Vendndodhja me lazer e objekteve hapësinore. Përdorimi i lazerit në punët ushtarake

Shënim

Hyrje

Kapitulli 1. Studimi i karakteristikave të analogut distancues-altimetër DL-5

1.1 Gama e diapazonit. Llogaritja e energjisë

1.1.1 Metodologjia e llogaritjes

1.1.2 Rezultatet e llogaritjes në modalitetin monopuls

1.1.3 Llogaritja e energjisë në modalitetin e ruajtjes

1.2 Llogaritja e saktësisë së matjes së diapazonit

1.2.1 Saktësia e matjes së diapazonit në modalitetin monopuls

1.2.2 Saktësia e matjes së diapazonit në modalitetin e grumbullimit

Kapitulli 2. Përpunimi i informacionit të vendndodhjes

2.1 Metodat për përpunimin e informacionit të vendndodhjes

2.1.1 Metodat për rritjen e saktësisë së fiksimit të kohës së sinjalit të marrë

2.1.2 Metoda jokoherente e akumulimit

2.1.3 Metoda optimale për përcaktimin e shpejtësisë për sa i përket saktësisë dhe imunitetit ndaj zhurmës

2.2 Puna në terren të afërt dhe metoda për reduktimin e diapazonit minimal të matshëm

3.1 Korrigjuesi i divergjencës së rrezatimit duke përdorur një lente cilindrike

3.2 Kombinues optik i bazuar në elementë birefringent

Kapitulli 4. Testimi eksperimental i propozimeve teknike për përmirësimin e lartësimatësit DL-5

4.1 Rezultatet eksperimentale

4.1.1 Rezultatet e matjes së energjisë të kanalit të transmetimit

4.1.2 Rezultati i vizualizimit të formës së njollave të lehta

4.1.3 Rezultatet e përdorimit të një dizajni optik me një kristal birefringent

4.1.4 Rezultatet e paraqitjes së kanalit të transmetimit

4.1.5 Rezultatet e matjes së fuqisë në dalje të njësisë optike

4.2 Pjesa projektuese dhe teknologjike

4.2.1 Përshkrimi i dizajnit të lartësimatësit lazer DL-5

4.2.2 Veçoritë teknologjike të ndërtimit të lartësimatësit lazer DL-5

Kapitulli 5. Siguria e jetës

5.1. Faktorë të rrezikshëm dhe të dëmshëm gjatë funksionimit të sistemeve lazer

5.2 Klasat e rrezikut me lazer

5.3 Metodat dhe mjetet e mbrojtjes kundër rrezatimi lazer

5.4 Llogaritja e sigurisë laserike të lartësimatësit lazer DL-5

Kapitulli 6. Pjesa ekologjike

6.1 Ndotja elektromagnetike mjedisi

6.2 Ndikimi i EMF me fuqi të ulët në objekte biologjike

6.3 Përvoja e huaj dhe ruse në standardizimin e fushave elektromagnetike

Kapitulli 7. Pjesa ekonomike

7.1 Llogaritja e kostos së një prototipi të lartësimatësit DL-5M

7.2 Llogaritja e kostos së lartësimatësit DL-5M në prodhim masiv

konkluzioni

Referencat

Shënim

Lartësitë me lazer janë bërë pjesë përbërëse e pajisjeve në bord të mjeteve ajrore pa pilot. Zbatimi i tyre i përhapur është për shkak të një sërë detyrash për të mbështetur fluturimet duke përdorur imazhe satelitore, përcaktimin e koordinatave të objekteve të vëzhguara, monitorimin e sipërfaqes së poshtme dhe matjen e shkallës së zbritjes kur zbarkoni një mjet ajror pa pilot.

Teza paraqet studime teorike dhe eksperimentale të lartësimatësit më të mirë me lazer DL-5 bazuar në një lazer gjysmëpërçues dhe propozon metoda dhe teknika për rritjen e diapazonit të matjes së diapazonit, rritjen e saktësisë së matjes, si dhe matjen e shpejtësisë gjatë uljes së një UAV.

Rezultatet shkencore dhe eksperimentale të marra u bënë baza për krijimin e një altimetri lazer të gjeneratës së re.

Hyrje

Metodat dhe teknologjitë moderne për rangun me lazer të objekteve të sipërfaqes së poshtme.

Zhvillimi i rangut të lazerit pulsues në fazën e tanishme karakterizohet nga një diversitet i gjerë funksional: matësit e rrezes, lartësimatësit, lidarët, sistemet e regjistrimit 3D, etj. Ky diversitet varet nga tregu i konsumit dhe nga lazerët në gjendje të ngurtë dhe gjysmëpërçues të përdorur.

Rangimi me laser është fusha e optoelektronikës që merret me përcaktimin e vendndodhjes së objekteve të ndryshme duke përdorur valët elektromagnetike diapazoni optik i emetuar nga lazerët. Objektet e shtrirjes me lazer mund të jenë: pajisjet ushtarake dhe civile, strukturat industriale dhe ushtarake, përbërësit e sipërfaqes së poshtme - luginat, pyjet, rezervuarët, etj. pjesë përbërëse metodat më të fundit dhe teknologjitë e gjeoinformatikës dhe fotogrametrisë dixhitale.

Distanca e parë e vendndodhjes së impulsit të gjendjes së ngurtë bazohej në granatë neodymium (YAG Nd3+,) dhe neodymium kalium gadolinium tungstate (KGV Nd 3+, - i sigurt për shikimin). Ata kanë dimensione dhe peshë të madhe, kështu që matësit portativ të distancës bëhen duke përdorur lazer gjysmëpërçues

Rishikimi i përdorimit të distancave pulsuese të bazuara në lazer gjysmëpërçues për ndijimin e objekteve në tokë.

Kërkesat për një diodë lazer me (rrezatim të rrezikshëm për shikimin) ose me 0 ndryshojnë ndjeshëm nga kërkesat për një lazer në gjendje të ngurtë të një matës rrezeje monopulsi për arsyet e mëposhtme:

1) një lazer pulsues gjysmëpërçues lëshon në një qoshe; sillet si një emetues difuz me dimensione ( dimensionet p-n tranzicioni) në dhe; për shkak të optikës së kanalit transmetues, merret divergjenca e rrezatimit të provës (për ato në gjendje të ngurtë 0,5 mrad), duke siguruar 50% të fuqisë së emetuar nga lazeri;

2) dallimi themelor- një lazer pulsues gjysmëpërçues ka disa renditje të madhësisë më të ulët të energjisë rrezatimi dhe gjatësisë së koherencës. Me një energji të rrezatimit dalës 10-2 J, një lazer pulsi në gjendje të ngurtë siguron matje për një objektiv me madhësi të madhe në një distancë prej 10,000 m, dhe një lazer gjysmëpërçues me një energji 10-6 J lejon matje vetëm të një diapazoni deri në 100 m.

Prandaj, për të rritur diapazonin e matur në matës të rrezeve me lazer gjysmëpërçues, është e nevojshme të përdoret metoda e akumulimit jokoherent - hetimi i shumëfishtë i objektivit. Akumulimi jokoherent ju lejon të "rrisni" energjinë ekuivalente të sinjalit me një faktor. N është numri i tingujve në një seri (vëllimi i akumulimit). Metoda e akumulimit do të diskutohet në detaje në Kapitullin 2.

Le të japim, për shembull, përdorimin e një zbuluesi pulsi DL-1 të bazuar në një lazer gjysmëpërçues me një gjatësi vale rrezatimi prej 905 nm për një kompleks zbulimi mjedisor me bazë tokësore.

Distanca DL-1 përdoret si pjesë e një kompleksi zbulimi mjedisor me bazë tokësore, i krijuar për të monitoruar gjendjen e mjedisit në zonën e objekteve industriale (Fig. 1B). Kompleksi i zbulimit mjedisor përfshin një spektroradiometër pasiv IR-FSR "Klima", i cili siguron matje të parametrave nga vendndodhja e kompleksit në objektin e kontrolluar.

Kanali marrës IR-FSR synon zonën e emetimit ndotës, dhe DL-1 drejtohet drejtpërdrejt në murin e ndërtesës.

Postuar në http://www.site/

Figura 1. Kompleksi i zbulimit mjedisor me bazë tokësore

Një kompleks kontrolli mjedisor i ngjashëm në përbërje (Fig. 2B) mund të vendoset si pjesë e një poste doganore në një terminal portual për të siguruar monitorim në distancë të anijeve që lëvizin në drejtim të portit: përcaktimi i shkallës së rrezikut të ngarkesës që transportojnë dhe marrjen e vendimit për ndalimin e mjetit lundrues në një distancë të sigurt, në rast zbulimi të rrezikut të mundshëm nga ngarkesa që transporton për në kompleksin portual. Kompleksi i kontrollit mjedisor mund të vendoset përgjithmonë në hyrje të portit. Distanca DL-1 siguron matjen e distancës deri në anije dhe shpejtësinë e afrimit të saj. Për më tepër, si në versionin e mëparshëm, kompleksi mund të vendoset në një transportues celular (automjet), kjo do të bëjë të mundur analizimin e shpejtë të rrezikut të mundshëm nga ngarkesa e anijeve që kryejnë operacione ngarkimi dhe shkarkimi në murin e shtratit përgjatë e gjithë zona ujore e portit.

Kanali marrës IR-FSR synohet në zonën e hapësirës mbi kuvertën e anijes, ndërsa DL-1 drejtohet drejtpërdrejt në bykun ose superstrukturën e anijes.

Vendndodhja e palëvizshme e kompleksit të kontrollit mjedisor është paraqitur në figurën 2.

Postuar në http://www.site/

Figura 2. Kompleksi për monitorimin e objekteve sipërfaqësore

Figura 3B tregon lartësimatësin lazer LIND-27 (Zhvilluar nga Instituti i Kërkimeve Polyus), i cili u instalua në helikopterin MI-8 dhe synohej të punonte si pjesë e një kompleksi matës të monitorimit të rrezatimit kur vlerësohej rrezatimi i sfondit mbi termocentralin bërthamor të Çernobilit .

Problemet e altimetrisë me lazer. Altimetra

Lartësuesit lazer janë bërë pjesë përbërëse e pajisjeve në bord të avionëve, helikopterëve dhe mjeteve ajrore pa pilot (UAV). Prezantimi i gjerë i tyre është për shkak të një sërë problemesh, zgjidhja e të cilave u bë e mundur falë teknologjisë së rangut të lazerit. Këto detyra mund të ndahen në grupet kryesore të mëposhtme:

Mjete lundrimi me laser për një avion që mat rrezen e pjerrët (lartësinë) dhe shpejtësinë si një rritje relative e diapazonit për njësi të kohës;

Mjetet optiko-elektronike të avionëve specialë për shikimin e hapësirës, ​​zbulimin e objektivave, identifikimin e tyre, përcaktimin e koordinatave dhe përcaktimit të objektivit për shënjestrimin e armëve tokësore ose ajrore;

Komplekset për kërkime gjeofizike etj.

Kjo gamë aplikimesh përcakton ndryshimet në dizajnin dhe karakteristikat e lartësimatësve lazer.

Për sa i përket përbërjes dhe parimit të funksionimit, lartësimatësit lazer nuk ndryshojnë ndjeshëm nga matësit e rrezeve lazer të projektuar për funksionim në rrugë horizontale me bazë tokësore. Megjithatë, lartësimatësit lazer kanë dallime dhe veçori që lidhen me instalimin e tyre në bordin e një avioni.

Lartësitë me lazer:

Ata nuk kanë shikimin e tyre, udhëzimi kryhet sipas informacioneve nga sisteme të veçanta vizion ose sipas programit të fluturimit të procesorit të kursit;

Ata nuk kanë organe të kontrollit të punës;

Ato nuk përfshijnë një ekran, i cili ndodhet në tastierën qendrore;

Ata kanë një ndërfaqe të zhvilluar për komunikim të dyanshëm me procesorin qendror.

Fusha e punës e lartësimatësit lëviz në rrafshin e figurës në lidhje me sipërfaqen e poshtme me një shpejtësi avioni 30-400, gjë që imponon një kërkesë për shpejtësinë e lartësimatësit. Figura 3 tregon bllok diagramin e diapazonit-altimetër.

Rangefinder-altimeter punon në parimin e matjes së kohës së udhëtimit të një impulsi lazer sondë në një objekt reflektues dhe mbrapa.

Postuar në http://www.site/

Figura 3. Blloku i diagramit të diapazonit-altimetër

ku është distanca me objektin, është shpejtësia e dritës (Fig. 4).

