close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2335728

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 335 728
(13)
C1
(51) МПК
F41G 3/00 (2006.01)
G01B 11/26 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007100595/02, 09.01.2007
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
09.01.2007
(45) Опубликовано: 10.10.2008 Бюл. № 28
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное унитарное
предпри тие "Научно-производственное
объединение "Государственный институт
прикладной оптики" (ФГУП "НПО "ГИПО") (RU)
2 3 3 5 7 2 8
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к области защиты
летательных аппаратов (ЛА) дл создани помех
инфракрасным головкам самонаведени (ИГС)
атакующих ракет. Технический результат повышение точности наведени . Система содержит
головное зеркало, подвижное по двум взаимно
перпендикул рным ос м и снабженное датчиками
углового
положени ,
инфракрасный
(ИК)
пеленгационный канал, содержащий объектив и
фотоприемное устройство (ФПУ). Между головным
зеркалом и объективом под углом к оптической оси
установлено фиксированное плоское зеркало с
осевым отверстием, расположенным по ходу
лазерного излучени от передающего лазерного
канала. Выход ФПУ и выходы датчиков углового
положени головного зеркала подключены к
вычислительно-управл ющему
блоку,
управл ющие выходы которого подключены к
приводам головного зеркала и управл ющему
входу передающего лазерного канала. Объектив
выполнен из двух компонентов, между которыми в
фокальной плоскости первого по ходу излучени компонента установлена диафрагма, котора преп тствует попаданию рассе нного лазерного
излучени на матрицу ФПУ. ИК пеленгационный
канал вл етс одновременно приемным лазерным
каналом системы. За счет определени в ИК
пеленгационном канале угла рассогласовани между оптической осью системы и отраженным от
цели лазерным сигналом достигаетс повышение
точности наведени лазерного излучени на ИГС
атакующей ракеты. Датчики угловой скорости,
установленные на основании головного зеркала,
обеспечивают ввод в вычислительно-управл ющий
блок информации о скорости перемещени ЛА при
эволюци х, котора учитываетс при выдаче
управл ющих сигналов на приводы головного
зеркала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ПОИСКА И СОПРОВОЖДЕНИЯ ЦЕЛИ
2 3 3 5 7 2 8
Адрес дл переписки:
420075, г.Казань, ул. Н. Липатова, 2, ФГУП
"НПО "ГИПО"
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2155323 С1, 27.08.2000. DE 3104318
А1, 26.02.1982. DE 3048809 С1, 30.09.1982. US
4902128 А, 20.02.1990. US 4386848 А, 07.06.1983.
(72) Автор(ы):
Алексеев Юрий Витальевич (RU),
Балоев Виллен Арнольдович (RU),
Белозёров Альберт Федорович (RU),
Вахитов Мурат Ахметович (RU),
Добрынин Александр Александрович (RU),
Дорофеева Маргарита Васильевна (RU),
Иванов Владимир Петрович (RU),
Приходько Виктор Никитович (RU),
Сунцов Владимир В чеславович (RU),
Хисамов Рамис Шарафович (RU),
Яцык Владимир Самуилович (RU)
C 1
C 1
2 3 3 5 7 2 8
2 3 3 5 7 2 8
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 335 728
(13)
C1
(51) Int. Cl.
F41G 3/00 (2006.01)
G01B 11/26 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007100595/02, 09.01.2007
(24) Effective date for property rights: 09.01.2007
(45) Date of publication: 10.10.2008 Bull. 28
Mail address:
420075, g.Kazan', ul. N. Lipatova, 2, FGUP
"NPO "GIPO"
2 3 3 5 7 2 8
R U
(57) Abstract:
FIELD: transportation, physics.
