RU2372628C1

RU2372628C1 - Multifunctional optical-location system

Info

Publication number: RU2372628C1
Application number: RU2008114761/28A
Authority: RU
Inventors: Алекандр Яковлевич Прилипко (RU); Алекандр Яковлевич Прилипко; Николай Ильич Павлов (RU); Николай Ильич Павлов; Владимир Яковлевич Чернопятов (RU); Владимир Яковлевич Чернопятов
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-11-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: multifunctional optical-location system for searching, detection, determining position and speed of moving objects has structurally combined transmitting and receiving channels: laser location, heat source direction finding and television. The said channels operate in different spectral ranges.

EFFECT: increased information content and efficiency of operation while retaining small weight and size characteristics, compactness and mobility of the system.

1 dwg

Description

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.The invention relates to optical technology, laser location and can be used for search, detection and automatic tracking of objects with the determination of their spatial coordinates. The invention can find application in geodesy, navigation, laser ranging, air traffic control systems, collision avoidance systems, environmental studies.

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.In systems of search, detection and tracking of objects, laser location tools can be used together with other search tools, in particular radars, heat direction finders, etc., which issue azimuthal and elevation coordinates to direct the beam of an optical locator to objects.

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. Определение азимута и угла места объектов осуществляет вращающийся измеритель азимута и угла места в процессе кругового обзора. Он может представлять собой РЛС или теплопеленгатор. Однострочное механическое сканирующее устройство вращается синхронно с вращающимся измерителем азимута и угла места и осуществляет формирование развертки лазерного передатчика, работающего в ждущем импульсном режиме. Излучение светового импульса лазерным передатчиком осуществляется по сигналу модулятора, пришедшему с выхода вращающегося измерителя угла места. Дальность определяется в измерителе дальности по временному рассогласованию между сигналом с выхода модулятора и сигналом с выхода лазерного приемника.Known optical location system for determining the location of moving objects [Patent RU 2032918, BI No. 10, p.202, 1995], containing optically coupled laser transmitter, a rotating azimuth and elevation meter, a rotating single-line optical-mechanical scanning device, a control photodetector, elevation coordinate sensor, comparison circuit, laser receiver, modulator, range meter, range indicator. The azimuth and elevation of objects are determined by a rotating azimuth and elevation meter during the all-round view. It can be a radar or a direction finder. A single-line mechanical scanning device rotates synchronously with a rotating azimuth and elevation meter and implements a scan of a laser transmitter operating in a standby pulse mode. The light pulse is emitted by a laser transmitter by a modulator signal received from the output of a rotating elevation meter. The range is determined in the range meter by the time mismatch between the signal from the output of the modulator and the signal from the output of the laser receiver.

К недостаткам данной оптико-локационной системы можно отнести следующие. Хотя оптико-локационная система содержит лазерный локатор и теплопеленгатор (или РЛС), однако она не обладает многофункциональностью, ориентирована на решение одной специальной задачи, в ней используются конструктивно практически не связанные друг с другом теплопеленгатор для получения данных по азимуту и углу места объектов и лазерный локатор для определения координаты дальности.The disadvantages of this optical location system include the following. Although the optical-location system contains a laser locator and a heat direction finder (or radar), however, it does not have multifunctionality and is focused on solving one special problem, it uses a structurally practically unrelated heat direction finder to obtain data on the azimuth and elevation of objects and a laser locator to determine the coordinates of the range.

Известна оптико-локационная система IRATS [В.В.Протопопов, Н.Д.Устинов, «Инфракрасные лазерные локационные системы», с.84-92, М., 1987], предназначенная для слежения за низколетящими аэродинамическими объектами. Система включает в себя импульсный лазерный передатчик, оптическую систему наведения лазерного луча, фотоприемное устройство, телевизионную камеру с системой автоматического слежения за объектами, используемую в качестве средства целеуказания, системы управления и обработки данных. Телевизионная камера осуществляет поиск объектов при наведении ее оптической оси в 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. Импульсный лазерный передатчик начинает активный режим локации при обнаружении объекта. Телескоп принимает отраженный от объекта лазерный импульс и фокусирует его 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. Слежение за объектом осуществляется телевизионной автоматической системой с помощью приводов главного зеркала системы наведения или оператором вручную. 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.The well-known optical location system IRATS [V.V. Protopopov, ND Ustinov, “Infrared laser location systems”, p.84-92, M., 1987], designed to track low-flying aerodynamic objects. The system includes a pulsed laser transmitter, an optical laser beam guidance system, a photodetector, a television camera with an automatic tracking system used as target designation, control and data processing systems. The television camera searches for objects by pointing its optical axis to a given point in space with the main mirror of the guidance system, which can rotate around the azimuthal and elevation axes, while the television camera can rotate around its axis, compensating for the rotation of the image of the object during azimuth tracking. A pulsed laser transmitter starts an active location mode when an object is detected. The telescope receives a laser pulse reflected from the object and focuses it on the photodetector. Then, at the output of the photodetector, pulsed electrical signals are generated that enter the signal converter connected to the data processing unit, the output of which gives data on the distance to the object. Tracking of the object is carried out by a television automatic system using the drives of the main mirror of the guidance system or by the operator manually. The optical-mechanical unit is a single structure that carries a laser transmitter, an optical system and a television camera with a periscope that couples it to the optical path. It is assumed that such a scheme provides the required rigidity and immutability of the adjustment during operation. The base of the entire mechanism is placed on the frame, which in turn is supported by jacks lowered to the ground, which ensures the necessary stability of the spatial position of the optical axis of the system.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной оптико-локационной системы, относятся следующие. Совмещение телевизионного и лазерного каналов в локационной системе IRATS реализовано с чрезмерной тяжеловесностью и громоздкостью, с необходимостью осуществления особых мер по обеспечению стабильности оптической оси системы, с отсутствием контроля за неизменностью юстировки системы в процессе работы. В результате снижается автономность и мобильность локационной системы, уменьшается точность измерений, ограничиваются возможности использования ее в практической работе.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known optical-location system include the following. The combination of television and laser channels in the IRATS location system is implemented with excessive heaviness and cumbersomeness, with the need to take special measures to ensure the stability of the optical axis of the system, with no control over the invariability of the system alignment during operation. As a result, the autonomy and mobility of the location system decreases, the accuracy of measurements decreases, and the possibilities of using it in practical work are limited.

Наиболее близким устройством того же назначения, что и заявляемое, по совокупности существенных признаков является многофункциональная оптико-локационная система [Патент RU №2292566, БИ №3, 2007], выбранная нами в качестве прототипа. Устройство, защищаемое патентом №2292566, представляет собой компактную автономную многофункциональную оптико-локационную систему, обладающую малыми габаритом и весом, имеющую устройство автоюстировки и предназначенную для обнаружения объектов и определения их местоположения и скоростей, функционирующую как в пассивном, так и в активном режимах. Система включает в себя расположенные на оптической оси передающего канала оптически сопряженные лазерный передатчик, формирующий зондирующий пучок лазерного излучения, пилотный лазер, формирующий контрольный пучок лазерного излучения, светоделители, формирующий телескоп, призму Дове, устройство, отклоняющее пучок лазерного излучения, выходной телескоп, горизонтальную платформу с расположенными на ней первым и вторым зеркалами, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, три коаксиальных вала вращения, а также расположенные на оптической оси приемного канала оптически сопряженные третье зеркало, выполненное с возможностью синхронного вращения со вторым зеркалом вокруг горизонтальной оси, обратная отражательная поверхность первого зеркала, зеркально-линзовый объектив приемного телескопа, уголковое зеркало, комбинированное фотоприемное устройство, устройство автоюстировки, включающее прямоугольную призму в центре первого зеркала, прямоугольные отражательные призмы в центрах второго и третьего зеркал, призму-ромб с диафрагмой, установленной на выходной грани призмы-ромба, блоки обработки сигналов, приводы, датчики углового положения и блоки управления основных оптико-механических узлов системы, центральный блок управления.The closest device for the same purpose as the claimed one, in terms of the essential features, is a multifunctional optical-location system [Patent RU No. 2292566, BI No. 3, 2007], which we selected as a prototype. The device protected by patent No. 2292566 is a compact autonomous multifunctional optical-location system with a small size and weight, with an automatic alignment device designed to detect objects and determine their location and speeds, functioning both in passive and active modes. The system includes optically coupled laser transmitters located on the optical axis of the transmitting channel, which forms a probe laser beam, a pilot laser, which forms a control laser beam, beam splitters, a telescope, a Dove prism, a device deflecting a laser beam, an output telescope, and a horizontal platform with the first and second mirrors located on it, made with the possibility of rotation around a vertical axis, three coaxial shaft of rotation, as well as optically coupled to the third mirror, arranged on the optical axis of the receiving channel, rotatably synchronized with the second mirror around the horizontal axis, the inverse reflective surface of the first mirror, the mirror-lens objective of the receiving telescope, a corner mirror, a combined photodetector, an auto-alignment device including a rectangular prism in the center of the first mirror, rectangular reflective prisms in the centers of the second and third mirrors, a diamond prism with a diaphragm mounted and the output-side of the prism rhomb, signal processing units, actuators, sensors and the angular position of the main control units opto-mechanical components of the system, the central control unit.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной оптико-локационной системы, относятся следующие. Средством целеуказания в системе является теплопеленгатор, работающий в том же спектральном диапазоне, что и лазерный локатор. Работа системы в пассивном и активном режимах осуществляется в одном спектральном диапазоне. Это снижает информативность оптико-локационной системы по поиску и обнаружению объектов, не обеспечивает надежного распознавания объектов, не позволяет оперативно осуществлять селекцию обнаруживаемых объектов. В результате эффективность работы системы снижается.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known optical-location system include the following. The target designation in the system is a direction finder operating in the same spectral range as the laser locator. The system operates in passive and active modes in the same spectral range. This reduces the information content of the optical-location system for the search and detection of objects, does not provide reliable recognition of objects, and does not allow for quick selection of detected objects. As a result, system performance is reduced.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