Figura 4. Parimi i matjes së distancës me distancues pulsi lazer: 1- distancues; 2- pulsi i rrezatimit të transmetuesit; 3- pulsi i rrezatimit të reflektuar; 4- goli; 5-pulsi i dritës nisëse; 6- ndalim pulsi; 7- pulset e gjeneratorit të frekuencës referuese (clock); R - diapazoni i matur, m; R=cT/2=nc/2f; c - shpejtësia e dritës, m/s; T është koha e përhapjes së rrezatimit lazer në objekt dhe mbrapa, s; T=nt=n/f; n është numri i pulseve të gjeneratorit të frekuencës referuese të njehsorit të intervalit kohor (TIM); t - periudha e lëkundjeve të frekuencës së referencës IVI, s

Pulsi i provës aktivizon njehsorin e intervalit kohor (TIM), i zbatuar si pjesë e pajisjes së vendimit dhe, me ndihmën e optikës që formon një model të caktuar rrezatimi, arrin në objekt. Rrezatimi i reflektuar nga objekti fokusohet duke marrë optikë në elementin fotosensiv të pajisjes fotodetektor (PDE). Një puls standard elektrik gjenerohet në daljen e FPU, duke ndaluar qarkun e numërimit IVI. Informacioni për diapazonin e matur merret nga dalja IVI. Funksionimi i njësive të distancave-altimetër sigurohet nga një njësi e furnizimit me energji dhe e kontrollit që gjeneron tensionet e nevojshme dhe sinkronizimi i sinjaleve.

Përpunimi i informacionit kryhet në pajisjen e vendimit. Nisja e IVI (fillimi) në rastin tonë kryhet sipas një skeme të kombinuar - një pjesë e energjisë së rrezatimit i ndahet marrësit FPU. Nisja e IVI (start) sipas një skeme të veçantë kërkon shtimin e një qarku të gjenerimit të pulsit të fillimit me një marrës të veçantë në matësin e largësisë.

Me një skemë të kombinuar, pulsi i provës dhe pulsi i reflektuar nga objektivi (objekti) kalojnë nëpër një kanal. Falë kësaj, kompensohen disa gabime sistematike dhe sigurohet saktësia maksimale e matjes.

3. Rishikimi i përdorimit të distancave-altimetrave pulsues (analogë) të bazuar në lazer gjysmëpërçues për monitorimin e objekteve në sipërfaqen e poshtme

Në Institutin e Kërkimeve Polyus, ndër matësit e rrezeve të pulsit të zhvilluara, të zbatuara dhe të prodhuara në masë për monitorimin e objekteve në sipërfaqen e poshtme, mund të dallohen LD-1 dhe LD-5.

Karakteristikat kryesore teknike krahasuese të matësit të rrezes DL-1 dhe DL-5 janë dhënë në Tabelën 1.

Tabela 1. Karakteristikat teknike krahasuese të distancave-altimetrave DL-1 dhe DL-5

Kompleksi përbëhet nga një analizues lazer, një sistem navigimi autonom, një lartësimatës, një aparat televiziv, një sistem për transmetimin e imazheve video dhe të dhënave të matura në një pikë tokësore.

Për sa i përket qëllimit dhe parimit të funksionimit, distanca DL-5 është e ngjashme me pajisjen DL-1, por falë kalimit në një bazë elementare më moderne dhe parimet e përpunimit të informacionit, ai tejkalon analogun e tij në parametrat kryesorë (Tabela 1 ) - diapazoni, dimensionet dhe pesha maksimale e matshme. Kjo lejoi që DL-5 të përdoret në sistemet e navigimit të një mjeti ajror pa pilot.

Përdorimi i lartësimatësit DL-5 kur instalohet në UAV Rakurs (Fig. 8B), pesha e ngritjes 27 kg, e zhvilluar nga OJSC NIITP, bëri të mundur matjen e topografisë së sipërfaqes së poshtme për të siguruar që imazhet që rezultojnë nga kamera televizive në bord janë të lidhura me imazhet satelitore të misionit të fluturimit dhe gjithashtu i japin informacion kompleksit të navigimit në lidhje me shtegun e rrëshqitjes në modalitetin ulje automatike UAV.

Lartësuesi lazer DL-5 ofron:

Përcaktimi i distancës në sipërfaqen e poshtme;

Lidhja e momentit të matjes së lartësisë me qendrën e kornizës së televizorit me imazhin e sipërfaqes së poshtme;

Transferimi automatik i distancave të matura në një pajisje të jashtme.

Disavantazhet e DL-5, bazuar në kërkesat për mjetet ajrore pa pilot, përfshijnë:

Pamundësia për të matur shpejtësinë vertikale me saktësinë e kërkuar gjatë uljes së një UAV;

Mjaft vlerë të madhe lartësia më e ulët e kontrolluar (2 m) dhe saktësia e ulët e matjes së saj gjatë uljes së një UAV (0,5 m);

Vlera e kufizuar e diapazonit maksimal të matur (1000 m) dhe saktësisë (2 m) kur hetohen objektet e largëta në sipërfaqen e poshtme.

Kështu, modernizimi i diapazonit të studiuar-altimetër DL-5, që synon eliminimin e mangësive të mësipërme, është shumë i rëndësishëm.

Prandaj, ne mund të formulojmë qëllimin tezë dhe objektivat e kërkimit.

Qëllimi i punës

Kryerja e studimeve komplekse teorike dhe eksperimentale, si dhe kryerja e llogaritjeve, qarqeve dhe zgjidhjeve të projektimit që synojnë përmirësimin e karakteristikave themelore teknike të distancave-altimesrave: zgjerimi i diapazonit të diapazonit të matur dhe rritja e saktësisë së matjeve; sigurimi i matjes vertikale të shpejtësisë me saktësi të lartë si pjesë e një mjeti ajror pa pilot për monitorimin e objekteve në sipërfaqen e poshtme.

Objektivat e kërkimit

1. Studime krahasuese të distancave-altimetrave ekzistues të pulsit bazuar në lazer gjysmëpërçues për të përmirësuar karakteristikat e tyre teknike dhe nevojën për të matur shpejtësinë gjatë uljes së një avioni.

2. Analiza e metodave për përpunimin e informacionit të vendndodhjes.

3. Hulumtoni mbi mënyrat për të ndërtuar në mënyrë optimale një lartësimatës të rrezes së pulsit me karakteristika teknike bazë të përmirësuara.

4. Studime eksperimentale rangefinder-altimeter me karakteristika teknike të përmirësuara.

Kështu, për përdorimin efektiv të distancave-altimesrave pulsues të bazuar në lazer gjysmëpërçues (në sistemet e mjeteve ajrore pa pilot për monitorimin e objekteve në sipërfaqen e poshtme), modifikimi i tyre është i nevojshëm, përkatësisht:

Rritja e gamës maksimale të matjes (> 1000 m) dhe saktësia (< 2 м);

Reduktimi i diapazonit minimal të matshëm (< 2 м) при повышении точности измерения (< 0,5 м) для обеспечения посадки БПЛА.

Mundësia e matjes së komponentit vertikal të shpejtësisë me saktësinë e matjes së saj.

sinjal lazer gjysmëpërçues i lartësisë

Kapitulli 1. Studimi i karakteristikave të analogut distancues-altimetër DL-5

Dizajni optik i lartësimatësit lazer DL-5 është paraqitur në Figurën 1.1.

Figura 1.1 Diagrami skematik optik i diapazonit-altimetër DL-5

1. Diodë lazer SPL PL90-3 nga OSRAM

2. Lente

3. Filtri i dritës

Vlerësimi i nivelit të energjisë të diapazonit-altimetër me lazer me puls DL-5 i nevojshëm për të siguruar matjen maksimale të rrezes (Tabela 1.B) është hapi i parë në studimin e karakteristikave të tij dhe kërkimin e metodave për përmirësimin e mundshëm të tyre: zgjerimi i diapazonit të matjes së diapazonit (rritja diapazoni maksimal dhe diapazoni min në ulje); rritja e saktësisë gjatë matjes së rrezes, matja e shpejtësisë vertikale kur ulet një UAV.

Përmirësimi i karakteristikave të DL-5 duhet të kryhet pa ndryshuar peshën dhe dimensionet dhe pa reduktuar kërkesat për faktorët e jashtëm ndërhyrës.

1.1 Gama e diapazonit. Llogaritja e energjisë

Gama e diapazoneve të matura është karakteristika kryesore e një matëse të rrezes (altimetër), e cila përcakton mundësitë e përdorimit të tij. Gama e diapazoneve të matura sigurohet nga: 1) kufizimet harduerike (zona e hijes, kapaciteti i njehsorit të intervalit kohor, frekuenca e sondave, etj.) 2) potenciali energjetik i distancave, i përcaktuar nga karakteristikat energjetike të elementeve optiko-elektronike të rruga marrëse-transmetuese, karakteristikat e projektimit të sistemit optik. Gama aktuale e matur nga pajisja në një objektiv të caktuar në kushte të caktuara dhe me karakteristika të njohura probabilistike të zbulimit quhet diapazoni.

1.1.1 Metodologjia e llogaritjes

Gama prej 1000 m e specifikuar për analogun sigurohet në varësi të pabarazisë së përcaktuar nga ekuacioni i rangut të lazerit, me kusht që fushat e emetuesit dhe marrësit të përputhen:

Emin< Eпр = EoКD2прао/4R2, (1.1)

ku Emin është energjia minimale e sinjalit e marrë me një probabilitet të caktuar, e siguruar nga ndjeshmëria e fotodetektorit (ndjeshmëria reale);

Epr - energjia e sinjalit që arrin në platformën e punës element i ndjeshëm FPU;

Eo është energjia e sinjalit të provës;

K = - koeficienti i mbivendosjes së energjisë së rrezes sonduese nga objektivi (koeficienti i shfrytëzimit të rrezatimit);

(x,y) - shpërndarja hapësinore e koeficientit të shkëlqimit të synuar;

(x,y) - modeli i rrezatimit të rrezes së provës së daljes;

Dpr - diametri i lenteve marrëse;

a = e-2R - transmetimi atmosferik përgjatë shtegut;

Indeksi i dobësimit;

o është transmetimi i optikës së kanalit marrës të rrezes;

R - diapazoni tek objektivi.

Indeksi i dobësimit lidhet me diapazonin e dukshmërisë meteorologjike V, km, me shprehjen e njohur empirike:

ku është gjatësia e valës së punës, µm;

Të dhënat fillestare për llogaritjen e Epr janë dhënë në tabelën 1.1

Tabela 1.1 Të dhënat fillestare për llogaritjen e diapazonit të një sensori analog lazer (DL-5)

1.1. 2 Rezultatet e llogaritjes në modalitetin monopuls

Llogaritja diapazoni i sistemit të rangut u krye për të dhënat fillestare të marra (ekuacioni vendndodhje optike 1.1 dhe tabela 1.1) janë paraqitur në tabelat 1.2 dhe 1.3.

Tabela 1.2. Rezultatet e llogaritjes së energjisë për një lartësi prej 1000 m

Siç shihet nga rezultatet e llogaritjes së mësipërme, në diapazonin maksimal ndaj objektivit, edhe një objektiv me përmasa të mëdha nuk është në gjendje të krijojë një sinjal në fotodetektor të mjaftueshëm për funksionimin e tij, dhe ka një deficit të energjisë së marrë = Epr/ Emin. Për një objektiv të caktuar me një diametër prej 5 m në një distancë prej tij R = 1000 m, deficiti i energjisë është = 20.

Tabela 1.3. Rezultatet e llogaritjes së energjisë për një lartësi prej 200 m

Sipas të dhënave të dhëna, në një lartësi të ndërmjetme prej 200 m në kushte të favorshme ofrohet mundësia e matjeve në modalitetin monopuls.

1.1. 3 Llogaritja e energjisë në modalitetin e ruajtjes

Gama e diapazonit përcaktohet nga potenciali i tij energjetik, i përcaktuar kryesisht nga energjia e sinjalit të provës, ndjeshmëria e marrësit dhe diametri i lenteve marrëse. Për një potencial të caktuar energjetik të diapazonit, madhësia e sinjalit Epr në zonën e ndjeshme të fotodetektorit përcaktohet, si më poshtë nga ekuacioni i vendndodhjes 1.1, nga parametrat Eo dhe D2, të cilët kanë një kufi për shkak të kufizimeve në karakteristikat e peshës dhe madhësisë së distancave. Ndjeshmëria e kanalit marrës Emin kufizohet nga zhurma e marrësit dhe faza e hyrjes së amplifikatorit, të cilat përcaktohen nga natyra fizike e konvertimit të sinjalit në rrugën e fotomarrjes dhe gjithashtu kanë një kufi teorik, nën të cilin është e pamundur të redukto Emin në parim. Raporti Epr/Emin, i quajtur raporti sinjal-zhurmë, përcakton diapazonin e diapazonit dhe, siç tregohet më sipër, me një modalitet të matjes me monopuls dhe duke pasur parasysh kufizimet e projektimit, ai nuk ofron aftësinë për të matur një rreze prej 1000 m. për një objektiv të caktuar në kushte të caktuara meteorologjike.

Ekziston një metodë për të rritur diapazonin e një diagnozë pa rritur potencialin e tij energjetik. Thelbi i kësaj metode qëndron në përsëritjen N-fish të matjeve dhe përpunimin statistikor të rezultateve të marra, gjë që bën të mundur që me zbatimin optimal të kësaj metode të rritet deri në herë vlera efektive e raportit sinjal-zhurmë.