SUBSTANCE: invention relates to defence of
aircraft planes (AP) for jamming by infrared
target-seeking
devices
of
attacking
missles
(ITSD). System contains head mirror, movable
along two mutually perpendicular axes and
provided with aspect sensors, infrared (IR)
direction-finding
channel
containing
lens
and
photodetector (FD). Between the head mirror and
lens at an angle to optical axis fixed flat
mirror with axial hole is installed. The hole is
positioned
at
laser
emission
path
from
transmitting laser channel. FD output and outputs
of head mirror aspect sensors are connected to
control-computing unit, control outputs of which
are connected to head mirror actuators and to
control input of transmitting laser channel. Lens
is made of two components between which, in focal
plane of the first on emission path component,
aperture is installed which prevents diffused
laser emission from getting on FD array. At the
same
time,
IR
direction-finding
channel
is
receiving
laser
channel
of
the
system.
Determination of error angle between system
optical axis and laser signal reflected by target
in
IR
direction-finding
channel
provides
improvement of accuracy of laser emission
pointing at ITSD of attacking missiles. Angularrate sensors installed on head mirror base
provide input of data about flight device travel
speed into control-computing unit. This data is
taken into consideration when outputting control
signals to head mirror actuators.
EFFECT: improvement of pointing accuracy.
3 cl, 1 dwg
Страница: 3
EN
C 1
C 1
(54) OPTICAL-ELECTRONIC SEARCH AND TRACKING SYSTEM
2 3 3 5 7 2 8
(73) Proprietor(s):
Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe
predprijatie "Nauchno-proizvodstvennoe
ob"edinenie "Gosudarstvennyj institut
prikladnoj optiki" (FGUP "NPO "GIPO") (RU)
R U
(72) Inventor(s):
Alekseev Jurij Vital'evich (RU),
Baloev Villen Arnol'dovich (RU),
Belozerov Al'bert Fedorovich (RU),
Vakhitov Murat Akhmetovich (RU),
Dobrynin Aleksandr Aleksandrovich (RU),
Dorofeeva Margarita Vasil'evna (RU),
Ivanov Vladimir Petrovich (RU),
Prikhod'ko Viktor Nikitovich (RU),
Suntsov Vladimir Vjacheslavovich (RU),
Khisamov Ramis Sharafovich (RU),
Jatsyk Vladimir Samuilovich (RU)
C 1
C 1
2 3 3 5 7 2 8
2 3 3 5 7 2 8
R U
R U
Страница: 4
RU 2 335 728 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к приборостроению, в частности к оптико-электронным
приборам, предназначенным дл поиска теплоизлучающих объектов и их сопровождени с
последующим наведением на обнаруженный объект лазерного излучени с целью
дальнометрировани и/или создани помех инфракрасным головкам самонаведени (ИГС)
атакующих ракет дл защиты летательных аппаратов (ЛА).
Известна система поиска и сопровождени цели с приемником инфракрасного (ИК)
излучени и лазерным дальномером (см. патент США №3644043, МКИ G01С 3/08, НКИ 3565, опубл. 22.02.1972), предназначенна дл управлени артиллерийским огнем. Эта
система содержит подвижное зеркало с датчиками углового положени (ДУП) и приводами
по взаимно перпендикул рным ос м, пеленгационный канал, включающий объектив из двух
сферических зеркал, плоское сканирующее зеркало и приемник ИК излучени с
чувствительными элементами, расположенными в виде линейки, а также передающий и
приемный лазерные каналы, оптически сопр женные с помощью призменного устройства.
Между зеркалами объектива установлен спектроделитель, пропускающий пассивное
излучение от цели в ИК приемник и отражающий лазерное излучение (ЛИ) в лазерный
приемник. Слежение за целью осуществл етс с помощью сканирующего зеркала,
совершающего колебательное движение.
К недостаткам описанной системы следует отнести наличие двух приемников с блоками
обработки информации, что увеличивает габариты системы и уменьшает ее надежность.
Кроме того, при использовании этой системы на подвижном объекте, например
летательном аппарате, из-за дополнительных погрешностей наведени , возникающих при
эволюци х ЛА с высокими угловыми скорост ми, точность наведени узконаправленного
лазерного пучка оказываетс недостаточной.