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, работающей как в пассивном, так и в активном режимах, и являющейся при этом многоканальной. Многоканальной оптико-локационной системой мы называем систему, имеющую несколько приемо-излучающих каналов, реализующих разные виды оптической локации и действующих преимущественно в разных спектральных диапазонах.The invention is aimed at solving the problem of creating a compact autonomous multifunctional optical-location system with a small size and weight, with an auto-alignment device and designed to detect objects and determine their location and speeds, working in both passive and active modes, and being multichannel. By a multichannel optical-location system, we mean a system that has several receiving-emitting channels that implement different types of optical location and operate mainly in different spectral ranges.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы многофункциональной оптико-локационной системы по поиску, обнаружению и сопровождению движущихся объектов в пассивном и активном режимах путем оригинального конструктивного совмещения в системе без существенного увеличения ее весогабаритных характеристик нескольких приемо-излучающих каналов - лазерного локационного, теплопеленгационного и телевизионного, действующих в разных спектральных диапазонах. Заявляемая в изобретении оригинальная конструкция совмещения в оптико-локационной системе приемных и излучающих узлов разных каналов позволяет сохранить малые весогабаритные характеристики системы, сделать ее компактной и мобильной. Приемо-излучающие каналы, работающие в разных спектральных диапазонах, функционально взаимосвязаны, что существенно повышает информативность и эффективность работы системы. Данные, получаемые в одних каналах по обнаружению, слежению и сопровождению движущихся объектов, обеспечивают уточненное целеуказание для других каналов. Комплексирование и совместная обработка данных, получаемых в разных каналах, обеспечивают оперативность и надежность обнаружения объектов, точное сопровождение, а также более точные измерения местоположения и скоростей объектов.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the multifunctional optical-location system for the search, detection and tracking of moving objects in passive and active modes by original structural combination in the system without significantly increasing its weight and size characteristics of several receiving-emitting channels - laser ranging, heat direction finding and television, operating in different spectral ranges. The inventive original design of combining in the optical location system receiving and emitting nodes of different channels allows you to save small weight and size characteristics of the system, to make it compact and mobile. The receiving and emitting channels operating in different spectral ranges are functionally interconnected, which significantly increases the information content and the efficiency of the system. The data obtained in one channel for the detection, tracking and tracking of moving objects, provide accurate target designation for other channels. Integration and joint processing of data received in different channels ensure the speed and reliability of object detection, accurate tracking, as well as more accurate measurements of the location and speed of objects.

Техническим результатом изобретения является также расширение арсенала имеющихся в настоящее время оптико-электронных средств обнаружения движущихся объектов и определения их местоположения и скоростей.The technical result of the invention is also the expansion of the arsenal of currently available optoelectronic means for detecting moving objects and determining their location and speeds.

Заявляемая оптико-локационная система многофункциональна, имеет возможности программно перестраивать функции исполнения различных задач, таких как:The inventive optical location system is multifunctional, has the ability to programmatically rebuild the functions of various tasks, such as:

- циклический круговой обзор, поиск и обнаружение объектов в пассивном режиме по радиационному контрасту и телевизионному изображению,- cyclic circular review, search and detection of objects in the passive mode by radiation contrast and television image,

- быстрая селекция обнаруживаемых объектов, выделение приоритетного объекта в реальном времени, допоиск выделенных объектов по телевизионному изображению и отраженному лазерному излучению непосредственно в процессе их пассивного поиска;- quick selection of detected objects, selection of a priority object in real time, additional search for selected objects on a television image and reflected laser radiation directly during their passive search;

-захват и точное сопровождение движущихся объектов, при котором оптическая ось системы совмещается с направлением на объект;- capture and precise tracking of moving objects, in which the optical axis of the system is combined with the direction to the object;

- более точное определение местоположения и скоростей движущихся объектов.- more accurate determination of the location and speeds of moving objects.