Deficiti i energjisë i treguar në tabelën 1.2 mund të kompensohet me një metodë të ngjashme, në mënyrë që të plotësohet kushti / = 1, nga i cili vëllimi i akumulimit N i nevojshëm për të matur një rreze prej 1000 m me të njëjtin potencial energjetik të matësit të rrezes përcaktohet nga relacioni N = 2 = 202 = 400.

Me një frekuencë tingulli prej 8000 1/s, koha e matjes së diapazonit do të jetë 400/8000 = 0,05 s, gjë që lejon që matjet të kryhen me një periudhë të specifikuar të përditësimit të informacionit prej 0,1 s.

Për të kompensuar deficitin e energjisë kur punoni në objektiva me një sipërfaqe më të vogël reflektuese, koha e matjes mund të rritet në 0,1 s, ndërsa vëllimi i akumulimit është N = 800, dhe deficiti maksimal i mundshëm i energjisë = ~ 28, gjë që lejon matjet të jenë kryhet në objektivat e specifikuara.

Rrjedhimisht, vlerësimi i energjisë i diapazonit DL-5 tregoi:

Potenciali energjetik i diasporës në modalitetin monopuls siguron matje të rrezes deri në 200 m, dhe në modalitetin e akumulimit siguron matje të një diapazoni maksimal deri në 1000 m;

Për të rritur matjen maksimale të rrezes përtej 1000 m, duhet të hulumtohen metoda shtesë për të rritur potencialin energjetik të distancave.

1.2 Llogaritja e saktësisë së matjes së diapazonit

1.2.1 Saktësia e matjes së diapazonit në modalitetin monopuls

Në sistemin e konsideruar të rangut, përdoret një skemë e kombinuar e nisjes, në të cilën shumica Komponentët e gabimit kompensohen. Nga burimet e pakompensuara të gabimit, ndikimin më të madh e kanë këto që vijojnë.

Diskretiteti i njehsorit të intervalit kohor RIVI.

Për të siguruar detyra standarde, zakonisht është e mjaftueshme që gabimi i kampionimit të të dhënave të mos kalojë 5 m. Megjithatë, ka një sërë detyrash që kërkojnë saktësi dukshëm më të madhe. Këto përfshijnë kryesisht:

Nevoja për të matur shpejtësinë e synuar;

Përdorimi i të dhënave të përcaktimit të rrezes për të përcaktuar koordinatat absolute të objekteve duke përdorur informacionin nga sistemet e përcaktimit të koordinatave satelitore.

Përcaktimi i profilit të synuar (sipërfaqja e poshtme) përgjatë rrugës së fluturimit të avionit;

Përcaktimi i shtrirjes hapësinore të objektivit;

Sigurimi i uljes së sigurt të avionit.

Në këtë drejtim, diskretiteti i RIVI në sistemet moderne të rangut të monopulsit zakonisht nuk kalon 1 m Në sistemet me akumulim, saktësia e nevojshme mund të sigurohet duke mesatarizuar të dhënat gjatë procesit të akumulimit. Gjetësi i distancës DL-5 përdor një frekuencë ore prej 25 MHz, e cila korrespondon me një rezolutë prej 6 m në çdo matje individuale.

Shpërndarja e densitetit të probabilitetit w(r) e gabimit të rastit r të shkaktuar nga ky komponent ka një formë drejtkëndore me një fillim të sinkronizuar dhe formë trekëndore, kur pulset e orës IVI nuk janë të lidhura me momentin e fillimit (Fig. 1.2).

Figura 1.2 Shpërndarja e densitetit të probabilitetit të komponentit të gabimit të matjes së diapazonit r për shkak të diskretitetit të IVI gjatë fillimit asinkron

Në këtë rast:

w (r) = 1/(R)2r + 1/R në r< 0,

1/(R)2r - 1/R për r > 0. (1.2)

Varianca e këtij gabimi

DIVI = r2w (r) dr = R2/6,

Dhe vlera e saj mesatare katrore

IVI = = 0,408 R = 2,448 (1,3)

Paqëndrueshmëria e funksionimit të pajisjes së pragut gjatë regjistrimit të pulseve të marra në skajin kryesor.

Figura 1.3 Paqëndrueshmëria e funksionimit të pajisjes së pragut

Mekanizmi i paqëndrueshmërisë së fiksimit të përkohshëm të sinjalit të marrë është i qartë nga Figura 1.3, ku R1 është vonesa e përgjigjes së pajisjes së pragut në amplituda maksimale e sinjalit S(r), dhe R2 në sinjalin minimal.

Teprica minimale e sinjalit mbi pragun përcaktohet nga raporti i kërkuar sinjal/prag, i përcaktuar nga probabiliteti i kërkuar për një matje të besueshme. Teprica maksimale e sinjalit mbi pragun përcaktohet nga diapazoni dinamik i sinjaleve të marra.

Kur buza kryesore ka një formë sinus-katrore, ajo përshkruhet nga shprehja.

S(r) = Sin2 (r/4rmax)

ku rmax = ctmax/2;

c është shpejtësia e dritës;

tmax - kohëzgjatja e pjesës së përparme në nivelet 0-1.

Nga kjo shprehje është e mundur të përcaktohen R1 dhe R2 me një kohë të njohur rritjeje tmax dhe vlerat kufi të sipërpërmendura të raportit sinjal/prag.

Pra, me një kohëzgjatje ballore prej 100 ns, që i përgjigjet rmax = 15 m, R1 = 0,1 m, dhe R2 = 8,4 m, d.m.th. përhapja maksimale e vonesës së përgjigjes është 8,4 - 0,1 = 8,3 m.

Në intervalet e shkurtra dhe të mesme, teprica minimale e amplitudës së sinjalit mbi pragun është zakonisht 100 herë ose më shumë.

Pastaj R2< 4 rmax arcSin()/, что для приведенного примера составляет 1 м. Угол arcSin(х) измеряется в радианах.

Natyrisht, kjo vlerë varet nga diapazoni i diapazoneve të matura dhe përcaktohet nga potenciali energjetik i diapazonit në këtë diapazon.

Vlera e rrënjës së gabimit katror mesatar fr mund të lidhet me përhapjen maksimale të vonesës së përgjigjes nga relacioni i njohur

fr = (R2 - R1)/6 = m (1,4)

1.2.2 Saktësia e matjes së diapazonit në modalitetin e grumbullimit

ME Përhapja statistikore e rezultateve të matjes gjatë mesatares zvogëlohet me rritjen e vëllimit të të dhënave statistikore. Varianca mesatare

ku D është varianca e rezultatit të një matjeje, dhe N është numri i matjeve në seri. Prandaj, devijimi standard i matjes mesatare

Kështu, për të rritur saktësinë në mënyrën e akumulimit me matjet N, është e nevojshme të formohet një vlerësim i diapazonit të matur.

Ri është rezultat i matjes së i-të;

i është numri serial i matjes.

Gabimi mesatar katror rrënjësor i një vlerësimi të tillë, për shkak të diskretitetit të njehsorit të intervalit kohor, me vëllimin e akumulimit të mësipërm N = 800 do të jetë

N = 0,408 R/ = 0,408 6/ = 0,08 m.

Sigurohet saktësia e specifikuar e matjes në frekuencën e caktuar të orës së njehsorit të intervalit kohor. Kështu, gabimi rezultues i matjes mesatare katrore prej 0,08 m na lejon të marrim parasysh se në modalitetin e akumulimit DL-5 ka një diferencë të konsiderueshme në saktësinë e matjes së diapazonit (shih Tabelën 1B).

Kështu, potenciali energjetik Distanca në modalitetin monopuls siguron matjen e një lartësie të ndërmjetme prej 200 m Në një distancë deri në objektivin prej 1000 m, deficiti i energjisë është 20 herë.

Funksionimi i matësit të distancës në modalitetin e grumbullimit kompenson deficitin e energjisë, i cili ju lejon të matni një rreze maksimale deri në 1000 m.

Llogaritja e saktësisë së matjes së diapazonit në modalitetin e akumulimit tregoi se potenciali i tij energjetik siguron një gabim të matjes së katrorit mesatar prej 0,08 m, i cili është dukshëm më i ulët se norma e specifikuar në specifikimet teknike të rënë dakord me klientin DL-5: 0,5 m për matje në intervalin 2-200 m dhe 2 m për diapazonin 200-1000 m.

Kapitulli 2. Përpunimi i informacionit të vendndodhjes

2.1 Metodat për përpunimin e informacionit të vendndodhjes

Përzgjedhja e objektivave dhe ndërhyrja

Detyra më e rëndësishme e diapazonit është të përcaktojë diapazonin në objektivin e zgjedhur në kushtet e ndikimit ndërhyrës të zhurmës së brendshme dhe objekteve të huaja të vendosura në diapazonin e synuar. Objekte të tilla janë inhomogjenitetet atmosferike, të cilat janë më të theksuara në rrezet 20-200 m (ndërhyrje prapashpërndarëse), bimësia, palosjet e terrenit, elementët strukturorë etj.

Figura 2.1 tregon një diagram të shtegut të vendndodhjes me interferencat më të zakonshme dhe sinjalet përkatëse në hyrje dhe dalje të pajisjes së pragut. Kur hetoni vertikalisht sipërfaqen e poshtme nga një avion, mjedisi i ndërhyrjes së synuar mbetet thelbësisht i njëjtë, megjithëse natyra e ndërhyrjes dhe ndikimi i tyre relativ mund të ndryshojnë disi.

Për të luftuar këto ndërhyrje, përdorni skema të ndryshme përzgjedhje. Më të përdorurat:

Kufizimi i diapazonit minimal të matur (gating);

Zgjedhja e një objektivi sipas pozicionit të tij rendor (objektivi i parë, i dytë, i fundit);

Përzgjedhja e sinjaleve sipas formës së tyre; kjo metodë është më efektive për të luftuar ndërhyrjet e zgjatura, kryesisht ndërhyrjet e pasme;

përzgjedhja e amplitudës (përfitimi i përkohshëm automatik ose rregullimi i pragut).

Figura 2.1 Vendndodhja e rrugës, vendosja e sinjaleve dhe përzgjedhja e tyre. Objektivat e zgjedhur në mënyrat e përzgjedhjes janë shënuar: objektivi i parë, i dytë dhe i fundit

Metoda e akumulimit

Metoda e akumulimit supozon:

Përsëritje e shumëfishtë e matjeve;

Akumulimi dhe ruajtja e informacionit të vendndodhjes në kanalet e intervalit që korrespondojnë me numrin serial dhe kohëzgjatjen e pulsit të orës;

Korrelacioni ose përpunimi tjetër i një grupi të dhënash të grumbulluara për të izoluar sinjalin e reflektuar nga objektivi;

Referenca kohore e sinjalit të zgjedhur në sekuencën e orës së pulseve të kohës.

2.1.1 Metodat për rritjen e saktësisë së fiksimit të kohës së sinjalit të marrë

Në kapitullin 1 të kësaj pune konsiderohet një metodë për fiksimin e pozicionit të përkohshëm të një pulsi të reflektuar nga një objektiv përgjatë pjesës së përparme të tij. Siç tregohet në shembullin e konsideruar, me një kohëzgjatje pulsi prej 100 ns, përhapja e momentit të fiksimit të përkohshëm në të gjithë intervalin dinamik të amplitudës mund të jetë ~ 8 m Ndryshe nga gabimi i kampionimit të intervalit të matur, ky komponent gabimi nuk rivendoset në zero gjatë akumulimit, pasi sinjalet në një seri arrijnë afërsisht amplitudë e barabartë, dhe gabimi i kohës është sistematik dhe jo i rastësishëm për një matje të caktuar.

Ky pengesë eliminohet duke u lidhur me sinjalin maksimal. dhe fiksimi i derivatit në zero.

Figura 2.2 Mënyra e fiksimit të sinjalit maksimal: S1(t) - sinjali; t1 - pika e referencës kohore që korrespondon me maksimumin e sinjalit

Figura 2.3 Metoda e fiksimit të derivatit në zero: a) S1(t) - sinjali në hyrje të qarkut të fiksimit; S1? (t) - sinjali në hyrje të krahasuesit null NK; t1 - rezultati i kohës; b) një lidhje diferencuese në strukturën e shtegut marrës me një pajisje kohore - DZ. Në këtë rast, konstanta kohore e DZ dhe 0 është shumë më e vogël se kohëzgjatja S1(t).

Figura 2.4 Metoda e kryqëzimit zero: a) S1(t) - sinjali në hyrjen DS; S1?(t) - sinjal në hyrje të krahasuesit null NK; tm - pozicioni maksimal. t1 është rezultat i kohës. b) pajisje kohore me një lidhje diferencuese DS dhe një krahasues null

Metoda maksimale e fiksimit (Fig. 2.2) paraqet zgjidhje perfekte maksimumi përfaqëson një kufi në rajonin e përafrimeve pafundësisht të vogla që praktikisht nuk janë të realizueshme. Kjo vërejtje është gjithashtu e vërtetë në lidhje me metodën e derivatit (Fig. 2.3), në të cilën maksimumi i sinjalit shënohet në momentin kohor që korrespondon me zeron e derivatit të tij. Në praktikë, përdoret gjerësisht metoda e kryqëzimit zero (Fig. 2.4), e cila është një "devijim" nga metoda e derivatit zero në atë që "diferencimi" i sinjalit kryhet duke e kaluar atë përmes një lidhjeje diferencuese (zinxhiri diferencial). me një konstante kohore jo zero, dhe gjithashtu nga fakti se sinjali i diferencuar krahasohet në rast i përgjithshëm me një prag përgjigjeje krahasuese jo zero.