Известна оптико-электронна система поиска и сопровождени цели (см. патент РФ
№2155323, МПК 7 G01С 3/08, G01В 11/26, F41G 3/06, 7/26, опубл. 27.08.2000 г.),
котора выбрана в качестве прототипа. Система содержит подвижное головное зеркало с
датчиками углового положени и приводами по взаимно перпендикул рным ос м,
пеленгационный канал, включающий зеркально-линзовый объектив, сканирующее зеркало
с приводом и фотоприемное устройство (ФПУ). В состав системы входит лазерный
дальномер, состо щий из передающего и приемного лазерных каналов и определ ющий
дальность до цели. Оптическое сопр жение пеленгационного и лазерного каналов
осуществл етс с помощью спектроделител , установленного между головным зеркалом и
объективом пеленгационного канала. Спектроделитель отражает излучение от лазерного
передатчика на головное зеркало, направл ющее это излучение на цель. Отраженное от
цели ЛИ и собственное ИК излучение цели, т.е. смешанное (лазерное и ИК) излучение
попадает на головное зеркало, а затем на спектроделитель, который пропускает
пассивное излучение от цели в пеленгационный канал и отражает ЛИ в объектив приемного
лазерного канала, в фокальной плоскости которого установлен лазерный приемник.
Выделенное ИК излучение проходит через объектив пеленгационного канала на
сканирующее зеркало, совершающее колебательное движение, и после отражени от
последнего попадает на чувствительную площадку ИК приемника. Выход ФПУ подключен к
входу вычислительно-управл ющего блока, вырабатывающего управл ющие сигналы на
приводы головного зеркала и лазерный передатчик.
Одним из недостатков прототипа вл етс наличие двух объективов и двух приемников
излучени , что усложн ет конструкцию, увеличивает ее габариты и уменьшает надежность.
Воздействие вибрационных и ударных нагрузок, неизбежных на ЛА, может привести к
рассогласованию двух приемных каналов и к потере отраженного лазерного сигнала от
цели. Другим недостатком прототипа вл етс использование сканирующего зеркала дл слежени за целью, что также приводит к снижению надежности устройства и усложнению
его конструкции. Кроме того, при слежении за целью с помощью сканирующего зеркала
возникает дополнительна погрешность совмещени оси пучка ЛИ с направлением на
цель, завис ща от скорости перемещени цели в пространстве и скорости угловых
эволюции ЛА.
Страница: 5
DE
RU 2 335 728 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Описанные выше оптико-электронные системы поиска и сопровождени цели имеют
ограничение по функциональным возможност м:
невозможно их применение дл точного определени координат ИГС атакующих ракет с
целью их дальнейшего подавлени . Так, информаци об углах рассогласовани между
оптической осью прибора и направлением на цель формируетс в пеленгационном канале
по максимальному сигналу с чувствительных элементов ФПУ, т.е. наведение лазерного
излучени осуществл етс на энергетический центр ИК излучени цели. Если целью
вл етс атакующа ракета, то энергетическим центром ИК излучени вл етс ее факел
либо по окончании работы двигателей ее нагретый корпус. По мере сближени ракеты с ЛА
увеличиваетс угловое рассто ние между энергетическим центром излучени и ИГС
ракеты. Если это рассто ние превышает расходимость лазерного излучени , то в этом
случае возможно измерение дальности до ракеты, но невозможно точное наведение ЛИ на
ИГС дл ее подавлени .
Задачей, на решение которой направлено изобретение, вл етс повышение точности
наведени лазерного излучени на цель путем определени в ИК пеленгационном канале
как угла рассогласовани между оптической осью прибора и инфракрасным сигналом от
цели, так и угла рассогласовани между оптической осью прибора и отраженным от ИГС
лазерным сигналом, что позвол ет обеспечить продолжительное воздействие лазерного
излучени именно на ИГС атакующей ракеты дл ее дальнейшего подавлени при
упрощении конструкции и уменьшении габаритных размеров системы. Повышение точности
наведени достигаетс также путем устранени ошибок, возникающих при эволюци х с
высокими угловыми скорост ми носител , например, летательного аппарата (ЛА), на
котором установлена предлагаема система.