Указанный выше технический результат достигается тем, что в известную оптико-локационную систему, включающую расположенные на оптической оси по ходу распространения пучка зондирующего лазерного излучения оптически сопряженные зондирующий лазер с блоком накачки, связанный с неподвижным основанием, управляемый по командам от центрального блока управления, светоделитель, зеркало дефлектора, расположенное на оптической оси в нулевом положении так, что отклоняет падающий на него пучок излучения на угол 90°, выполненное с возможностью вращения вокруг оси вращения, лежащей в плоскости зеркала, по командам от центрального блока управления, призму Дове, установленную так, что оптическая ось параллельна плоскости основания призмы, выполненной с возможностью вращения вокруг оптической оси по командам от центрального блока управления, а также горизонтальную платформу, в центре которой имеется круглое отверстие, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси по командам от центрального блока управления, первое неподвижное плоское зеркало, имеющее отражательные покрытия на обеих сторонах, закрепленное в оправе на горизонтальной платформе так, что его центр лежит на оси вращения платформы, второе и третье плоские зеркала, установленные 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 по командам от центрального блока управления, плоскости второго и третьего зеркал в нулевом положении перпендикулярны друг другу и расположены под углом 45° к вертикальной оси, а на поверхностях второго и третьего зеркал в их центральных частях закреплены призмы, имеющие отражательные грани, оптически сопряженные первый приемный объектив со встроенным уголковым зеркалом и первое фотоприемное устройство, содержащее фоточувствительные элементы для приема теплового излучения от объектов, часть которых используется для приема излучения первого контрольного пучка, а также блок обработки информации и центральный блок управления, в соответствии с заявляемым техническим решением в оптико-локационную систему дополнительно введены второе и третье фотоприемные устройства, многоспектральный импульсный источник излучения, оптически сопряженный со светоделителем, второй и третий приемные объективы, оптический разветвитель, цилиндрическая бленда, при этом зондирующий лазер дополнительно содержит блок внутрирезонаторного управления направлением пучка зондирующего излучения и выполнен с возможностью однокоординатного внутрирезонаторного изменения направления пучка зондирующего излучения по командам от центрального блока управления, второе фотоприемное устройство содержит элементы, фоточувствительные на длине волны зондирующего лазерного излучения, третье фотоприемное устройство содержит элементы, фоточувствительные в спектральном диапазоне формирования телевизионного изображения объектов, оптический разветвитель выполнен в виде сборки из двух прямоугольных призм, изготовленных из одного материала и соединенных в единой оправе так, что гипотенузная грань первой призмы соединена с первой катетной гранью второй призмы с помощью тонкого слоя иммерсионной жидкости, имеющей показатель преломления, близкий показателю преломления материала призм, оптический разветвитель установлен на оптической оси после призмы Дове по ходу распространения пучка лазерного излучения так, что оптическая ось параллельна гипотенузной грани второй призмы, а вторая катетная грань второй призмы расположена под углом 45° к горизонтальной оси и выполнена с наличием покрытия, отражающего лазерное излучение, многоспектральный импульсный источник излучения выполнен излучающим в спектральных диапазонах чувствительности первого, второго и третьего фотоприемных устройств и формирующим контрольный пучок излучения, который при прохождении его через тонкий слой иммерсионной жидкости между призмами оптического разветвителя разделяется на первый контрольный пучок излучения, ответвляющийся в первый приемный объектив, и второй контрольный пучок излучения, распространяющийся далее по оптической оси, зеркало дефлектора выполнено отражающим в диапазонах спектральной чувствительности первого, второго и третьего фотоприемных устройств и расположено в нулевом положении под углом 45° к вертикальной оси, призма Дове и оптический разветвитель выполнены из материала, прозрачного в диапазонах спектральной чувствительности первого, второго и третьего фотоприемных устройств, в первый приемный объектив дополнительно введены оптически сопряженные входная составная линза со спектроделительным зеркалом, нанесенным в центральной части ее задней поверхности, расположенная на оптической оси перед уголковым зеркалом, и коррекционный оптический элемент, установленный в центре уголкового зеркала, при этом входная составная линза выполнена из материала, прозрачного в диапазонах спектральной чувствительности первого и второго фотоприемных устройств, спектроделительное зеркало выполнено отражающим в диапазоне спектральной чувствительности первого фотоприемного устройства, уголковое зеркало выполнено с наличием покрытия, отражающего в диапазонах спектральной чувствительности первого и второго фотоприемных устройств, а коррекционный оптический элемент работает в диапазоне спектральной чувствительности первого фотоприемного устройства, первый приемный объектив связан подшипниками вращения с неподвижным основанием и выполнен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси по командам от центрального блока управления, цилиндрическая бленда закреплена на оправе оптического разветвителя, расположена вертикально на оптической оси по ходу распространения пучка зондирующего лазерного излучения, диаметр цилиндрической бленды равен диаметру спектроделительного зеркала первого приемного объектива, а высота бленды равна расстоянию от оправы оптического разветвителя до плоскости горизонтальной платформы, при этом диаметр отверстия горизонтальной платформы не менее диаметра входной линзы первого приемного объектива, второй приемный объектив, работающий на длине волны лазерного излучения, расположен на оптической оси после отражающей грани оптического разветвителя по ходу отраженного от объектов пучка лазерного излучения и оптически сопряжен со вторым фотоприемным устройством, часть элементов которого используется для приема лазерного излучения, отраженного от объектов, а часть - для приема лежащего на той же длине волны излучения доли первого контрольного пучка, вся площадь первой поверхности первого зеркала, располагающейся по ходу распространения пучка зондирующего лазерного излучения, разделена на три концентрические области, первая центральная область выполнена полупрозрачной в диапазоне спектральной чувствительности третьего фотоприемного устройства, вторая промежуточная область выполнена с наличием покрытия, имеющего высокий коэффициент отражения в диапазоне спектральной чувствительности второго фотоприемного устройства, третья периферийная область выполнена с наличием покрытия, имеющего высокий коэффициент отражения в диапазоне спектральной чувствительности первого и второго фотоприемного устройств, вся площадь второй обратной поверхности первого зеркала выполнена отражающей в диапазоне спектральной чувствительности третьего фотоприемного устройства, кроме центральной области, выполненной полупрозрачной в этом диапазоне и имеющей площадь, не менее площади первой центральной области на первой стороне первого зеркала, само же первое зеркало выполнено из материала, прозрачного в диапазоне спектральной чувствительности третьего фотоприемного устройства, поверхность второго зеркала выполнена отражающей в диапазоне спектральной чувствительности третьего фотоприемного устройства, призма, закрепленная в центральной части поверхности второго зеркала, выполнена близкой к прямоугольной из материала, прозрачного в диапазоне спектральной чувствительности третьего фотоприемного устройства, и закреплена так, что нормаль к выходной грани призмы образует небольшой угол с горизонтальной осью вращения второго и третьего зеркал, при этом выходная грань этой призмы выполнена отражающей в диапазоне спектральной чувствительности третьего фотоприемного устройства, плоскости первого и третьего зеркал параллельны друг другу и расположены в нулевом положении под углом 45° к вертикальной оси, поверхность третьего зеркала выполнена отражающей в диапазоне спектральной чувствительности первого и второго фотоприемных устройств, призма, закрепленная в центральной части на поверхности третьего зеркала, выполнена прямоугольной из материала, прозрачного в диапазоне спектральной чувствительности второго фотоприемного устройства, и закреплена так, что входная катетная грань этой призмы расположена по ходу распространения зондирующего лазерного пучка, при этом входная катетная грань выполнена отражающей в диапазоне спектральной чувствительности третьего фотоприемного устройства, а длина гипотенузы - в главном сечении этой призмы, внешний диаметр второй промежуточной области на первой поверхности первого зеркала и длина катета в главном сечении второй призмы оптического разветвителя равны, третий приемный объектив, работающий в спектральном диапазоне формирования телевизионного изображения объектов, расположен на оптической оси по ходу распространения принимаемого излучения от объектов после второй поверхности первого зеркала, оптически сопряжен с третьим фотоприемным устройством, закреплен с ним в единой оправе, соединенной с неподвижным основанием, при этом часть элементов третьего фотоприемного устройства используется для приема излучения от объектов, а часть для приема излучения второго - контрольного пучка, блок обработки информации состоит из первого, второго и третьего блоков обработки сигналов, связанных соответственно с первым, вторым и третьим фотоприемными устройствами, и блока отображения информации, суммарно формируемой первым, вторым и третьим блоками обработки сигналов в единой системе координат, выходы первого, второго и третьего блоков обработки сигналов связаны со входами блока отображения информации, при этом первый блок обработки сигналов дополнительно содержит блок выделения приоритетного объекта в реальном времени, а третий блок обработки сигналов дополнительно содержит блок цифрового ввода\вывода изображений, выполненный с возможностью осуществлять программно поворот изображений, третий блок обработки сигналов связан также с центральным блоком управления и выполнен с возможностью управления экспонированием третьего фотоприемного устройства по командам от центрального блока управления, первый, второй и третий блоки обработки сигналов выполнены с возможностью определения и контроля положения оптических осей системы по сигналам, формируемым в результате приема излучений первого и второго контрольного пучков, блок отображения информации связан с центральным блоком управления и выполнен с возможностью определения местоположения и скоростей движущихся объектов по принятым от объектов сигналам.The above technical result is achieved by the fact that in the known optical location system, including optically coupled probe laser located on the optical axis along the propagation beam of the probe laser radiation with a pump unit, connected to a fixed base, controlled by commands from the central control unit, a beam splitter, a deflector mirror located on the optical axis in the zero position so that it deflects the incident radiation beam at an angle of 90 °, made with the possibility of rotation around the axis of rotation lying in the plane of the mirror, by commands from the central control unit, a Dove prism, installed so that the optical axis is parallel to the plane of the base of the prism, configured to rotate around the optical axis by commands from the central control unit, as well as a horizontal platform, in the center of which there is a round hole made to rotate around a vertical axis according to commands from the central control unit, the first stationary flat mirror having reflective coverings on both sides, mounted in a frame on a horizontal platform so that its center lies on the axis of rotation of the platform, the second and third flat mirrors mounted so that the centers of the first, second and third mirrors lie on one horizontal axis, with the second and third the mirrors are capable of synchronous rotation around this horizontal axis by commands from the central control unit, the planes of the second and third mirrors in the zero position are perpendicular to each other and are located at an angle of 45 ° to vertically axes, and on the surfaces of the second and third mirrors in their central parts are fixed prisms having reflective faces optically coupled to a first receiving lens with an integrated corner mirror and a first photodetector containing photosensitive elements for receiving thermal radiation from objects, some of which are used to receive radiation the first control beam, as well as the information processing unit and the central control unit, in accordance with the claimed technical solution in the optical-location systems additionally introduced a second and third photodetector devices, a multispectral pulsed radiation source optically coupled to a beam splitter, a second and third receiving lenses, an optical splitter, a cylindrical hood, while the probe laser further comprises an intracavity control unit for the direction of the probe radiation beam and is capable of a single-axis intracavity change directions of the probe radiation beam by commands from the central control unit, WTO The first photodetector contains photosensitive elements at the wavelength of the probe laser radiation, the third photodetector contains photosensitive elements in the spectral range of the television image of objects, the optical splitter is made in the form of an assembly of two rectangular prisms made of the same material and connected in a single frame so that the hypotenuse face of the first prism is connected to the first leg of the second prism using a thin layer of immersion fluid, having a refractive index close to the refractive index of the prism material, the optical splitter is mounted on the optical axis after the Dove prism along the propagation of the laser beam so that the optical axis is parallel to the hypotenuse face of the second prism, and the second leg of the second prism is located at an angle of 45 ° to the horizontal axis and made with the presence of a coating reflecting laser radiation, a multispectral pulsed radiation source is made emitting in the spectral ranges of sensitivity of of the second, third and third photodetectors and forming a control radiation beam, which when passing through a thin layer of immersion liquid between the prisms of the optical splitter is divided into a first control radiation beam branching into the first receiving lens, and a second control radiation beam propagating further along the optical axis , the deflector mirror is made reflective in the spectral sensitivity ranges of the first, second and third photodetectors and is located at zero positioned at an angle of 45 ° to the vertical axis, the Dove prism and the optical splitter are made of a material that is transparent in the spectral sensitivity ranges of the first, second and third photodetectors, optically conjugated input composite lens with a spectro-splitting mirror deposited in the central part are additionally introduced into the first receiving lens its rear surface, located on the optical axis in front of the corner mirror, and a corrective optical element mounted in the center of the corner mirror, while the input composite lens is made of a material that is transparent in the spectral sensitivity ranges of the first and second photodetector devices, the spectrodividing mirror is made reflective in the spectral sensitivity range of the first photodetector device, the corner mirror is made with a coating reflecting in the spectral sensitivity ranges of the first and second photodetector devices, and the correction the optical element operates in the spectral sensitivity range of the first photodetector TWA, the first receiving lens is connected by rotation bearings to a fixed base and is rotatable around the vertical axis by commands from the central control unit, a cylindrical hood is mounted on the optical splitter frame, located vertically on the optical axis along the propagation beam of the probe laser radiation, the diameter of the cylindrical hood equal to the diameter of the spectrodivision mirror of the first receiving lens, and the height of the hood is equal to the distance from the frame of the optical splitter to the plane of the horizontal platform, while the diameter of the horizontal platform hole is not less than the diameter of the input lens of the first receiving lens, the second receiving lens operating at a wavelength of laser radiation is located on the optical axis after the reflecting face of the optical splitter along the laser beam reflected from objects and optically paired with a second photodetector, some of which are used to receive laser radiation reflected from objects, and some for receiving of the fraction of the first control beam at the same wavelength, the entire area of the first surface of the first mirror located along the propagation of the probe laser beam is divided into three concentric regions, the first central region is translucent in the spectral sensitivity range of the third photodetector, and the second intermediate region made with a coating having a high reflection coefficient in the spectral sensitivity range of the second photodetector devices, the third peripheral region is made with a coating having a high reflection coefficient in the spectral sensitivity range of the first and second photodetector devices, the entire area of the second back surface of the first mirror is reflective in the spectral sensitivity range of the third photodetector, except for the central region made translucent in this range and having an area not less than the area of the first central region on the first side of the first mirror, the very first the glass is made of a material transparent in the spectral sensitivity range of the third photodetector, the surface of the second mirror is made reflective in the spectral sensitivity range of the third photodetector, the prism fixed in the central part of the surface of the second mirror is made close to rectangular of the material transparent in the spectral sensitivity range of the third photodetector, and fixed so that the normal to the output face of the prism forms a small angle with g the horizontal axis of rotation of the second and third mirrors, while the output face of this prism is made reflective in the spectral sensitivity range of the third photodetector, the planes of the first and third mirrors are parallel to each other and are in the zero position at an angle of 45 ° to the vertical axis, the surface of the third mirror is made reflective in the spectral sensitivity range of the first and second photodetectors, a prism mounted in the central part on the surface of the third mirror is made pr it is angular from a material that is transparent in the spectral sensitivity range of the second photodetector, and is fixed so that the input cathete face of this prism is located along the propagation of the probe laser beam, while the input cathete face is reflective in the spectral sensitivity range of the third photodetector, and the hypotenuse length is in the main section of this prism, the outer diameter of the second intermediate region on the first surface of the first mirror and the length of the leg in the main section w The prisms of the optical splitter are equal, the third receiving lens operating in the spectral range for generating a television image of objects is located on the optical axis along the propagation of received radiation from objects after the second surface of the first mirror, is optically coupled to the third photodetector, mounted with it in a single frame, connected to a fixed base, while part of the elements of the third photodetector is used to receive radiation from objects, and part for receiving radiation of the second - control beam, the information processing unit consists of the first, second and third signal processing units associated with the first, second and third photodetector devices, and the information display unit, which is formed by the first, second and third signal processing units in a single coordinate system , the outputs of the first, second and third signal processing units are connected to the inputs of the information display unit, while the first signal processing unit further comprises a priority allocation unit in real time, and the third signal processing unit further comprises a digital image input / output unit configured to programmatically rotate the images, the third signal processing unit is also connected to the central control unit and is configured to control the exposure of the third photodetector by commands from the central control unit, the first, second and third signal processing units are configured to determine and control the position of the optical her system of signals generated as a result of receiving the radiation of the first and second control beams, the information display unit is connected to the Central control unit and is configured to determine the location and speeds of moving objects from signals received from objects.

Эффективная работа многофункциональной оптико-локационной системы обеспечивается наличием в ней трех рабочих приемо-излучающих каналов - лазерного локационного, теплопеленгационного и телевизионного, действующих в разных спектральных диапазонах. Малые весогабаритные характеристики системы, ее компактность и мобильность достигнуты за счет совмещения и встраивания в единую конструкцию приемных и излучающих узлов разных каналов, при этом задача совмещения приемных и излучающих каналов решена с минимизированным помеховым влиянием каналов друг на друга.The effective operation of the multifunctional optical-location system is ensured by the presence of three working receiving-emitting channels in it - laser ranging, heat-direction-finding and television, operating in different spectral ranges. The small weight and size characteristics of the system, its compactness and mobility are achieved by combining and integrating the receiving and emitting nodes of different channels into a single design, while the task of combining the receiving and emitting channels is solved with minimized interference effect of the channels on each other.

Это совмещение лазерного локационного, теплопелегационного и телевизионного каналов характеризуют следующие основные позиции:This combination of laser location, heat transfer and television channels is characterized by the following main positions:

- первое, второе и третье зеркала выполнены так, что используются как для передачи зондирующего лазерного излучения, передачи излучения контрольных пучков, так и для приема лазерного излучения, отраженного от объектов, приема теплового излучения от объектов, также приема излучения от объектов в диапазоне формирования телевизионного изображения;- the first, second and third mirrors are designed so that they are used both for transmitting probing laser radiation, transmitting radiation from control beams, and for receiving laser radiation reflected from objects, receiving thermal radiation from objects, and also receiving radiation from objects in the television Images;

- оптический разветвитель, будучи простым и компактным конструктивно, размещен так, что осуществляет осевое совмещение апертур лазерного излучающего и приемных лазерного и теплопеленгационного каналов, формирует направления распространения излучений как лазерного зондирующего пучка, так и лазерного пучка, отраженного от объектов, также первого и второго контрольных пучков, последние являются референтными пучками для контроля оптических осей системы;- the optical splitter, being structurally simple and compact, is positioned so that it axially combines the apertures of the laser emitting and receiving laser and heat direction finding channels, forms the propagation directions of the radiation of both the laser probe beam and the laser beam reflected from objects, as well as the first and second control beams, the latter are reference beams for controlling the optical axes of the system;

- оригинальная конструкция первого объектива и его связка с оптическим разветвителем позволяют пространственно разделить принимаемые пучки лазерного и теплового излучений;- the original design of the first lens and its bundle with an optical splitter allow you to spatially separate the received beams of laser and thermal radiation;

- зондирующий лазер не только выполняет функцию генерации импульсов лазерного излучения, но и корректирует положение пучка лазерного излучения по одной из координат (угломестной) при наведении излучения в заданную область пространства, такое более точное наведение излучения в заданную точку пространства осуществляется путем однокоординатного внутрирезонаторного изменения направления пучка лазерного излучения;- the probe laser not only performs the function of generating laser radiation pulses, but also corrects the position of the laser beam in one of the coordinates (elevation) when the radiation is directed to a given region of space, such more accurate guidance of radiation to a given point in space is carried out by a one-coordinate intracavity beam direction change laser radiation;

- работа блоков обработки сигналов разных каналов взаимосвязана в реальном времени, так первый блок обработки сигналов теплопеленгационного канала, выделяя сигналы приоритетного объекта, формирует данные для команд центрального блока управления (ЦБУ), управляющих точным наведением пучка зондирующего лазера в направлении выделенного объекта и определяющих моменты синхронного экспонирования фотоприемного устройства телевизионного канала;- the work of signal processing units of different channels is interconnected in real time, so the first signal processing unit of the heat direction finding channel, selecting the signals of the priority object, generates data for the commands of the central control unit (CBU) that control the precise guidance of the probe laser beam in the direction of the selected object and determine the synchronous moments exposure of the photodetector of the television channel;

- третий блок обработки сигналов дополнительно содержит блок цифрового ввода/вывода изображений, выполненный с возможностью осуществлять программно поворот изображений, формируемых телевизионным каналом, в результате компенсация поворота изображений, обусловленного вращением зеркал, принимающих излучение от объектов, осуществляется не за счет обратного вращения оптико-механических узлов, а программно;- the third signal processing unit further comprises a digital image input / output unit configured to programmatically rotate the images formed by the television channel, as a result of which the rotation of the images caused by the rotation of the mirrors receiving radiation from the objects is not compensated by the reverse rotation of the optomechanical nodes, but programmatically;

- лазерный локационный, теплопеленгационный и телевизионный каналы объединены в оптическую систему с единой системой координат благодаря схеме контроля и взаимной коррекции положения оптических осей всех каналов с помощью контрольных пучков излучения.- laser location, heat direction finding and television channels are combined into an optical system with a single coordinate system due to the control scheme and mutual correction of the position of the optical axes of all channels using control radiation beams.