Kjo rezulton në një gabim maksimal të rregullimit.
tm = t1 - tm. Zakonisht ky gabim nuk i kalon 2-5 ns, megjithatë, me mbingarkesa të konsiderueshme të rrugës së marrjes, forma e sinjalit shtrembërohet shumë dhe ky gabim mund të rritet ndjeshëm. Për të eliminuar këtë pengesë, futet kontrolli automatik i fitimit të sinjalit të marrë.

Metodat për rritjen e saktësisë së fiksimit të përkohshëm të një grupi informacioni të grumbulluar

Metoda e akumulimit siguron jo vetëm fitime të energjisë, por edhe rritje të saktësisë së matjes. Falë kësaj, është e mundur dhe e dëshirueshme të vendosni kohëzgjatjen e pulsit të provës disa herë më të gjatë se kohëzgjatja e periudhës së marrjes së mostrave IVI. Sipas të njohurve zgjidhje teknike, referenca kohore e grupit të të dhënave të grumbulluara kryhet si një projeksion mbi boshtin kohor të pikës së kryqëzimit të tangjenteve në "frontet" e përparme dhe të pasme të grupit të grumbulluar (Fig. 2.5).

Analiza tregoi efikasitetin e pamjaftueshëm të metodave të tilla për përpunimin e rezultateve të akumulimit. Së pari, siç mund të shihet nga Figura 2.5, "frontet" e grupit nuk mund të interpretohen me saktësi dhe pozicioni i tangjentëve ndaj tyre përcaktohet në mënyrë të paqartë. Së dyti, forma e mbështjellësit të grupit varet ndjeshëm nga madhësia e sinjalit. Si rezultat, koha e përdorimit të kësaj metode ka një shpërndarje të konsiderueshme.

Figura 2.5 Metoda e përcaktimit të kohës së grupit të akumuluar duke përdorur metodën tangjente me raport sinjal-zhurmë = 1

Këto mangësi eliminohen me metodën e përcaktimit të kohës së grupit të të dhënave duke përcaktuar pozicionin e momentit të tij të parë fillestar (qendra e gravitetit), e llogaritur me shprehjen:

Tз = ((j-p) + ) T , (2.1)

Ku j është numri i diskut kohor në të cilin shuma e akumuluar është maksimale;

K(a) - shuma e akumuluar në diskretin (a);

k(a) - koeficienti i peshës së diskretit (a); nëse pozicioni i sinjalit është i panjohur a priori, mund të marrim k(a) = 1;

m = tfr/T - numri i diskreteve që korrespondojnë me kohëzgjatjen e skajit kryesor të pulsit lazer;

tfr është kohëzgjatja e skajit kryesor të pulsit lazer;

q = ti/T - numri i diskreteve që korrespondojnë me kohëzgjatjen e pulsit;

ti është kohëzgjatja e pulsit lazer;

p - numri i korrigjimit që karakterizon pikën e kohës së sinjalit;

T është kohëzgjatja e diskretit.

Kjo metodë ruan saktësi të lartë të kohës jo vetëm në intervalin linear të sinjalit të hyrjes, por edhe nën mbingarkesa të konsiderueshme.

2.1.2 Metoda jokoherente e akumulimit

Problemi i akumulimit formulohet si më poshtë: d Gama e diapazoneve të matura DR ndahet në m intervale të barabarta Dr = DR/m; të gjitha intervalet konsiderohen statistikisht të pavarura dhe konsiderohen si kanale të intervalit ku kryhet përpunimi (akumulimi) i informacionit të vendndodhjes; besohet se sinjali i matur është në njërin prej këtyre kanaleve (kanali j-të). Për të marrë rezultatin e matjes, kryhen tinguj të diapazonit N. Në daljen e marrësit ka një përzierje sinjali me amplitudë S dhe zhurmë me vlerë efektive y. Gjatë ndijimit të i-të, informacioni analog nga dalja e marrësit konvertohet në informacion dixhital me anë të kuantizimit të pragut me një nivel (STC) ose kuantizimit të pragut me shumë nivele (MLT) të sinjalit.

OPK quhet binare: sinjalit i-të të kanalit të diapazonit j i caktohet vlera kij=0 nëse

ku Uj0 është pragu i kuantizimit analog, ose kij=1 nëse Sij>Uj0. Këto vlera përmblidhen (akumulohen) në çdo kanal j-të gjatë secilit prej N tingujve, duke formuar shumat

Kj= kji (i=1…N)

Nëse Kj>Kj0 është niveli i pragut, atëherë vendoset që të përcaktohet diapazoni deri te objektivi kanali j-të diapazoni dhe është i barabartë me:

ku R0 është fillimi i diapazonit të diapazoneve të matura.

Modelimi kompjuterik i rrugës së marrjes me akumulim

U zhvillua model kompjuterik rrugën e marrjes me akumulim. Modeli përdor metodën Monte Carlo dhe bazohet në softuerin MATLAB 7.0. Në daljen e shtegut linear ekziston një proces i rastësishëm që përfaqëson shumën e sinjalit dhe zhurmës. Një zbatim i tillë është paraqitur në Figurën 2.6. Sinjali karakterizohet nga një amplitudë relative S, e specifikuar në nivele vlerë efektive zhurma y dhe që përfaqëson raportin sinjal-zhurmë. Parametri i programit A lidhet me S me raportin A = 1,85 S. Në figurë, S = 1. Figura 2.7 dhe 2.8 tregojnë rezultatet e simulimit kompjuterik të një pajisjeje ruajtëse me dy pragje në kushtet e mësipërme dhe numrin e akumulimit ciklet (vëllimi i akumulimit) N = 200. Indeksi më poshtë tregon pozicionin e qendrës së gravitetit të vargjeve që rezultojnë.

Figura 2.6 Zbatimi i një procesi sinjal të rastësishëm + zhurmë në hyrje të një pajisjeje pragu me dy nivele. Nivelet e pragut +0,5 dhe -0,5 tregohen si vija me pika. Raporti sinjal ndaj zhurmës S = 1

Drejtoni rezultatet e simulimit

Figura 2.7 Realizimi i rezultateve të akumulimit me vëllim akumulimi N = 200 dhe raport sinjal-zhurmë në hyrje S = 1. Gama e llogaritur R = 205 m Rezultati i matjes R* = 204,8 m.

Postuar në http://www.site/

Figura 2.8 Zbatimi i rezultateve të akumulimit me vëllim akumulimi N = 200 dhe raport sinjal-zhurmë në hyrje S = 10. Gama e llogaritur R = 5 m Rezultati i matjes R* = 5.0 m

Të dhënat në figurën 2.7 janë marrë për raportin sinjal-zhurmë në hyrjen e diskut S/N = 1, dhe rezultatet në figurën 2.8 janë marrë për S/N =10. Me një rritje të mëtejshme në S/N, vlerësimi i pozicionit kohor të sinjalit zhvendoset pak në të majtë drejt vlerës origjinale. Siç mund të shihet, me një ndërtim të tillë të pajisjes së ruajtjes dhe një algoritëm për vlerësimin e pozicionit të përkohshëm të sinjalit në qendër të gravitetit të grupit të grumbulluar, përhapja e matjes së diapazonit rezulton në gamën e amplitudës së pakufizuar të sinjaleve. 20% e vlerës së kampionit IVI. Për shembullin e konsideruar, kjo korrespondon me 0.2 m, që është një gabim sistematik që mund të eliminohet në distanca të shkurtra duke futur një korrigjim.

Pavarësisht nga një përhapje kaq e vogël në vlerësimet e diapazonit gjatë akumulimit, ka mënyra për ta reduktuar më tej atë. Kjo është e mundur për shkak të futjes së një korrigjimi në varësi të numrit të qelizave të ruajtjes së tejmbushur ose shumës së sasive të grumbulluara në qelizat ngjitur me qendrën e gravitetit të grupit të akumuluar. Pastaj gabimi në vlerësimin e diapazonit mund të reduktohet në 10% të vlerës diskrete ose më pak.

2.1.3 Metoda optimale për përcaktimin e shpejtësisë për sa i përket saktësisë dhe imunitetit ndaj zhurmës

Algoritmi i matjes së shpejtësisë optimale

Nëse ka një numër matjesh të diapazonit, mund të propozohet një procedurë për matjen e shpejtësisë së objektivit duke përcaktuar koeficientin xy të vijës së regresionit y = xy x + b (Fig. 2.9).

Figura 2.9 Përcaktimi i shpejtësisë si koeficient regresioni pxy i një serie matjesh y(x)

Në këtë rast, shpërndarja e vlerësimit рху është minimale nëse optimizohet duke përdorur metodën katrorët më të vegjël. Në rastin e përgjithshëm, për momente arbitrare kohore të diapazoneve matëse dhe vëllimit të një serie matjesh n, vlerësimi i shpejtësisë, optimale në kuptimin e katrorëve më të vegjël, përcaktohet nga shprehja e vlefshme për vlerat e V* nga 0. deri në 5 m/s dhe më lart.

Në veçanti, për mostrat e barabarta Ri me një periudhë DT:

ose, pas thjeshtimeve,

Në këtë rast, gabimi rrënjë-mesatar katror i vlerësimit të shpejtësisë është:

ku është gabimi rrënjë-mesatar-katror i matjes së diapazonit në secilën prej matjeve.

Në veçanti:

Tabela 2.1 tregon rezultatet e llogaritjes për disa mënyra akumulimi.

Tabela 2.1 Rezultatet e llogaritjes së gabimit të matjes së shpejtësisë V në R ~ 0.41 R=2.4 m

Shënim Llogaritjet e V janë kryer sipas formulës (2.7)

Zgjedhja e mënyrës optimale të akumulimit varet nga misioni i fluturimit të avionit, lartësia dhe mënyra e pilotimit.

Duhet të theksohet se në procedurat e përcaktimit të shpejtësisë, të gjitha matjet duhet të jenë të besueshme. Çdo lexim i gabuar i diapazonit ose matje e humbur (= 0) do të çojë në një shtrembërim të madh të rezultatit të matjes së shpejtësisë. Prandaj, kur zhvilloni një algoritëm llogaritjeje, duhet të merren masa për të eliminuar matjet jo të besueshme të diapazonit, për shembull, duke eliminuar matjet që ndryshojnë nga vlerësimi mesatar i shpejtësisë për çdo varg me një sasi më të madhe se 3.

Rrjedhimisht, algoritmi i matjes së shpejtësisë që është optimal përsa i përket devijimit standard ofron mundësinë për të matur shpejtësinë brenda kufijve të specifikuar nga 0 m/s deri në 5 m/s e lart. Gabimi i matjes së shpejtësisë mund të reduktohet në vlera të pranueshme duke rritur kohën e akumulimit në 0,5-1 s; në këtë rast, frekuenca e përditësimit të të dhënave të shpejtësisë mund të jetë e njëjtë si në modalitetin e matjes së lartësisë - për këtë, algoritmi i llogaritjes së shpejtësisë duhet të sigurojë një zhvendosje në intervalin e akumulimit me secilën periudhë të specifikuar të përditësimit, një gabim të caktuar prej 0.2 m/ s sigurohet me një kohë grumbullimi T = 1 Me.

2. 2 Punë në terren të afërt dhe metoda për reduktimin e diapazonit minimal të matshëm

Funksioni i harduerit dhe zona e hijes

Me rritjen e kërkesave për diapazonin minimal të matshëm të një matëse lazeri, lind problemi i formimit të funksionit të tij harduerik (faktori gjeometrik) në atë mënyrë që gjatësia e zonës së hijes të mos kalojë diapazonin minimal të specifikuar. Diagrami për formimin e një funksioni tipik harduerik të një distancimi lazer me kanale të ndara transmetuese dhe marrëse është paraqitur në figurën 2.10.

Funksioni i harduerit A(R) karakterizon shkallën e mbivendosjes së fushave të kanaleve transmetuese dhe marrëse dhe ndryshon në zonën e afërt të diapazonit nga 0 në 1.

Në zonën e hijes, A(R) = 0, kështu që matjet e diapazonit në këtë zonë janë të pamundura. Në mënyrë tipike, kur ndërtohet një distancues sipas skemës së mësipërme, zona e hijes së matësit R0 është 2-20 m, në varësi të konfigurimit të ndërsjellë dhe karakteristikat optike kanalet e emetimit dhe marrjes.

Vlera e R1 praktikisht nuk ka asnjë efekt në karakteristikat e diapazonit në zonën e afërt, dhe R0 përcakton intervalin minimal të matur, i cili nuk mund të jetë më i vogël se kjo vlerë. Për të ulur distancën minimale të matur me lartësimatësin DL-5 në 0,5 m, mjafton sipërfaqja e jashtme Në thjerrëzën e kanalit transmetues, në anën e mandrelit, ngjitni një pjatë prej qelqi qumështi të tipit MC21 me përmasa 7x3x0.3 mm.