Указанна задача решаетс тем, что в оптико-электронной системе поиска и
сопровождени цели, содержащей подвижное головное зеркало, установленное на
основании и снабженное двум приводами по двум взаимно перпендикул рным ос м и
датчиками углового положени , инфракрасный пеленгационный канал, содержащий
объектив и фотоприемное устройство, формирующий сигнал рассогласовани между
оптической осью системы и направлением на цель, входной элемент дл ввода лазерного
излучени от передающего лазерного канала, при этом выход фотоприемного устройства и
выходы датчиков углового положени подключены к соответствующим входам
вычислительно-управл ющего блока, соответствующие управл ющие выходы которого
подключены к приводам головного зеркала и управл ющему входу передающего лазерного
канала, между головным зеркалом и объективом под углом к оптической оси установлено
фиксированное плоское зеркало с осевым отверстием, расположенным по ходу лазерного
излучени от передающего лазерного канала, объектив выполнен из двух компонентов,
между которыми в фокальной плоскости первого по ходу излучени компонента
установлена диафрагма, при этом инфракрасный пеленгационный канал вл етс одновременно приемным лазерным каналом системы.
А также тем, что на основании подвижного головного зеркала установлены ортогонально
датчики угловой скорости, выходы которых подключены к соответствующим входам
вычислительно-управл ющего блока.
Вычислительно-управл ющий блок выполнен из последовательно соединенных
селектора цели, вход которого подключен к выходу фотоприемного устройства, и
анализатора отраженного лазерного излучени , выход которого и второй выход селектора
цели подключены к входам управл ющего устройства, св занного через контроллер с
входами приводов и выходами датчиков углового положени головного зеркала, а также с
выходами датчиков угловой скорости и имеющего выход, подключенный к управл ющему
входу передающего лазерного канала.
На чертеже приведена блок-схема системы.
Оптико-электронна система поиска и сопровождени цели содержит подвижное
головное зеркало 1, установленное на основании 2, жестко св занном с носителем
(например, корпусом летательного аппарата - на чертеже не показан), снабженное
Страница: 6
RU 2 335 728 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
датчиками углового положени (ДУП) 3, 4 и приводами 5, 6 по двум взаимно
перпендикул рным ос м, инфракрасный (ИК) пеленгационный канал 7, содержащий
объектив 8 и фотоприемное устройство (ФПУ) 9, формирующий сигнал рассогласовани между оптической осью системы и направлением на цель, входной элемент 10 дл ввода
лазерного излучени (ЛИ) от передающего лазерного канала (ЛК) 11, при этом выход
фотоприемного устройства 9 и выходы ДУП 3, 4 подключены к соответствующим входам
вычислительно-управл ющего блока 12, соответствующие управл ющие выходы которого
подключены к приводам 5, 6 головного зеркала 1 и управл ющему входу передающего ЛК
11. Между головным зеркалом 1 и объективом 8 под углом к оптической оси установлено
фиксированное плоское зеркало 13 с осевым отверстием, расположенным по ходу ЛИ от
передающего ЛК 11, объектив 8 выполнен из двух компонентов 14 и 15, между которыми в
фокальной плоскости первого по ходу излучени компонента 14 установлена диафрагма
16, при этом ИК пеленгационный канал 7 вл етс одновременно приемным ЛК системы и
сопр жен с помощью фиксированного плоского зеркала 13 с передающим ЛК 11. В данной
системе в качестве ФПУ 9 ИК пеленгационного канала 7 выбрано матричное ФПУ,
работающее в области спектра 3,7-4,8 мкм. При этом длина волны ЛИ передающего ЛК 11
должна находитьс в том же спектральном диапазоне. Вычислительно-управл ющий блок
12 вырабатывает управл ющие сигналы на приводы 5, 6 и информационные сигналы дл излучател передающего ЛК 11 в соответствии с режимами работы системы.
