US4897660A (en) | Structure resonant radar detection apparatus and method | |
RU2456636C1 (en) | Laser radar | |
RU2451302C1 (en) | Simulator of glare re-reflections of laser light by sea surface | |
Matuszewski | The specific radar signature in electronic recognition system | |
CN104111450B (en) | A kind of method and system utilizing dipulse detection target micro-Doppler feature | |
RU2627550C1 (en) | Three-dimensional coherent doppler radar | |
RU2563312C1 (en) | Coherent laser target locator | |
RU2456637C1 (en) | Laser location method | |
RU2488138C1 (en) | Sea surface simulator for statistical investigation of propagation sea flicker during operation of laser doppler radar on low-altitude missiles | |
RU2422852C1 (en) | Method of detecting low-altitude marine cruise missiles | |
Yang et al. | Development of an all-fiber heterodyne lidar for range and velocity measurements | |
RU2565821C1 (en) | Coherent laser radar for sea-launched missile | |
RU2451301C1 (en) | Method of recording statistical distribution of re-reflections of laser light from low-altitude missiles by sea surface glares and apparatus for realising said method | |
RU2254557C1 (en) | High-informative identifying range finder |