Postuar në http://www.site/

Figura 2.10 Skema e formimit të funksionit hardware: Di - diametri i pupilës së daljes së kanalit emetues; Dп - diametri i nxënësit të hyrjes së kanalit marrës; B është distanca midis akseve të kanaleve emetuese dhe marrëse (baza); R0 është kufiri i largët i zonës së afërt (hije), ku fillojnë të kombinohen fushat e shikimit të kanaleve emetuese dhe marrëse; R1 është kufiri i afërt i zonës së largët, në të cilën ka mbivendosje të plotë të fushave të shikimit të kanaleve emetuese dhe marrëse; - këndi i fushës së shikimit të kanalit marrës; - divergjenca këndore e rrezes dalëse të kanalit emetues

Karakteristikat e matësit të distancës në zonën e afërt

Kërkesat për diapazonin minimal të matshëm dhe saktësinë e matjes janë kontradiktore. E para nga këto kërkesa na detyron të zvogëlojmë zonën e hijes së matësit të distancës dhe e dyta na detyron të zvogëlojmë nivelin e mbingarkesës së shtegut marrës me sinjale të reflektuara, gjë që vendos kërkesa të kundërta në funksionin e harduerit.

Një faktor shtesë që ndikon negativisht në saktësinë e fushës së afërt është struktura e ndryshme e modalitetit të rrezatimit lazer në zonat e afërta dhe të largëta. Këto dallime përkeqësohen nga ndikimi i mbivendosjes së pjesshme të fushave të kanaleve emetuese dhe marrëse në zonën e afërt. Si rezultat, në zonën e afërt funksioni i harduerit zgjedh disa mënyra dhe shtyp të tjerët. Dallimi në pozicionin e përkohshëm të përbërësve të rrezatimit që korrespondojnë me këto mënyra mund të arrijë 0,1-1 ns, që korrespondon me një gabim të matjes së intervalit prej 0,01 - 0,2 m.

Kështu, për të zvogëluar diapazonin minimal të matshëm< 2 м необходимо принять меры по сокращению теневой зоны аппаратной функции и устранению влияния модовой структуры излучения лазера.

Kapitulli 3. Propozime për ndërtimin optimal të një lartësie pulsi duke përdorur një lazer gjysmëpërçues

Metodat për rritjen e energjisë së sinjalit të sondës

Aktualisht, janë përshkruar disa drejtime për rritjen e energjisë së rrezatimit sondues të distancave nëpërmjet përdorimit të një korrigjuesi të divergjencës së rrezatimit të bërë duke përdorur një lente cilindrike dhe duke kombinuar rrezet e rrezatimit nga disa lazer duke përdorur kombinues optikë të veçantë. Falë kësaj dhe përdorimit të njëkohshëm të marrësve shumë të ndjeshëm, metoda efektive akumulimi, mjetet e përzgjedhjes së ndërhyrjeve dhe algoritmet e kohës së sinjalit, ishte e mundur të rritet diapazoni i diapazonit në 2-3, dhe në disa raste deri në 10 km.

3.1 Përdorimi i korrigjuesit të divergjencës së rrezatimit lente cilindrike

Në kampionin e lartësimatësit DL-5 në studim, përdoret një diodë lazer SPLPL90-3, madhësia e trupit luminescent është 200x10 μm. Tre kryqëzime emetuese përshtaten në një madhësi prej 10 µm.

Karakteristikat e fushës së largët të diodës lazer të përdorur janë paraqitur në figurën 3.1.

Postuar në http://www.site/

Figura 3.1. Divergjenca e rrezatimit të diodës pulsuese SPL PL90-3

Vetëm një pjesë e fuqisë së diodës lazer transmetohet në sipërfaqen e poshtme, e shtrirë brenda konit me një kënd në kulm DHE të barabartë me:

Dhe = 2arctg(D/2Fob)

Ku: D=18mm - Diametri i ndritshëm i lenteve.

Fob = 65 mm - Gjatësia fokale lente.

Për rastin tonë DHE? 160

Nga figura 3.1A shihet qartë se në rrafshin paralel me kryqëzimin p-n merret pothuajse e gjithë energjia, dhe në rrafshin pingul (Figura 3.1B) afërsisht në nivelin 0.8. Vlera e matur e energjisë relative në këtë qymyr është afërsisht 30% e energji totale rrezatimi. Në të njëjtën kohë, madhësia e trupit të ndriçimit në rrafshin pingul me kryqëzimin p-n është h+=10 µm dhe divergjenca gjeometrike e rrezatimit të diapazonit në këtë plan është e barabartë me:

2g = h+/Fob = 0,15x10-3rad

Madhësia e trupit të shkëlqimit është paralel me rrafshinështë h=200 µm dhe, në përputhje me rrethanat, divergjenca e rrezatimit në këtë plan është e barabartë me:

2g =h///Fob = 3x10-3rad

Kjo tregon se një rritje në fuqinë e rrezatimit mund të arrihet duke rritur divergjencën e rrezatimit në një plan pingul me aeroplan rn tranzicionit.

Skema e korrigjimit të rrezatimit me një lente cilindrike është ilustruar në figurën 3.2.

Figura 3.2 Korrigjimi i rrezatimit nga një diodë pulsuese me një mikrolentë cilindrike: n0 = 1 - indeksi i thyerjes së ajrit; n > 1 - indeksi i thyerjes së materialit të lenteve; r është rrezja e lakimit të mikrothjerrëzës; D - distanca nga trupi i shkëlqimit në qendrën e lakimit

Parametri D përcaktohet nga dizajni i diodës lazer dhe e barabartë me distancën nga trupi i shkëlqimit deri te fundi i daljes së trupit të diodës. Vlera mesatare statistikore e këtij parametri për lazerin SPL PL90-3 është 0,285 mm brenda një grupi prej 50 copë.

N - madhësia e zvogëluar e trupit të shkëlqimit në aeroplan pingul p-n tranzicioni;

h është madhësia e trupit të shkëlqimit;

Në një rrafsh pingul p-n kryqëzim imazhi zhvendoset me shumën L, dhe paralelisht me shumën L1. Si rezultat i këtij cilësimi për lentet e daljes, burimi i dritës bëhet astigmatik.

Vlera S = L1+L është astigmatizmi i burimit të dritës.

Dhe+ është këndi në të cilin energjia e dritës absorbohet në një plan pingul me kryqëzimin pn.

Për vlerat e dhëna:

Një lente cilindrike ka parametrat e mëposhtëm:

n=1,62, r=0,5 (rrezja e lenteve)

Llogaritja dha vlerat e mëposhtme:

S = L1+L=0.62mm. Astigmatizmi i burimit të dritës.

Divergjenca në pingul plan p-n tranzicioni përcaktohet nga shprehja 2g+ ? H/Fob + S*D/(Fob)2

Për vlerën e fituar të astigmatizmit të burimit të dritës, divergjenca në rrafshin pingul të kryqëzimit p-n do të jetë I+ = 410.

Korrigjimi i rrezatimit nga një mikrolentë cilindrike ju lejon të thithni energji në një plan pingul me rrafshin e kryqëzimit p-n në afërsisht një nivel prej 0.2 kundrejt një niveli 0.8 pa korrigjim.

3.2 Optike grumbulluesi i elementeve dythyese

Rrezet e rrezatimit të dy lazerëve gjysmëpërçues polarizohen dhe kombinohen duke përdorur një kombinues optik, kombinuesi optik është bërë në formën e një pllake plan-paralele birefringent, emetuesit lazer janë të vendosur në anën e njërës prej faqeve të saj në mënyrë që boshtet e tyre optike janë paralele dhe planet e polarizimit të rrezatimit lazer janë reciprokisht pingul. Trashësia h e pllakës dythyese përcaktohet nga formula:

Dokumente të ngjashme

Rishikimi i veçorive të projektimit dhe karakteristikave të laserëve bazuar në nanoheterostrukturat. Studimi i një metode për përcaktimin e fuqisë mesatare të rrezatimit lazer, gjatësisë së valës dhe matjes së këndeve të divergjencës. Përdorimi i instrumenteve matëse të studiuara.

tezë, shtuar 26.10.2016


Llogaritja e nivelit të sinjalit në pikën marrëse për të përcaktuar ndikimin e rrezeve të reflektuara nga sipërfaqja e tokës në stabilitetin e komunikimit. Metodat për rritjen e efikasitetit të sistemeve të radio komunikimit celular: përdorimi i një strukture të nyjeve radio dhe antenave sektoriale.

test, shtuar 03/06/2010


Analiza krahasuese media kristalore yterbium-erbium për lazer një mikron e gjysmë. Pragjet për gjenerimin e një mediumi lazer të sensibilizuar me tre nivele. Metodat për marrjen e mostrave të fibrave kristal të bazuara në niobat litium. Metoda e ngrohjes me lazer.

tezë, shtuar 02.09.2015


Karakteristikat dhe funksioni i rezonatorit lazer, duke siguruar reagime fotonet me mediumin lazer. Mënyrat e lazerit janë frekuencat natyrore të një zgavër lazeri. Mënyrat elektromagnetike gjatësore dhe tërthore. Lazeri jonik me argon dhe kripton, dizajni i tij.

abstrakt, shtuar 17.01.2009


Metodat për përcaktimin e përgjigjes së një qarku linear pasiv ndaj ndikimit të një sinjali hyrës. Llogaritja e sinjalit të hyrjes. Përkufizimi ekuacioni diferencial në lidhje me përgjigjen e qarkut duke përdorur metodën e ekuacionit Kirchhoff. Llogaritja e karakteristikave të kohës dhe frekuencës së qarkut.

puna e kursit, shtuar 06/06/2010


Llojet e lazerëve: amplifikatorë, gjeneratorë. Karakteristikat e pajisjes: energjia e pulsit, divergjenca e rrezeve lazer, diapazoni i gjatësisë së valës. Llojet e lazerëve të shkarkimit të gazit. Pompimi tërthor dhe gjatësor nga një rreze elektronike. Parimi i funksionimit të një lazeri me elektron të lirë.

abstrakt, shtuar 12/11/2014


Zhvillimi i një diagrami strukturor dhe modeli 3D i një sistemi orientimi mekatronik, projektimi i pjesëve elektronike dhe mekanike të tij. Metodat për matjen e distancës duke përdorur lazer. Specifikimet Gjetësi i rrezes së skanimit me lazer.

tezë, shtuar 18.09.2015


Përcaktimi i rrymës së emetuesit dhe fitimit të rrymës. Qarqet për lidhjen e një pentode dhe një fotoshumëzuesi. Struktura strukturore e një transistori MOS. Parametrat e sinjaleve të pulsit. Teknologjitë për formimin e qarqeve të integruara gjysmëpërçuese.

test, shtuar 13.11.2012


Vlerësimi i sigurisë sistemet e informacionit. Metodat dhe mjetet për ndërtimin e sistemeve siguria e informacionit. Struktura e sistemit të sigurisë së informacionit. Metodat dhe mjetet bazë për të garantuar sigurinë e informacionit. Metodat e mbrojtjes kriptografike.

puna e kursit, shtuar 18.02.2011


Metodat për llogaritjen e fazave të amplifikatorit bazuar në transistorë. Dizajni i një amplifikuesi modulator lazer. Përvetësimi i aftësive specifike në llogaritjen e fazave të amplifikimit duke përdorur shembullin e zgjidhjes së një problemi specifik. Llogaritja e një përforcuesi me brez të gjerë.

Mund të kryhet duke përdorur sinjale optike jokoherente (dritë kërkimi) dhe koherente (lazer).

Vendndodhja në qendër të vëmendjes

Përdoret gjatë luftës së parë dhe të dytë botërore. Sinjalet e dukshme të reflektuara u vëzhguan vizualisht. Prozhektorët siguruan energji më të madhe rrezatimi, por jokoherenca e tij zvogëloi mundësitë e përqendrimit këndor. Dritat infra të kuqe (IR) përdoren në sistemet moderne të shikimit të natës që përmbajnë konvertues të imazheve të marra IR në ato të dukshme.

Gama me lazer

U shfaq në fillim të viteve '60 si rezultat i krijimit të burimeve të rrezatimit koherent optik lazer. Rangimi me laser ka një sërë veçorish të rëndësishme.

Së pari, koherenca dhe gjatësia e shkurtër e valës së rrezatimit lazer bënë të mundur marrjen e modeleve të ngushta të rrezatimit (nga njësitë në dhjetëra sekonda harkore) edhe me madhësi të vogla emetuesish (disa decimetra me një divergjencë rrezatimi të barabartë me një sekondë të harkut). rasti 1 "~ 5x10 - 6 rad), madhësia tërthore e zonës së rrezatuar në një distancë prej 200 km është 1 m, gjë që lejon vëzhgim të veçantë elemente individuale qëllimet.

Së dyti, koherenca kohore dhe hapësinore e rrezatimit lazer siguron stabilitet të frekuencës në një densitet të lartë të fuqisë spektrale. Kjo e fundit, si dhe natyra shumë e synuar e rrezatimit lazer, përcaktojnë imunitetin e lartë të zhurmës së pajisjeve me rreze lazer nga efektet e burimeve natyrore të rrezatimit.

Së treti, një frekuencë e lartë lëkundjeje çon në zhvendosje të mëdha të frekuencës Doppler gjatë lëvizjeve të ndërsjella të objektivit dhe lokalizuesit. Kjo siguron saktësi të lartë në matjen e shpejtësisë radiale të elementëve të synuar, por kërkon zgjerimin e gjerësisë së brezit të pajisjeve marrëse.

Së katërti, përhapja e valëve optike në mjedise të gazta dhe të lëngshme shoqërohet me shpërndarje të konsiderueshme. Kjo çon në ndërhyrje atmosferike të shpërndarjes së pasme në hyrjen e pajisjes marrëse dhe është, përveç kësaj, një faktor demaskimi.

Diagrami i bllokut dhe tiparet e projektimit të një lokalizuesi lazer.

Elementi kryesor i pajisjes transmetuese është një lazer. Linja spektrale e rrezatimit të lëngut të punës me lazer përcakton frekuencën bartëse të lokalizuesit.

Lazerët përdoren në vendndodhje moderne:
a) mbi dioksidin e karbonit CO 2;
b) mbi jonet e neodymiumit;
c) në një rubin;
d) mbi avujt e bakrit etj.

Lazerët e gazit CO 2 kanë fuqi mesatare të prodhimit të lartë (deri në dhjetëra kilovat), monokromatikitet të lartë (gjerësia e spektrit prej disa kilohertz), efikasitet të lartë (deri në 20%), funksionojnë si në modalitetin e vazhdueshëm ashtu edhe në atë të pulsit dhe janë kompakte. Lazerët neodymium dhe rubin në gjendje të ngurtë përdoren kryesisht në modalitetin pulsues (frekuenca e përsëritjes 0,1 ... 100 Hz); energjia e rrezatimit të tyre për impuls është deri në njësi xhaule; njësia e efikasitetit për qind. Lazerët e avullit të bakrit ofrojnë shpejtësi të lartë përsëritjeje (deri në dhjetëra kilohertz) me një fuqi mesatare deri në 100 W.

Shpërndarja e kërkuar e fluksit të rrezatimit sondues (lazer) në hapësirë ​​sigurohet nga sistemi optik formues (FOS). Mund të përfshijë një sistem pasqyrash të pakontrolluara (3), thjerrëza dhe deflektorë të kontrolluar (D), të cilët sigurojnë lëvizjen e rrezes. Sinjalet lazer të reflektuara nga objektivat përqendrohen nga një teleskop marrës (RT) në fotodetektorë. Kombinimi i sistemeve të transmetimit dhe marrjes së lokalizuesve lazer, ndryshe nga radarët, përdoret rrallë për shkak të mbingarkesave të pajisjeve fotomarrëse dhe rritjes së nivelit të ndërhyrjes. Si sistemet optike transmetuese dhe marrëse të lokatorëve lazer premtues janë aktualisht të implementuar në një version adaptiv për të kompensuar shtrembërimet e fronteve të valëve të sinjalit në atmosferë dhe mjediset e gjeneratorëve lazer.

Në kontrast me radarët, fotodetektorët e lokalizimit lazer praktikisht nuk përdorin amplifikimin e sinjalit në frekuencën e bartësit. Kjo e ndërlikon dizajnin dhe e bën të vështirë shikimin e hapësirës. Përdoret vetëm përforcimi i drejtpërdrejtë i sinjaleve video, dhe me marrjen heterodine - sinjale radio me frekuencë të ndërmjetme. Përforcimi i frekuencës video përdoret kryesisht në intervalet e dukshme dhe ultravjollcë (UV). Për këtë diapazon, ekzistojnë marrës me zhurmë të ulët me një efekt të jashtëm fotoelektrik (d.m.th., me trokitje të elektroneve nga kuantet e rrezatimit optik nga fotokatoda). Përforcimi i frekuencës së radios përdoret në rangun IR, në të cilin efekti fotoelektrik i jashtëm nuk realizohet për shkak të energjisë së pamjaftueshme të kuantit të rrezatimit, por marrja heterodine zvogëlon rëndësinë e zhurmës së efektit të brendshëm fotoelektrik.

Karakteristikat e pritjes heterodine. Një oshilator lokal lazer dhe një mikser në formën e një pasqyre të tejdukshme ose një prizëm ndarës të rrezeve futen në pajisjen e fotodetektorit. Në këtë rast, në rastin e koherencës së ndërsjellë të rrezatimit të oshilatorit lokal lazer dhe pajisjes transmetuese, është i mundur përpunimi koherent i sinjalit të marrë. Prandaj, marrja heterodine përdoret jo vetëm për të shtypur zhurmën e brendshme në intervalin IR, por edhe për të nxjerrë informacion nga struktura fazore e fushës së marrë në intervalin e dukshëm dhe UV.

Karakteristikat e pritjes interferometrike. Në hyrje të fotodetektorit, përmblidhen fushat nga dy ose më shumë pika (rajone) të ndara hapësinore të planit të hapjes marrëse. Bazuar në rezultatin e ndërhyrjes së fushave, përcaktohet koherenca e tyre e ndërsjellë dhe marrëdhëniet fazore.

Bazuar në një grup matjesh në hapësira të ndryshme të pikave marrëse, shpërndarja hapësinore e amplitudës dhe fazës së fushës së marrë mund të rindërtohet. Pritja interferometrike përdoret në mungesë të një oshilatori lokal për të nxjerrë informacion nga struktura fazore e fushës së marrë, si dhe për të rritur rezolucionin këndor dhe për të sintetizuar hapjen.

Zonat e aplikimit të lokalizuesve lazer:

• matja e rrezes dhe koordinatave këndore të objektivave lëvizës të anijeve, avionëve, satelitëve artificialë të tokës, etj. (gazgjues lazer, lokalizues si MCMS, PAIS, etj.);
• matje me saktësi të lartë të shpejtësive të lëvizjes së synuar dhe rrjedhave të lëngjeve dhe gazeve (matësit e shpejtësisë me lazer Doppler dhe anemometrat);
• marrja e informacionit jokoordinativ për objektivat: parametrat e sipërfaqes (vrazhdësia, lakimi), parametrat e dridhjeve dhe lëvizja rreth qendrës së masës, imazhet, etj. (lokatorë lazer multifunksionalë si KA-98, Lotaws, etj.);
• udhëzim me precizion të lartë të sistemeve të armëve (lokatorë lazer për ndriçimin e objektivit, mbikëqyrjen e hapësirës dhe shpërndarjen e objektivit);
• sigurimi i ankorimit të anijes kozmike, uljes së avionëve, navigimit (sistemet e navigimit me lazer); f) elementet e vizionit teknik në sistemet automatike dhe robotike (sistemet e matjes së rrezes, formimi i imazhit, përzgjedhja dhe njohja e objektivit, etj.);
• diagnostikimi i parametrave dhe matja e ndryshimeve në karakteristikat mjedisore, përfshirë atmosferën, si dhe monitorimi i ndotjes së saj nga produktet e aktivitetit ekonomik njerëzor (lidarët si DIAL, etj.; Lidar - Zbulimi i Dritës dhe Rangimi - zbulimi dhe diapazoni i dritës).

Gama optike gjysmë aktive

Përdor fenomenin e rrezatimit dytësor (reflektimit) nga objektivat e valëve optike nga një burim i rrezatimit primar natyror intensiv. Më shpesh ky burim është Dielli. Pajisjet e vendndodhjes gjysmë aktive të bazuara në këtë parim quhen stacione optiko-elektronike. Mjetet e vendndodhjes optike gjysmë aktive përfshijnë gjithashtu biologjike sistemet vizuale. Duke neglizhuar faktorin e përdorimit të rrezatimit dytësor, stacionet optiko-elektronike shpesh klasifikohen si mjete të vendosjes optike pasive.

Rangimi optik pasiv

Përdor rrezatimin e vet optik nga zonat e nxehta të sipërfaqes së synuar ose formacionet e jonizuara në afërsi të saj. Dihet se rrezatimi maksimal i një trupi plotësisht të zi në temperaturën T (Kelvin) ndodh në një gjatësi vale prej ~ 2898/T µm. Gjatësia e valës në të cilën ndodh emetimi maksimal nga objektivat realë është zakonisht në rajonin infra të kuqe të spektrit (vetëm në T ~ 4000 K maksimumi përkon me rajonin e kuq, dhe në T ~ 5000 K përkon me rajonin e verdhë të spektri i dukshëm). Prandaj, pajisjet pasive të vendndodhjes optike zakonisht funksionojnë në intervalin afër infra të kuqe. Mjete të tilla përfshijnë gjetësit e drejtimit IR, imazherët termikë, kokat termike, pajisjet e shikimit pasiv të natës, etj. Ata luajnë rol të rëndësishëm në sistemet e paralajmërimit të sulmeve raketore dhe të mbrojtjes nga raketat.

Karakteristikat e përgjithshme të vendndodhjes optike

Përcaktohet nga diapazoni i frekuencës së përdorur. Drejtueshmëria e lartë e rrezatimit sondë dhe fushat e ngushta të shikimit të kanaleve marrëse kufizojnë ndjeshëm aftësitë e pajisjeve të vendndodhjes optike për të vëzhguar hapësirën. Prandaj, kërkimi dhe zbulimi i një objektivi me mjete të vendndodhjes optike kryhet në shumicën e rasteve duke përdorur përcaktimin e jashtëm të objektivit, për të cilin ato janë të ndërlidhura me sistemet e radarit. Në procesin e marrjes së sinjaleve të dobëta, natyra kuantike valët elektromagnetike. Zhurma e sinjalit kuantik kufizon ndjeshmërinë e një marrësi optik ideal në mungesë të ndërhyrjes në nivelin e energjisë qoftë edhe të një fotoni të vetëm. Në rangun optik, është më e lehtë të merret informacion jo i koordinuar për objektivin, madhësinë, formën, orientimin e tij, etj. Pas marrjes, polarizimi dhe karakteristikat fotometrike të rrezatimit të shpërndarë përdoren dhe imazhi i synuar regjistrohet. Marrja e informacionit jo-koordinativ është shpesh detyra kryesore e mjeteve ndihmëse për vendndodhjen optike. Krijimi i ndërhyrjes së qëllimshme për vendndodhjen optike është i mundur, por më i vështirë se sa për radarin.

Rezolucioni këndor është karakteristika më e rëndësishme e çdo sistemi teleskopik. Optika thotë se kjo rezolucion lidhet në mënyrë unike me gjatësinë e valës në të cilën bëhet vëzhgimi dhe me diametrin e hapjes së hyrjes së teleskopit. Siç e dini, diametrat e mëdhenj janë një problem i madh. Nuk ka gjasa që një teleskop më i madh se ky të ndërtohet ndonjëherë.
Një nga mënyrat për të rritur ndjeshëm rezolucionin është metoda e sintetizimit të hapjeve të mëdha dhe ultra të mëdha të përdorura në radio astronomi dhe radar. Në intervalin milimetër, hapja më e madhe - 14 km - premtohet të formohet nga 66 antena të projektit ALMA në Kili.

Transferimi i metodave të sintezës së aperturës në rajonin optik, ku gjatësitë e valëve janë disa radhë më të shkurtra se ato të radarëve, shoqërohet me zhvillimin e teknologjisë së heterodinimit me lazer.

1.Baza fizike e formimit të imazhit.

Nuk do të jetë gabim të thuhet se imazhi në çdo pajisje optike formohet nga difraksioni i dritës në hapjen e hyrjes, dhe asgjë më shumë. Le të shohim imazhin e objektit nga qendra e hapjes. Shpërndarja këndore e shkëlqimit të imazhit të një burimi pikash drite pafundësisht të largët (si, në të vërtetë, i çdo tjetër) do të jetë i njëjtë për një lente dhe një aparat fotografik me vrima me diametër të barabartë. Dallimi midis një lente dhe një vrime gjilpëre është vetëm se thjerrëza transferon imazhin e formuar nga hapja e saj nga pafundësia në planin e saj fokal. Ose, për ta thënë ndryshe, prodhon transformimi fazor hyrje banesë ballë valësh në mënyrë sferike konvergjente. Për një burim pika të largët dhe një hapje rrethore, imazhi është modeli i njohur i unazave Airy.


Madhësia këndore Disku Airy, në parim, mund të reduktohet dhe në dukje të rrisë rezolucionin (sipas kriterit Rayleigh) nëse hapja hapet në një mënyrë të veçantë. Ekziston një shpërndarje radiale e transmetimit të tillë që disku qendror teorikisht mund të bëhet arbitrarisht i vogël. Sidoqoftë, në këtë rast, energjia e dritës rishpërndahet midis unazave dhe kontrasti i imazhit kompleks bie në zero.

Nga pikëpamja matematikore, procedura për formimin e një imazhi difraksioni reduktohet në një transformim Furier dydimensional të fushës së dritës hyrëse (në përafrimin skalar, fusha përshkruhet funksion kompleks koordinatat dhe koha). Çdo imazh i regjistruar nga një sy, ekran, matricë ose marrës tjetër me intensitet kuadratik nuk është gjë tjetër veçse një spektër amplitudë dydimensionale i një fushe drite të emetuar nga një objekt, i kufizuar nga një hapje. Është e lehtë për të marrë të njëjtën fotografi Airy nëse bëni matricë katrore nga numrat identikë kompleksë (duke simuluar një ballë të valës së sheshtë nga një pikë e largët), "preni" një "hapje" të rrumbullakët prej saj, duke zeruar skajet dhe kryeni një transformim Furier të të gjithë matricës.

Me pak fjalë, nëse e regjistroni disi fushën (sintetizoni hapjen) për një mjaftueshëm sipërfaqe të madhe pa humbje të informacionit të amplitudës dhe fazës, atëherë për të marrë një imazh mund të bëni pa pasqyrat gjigante të teleskopëve modernë dhe matricat megapikselë, thjesht duke llogaritur transformimin Fourier të grupit të të dhënave që rezulton.

2. Vendndodhja satelitore dhe super-rezolucion.

Ne do të vëzhgojmë një objekt të stabilizuar që lëviz përgjatë vijës së shikimit, të ndriçuar nga një koherent i vazhdueshëm burim lazer. Rrezatimi i reflektuar prej tij regjistrohet nga një fotodetektor heterodin me një hapje të vogël. Regjistrimi i një sinjali gjatë kohës t është ekuivalent me zbatimin e një hapjeje njëdimensionale me gjatësi vt, ku v është shpejtësia tangjenciale e objektit. Është e lehtë të vlerësohet rezolucioni i mundshëm i një metode të tillë. Le të shohim një satelit afër Tokës në zgjatimin e sipërm, që fluturon në një lartësi prej 500 km me një shpejtësi prej 8 km/sek. Në 0,1 sekonda të regjistrimit të sinjalit, marrim një "teleskop njëdimensional" me përmasa 800 metra, teorikisht i aftë për të parë detajet e satelitit në rrezen e dukshme që janë një fraksion prej një milimetri në madhësi. Jo keq për një distancë të tillë.

Natyrisht, sinjali i reflektuar në distanca të tilla dobësohet nga shumë renditje të madhësisë. Sidoqoftë, marrja heterodine (përzierja koherente me rrezatimin referencë) kompenson në masë të madhe këtë dobësim. Në fund të fundit, siç dihet, fotorryma dalëse e marrësit në këtë rast është proporcionale me produktin e amplitudave të rrezatimit referencë dhe sinjalit hyrës. Ne do të rrisim pjesën e rrezatimit referencë dhe në këtë mënyrë do të përforcojmë të gjithë sinjalin.

Mund të shikoni nga ana tjetër. Spektri i sinjalit të regjistruar nga fotodetektori është një grup përbërësish Doppler, secila prej të cilave është shuma e kontributeve nga të gjitha pikat e objektit që kanë të njëjtën shpejtësi radiale. Shpërndarja njëdimensionale e pikave reflektuese në një objekt përcakton shpërndarjen e frekuencës së vijave spektrale. Spektri që rezulton është në thelb një "imazh" njëdimensional i objektit përgjatë koordinatës "Shift Doppler". Dy pika të satelitit tonë, të vendosura në një distancë prej 1 mm nga njëra-tjetra në një plan pingul me vijën e shikimit, kanë një ndryshim në shpejtësitë radiale të rendit prej 0,01-0,02 mm/sek. (Raporti i këtij ndryshimi me shpejtësinë e satelitit është i barabartë me raportin e distancës midis pikave me distancën me satelitin). Diferenca në frekuencat Doppler të këtyre pikave për një gjatësi vale të dukshme prej 0,5 μm do të jetë (f=2V/λ) e rendit të 100 Hz. Spektri (imazhi Doppler) nga një mikrosatelit i tërë, le të themi me madhësi 10 cm, do të bjerë brenda intervalit 10 kHz. Një sasi mjaft e matshme.

Mund të shikoni edhe nga ana e tretë. Kjo teknologji nuk është gjë tjetër veçse regjistrimi i një hologrami, d.m.th. modeli i interferencës që ndodh kur përzihen fushat e referencës dhe sinjalit. Ai përmban informacione të amplitudës dhe fazës të mjaftueshme për të rindërtuar imazh i plotë objekt.

Kështu, duke ndriçuar një satelit me një lazer, duke regjistruar sinjalin e reflektuar dhe duke e përzier atë me një rreze referimi nga i njëjti lazer, marrim një fotorrymë në fotodetektor, varësia e së cilës nga koha pasqyron strukturën e fushës së dritës përgjatë " hapje njëdimensionale”, gjatësia e së cilës, siç u përmend tashmë, mund të përcaktohet mjaft e madhe.

Apertura dy-dimensionale është, natyrisht, shumë më e mirë dhe më informuese. Le të vendosim disa fotodetektorë në mënyrë të barabartë përgjatë lëvizjes së satelitit dhe kështu të shkruajmë fushën e reflektuar në zonën vt*L, ku L është distanca midis fotodetektorëve të jashtëm, e cila në parim nuk kufizohet me asgjë. Për shembull, të njëjtat 800 metra. Kështu, ne sintetizojmë hapjen e një "teleskopi dy-dimensional" me përmasa 800*800 metra. Rezolucioni përgjatë koordinatës tërthore (L) do të varet nga numri i fotodetektorëve dhe distanca midis tyre, dhe përgjatë tjetrës, koordinata "e përkohshme" (vt) - nga gjerësia e brezit të rrezatimit lazer dhe frekuenca e dixhitalizimit të sinjalit nga fotodetektorin.

Pra, ne kemi një fushë drite të regjistruar në një zonë shumë të madhe dhe mund të bëjmë çfarë të duam me të. Për shembull, merrni një imazh dy-dimensional të objekteve shumë të vogla në një distancë shumë të madhe pa asnjë teleskop. Ose mund të rivendosni strukturë tredimensionale objekt duke u rifokusuar në mënyrë dixhitale në rreze.

Natyrisht, konfigurimi real tre-dimensional i pikave reflektuese në një objekt nuk përkon gjithmonë me shpërndarjen e tyre të shpejtësisë radiale "Doppler". Do të ketë një rastësi nëse këto pika janë në të njëjtin rrafsh. Por në rastin e përgjithshëm, shumë informacione të dobishme mund të nxirren nga "imazhi Doppler".

3. Çfarë ndodhi më parë.

DARPA amerikane pak kohë më parë financoi një program, thelbi i të cilit ishte zbatimi i një teknologjie të tillë. Është dashur të gjejë objekte në tokë (tanke, për shembull) nga një avion fluturues me rezolucion ultra të lartë. Megjithatë, ky program ose u mbyll ose u klasifikua në 2007 dhe asgjë nuk është dëgjuar për të që atëherë. Diçka u bë edhe në Rusi. Këtu mund të shihni një foto të marrë në një gjatësi vale prej 10.6 mikron.

4. Vështirësi në zbatimin teknik në një gjatësi vale 1.5 mikron.

Pas reflektimit të pjekur, vendosa të mos shkruaj asgjë këtu. Shumë probleme.

5. Disa rezultate primare.

Deri më tani, ka qenë e vështirë të “shihje” nga një distancë prej 300 metrash detajet e një objekti metalik të sheshtë, reflektues të përhapur, me përmasa 6 me 3 mm. Ishte një pjesë e një lloj bordi qarku të printuar, këtu është një foto:


Objekti rrotullohej rreth një boshti pingul me vijën e shikimit, dhe sinjali i reflektuar u regjistrua përafërsisht në momentin e reflektimit maksimal (shpërthimi). Vendi me lazer që ndriçonte objektin ishte rreth 2 cm në madhësi. Madhësia e hapjes së sintetizuar vlerësohet të jetë 0,5 m me 10 m.
Në fakt, për çdo rast, sinjalet e regjistruara vetë (në të majtë) dhe spektri i tyre (në të djathtë) në njësi relative:


Nga fotoja e mëparshme e objektit, Photoshop ka përzgjedhur vetëm zonat e ndriçuara dhe reflektuese me interes për ne që duam të shohim:


Imazhi i rindërtuar nga transformimi 2D Fourier nga 4 sinjale dhe i shkallëzuar për krahasim:


Kjo fotografi në të vërtetë përbëhet nga vetëm 4 rreshta (dhe rreth 300 kolona), rezolucioni vertikal i figurës është, në përputhje me rrethanat, rreth 0.5 mm, por këndi i errët dhe të dy vrimat e rrumbullakëta duket se janë të dukshme. Rezolucioni horizontal është 0.2 mm, kjo është gjerësia e gjurmëve përcjellëse në tabelë, të pesë janë të dukshme. (Një teleskop i rregullt do të duhej të ishte dy metra në diametër për t'i parë ato në afërsi të IR).

Në të vërtetë, rezolucioni i marrë është ende larg kufirit teorik, kështu që do të ishte mirë që kjo teknologji të realizohej. Djalli, siç e dimë, është në detaje, dhe këtu ka shumë detaje.

Faleminderit për vëmendjen tuaj.

Gama me lazer

Gama e lazerit në shtypin e huaj i referohet fushës së optoelektronikës, e cila merret me zbulimin dhe përcaktimin e vendndodhjes së objekteve të ndryshme duke përdorur valë elektromagnetike të diapazonit optik të emetuar nga lazerët. Objektet e rrezes lazer mund të jenë tanke, anije, raketa, satelitë, struktura industriale dhe ushtarake. Në parim, rangimi me lazer kryhet duke përdorur metodën aktive.

Gama e lazerit, si dhe radari, bazohet në tre vetitë kryesore të valëve elektromagnetike:

1. Aftësia për t'u reflektuar nga objektet. Objektivi dhe sfondi në të cilin ndodhet pasqyrojnë ndryshe incidentin e rrezatimit mbi to.

Rrezatimi lazer reflektohet nga të gjitha objektet: metalike dhe jometalike, nga pyjet, toka e punueshme dhe uji. Për më tepër, ai reflektohet nga çdo objekt, dimensionet e të cilit janë më të vogla se gjatësia e valës, më mirë se valët e radios. Kjo dihet mirë nga parimi bazë i reflektimit, i cili thotë se sa më e shkurtër të jetë gjatësia e valës, aq më mirë reflektohet. Fuqia e rrezatimit të reflektuar në këtë rast është në përpjesëtim të zhdrejtë me gjatësinë e valës me fuqinë e katërt. Një lokalizues lazer në thelb ka një aftësi më të madhe zbulimi sesa një radar - sa më e shkurtër të jetë vala, aq më e lartë është. Kjo është arsyeja pse, ndërsa radari u zhvillua, pati një tendencë për të lëvizur nga valët e gjata në ato më të shkurtra. Sidoqoftë, prodhimi i gjeneratorëve të radiofrekuencave që lëshonin valë radio ultra të shkurtra u bë gjithnjë e më i vështirë dhe më pas arriti plotësisht në një qorrsokak. Krijimi i lazerëve hapi perspektiva të reja në teknologjinë e vendndodhjes.

2. Aftësia për t'u përhapur në vijë të drejtë. Përdorimi i një rreze lazer me drejtim të ngushtë, e cila skanon hapësirën, ju lejon të përcaktoni drejtimin drejt objektit (qëndrimi i synuar) Ky drejtim gjendet nga vendndodhja e boshtit të sistemit optik që gjeneron rrezatimin lazer. Sa më i ngushtë të jetë rreze, aq më saktë mund të përcaktohet kushinetja.

Llogaritjet e thjeshta tregojnë se për të marrë një koeficient drejtimi prej rreth 1.5, kur përdorni valët e radios në intervalin centimetrik, duhet të keni një antenë me një diametër prej rreth 10 m. Është e vështirë të instalosh një antenë të tillë në një rezervuar, aq më pak në një avion. Është i rëndë dhe jo i transportueshëm. Ju duhet të përdorni valë më të shkurtra.

Këndi këndor i një rreze lazer të prodhuar duke përdorur një substancë aktive në gjendje të ngurtë njihet të jetë vetëm 1.0.1.5 gradë dhe pa sisteme optike shtesë.

Rrjedhimisht, dimensionet e një lokalizuesi lazer mund të jenë dukshëm më të vogla se një radar i ngjashëm. Përdorimi i sistemeve optike me përmasa të vogla do të bëjë të mundur ngushtimin e rrezes lazer në disa minuta me hark, nëse lind nevoja.

3. Aftësia e rrezatimit lazer për t'u përhapur nga shpejtësi konstante bën të mundur përcaktimin e distancës nga një objekt. Kështu, me metodën e rangut të pulsit, përdoret marrëdhënia e mëposhtme: L = ct/2, ku L është distanca nga objekti, c është shpejtësia e përhapjes së rrezatimit, t është koha që i duhet pulsit për të udhëtuar në objektiv dhe mbrapa.

Shqyrtimi i kësaj marrëdhënieje tregon se saktësia potenciale e matjes së diapazonit përcaktohet nga saktësia e matjes së kohës që i duhet pulsit të energjisë për të udhëtuar drejt objektit dhe mbrapa. Është mjaft e qartë se sa më i shkurtër të jetë impulsi, aq më mirë.

Cilat parametra përdoren për të karakterizuar një lokalizues? Cilat janë të dhënat e pasaportës së tij? Le të shohim disa prej tyre.

Para së gjithash, zona e mbulimit. Kuptohet si rajoni i hapësirës në të cilin kryhet vëzhgimi. Kufijtë e tij përcaktohen nga diapazoni maksimal dhe minimal dhe kufijtë e shikimit në lartësi dhe azimut. Këto dimensione përcaktohen nga qëllimi i lokatorit me lazer ushtarak.

Një tjetër parametër është koha e rishikimit. Ai i referohet kohës gjatë së cilës rrezja lazer prodhon një vëzhgim të vetëm të një vëllimi të caktuar hapësire.

Parametri tjetër i lokalizimit janë koordinatat e përcaktuara.

Ato varen nga qëllimi i lokalizuesit. Nëse synohet të përcaktohet vendndodhja e objekteve tokësore dhe nënujore, atëherë mjafton të maten dy koordinata: diapazoni dhe azimuti. Gjatë vëzhgimit të objekteve ajrore, nevojiten tre koordinata. Këto koordinata duhet të përcaktohen me një saktësi të caktuar, e cila varet nga gabimet sistematike dhe të rastësishme. Ne do të përdorim një koncept të tillë si rezolutë. Rezolucioni nënkupton aftësinë për të përcaktuar veçmas koordinatat e objektivave të vendosura afër.

Çdo koordinatë ka rezolucionin e vet. Përveç kësaj, përdoret një karakteristikë e tillë si imuniteti ndaj zhurmës. Kjo është aftësia e një lokalizuesi lazer për të funksionuar në kushte të ndërhyrjes natyrore dhe artificiale. Dhe një karakteristikë shumë e rëndësishme e një lokalizimi është besueshmëria. Kjo është pronë e një lokalizuesi për të ruajtur karakteristikat e tij brenda kufijve të përcaktuar në kushte të caktuara funksionimi.

Shkencëtarët përdorën një lazer rubin që gjeneronte impulse gjigante me një kohëzgjatje prej 5 10”8 s. Për të dërguar impulse lazer në Hënë dhe më pas për të marrë impulse të reflektuara nga sipërfaqja hënore, u përdor një teleskop optik nga Observatori i Krimesë me një diametër të pasqyrës kryesore prej 260 cm Në vitin 1969, astronautët amerikanë u ulën në sipërfaqen e Hënës nga Apollo 11 , dhe në vitin 1970 në anijen kozmike Sovjetike Lunokhod-1, e kontrolluar nga Toka, zbriti në sipërfaqen hënore. Astronautët dhe roveri hënor dërguan reflektorë të veçantë reflektues në Hënë. Një reflektor, ose, përndryshe, një reflektor qoshe është projektuar për të kthyer rrezen e dritës që ka rënë mbi të në një drejtim rreptësisht paralel me drejtimin origjinal të rrezes. Kjo aftësi zotërohet, për shembull, nga një kënd i formuar nga tre pasqyra të sheshta të orientuara në kënde të drejta me njëra-tjetrën. Duke përdorur reflektimin e pulseve të shkurtra lazer të dërguara nga Toka nga reflektorët qoshe të vendosur në sipërfaqen hënore, shkencëtarët ishin në gjendje të përcaktojnë distancën nga Toka në Hënë (më saktë, nga pasqyra e një teleskopi të Tokës në reflektorin hënor) me një gabim që nuk kalon disa dhjetëra centimetra. Për të imagjinuar se sa e lartë është një saktësi e tillë, duhet të kujtojmë se Hëna ndodhet në një distancë prej 380,000 km nga

Reflektori lazer i instaluar në sipërfaqen hënore është një katror me gjatësi anësore 45 cm, i përbërë nga 100 reflektorë qoshe individualë. Është e mundur të ndryshohet orientimi i rrafshit katror - duke marrë parasysh vendndodhjen e reflektorit në sipërfaqen hënore
Toka. Gabimi i matjes së intervalit prej 40 cm është 109 herë më i vogël se distanca e specifikuar!
Por pse të matni distancën deri në Hënë me një saktësi kaq të madhe? A po bëhet vërtet kjo vetëm për "interes sportiv"? Sigurisht që jo. Matjet e tilla kryhen jo për të përcaktuar më saktë distancën nga teleskopi i tokës në reflektorin hënor, por për të përcaktuar më saktë ndryshimet në këtë distancë gjatë një periudhe të caktuar kohore, për shembull, gjatë një jave, një muaji, një vit. Duke studiuar grafikët që përshkruajnë ndryshimet në distancë me kalimin e kohës, shkencëtarët marrin informacion për t'iu përgjigjur një numri pyetjesh me rëndësi të madhe shkencore: si shpërndahet masa në brendësi të Hënës? Me çfarë shpejtësie afrohen apo ndryshojnë? kontinentet e tokës? Si ndryshon pozicioni i poleve magnetike të Tokës me kalimin e kohës?
Kjo është arsyeja pse ekzistojnë disa dhjetëra sisteme të vendndodhjes me lazer për qëllime hapësinore në botë.
lexime. Ata lokalizojnë Hënën, si dhe satelitët artificialë të Tokës për qëllime gjeodezike. Si shembull, ne do të tregojmë një sistem vendndodhjeje lazer Instituti Fizik emëruar pas P. N. Lebedev i Akademisë së Shkencave të BRSS, i destinuar për vendndodhjen e Hënës. Një lazer rubin gjeneron impulse gjigante drite me një kohëzgjatje prej 10”8 s dhe një energji të rendit 0,1 J. Pulset kalojnë nëpër përforcues kuantik, pas së cilës energjia e tyre rritet në 3 J. Më pas pulset e dritës godasin pasqyrën e teleskopit 260 cm dhe dërgohen në Hënë. Gabimi në matjen e distancës deri në Hënë është në në këtë rast 90 cm Duke ulur kohëzgjatjen e pulsit në * 10“ 9 s, gabimi reduktohet në 25 cm Qendra Hapësinore në SHBA, të destinuara për gjetjen e satelitëve artificialë të Tokës. Përdor një lazer rubin pulsues që gjeneron pulse me kohëzgjatje 4 * 10 "9 s dhe energji 0.25 J. Gabimi i matjes së distancës është 8 cm.
Diagrami optik i thjeshtuar i sistemit të vendndodhjes lazer të Institutit Fizik të Akademisë së Shkencave të BRSS: 7 - lazer rubin, 2 - përforcues i dritës kuantike, 3 - pasqyrë kryesore e teleskopit me një diametër prej 260 cm

Lokatorët lazer janë instaluar jo vetëm në sipërfaqen e tokës, por edhe në avionë. Le të imagjinojmë se dy anije kozmike po i afrohen njëra-tjetrës dhe janë gati të ankorohen automatikisht. Shtë e nevojshme të kontrolloni me saktësi pozicionin relativ të anijeve dhe të matni me saktësi distancën midis tyre. Për ta bërë këtë, një lokalizues lazer është instaluar në njërën nga anijet. Si shembull, merrni parasysh një lokalizues të bazuar në një lazer CO2, që gjeneron një sekuencë të rregullt pulsesh drite me një shpejtësi përsëritjeje prej 50 kHz. Rrezja lazer skanohet rresht pas rreshti (i ngjashëm me një rreze elektronike në një tub televiziv) brenda një këndi të fortë prej 5 x 5°; koha e shikimit të rrezes për këtë sektor të hapësirës është 10 s. Lokatori me lazer kërkon dhe identifikon mjetin e ankorimit në një sektor të caktuar të hapësirës, ​​mat vazhdimisht koordinatat këndore dhe diapazonin e tij dhe siguron manovrim të saktë - deri në momentin e ankorimit. Të gjitha operacionet e lokalizuesit kontrollohen nga kompjuteri në bord.
Lokatorët me laser përdoren sot si në astronautikë ashtu edhe në aviacion. Në veçanti, ato mund të shërbejnë si matës të saktë të lartësisë. Vini re se lartësimatësi lazer u përdor në anijen kozmike Apollo për të hartuar sipërfaqen e Hënës.
Qëllimi kryesor i lokalizuesve lazer është i njëjtë me radarët: zbulimi dhe identifikimi i objekteve të largëta nga vëzhguesi, gjurmimi i lëvizjes së këtyre objekteve, marrja e informacionit për natyrën e objekteve dhe lëvizjen e tyre. Ashtu si në radar, shtrirja optike përdor pulset e rrezatimit të reflektuara nga objekti për të zbuluar një objekt dhe për të marrë informacion rreth tij. Në të njëjtën kohë, vendndodhja optike ka një sërë avantazhesh ndaj radarit. Një lokalizues lazer ju lejon të përcaktoni më saktë koordinatat dhe shpejtësinë e një objekti. Për më tepër, bën të mundur identifikimin e madhësisë së një objekti, formës dhe orientimit të tij në hapësirë. Një imazh video i objektit mund të vërehet në ekranin e radarit lazer.
Përparësitë e rangut të lazerit lidhen me drejtimin e mprehtë të rrezeve lazer, frekuencën e lartë të rrezatimit optik dhe kohëzgjatjen jashtëzakonisht të shkurtër të pulseve të dritës. Në të vërtetë, pjesa tjetër - 66
Me një rreze të drejtuar, ju mund të "ndjeni" fjalë për fjalë një objekt, "të shikoni" pjesë të ndryshme të sipërfaqes së tij. Frekuencë e lartë rrezatimi optik ju lejon të matni më saktë shpejtësinë e një objekti. Le të kujtojmë se nëse një objekt lëviz drejt vëzhguesit (nga vëzhguesi), atëherë pulsi i dritës i reflektuar prej tij nuk do të ketë më frekuencën origjinale, por një frekuencë më të lartë (më të ulët). Ky është efekti Doppler, i njohur si në optikë ashtu edhe në akustikë; ky efekt është baza e anemometrit lazer të diskutuar më parë. Ndryshimi në frekuencën e pulsit të reflektuar (zhvendosja e frekuencës Doppler) është në proporcion me shpejtësinë e objektit (më saktë, projeksionin e shpejtësisë në drejtimin nga vëzhguesi në objekt) dhe frekuencën e rrezatimit. Sa më e lartë të jetë frekuenca e rrezatimit, aq më i madh është zhvendosja e frekuencës Doppler e matur nga pajisjet e vendndodhjes dhe, për rrjedhojë, aq më saktë mund të përcaktohet shpejtësia e objektit. Së fundi, ne vërejmë rëndësinë e përdorimit të impulseve mjaft të shkurtër të rrezatimit në vendndodhje. Në fund të fundit, distanca në një objekt të matur duke përdorur një lokalizues është proporcionale me intervalin kohor nga dërgimi i pulsit të provës deri në marrjen e pulsit të reflektuar. Sa më i shkurtër të jetë vetë pulsi, aq më saktë mund të përcaktohet kjo periudhë kohore, dhe për rrjedhojë distanca nga objekti. Nuk është pa arsye që në rangun e lazerit hapësinor përdoren impulse drite me kohëzgjatje rreth 10”8 s ose më pak. Kujtojmë se me një kohëzgjatje pulsi prej 10"8 s gabimi në gjetjen e Hënës ishte 90 cm, dhe me një kohëzgjatje pulsi prej 2 10_9 s gabimi u ul në 25 cm.
Megjithatë, sistemet e vendndodhjes optike kanë gjithashtu disavantazhe. Sigurisht, është mjaft e përshtatshme të "inspektosh" një objekt duke përdorur një rreze lazer të ngushtë dhe shumë të fokusuar. Sidoqoftë, nuk është aq e lehtë të zbulosh një objekt duke përdorur një rreze të tillë; Koha e shikimit të zonës së kontrolluar të hapësirës rezulton të jetë relativisht e gjatë në këtë rast. Prandaj, sistemet e vendndodhjes optike shpesh përdoren në kombinim me sistemet e radarëve. Këto të fundit ofrojnë një pasqyrë të shpejtë të hapësirës, ​​zbulimin e shpejtë të objektivit dhe sistemet optike më pas matin parametrat e objektivit të zbuluar dhe gjurmojnë objektivin. Përveç kësaj, kur përhapet rrezatimi optik
Kur transmetohet përmes mjedisit natyror - atmosferës ose ujit - lindin probleme që lidhen me ndikimin e mjedisit në rrezen e dritës. Së pari, drita absorbohet pjesërisht në medium. Së dyti, ndërsa rrezatimi përhapet përgjatë rrugës, një shtrembërim vazhdimisht në rritje i frontit të valës së rrezes së dritës ndodh për shkak të turbulencës atmosferike, si dhe shpërndarjes së dritës në grimcat e mediumit. E gjithë kjo kufizon gamën e veprimit të sistemeve të vendndodhjes optike me bazë tokësore dhe nënujore dhe e bën funksionimin e tyre të varur nga gjendja e mjedisit dhe, në veçanti, nga kushtet e motit.