На основании 2 подвижного головного зеркала 1 могут быть установлены ортогонально
три датчика угловой скорости 17, 18, 19, выходы которых подключены к соответствующим
входам вычислительно-управл ющего блока 12 дл ввода в вычислительно-управл ющий
блок 12 информации о скорости перемещени ЛА при эволюци х, котора затем
учитываетс при выдаче управл ющих сигналов на приводы сканировани 5, 6 головного
зеркала 1.
Вычислительно-управл ющий блок 12 выполнен из последовательно соединенных
селектора цели 20, вход которого подключен к выходу ФПУ 9, и анализатора отраженного
лазерного излучени 21, выход которого и второй выход селектора цели 20 подключены к
входам управл ющего устройства 22, подключенного через контроллер 23 к входам
приводов 5, 6 головного зеркала 1, к выходам датчиков углового положени 3, 4 и
датчиков угловой скорости 17, 18, 19 и имеющего выход дл подключени к управл ющему
входу передающего лазерного канала 11. Один из входов управл ющего устройства 22
подключен к внешней системе целеуказани , например РЛС или широкоугольному
пеленгатору (на чертеже не показаны). Селектор цели 20 и анализатор отраженного
лазерного излучени 21 могут быть выполнены на базе сигнальных процессоров
TMS320C6202 фирмы Texas Instrument, a управл ющее устройство 22 может быть
выполнено на базе микропроцессорного модул формата РС/104 + СММ 17686 GX300-128
фирмы RTD.
За вл емое устройство работает следующим образом. Подвижное головное зеркало 1
поворачиваетс с помощью приводов 5, 6 в соответствии с информацией от внешней
системы целеуказани , например РЛС или широкоугольного пеленгатора, с учетом
поправок, произведенных в вычислительно-управл ющем блоке 12 на основании показаний
датчиков угловых скоростей 17, 18, 19. После отработки целеуказани предполагаема цель находитс в кадре, формируемом объективом 8 и матрицей ФПУ 9. Начинаетс режим
обнаружени цели. Как только по сигналам с ФПУ 9 ИК пеленгационного канала 7
селектором цели 20 принимаетс решение, указывающее на то, что цель обнаружена,
система переключаетс через управл ющее устройство 22 в режим сопровождени , при
котором положение подвижного головного зеркала 1 управл етс сигналами
рассогласовани , полученными с ИК пеленгационного канала 7 через вычислительноуправл ющий блок 12. Сигнал рассогласовани между оптической осью системы и
направлением на цель по двум координатам - азимуту и углу места через вычислительноуправл ющий блок 12 подаетс на приводы 5 и 6 головного зеркала 1, перемеща изображение цели к центру матрицы ФПУ 9. В это же врем селектор цели 20 анализирует
Страница: 7
RU 2 335 728 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
признаки цели и передает их в управл ющее устройство 22. Если признаки цели
соответствуют признакам «ракета», то изображение цели приводитс в центр матрицы ФПУ
9 и удерживаетс в этом положении. При выработке нулевого сигнала рассогласовани система переходит в следующий режим работы - наведение. В этот момент управл ющее
устройство 22 передает сообщение на включение лазерного излучени передающего
лазерного канала 11. Лазерное излучение через входной элемент 10 и осевое отверстие
фиксированного плоского зеркала 13, отразившись от головного зеркала 1, направл етс на обнаруженную цель. При этом лазерное излучение, падающее на головное зеркало 1,
частично рассеиваетс в обратном направлении. Диафрагма 16 преп тствует попаданию
рассе нного лазерного излучени на матрицу ФПУ 9, предохран ее от излишней
засветки, ухудшающей чувствительность ФПУ. Отраженный от цели сигнал возвращаетс на головное зеркало 1, затем отражаетс от фиксированного плоского зеркала 13,
проходит через объектив 8 и попадает на матрицу ФПУ 9. Анализатор отраженного
лазерного излучени 21 определ ет врем прихода и уровень отраженного сигнала, на
основании которых вычисл етс дальность до цели, и по уровню отраженного сигнала
принимает решение - «диффузное отражение» или «обратный блеск». Если уровень
сигнала соответствует влению «обратного блеска», что характерно дл ИГС ракеты,
через управл ющее устройство 22 передаетс сообщение в передающий лазерный канал
11 на продолжение процесса лазерного излучени .