Заявляемая оптико-локационная система является новой и расширяет арсенал имеющихся в настоящее время оптико-электронных средств обнаружения движущихся объектов и определения их местоположения и скоростей. При этом к достижению технического результата приводит совокупное действие всех признаков изобретения.The inventive optical-location system is new and expands the arsenal of currently available optical-electronic means of detecting moving objects and determine their location and speeds. At the same time, the combined effect of all the features of the invention leads to the achievement of a technical result.

На чертеже приведена структурная схема заявляемой оптико-локационной системы, где 1 - первое фотоприемное устройство, 2 - первый приемный вращающийся объектив, 2А - входная составная линза первого приемного объектива, 2Б - уголковое зеркало компенсатора поворота изображения первого приемного объектива, 2В - спектроделительное зеркало на задней поверхности входной составной линзы, 2Г - коррекционный оптический элемент, 2Д - блок управления вращением первого приемного объектива (БУ-3), 3 - оптический разветвитель, выполненный в виде сборки из двух прямоугольных призм в единой оправе, соединенных так, что гипотенузная грань первой призмы соединена с первой катетной гранью второй призмы с помощью тонкого слоя иммерсионной жидкости, при этом оптический контакт обеспечивается механическим сжатием, создаваемым оправой разветвителя, 3А - вторая катетная грань второй призмы оптического разветвителя, выполненная отражающей, 4 - второй приемный объектив, 5 - второе фотоприемное устройство, 6 - цилиндрическая бленда, закрепленная на оправе оптического разветвителя, 7 - горизонтальная платформа, в центре которой выполнено круглое отверстие, диаметр которого не менее диаметра входной составной линзы первого приемного объектива, 7А - блок управления вращением горизонтальной платформы (БУ-1), 8 - первое неподвижное зеркало, расположенное в оправе на горизонтальной платформе, центр которого лежит на оси вращения платформы, 8А - первая поверхность первого неподвижного зеркала, 8Б - вторая поверхность первого неподвижного зеркала, 9 - второе зеркало, 10 - третье зеркало, 11 - неподвижные стойки на горизонтальной платформе, 12 - единая оправа, в которой закреплены второе 9 и третье 10 зеркала, связанная подшипниками вращения с неподвижными стойками 11 на горизонтальной платформе, 12А - блок управления вращением единой оправы, в которой закреплены второе 9 и третье 10 зеркала (БУ-2), 13 - призма, близкая к прямоугольной, установленная в центральной части поверхности второго зеркала, 14 - прямоугольная призма, установленная в центральной части поверхности третьего зеркала, 15 - третий приемный объектив, 16 - третье фотоприемное устройство, 17 - призма Дове, 17А - блок управления вращением призмы Дове (БУ-4), 18 - зеркало дефлектора, 18А - блок управления вращением зеркала дефлектора (БУ-5), 19 - светоделитель, 20 - многоспектральный импульсный источник излучения, 21 - зондирующий лазер, 22 - блок накачки зондирующего лазера, 23 - блок внутрирезонаторного управления направлением пучка зондирующего лазерного излучения (БВРУ), 24 - блок выделения приоритетного объекта в реальном времени (БВПО), 25 - первый блок обработки сигналов (1 БОС), 26 - второй блок обработки сигналов (2БОС), 27 - третий блок обработки сигналов (3БОС), 28 - блок цифрового ввода/вывода изображений (БВВИ), 29 - блок отображения информации (БОИ), 30 - центральный блок управления (ЦБУ).The drawing shows a structural diagram of the inventive optical location system, where 1 is the first photodetector, 2 is the first receiving rotary lens, 2A is the input composite lens of the first receiving lens, 2B is the corner mirror of the image rotation compensator of the first receiving lens, 2B is a spectro-splitting mirror on the rear surface of the input composite lens, 2G - optical correction element, 2D - control unit for rotating the first receiving lens (BU-3), 3 - optical splitter, made in the form of an assembly of two rectangular prisms in a single frame, connected so that the hypotenuse face of the first prism is connected to the first cathete face of the second prism using a thin layer of immersion fluid, the optical contact being ensured by mechanical compression created by the splitter frame, 3A is the second cathet face of the second prism of the optical splitter, made reflective, 4 - the second receiving lens, 5 - the second photodetector, 6 - a cylindrical hood mounted on the frame of the optical splitter, 7 - horizontal plateau ma, in the center of which a circular hole is made, the diameter of which is not less than the diameter of the input composite lens of the first receiving lens, 7A is the horizontal platform rotation control unit (BU-1), 8 is the first stationary mirror located in the frame on the horizontal platform, the center of which lies on the axis of rotation of the platform, 8A - the first surface of the first fixed mirror, 8B - the second surface of the first fixed mirror, 9 - the second mirror, 10 - the third mirror, 11 - fixed racks on a horizontal platform, 12 - a single frame, in which the second 9 and third 10 mirrors are fixed, connected by rotation bearings with stationary racks 11 on a horizontal platform, 12A is a single-frame rotation control unit in which the second 9 and third 10 mirrors are fixed (BU-2), 13 is a prism close to rectangular, mounted in the central part of the surface of the second mirror, 14 - rectangular prism mounted in the central part of the surface of the third mirror, 15 - third receiving lens, 16 - third photodetector, 17 - Dove prism, 17A - prism D rotation control unit ve (BU-4), 18 - deflector mirror, 18A - control unit for deflector mirror rotation (BU-5), 19 - beam splitter, 20 - multispectral pulsed radiation source, 21 - probing laser, 22 - pump probe block, 23 - a block of intracavity control of the direction of the probe laser beam (BVRU), 24 - block selection of a priority object in real time (BVPO), 25 - the first block of signal processing (1 BOS), 26 - the second block of signal processing (2 BOS), 27 - the third block signal processing (3BOS), 28 - block digital input / output image lion (BVVI), 29 - information display unit (BOI), 30 - central control unit (CBU).

Горизонтальная платформа 7, единая оправа 12, в которой закреплены второе и третье зеркала, связанная подшипниками вращения с неподвижными стойками 11, установленными на горизонтальной платформе 7, первый приемный объектив 2, зеркало дефлектора 18 и призма Дове 17 снабжены датчиками углового положения, выходы которых связаны со входами локальных блоков управления этими узлами, и имеют приводы, управляемые локальными блоками управления этими узлами по командам от центрального блока управления. На чертеже все датчики углового положения, приводы, блоки управления приводами основных вращающихся узлов системы: горизонтальной платформы, единой оправы для крепления второго и третьего зеркал, первого приемного объектива, зеркала дефлектора и призмы Дове показаны в виде объединенных блоков управления этими узлами (позиции соответственно 7А, 12А, 2Д, 18А и 17А).The horizontal platform 7, a single frame 12, in which the second and third mirrors are fixed, connected by rotation bearings with stationary racks 11 mounted on the horizontal platform 7, the first receiving lens 2, the deflector mirror 18 and the Dove prism 17 are equipped with angular position sensors, the outputs of which are connected with inputs of local control units of these nodes, and have drives controlled by local control units of these nodes by commands from the central control unit. In the drawing, all angular position sensors, drives, drive control units of the main rotating system nodes: a horizontal platform, a single frame for mounting the second and third mirrors, the first receiving lens, deflector mirror and Dove prism are shown in the form of combined control units for these nodes (positions 7A, respectively , 12A, 2D, 18A and 17A).

Горизонтальная платформа связана с неподвижной базовой платформой приборного шасси системы посредством промежуточного вращающегося вала, связанного с осевой системой горизонтальной платформы подвижным звеном вращающегося контактного устройства (не показан). Промежуточный вал вращается с постоянным сдвигом угловой скорости относительно скорости вращения горизонтальной платформы и выполняет функцию стабилизации момента трения во всем диапазоне угловых скоростей.The horizontal platform is connected to the fixed base platform of the instrument chassis of the system by means of an intermediate rotating shaft connected to the axial system of the horizontal platform by a movable link of a rotating contact device (not shown). The intermediate shaft rotates with a constant shift of the angular velocity relative to the speed of rotation of the horizontal platform and performs the function of stabilizing the friction moment in the entire range of angular velocities.

Непоказанные элементы и их связи с узлами системы выполнены известными из уровня техники методами и с привлечением известных конструкций.Elements not shown and their connections with system nodes are made by methods known from the prior art and involving known structures.

Вращение первого зеркала, осуществляемое благодаря вращению горизонтальной платформы, обеспечивает сканирование локационной системой пространства по азимутальной координате. Синхронное вращение второго и третьего зеркал, осуществляемое благодаря вращению оправы, на которой закреплены эти зеркала, обеспечивает сканирование локационной системой пространства по угломестной координате.The rotation of the first mirror, due to the rotation of the horizontal platform, provides scanning by the location system of the space along the azimuthal coordinate. The synchronous rotation of the second and third mirrors, carried out thanks to the rotation of the frame on which these mirrors are mounted, provides scanning by the location system of the space along the elevation coordinate.

Внутрирезонаторное изменение направления пучка излучения зондирующего лазера 21, осуществляемое по командам, поступающим в блок внутрирезонаторного управления направлением пучка зондирующего излучения 23, корректирует положение пучка зондирующего лазерного излучения по угломестной координате. Зеркало дефлектора 18 расположено так, что в нулевом положении отклоняет на 90° вертикально падающие на него пучки излучения; изменение положения зеркала посредством его вращения вокруг оси вращения, лежащей в плоскости зеркала, осуществляемое по командам от ЦБУ, корректирует положение пучка лазерного излучения по азимутальной координате.The intracavity change in the direction of the radiation beam of the probe laser 21, carried out according to the instructions received by the intracavity control unit for the direction of the beam of the probe radiation 23, corrects the position of the probe laser beam in the elevation coordinate. The mirror of the deflector 18 is located so that in the zero position deflects 90 ° vertically incident radiation beams; changing the position of the mirror by rotating it around the axis of rotation lying in the plane of the mirror, carried out by commands from the CBU, corrects the position of the laser beam in the azimuthal coordinate.

В конкретном варианте исполнения оптико-локационной системы внутрирезонаторное изменение направления пучка излучения зондирующего лазера осуществлялось с помощью однокоординатного электроуправляемого пространственно-временного модулятора света (ПВМС), который устанавливался внутри лазерного резонатора, что позволило избежать внедрения в резонатор лазера подвижных оптико-механических узлов. Блок внутрирезонаторного управления направлением пучка зондирующего лазерного излучения в этом случае представлял собой блок напряжений и связанное с ним программируемое устройство управления блоком напряжений.In a specific embodiment of the optical location system, the intracavity change in the direction of the probe laser beam was carried out using a one-coordinate electrically controlled spatio-temporal light modulator (PVMS), which was installed inside the laser resonator, which avoided the introduction of movable optical-mechanical units into the laser cavity. The intracavity block for controlling the direction of the probe laser beam in this case was a voltage block and a programmable voltage block control device associated with it.

В качестве многоспектрального импульсного источника излучения 20 использовался плазменный излучатель дугового разряда в инертном газе с Т_изл=(10÷12)-10³К, обеспечивающий энергетическую экспозицию в спектральном диапазоне чувствительности всех каналов. Многоспектральный импульсный источник излучения и зондирующий лазер связаны с неподвижным основанием.As a multispectral pulsed radiation source 20, we used an inert gas plasma emitter with T _rad = (10 ÷ 12) -10 ³ K, which provides energy exposure in the spectral sensitivity range of all channels. A multispectral pulsed radiation source and a probe laser are connected to a fixed base.

Передающие узлы лазерного локационного канала системы включают в себя зондирующий лазер 21, зеркало дефлектора 18, призму Дове 17, осуществляющую компенсацию поворота системы координат, возникающего при вращении зеркал наведения, оптический разветвитель 3, осуществляющий вывод зондирующего излучения в пространство предметов, первую поверхность первого зеркала 8А и прямоугольную призму 14, установленную на третьем зеркале 10. Ось вращения второго и третьего зеркал ортогональна оси вращения первого зеркала (или горизонтальной платформы), а отражающие поверхности зеркал установлены под наклоном в 45° к осям вращения.The transmitting nodes of the laser location channel of the system include a probe laser 21, a deflector mirror 18, a Dove prism 17, which compensates for the rotation of the coordinate system that occurs when the guidance mirrors rotate, an optical splitter 3, which carries out the probe radiation into the space of objects, the first surface of the first mirror 8A and a rectangular prism 14 mounted on the third mirror 10. The axis of rotation of the second and third mirrors is orthogonal to the axis of rotation of the first mirror (or horizontal platform), and about reflects the mirror surfaces are set at an angle of 45 ° to the rotation axes.

Приемный оптический тракт теплопеленгационного канала включает в себя периферийные области третьего 10 и первой стороны первого 8А зеркал наведения, входную составную линзу 2А приемного объектива 2, уголковое зеркало 2Б, спектроделительное зеркало 2В на задней поверхности входной составной линзы и коррекционный оптический элемент 2Г, после прохождения которого тепловое излучение попадает в первое фотоприемное устройство 1.The receiving optical path of the heat-detecting channel includes the peripheral regions of the third 10 and first side of the first 8A of the guidance mirrors, the input composite lens 2A of the receiving lens 2, a corner mirror 2B, a spectro-splitting mirror 2B on the rear surface of the input composite lens, and a correction optical element 2G, after which thermal radiation enters the first photodetector 1.

Приемная часть лазерного локационного канала имеет общий с теплопеленгационным каналом входной оптический тракт, начиная от третьего зеркала 10 до спектроделительного зеркала на задней поверхности входной составной линзы 2В, после прохождения этого зеркала приемное лазерное излучение отражается от отражающей грани оптического разветвителя 3А, поступает на вход второго приемного объектива 4, оптимизированного для длины волны излучения зондирующего лазера, а затем во второе фотоприемное устройство 5.The receiving part of the laser location channel has an input optical path in common with the heat-detecting channel, starting from the third mirror 10 to the spectro-splitting mirror on the rear surface of the input composite lens 2B, after passing through this mirror, the receiving laser radiation is reflected from the reflecting face of the optical splitter 3A, and is fed to the input of the second receiving lens 4, optimized for the radiation wavelength of the probe laser, and then into the second photodetector 5.

Оптический тракт телевизионного канала сформирован оптически сопряженными поверхностью второго зеркала 9, второй поверхностью первого зеркала 8Б, третьим приемным объективом 15, третьим фотоприемным устройством 16.The optical path of the television channel is formed by the optically conjugated surface of the second mirror 9, the second surface of the first mirror 8B, the third receiving lens 15, and the third photodetector 16.

Система контроля положения оптических осей приемо-передающих каналов системы включает в себя многоспектральный импульсный источник излучения 20, запускаемый по командам от ЦБУ одновременно с моментом начала работы оптико-локационной системы. Многоспектральный импульсный источник излучения 20 формирует коллимированный световой пучок, ось которого после прохождения светоделителя 19 совмещается с осью излучения зондирующего лазера. Распространяясь по оптической оси, на границе раздела между призмами оптического разветвителя 3, сформированной тонким слоем иммерсионной жидкости, часть излучения многоспектрального источника ответвляется в первый контрольный пучок и поступает в первый приемный объектив 2 и далее, проходя спектроделительное зеркало 2В на задней поверхности входной составной линзы первого приемного объектива, снова разветвляется. Доля первого контрольного пучка, которая отражается от спектроделительного зеркала 2В на задней поверхности входной составной линзы, поступает на вход первого фотоприемного устройства 1, другая же доля первого контрольного пучка после прохождения спектроделительного зеркала 2В отражается от отражающей грани оптического разветвителя 3А и поступает через второй приемный объектив 4 на вход второго фотоприемного устройства 5.The control system for the position of the optical axes of the transmitting and receiving channels of the system includes a multispectral pulsed radiation source 20, which is launched by commands from the Central Control Unit simultaneously with the moment the optical-location system starts operating. A multispectral pulsed radiation source 20 forms a collimated light beam, the axis of which, after passing through the beam splitter 19, is aligned with the radiation axis of the probe laser. Propagating along the optical axis, at the interface between the prisms of the optical splitter 3, formed by a thin layer of immersion liquid, part of the radiation of the multispectral source branches into the first control beam and enters the first receiving lens 2 and then passing through a spectro-splitting mirror 2B on the rear surface of the input composite lens of the first receiving lens, branches again. The fraction of the first reference beam, which is reflected from the spectro-splitting mirror 2B on the rear surface of the input composite lens, is fed to the input of the first photodetector 1, the other portion of the first reference beam after passing through the spectro-mirror 2B is reflected from the reflective face of the optical splitter 3A and passes through the second receiving lens 4 to the input of the second photodetector 5.

Оставшаяся после ответвления первого контрольного пучка осевая часть пучка излучения многоспектрального источника образует второй контрольный пучок, который проходит далее по пути зондирующего лазерного излучения до полупрозрачной центральной области первой стороны первого зеркала, где также разделяется на две части. Первая часть второго контрольного пучка поступает на вход третьего приемного объектива, определяя точку отсчета начала координат для кадра телевизионного канала. Вторая часть второго контрольного пучка достигает зеркальной грани призмы 14, расположенной в центре третьего зеркала, возвращается к центральной полупрозрачной области первой стороны первого зеркала, проходит первое зеркало, достигает зеркальной грани призмы 13, расположенной в центре второго зеркала, далее возвращается к центральной полупрозрачной области второй стороны первого зеркала и затем через третий приемный объектив 15 поступает на вход третьего фотоприемного устройства 16. Фиксируемое отклонение между сигналами, соответствующими первой и второй частям второго контрольного пучка, несет информацию о расхождении координатных сеток телевизионного и тепловизионного (лазерного) каналов. В качестве базовой принята система координат, связанная с линейкой фоточувствительных элементов первого фотоприемного устройства, при этом жесткость и стабильность состояний осевых систем горизонтальной платформы и вращающейся оправы с вторым и третьим зеркалами обеспечивают точную воспроизводимость координатной сетки. Первый и второй контрольные пучки предназначены для оперативного контроля текущего положения оптических осей; первый соответственно для контроля осей зондирующего лазерного локационного и теплопеленгационного каналов, а второй - для контроля осей теплопеленгационного (приемного лазерного локационного) и телевизионного каналов.The axial part of the radiation beam of the multispectral source remaining after the branch of the first control beam forms a second control beam, which passes further along the path of the probe laser radiation to the semitransparent central region of the first side of the first mirror, where it is also divided into two parts. The first part of the second control beam enters the input of the third receiving lens, determining the reference point of origin for the frame of the television channel. The second part of the second control beam reaches the mirror face of the prism 14 located in the center of the third mirror, returns to the central translucent region of the first side of the first mirror, passes the first mirror, reaches the mirror face of the prism 13, located in the center of the second mirror, then returns to the central translucent region of the second side of the first mirror and then through the third receiving lens 15 enters the input of the third photodetector 16. The fixed deviation between the signals, corresponding first and second conductive portions of the second pilot beam carries information about discrepancy grids TV and IR (laser) channel. The coordinate system associated with the line of photosensitive elements of the first photodetector is adopted as the base, while the rigidity and stability of the states of the axial systems of the horizontal platform and the rotating frame with the second and third mirrors ensure accurate reproducibility of the coordinate grid. The first and second control beams are designed for operational control of the current position of the optical axes; the first, respectively, for controlling the axes of the probing laser location and heat-detecting channels, and the second, for controlling the axes of the heat-detecting (receiving laser location) and television channels.

Первое фотоприемное устройство 1 содержит фоточувствительные элементы для приема теплового излучения от объектов, при этом часть фоточувствительных элементов используется для регистрации лежащего в том же спектральном диапазоне излучения той доли первого контрольного пучка, которая отразилась от светоделительного зеркала 2В первого объектива.The first photodetector 1 contains photosensitive elements for receiving thermal radiation from objects, while a part of the photosensitive elements is used to register that fraction of the first control beam lying in the same spectral range that was reflected from the beam splitter mirror 2B of the first lens.

Второе фотоприемное устройство 5 содержит фоточувствительные элементы для приема лазерного излучения, при этом часть фоточувствительных элементов используется для регистрации лежащего на той же длине волны излучения той доли первого контрольного пучка, которая прошла светоделительное зеркало первого объектива 2В и затем отразилась от отражающей грани оптического разветвителя 3А.The second photodetector 5 contains photosensitive elements for receiving laser radiation, while some of the photosensitive elements are used to register the portion of the first control beam lying at the same wavelength that passed the beam splitter of the first lens 2B and then reflected from the reflective face of the optical splitter 3A.

Третье фотоприемное устройство 16 содержит элементы, фоточувствительные в спектральном диапазоне формирования телевизионного изображения объектов, и предназначено для формирования телевизионного изображения объектов. Часть фоточувствительных элементов третьего фотоприемного устройства используется для регистрации лежащего в том же спектральном диапазоне излучения второго контрольного пучка.The third photodetector 16 contains photosensitive elements in the spectral range of forming a television image of objects, and is intended to form a television image of objects. A part of the photosensitive elements of the third photodetector is used to register the second control beam lying in the same spectral range.

Первый блок обработки сигналов 25 преобразует аналоговые сигналы первого фотоприемного устройства 1 в цифровые, нормирует принятые сигналы, выделяет сигналы возможных объектов, а также вводит полученную информацию в блок отображения информации 29. Первый блок обработки сигналов 25 дополнительно содержит блок выделения приоритетного объекта 24, осуществляющий выделение сигналов выбранного объекта. После выбора приоритетного объекта информация о нем поступает из блока отображения информации 29 в ЦБУ. Допоиск возможного объекта осуществляется лазерным локационным каналом в реальном времени, что реализуется точным наведением пучка зондирующего излучения в точку местоположения возможного объекта. Это наведение осуществляется по командам от ЦБУ, направляемым в блок внутрирезонаторного управления направлением пучка зондирующего лазерного излучения 23, а также в блок управления вращением зеркала дефлектора 18А. Одновременно команда, осуществляющая синхронизированное экспонирование фотоприемного устройства телевизионного канала, поступает от ЦБУ в третий блок обработки сигналов.The first signal processing unit 25 converts the analog signals of the first photodetector 1 to digital, normalizes the received signals, extracts the signals of possible objects, and enters the received information into the information display unit 29. The first signal processing unit 25 further comprises a priority object extraction unit 24, which performs extraction signals of the selected object. After selecting a priority object, information about it comes from the information display unit 29 to the Central Bank. The search for a possible object is carried out by the laser location channel in real time, which is realized by precise guidance of the probe beam to the location point of the possible object. This guidance is carried out according to instructions from the CBU sent to the intracavity control unit for the direction of the probe laser beam 23, as well as to the control unit for the rotation of the mirror of the deflector 18A. At the same time, the team performing the synchronized exposure of the photodetector of the television channel comes from the central control unit to the third signal processing unit.

Второй блок обработки сигналов 26 служит для обработки сигналов лазерного локационного канала и ввода полученной информации в блок отображения информации 29. Третий блок обработки сигналов телевизионного канала 27 формирует изображение круговой зоны обзора в процессе сканирования путем постоянного заполнения поля обзора и адресного размещения в памяти компьютера экспонированных кадров с экспозицией, ограниченной текущей угловой скоростью, формирует изображения объектов наблюдения, формирует и обрабатывает кадры контроля положения оптической оси телевизионного канала, вводит полученную информацию в блок отображения информации 29. Третий блок обработки сигналов 27 дополнительно содержит блок цифрового ввода/вывода изображений 28, выполненный с возможностью осуществлять программно поворот изображений, формируемых телевизионным каналом. Вследствие того, что оптический тракт телевизионного канала не имеет компенсатора поворота изображения, обусловленного вращением зеркал азимутального и угломестного сканирования, компенсация поворота изображения осуществляется программно в соответствии с показаниями датчиков углового положения этих узлов. В блоке 28 также предусмотрена возможность пересчета координат пикселей изображений, смещенных вследствие рассогласования оптических осей системы.The second signal processing unit 26 serves to process the signals of the laser location channel and enter the received information into the information display unit 29. The third signal processing unit of the television channel 27 forms an image of the circular viewing area during scanning by constantly filling the field of view and addressing the exposed frames in the computer memory with exposure limited by the current angular velocity, it forms images of objects of observation, forms and processes frames for monitoring the position of optical axis television channel, enters the obtained information in the display unit 29. A third signal processing unit 27 further comprises a digital input / output images 28, configured to perform image rotation software generated TV channel. Due to the fact that the optical path of the television channel does not have an image rotation compensator due to rotation of the azimuthal and elevation scanning mirrors, image rotation compensation is carried out programmatically in accordance with the readings of the angular position sensors of these nodes. In block 28, it is also possible to recalculate the coordinates of the pixels of the images shifted due to the mismatch of the optical axes of the system.

Блок отображения информации 29 формирует отображение текущей фонообъектовой обстановки в единой системе координат, оптимизирует процесс обнаружения объектов, завязывает трассы сопровождения, обеспечивает определение местоположения и скоростей движущихся объектов по принятым сигналам, транслирует в ЦБУ координатные последовательности сопровождаемых объектов.The information display unit 29 forms a display of the current background-object situation in a single coordinate system, optimizes the process of detecting objects, ties up tracking routes, provides location and speeds of moving objects from the received signals, and transmits coordinate sequences of objects being tracked to the CBU.

Нулевое положение оптико-локационной системы характеризуется состоянием покоя всех ее узлов. Центральный блок управления выполнен с возможностью точной ориентации оптико-локационной системы в пространстве.The zero position of the optical-location system is characterized by the state of rest of all its nodes. The central control unit is configured to accurately orient the optical location system in space.

В процессе работы системы в ЦБУ синхронно с данными датчиков текущих состояний основных оптико-механических узлов системы поступают данные о текущей фонообъектовой обстановке, координатах объектов из блока отображения информации 29. ЦБУ в зависимости от текущего рабочего режима и координат объектов формирует функционально связанные траекторные задания и транслирует их в блоки управления исполнительными устройствами. В соответствии с траекторными заданиями исполнительные устройства обеспечивают периодический обзор контролируемой зоны в пассивном режиме, в том числе и с активным допоиском в реальном времени выделенных объектов, циклическое сопровождение группы объектов в пассивном и активном режимах, захват и точное сопровождение выбранного объекта в пассивном и активном режимах.During the operation of the system, the central control unit simultaneously with the data of sensors of the current states of the main optical-mechanical nodes of the system receives data on the current background-object situation, the coordinates of the objects from the information display unit 29. The central control unit forms functionally related path tasks and broadcasts depending on the current operating mode and coordinates of the objects them into control units for actuators. In accordance with the trajectory tasks, the executive devices provide a periodic overview of the controlled zone in the passive mode, including active real-time search of selected objects, cyclic tracking of a group of objects in passive and active modes, capture and precise tracking of the selected object in passive and active modes .

Наличие различных каналов получения информации в одной оптико-локационной системе обеспечивает успешное комплексное решение задач оптической локации. Более оперативно осуществляется обнаружение объектов, выбор приоритетных объектов, повышаются надежность их распознавания и точности определения местоположения и скоростей. Разработанная система расширяет арсенал имеющихся в настоящее время оптико-электронных средств обнаружения движущихся объектов и определения их местоположения и скоростей.The presence of various channels for obtaining information in one optical location system provides a successful integrated solution to the problems of optical location. The detection of objects, the selection of priority objects are carried out more quickly, the reliability of their recognition and the accuracy of determining the location and speeds are increased. The developed system expands the arsenal of currently available optoelectronic devices for detecting moving objects and determining their location and speeds.

Claims

A multifunctional optical-location system, including optically coupled probe laser located on the optical axis along the propagation beam of the probe laser radiation, connected to a fixed base, controlled by commands from the central control unit, a beam splitter, a deflector mirror located on the optical axis at zero position so that it deflects the incident radiation beam at an angle of 90 °, made with the possibility of rotation around the axis of rotation lying in the plane of the grain feces, on commands from the central control unit, Dove prism mounted so that the optical axis is parallel to the plane of the base of the prism, made with the possibility of rotation around the optical axis by commands from the central control unit, as well as a horizontal platform, in the center of which there is a round hole made rotatable around the vertical axis at the commands of the central control unit, the first stationary flat mirror having reflective coatings on both sides, mounted in a frame on a horizontal platform so that its center lies on the axis of rotation of the platform, the second and third flat mirrors mounted so that the centers of the first, second and third mirrors lie on the same horizontal axis, while the second and third mirrors are capable of synchronous rotation around this horizontal axis by commands from the central control unit, the planes of the second and third mirrors in the zero position are perpendicular to each other and are located at an angle of 45 ° to the vertical axis, and on the surfaces of the second and third mirrors prisms having reflective faces optically conjugated to a first receiving lens with an integrated corner mirror and a first photodetector containing photosensitive elements for receiving thermal radiation from objects, some of which are used to receive radiation from the first control beam, as well as an information processing unit, are fixed in their central parts and a central control unit, characterized in that the second and third photodetector devices, a multispectrum, are additionally introduced into the optical location system A pulsed radiation source optically coupled to a beam splitter, a second and third receiving lenses, an optical splitter, a cylindrical hood, and the probe laser further comprises an intracavity control unit for the direction of the probe radiation beam and is capable of one-coordinate intracavity change in the direction of the probe radiation beam by commands from the central the control unit, the second photodetector contains photosensitive elements with a length of of probe laser radiation, the third photodetector contains photosensitive elements in the spectral range of the television image of objects, the optical splitter is made in the form of an assembly of two rectangular prisms made of the same material and connected in a single frame so that the hypotenuse face of the first prism is connected to the first with the leg of the second prism using a thin layer of immersion fluid having a refractive index close to the refractive index of the material 3m, the optical splitter is mounted on the optical axis after the Dove prism along the propagation of the laser beam so that the optical axis is parallel to the hypotenuse face of the second prism, and the second leg of the second prism is located at an angle of 45 ° to the horizontal axis and is made with a coating reflecting laser radiation, a multispectral pulsed radiation source is made emitting in the spectral sensitivity ranges of the first, second and third photodetector devices, and forming a control pulse the radiation probe, which when passing through a thin layer of immersion fluid between the prisms of the optical splitter, is divided into a first control radiation beam branching into the first receiving lens, and a second control radiation beam propagating further along the optical axis, the reflector mirror is made reflective in the spectral sensitivity ranges the first, second and third photodetectors and is located in the zero position at an angle of 45 ° to the vertical axis, Dove prism and optical branch l are made of a material that is transparent in the spectral sensitivity ranges of the first, second, and third photodetectors, the optically conjugated input composite lens with a spectro-splitting mirror deposited in the central part of its rear surface located on the optical axis in front of the corner mirror is additionally introduced into the first receiving lens, and a corrective optical element mounted in the center of the corner mirror, while the input composite lens is made of a material transparent in the ranges of sp the spectral sensitivity of the first and second photodetector devices, the spectrodividing mirror is made reflective in the spectral sensitivity range of the first photodetector device, the corner mirror is made with a coating reflecting in the spectral sensitivity ranges of the first and second photodetector devices, and the correction optical element operates in the spectral sensitivity range of the first photodetector device , the first receiving lens is connected by rotation bearings with a fixed axis novation and made with the possibility of rotation around the vertical axis at the commands from the central control unit, the cylindrical hood is mounted on the optical splitter frame, located vertically on the optical axis along the propagation of the probe laser beam, the diameter of the cylindrical hood is equal to the diameter of the spectro-splitting mirror of the first receiving lens, and the height the hood is equal to the distance from the frame of the optical splitter to the plane of the horizontal platform, while the diameter of the hole is horizontal of the platform of at least the diameter of the input lens of the first receiving lens, the second receiving lens operating at a wavelength of laser radiation is located on the optical axis after the reflecting face of the optical splitter along the laser beam reflected from the objects and is optically coupled to a second photodetector, some of whose elements used to receive laser radiation reflected from objects, and part for receiving lying on the same wavelength of the radiation fraction of the first control beam, the entire plane the first surface of the first mirror, located along the propagation of the probe laser beam, is divided into three concentric regions, the first central region is translucent in the spectral sensitivity range of the third photodetector, the second intermediate region is made with a coating having a high reflection coefficient in the spectral sensitivity range the second photodetector, the third peripheral region is made with the presence of a coating having high reflection coefficient in the spectral sensitivity range of the first and second photodetector devices, the entire area of the second back surface of the first mirror is made reflective in the spectral sensitivity range of the third photodetector, except for the central region made translucent in this range and having an area not less than the area of the first central region on the first side of the first mirror, the very first mirror itself is made of a material that is transparent in the spectral range the third photodetector, the surface of the second mirror is reflective in the spectral sensitivity range of the third photodetector, the prism fixed in the central part of the surface of the second mirror is made rectangular from the material transparent in the spectral sensitivity range of the third photodetector, and fixed so that the normal to the output face of the prism forms a small angle with the horizontal axis of rotation of the second and third mirrors, while the output face l this prism is made reflective in the spectral sensitivity range of the third photodetector, the planes of the first and third mirrors are parallel to each other and are in the zero position at an angle of 45 ° to the vertical axis, the surface of the third mirror is made reflective in the spectral sensitivity range of the first and second photodetectors, prism fixed in the central part on the surface of the third mirror is made rectangular of a material transparent in the spectral range sensitive the second photodetector, and fixed so that the input cathete face of this prism is located along the propagation of the probe laser beam, while the input cathete face is reflective in the spectral sensitivity range of the third photodetector, and the length of the hypotenuse in the main section of this prism, the outer diameter of the second the intermediate region on the first surface of the first mirror and the length of the leg in the main section of the second prism of the optical splitter are equal, the third receiving lens, I work in the spectral range of formation of a television image of objects, located on the optical axis along the propagation of received radiation from objects after the second surface of the first mirror, is optically coupled to a third photodetector, fixed to it in a single frame connected to a fixed base, with some of the elements of the third a photodetector is used to receive radiation from objects, and a part for receiving radiation from the second control beam, the information processing unit consists of the first, second, and third signal processing units associated with the first, second, and third photodetector devices, and the information display unit, which are formed by the first, second, and third signal processing units in a single coordinate system; the outputs of the first, second, and third signal processing units with the inputs of the information display unit, while the first signal processing unit further comprises a real-time priority object allocation unit, and supplement the third signal processing unit It contains a digital image input / output unit configured to programmatically rotate the images, the third signal processing unit is also connected to the central control unit and is configured to control the exposure of the third photodetector according to commands from the central control unit, the first, second and third processing units signals are made with the ability to determine and control the position of the optical axes of the system according to the signals generated by the reception of radiation of the first and second th reference beams, the imaging unit information associated with a central control unit and configured to determine the location and velocity of moving objects from the objects on the received signals.