Поскольку атакующа ракета приближаетс к ЛА, начина с некоторой дистанции,
завис щей как от параметров системы поиска и сопровождени цели, так и от размеров
ракеты и ракурса, ее изображение на матрице ФПУ 9 становитс прот женным, т.е.
по вл етс рассогласование между сигналом в пеленгационном канале от факела ракеты и
сигналом «обратного блеска» от ИГС. В этом случае управл ющее устройство 22 выдает
соответствующие команды на приводы 5, 6 головного зеркала, удерживающие сигнал
«обратного блеска» в центре матрицы ФПУ 9. Таким образом, дальнейшее наведение ЛИ
осуществл етс точно в направлении ИГС атакующей ракеты. При этом при длительном
воздействии ЛИ на чувствительные элементы ФПУ ИГС атакующей ракеты происходит
нарушение функционировани ИГС. Процесс лазерного излучени продолжаетс до
уменьшени или исчезновени сигнала «обратного блеска». Это означает, что ИГС
атакующей ракеты подавлена.
Таким образом, использование предлагаемой оптико-электронной системы позвол ет
достичь технического результата, заключающегос в повышении точности наведени лазерного излучени на ИГС атакующей ракеты, расширении функциональных
возможностей системы, а именно обеспечени не только обнаружени и
дальнометрировани теплоизлучающей цели, но и последующего подавлени ИГС
атакующей ракеты при упрощении конструкции и уменьшении габаритных размеров
системы.
Формула изобретени 1. Оптико-электронна система поиска и сопровождени цели, содержаща подвижное
головное зеркало, установленное на основании и снабженное двум приводами по двум
взаимно перпендикул рным ос м и датчиками углового положени , инфракрасный
пеленгационный канал, содержащий объектив и фотоприемное устройство, формирующий
сигнал рассогласовани между оптической осью системы и направлением на цель, входной
элемент дл ввода лазерного излучени от передающего лазерного канала, при этом
выход фотоприемного устройства и выходы датчиков углового положени подключены к
соответствующим входам вычислительно-управл ющего блока, соответствующие
управл ющие выходы которого подключены к приводам головного зеркала и
управл ющему входу передающего лазерного канала, отличающа с тем, что между
головным зеркалом и объективом под углом к оптической оси установлено фиксированное
плоское зеркало с осевым отверстием, расположенным по ходу лазерного излучени от
передающего лазерного канала, объектив выполнен из двух компонентов, между которыми
Страница: 8
CL
RU 2 335 728 C1
5
10
в фокальной плоскости первого по ходу излучени компонента установлена диафрагма,
при этом инфракрасный пеленгационный канал вл етс одновременно приемным
лазерным каналом системы.
2. Система по п.1, отличающа с тем, что на основании подвижного головного зеркала
установлены ортогонально датчики угловой скорости, выходы которых подключены к
соответствующим входам вычислительно-управл ющего блока.
3. Система по п.1, отличающа с тем, что вычислительно-управл ющий блок выполнен
из последовательно соединенных селектора цели, вход которого подключен к выходу
фотоприемного устройства, и анализатора отраженного лазерного излучени , выход
которого и второй выход селектора цели подключены к входам управл ющего устройства,
св занного через контроллер с входами приводов и выходами датчиков углового
положени головного зеркала, а также с выходами датчиков угловой скорости и имеющего
выход, подключенный к управл ющему входу передающего лазерного канала.
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 9
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
169 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа