Таблица 7.1

Параметры оптических компонентов приемного тракта лазерного локатора ESOR

Об этом свидетельствуют и онисанкые ниже экспериментальные результаты, полученные на лазерном локаторе ESOR.

Оптическая схема приемного тракта лазерного локатора ESOR представлена на рис. 7.14, а параметры оптических компонентов приведены в табл. 7.1. В экспериментах использовались приемный телескоп и лазерный передатчик локатора Firepond, которые были детально описаны в разд. 6.1. Поэтому можно лишь кратко указать, что передатчик генерировал импульсы излучения на длине волны 10,6 мкм длительностью 14 мкс с частотой повторения 3,6 кГц. Средняя мощность излучения составляла 400 Вт. Трасса длиной 5,4 км пролегала на высоте около 10 м над поверхностью земли. Угловое разрешение приемного оптического тракта составляло 5,5" (27 мкрад), а угловая амплитуда сканирования в пересчете на вход приемного телескопа была равна 0,33 мрад.

Таки.м образом, поле зрения локатора содержало 12x12 элементов разрешения.

Каждый из двух акустооптических модуляторов представлял собой германиевый звукопровод, возбуждаемый преобразователем из ниобата лития. Центральная частота сигналов генераторов была выбрана равной 40 МГц, а амплитуда частотной модуляции составляла 15 МГц. Время переключения модуляторов и их дифракционная эффективность составляли соответственно 1 мкс и 16...25%. Между модуляторами был помещен один из двух вращателей плоскости поляризации 9 (см. рис. 7.14). Этим обеспечивался наивыгоднейший режим акустооптического взаимодействия во втором модуляторе, повернутом на 90° относительно первого.

Фотодетектор на основе HgCdTe имел чувствительную площадку диаметром 0,5 мм и охлаждался жидким азотом. Принимаемое излучение попадало на него через светоделитель 6 (рис. 7.14), коэффициент пропускания которого составлял в этом случае приблизительно 90%. Для согласования плоскостей поляризации принимаемого излучения и излучения лазерного гетеродина 10 служил второй вращатель плоскости поляризации 9, установленный между гетеродином и светоделителем.

Частота излучения гетеродина отличалась от частоты излучения передатчика на 5 МГц. Кроме того, дополнительные частотные сдвиги вносились в принимаемое излучение акустооптическими модуляторами. Поэтому аппаратура обработки выходного сигнала фотодетектора должна -была иметь достаточно широкую полосу

Рис. 7.15. Осциллограммы выходного сигнала локатора ESOR. Цель представляет собой два уголковых отражателя на угловом расстоянии И" друг от друга:

« разность фаз между двумя отраженными сигналами равна 180°; б - разность фаз между двумя отраженными сигналами равна 90°; в -разность фаз между двумя отраженными <игналами равна нулю

пропускания. Сигнал промежуточной частоты детектировался и выводился для визуального контроля на экран осциллографа.

Для экспериментального исследования разрешающей способности системы на вышке, удаленной на 5,4 км от локатора, были установлены два уголковых отражателя. Расстояние между ними было выбрано таким образом, чтобы оно соответствовало двойной дифракционной разрешающей способности приемного телескопа, равной 11". На рис. 7.15 представлены три различных осциллограммы выходного сигнала локатора, полученные при неизменном угловом расстоянии между уголковыми отражателями. Первая осциллограмма соответствует такому взаимному положению уголковых от-

Рис. 7.16. Внешний вид лазерного локатора LOTAWS

ражателей и локатора, при котором фаза излучения, отраженного от одного отражателя, отличается от фазы излучения, отраженного от второго отражателя, на 180°. В этом случае имеется хорошее угловое разрешение двух целей. На второй осциллограмме разрешение хуже, чем в первом случае. При этом разность фаз сигналов равна 90. Третья осциллограмма показывает отсутствие разрешения при нулевой разности фаз между сигналами. Полученные результаты объясняются наличием пространственной когерентности в исследуемом изо5ражении*и находятся в хорошем соответствии с теорией [52].

2. Лазерный локатор Lotaws [92]. В США фирмой United Technologies разработан бортовой сканирующий лазерный локатор. Он предназначен для получения изображения местности с целью предотвращения столкновений вертолетов с препятствиями, что и определило его название: Laser Obstacle and Terrian Avoidance Warning System. В качестве передатчика применен СОг-лазер с выходной мощностью 30 Вт. Конструктивно локатор выполнен в виде подвесного контейнера (рис. 7.16) длиной 1 м, шириной 20 см и массой 57 кг. Локатор имеет два канала. Первый канал предназначен для получения изображения местности. Зондирующее излучение этого канала направлено параллельно оси контейнера по ходу

движения вертолета. Второй канал предназначен для определения путевой скорости методом измерения доплеровского сдвига частоты излучения, отраженного от поверхности земли. Зондирующее излучение этого канала направляется вниз под небольшим углом к вертикали.

Рис. 7.17. РТзображение диспетчерской вышки, полученное локатором LOTAWS в сравиеннн с традиционным изображением:

а - традиционное изображение; б - изображение, полученное л»з«»иым локатором

Формирование изображения впереди лежащей местности происходит путем построчного сканирования поля зрения локатора зондирующим лазерным лучом. На рис. 7.17 приведены для сравнения два изображения диспетчерской вышки на аэродроме. Первое получено обычным фотоаппаратом через телескопический объектив. Второе получено лазерным локатором. Обращает на себя внимание то, что на обычной фотографии практически незаметны проволочные антенны на крыше вышки, в то время как лазерный локатор фиксирует их очень четко. Отражение лазерного излучения от стеклянных окон, как видно, практически полностью отсутствует.

список ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автоматический анализ сложных изображений; Сборник переводов/Под ред. Э. М. Бравермана - М.: Мир, 1969. 210 с

2. Адаптация в информационных оптических системах/Под ред. Н. Д. Устинова.- Ь\.: Радио и связь. 1984.

3. Акустооптическая обработка сигналов - ТИИЭР, 1981, т. 69, № 1, с. 55.

4. Анализ требований к фотоприемннкам сверхкоротких импульсов для обеспечения эффективного распознавания. - Импульсная фотометрия - Л., 1978, № 5, с. 27.

5. Анализ качества лазерных изображений диффузных объектов. - Квантовая электроника, 1978, т. 5, № 6, с. 1257.

6. Ахманов С. А., Дьяков К). Е., Чиркин Л. С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. - М.: Наука, 1981. 640 с.

7. Бакут П. А., Троицкий И. Н., Устинов Н. Д. .Анализ точности измерения координат центра тяжести оптического изображения. - Проб.темы передачи информации, 1978, т. 14, № 1, с. 68.

8. Банут П. А., Логинов В. А., Троицкий И. Н. Измерение угловых координат источника когерентного светового излучения по фазовому фронту принимаемой волны. - Радиотехника н электроника, 1977, № 2, с. 286-291.

9. Басе Ф. Г., Фукс И. М. Рассеяние воли иа статистически неровной поверхности. - М: Наука, 1972. 424 с.

10. Белостоцкий Б. Р., Любавский Ю. В., Овчинников В. Ni. Основы лазерной техники. - М.: Сов. радио, 1972. 407 с.

П. Борн .W., Вольф Э. Основы оптики.- М.: Наука, 1973. 719 с.

12. Вапник В. Н., Чсрвоненкис А. Я. Теория распознавания образов.- М.: Наука, 1974, 415 с.

13. Василенко Г. И. Голографнческое опознавание образов. - М.: Сов. радио, 1977. 327 с.

!4. Вопросы статистической теорнн радиолокации т. 1./Под ред. Г. П. Тарта-ковского. - М.: Сов. радно, 1963. 424 с.

15. Гудмен Дж. Введение в фурье-оптнку.М.: Мир, 1970. 364 с.

16. Данмлычев В. А.. Керимов О. 1У\., Ковш И. Б. Молекулярные лазеры - Сборник радиотехника. Итоги науки/Под ред. И. А. Волошина. - М.: ВИНИТИ, 1977. т. 12, 200 с.

17. Демин А. А., Сафронов А. Н., Троицкий И. Н. Кнноформ: Синтез н применение.- Зарубежная радиоэлектроника, 1978, № 9, с. 3.

18. Дмитриев В Г.. Тарасов Л. В. Прикладная нелинейная оптика. - М.: Радио и связь, 1981. 352 с.

19. Зи С. М. Физика полупроводниковых приборов; Пер. с англ./Под ред. А. Ф. Трутко. -М.-. Энергия, 1973. 656 с.

20. Зуев В. Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере. - М.: Радно и связь, 1981. 288 с.

21. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно неоднородных средах. -М.: Мир, 1981. 317 с.

22. К вопросу синтеза алгоритмов для оптимальной обработки световых по-.чей. - Радиотехника и электроника, 1977, т. 22, № 5, с. 935.

23. К вопросу об оптимальной обработке световых полей, искаженных турбулентной атмосферой. - Радиотехника и электроника, 1979, т. 24, № 8, с. 1501.

24. Кокурин Ю. Л. Состояние и перспективы исследований в области лазер-тп локации Луны. - Квантовая электроника, 1976, т. 3, Кя 6, с. 1189-1217.

25. Ковалев А. А., Пименова В. А. Оптические квантовые генераторы с просветляющимися фильтрами. - Минск. Наука и техника, 1975, 180 с.

26. Курикша А. А. Квантовая оптика и оптическая локация. - М.: Сов. ра-мо. 1973. 184 с.

27. Курикша А. А. Статистические характеристики фототока при флуктуирующем световом потоке. - Радиотехника и электроника, 1965, № 9, с. 1600.

28. Курикша А. А. Об оптимальном различении протяженных источников излучения при наличии турбулентного рассеяния.- Радиотехника и электроника, 1969, No 5, с. 771.

29. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере./Гуревнч А. С, Кон А. И., Миорнов В. Л. и др. - М.: Наука, 1976. 277 с.

30. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Методы теории функций комплексного переменного. - М.: Фнзматгнз, 1958. 365 с.

31. Лазерные фосфатные стекла./Алексеев А. Е, Гапонцев В. П., Жаботии-скпй М. Е. и др -М.: Наука, 1980. 352 с.

32. Леман Э. Проверка статнстически)Л-ипотез. - М.; Наука, 1964. 498 с.

33. Люиселл У. Излучение и шумы в квантовой электронике. - М.: Наука, 1972. 398 с.

34. Методы обработки световых полей при наблюдении объектов через турбулентную среду. - Зарубежная радиоэлектроника, 1976, Ня 7, с. 15-42, 1976, 2<я 9, с. 3-30, 1977, № 1, с. 3-27, 1977, № 3, с. 55-86.

35. Микаэлян А. Л., Тер-Микаэлян М. Л., Турков Ю. Г. Оптические квантовые генераторы на твердом теле. - М.: Сов. радио, 1967. 382 с.

36. Минаев И. В., Мордвин А. А., Шереметьев А. Г. Лазерные информационные системы космических аппаратов. - М.; Машиностроение, 1981. 190 с.

37. Некоторые вопросы теории приема световых сигналов./Бакут П. А., Выгон В. Г., Курикша А. А. и др.- Проблемы передачи информации, 1966, т. 11, Ло 4, с. 39-55.

38. О совместном измерении угловых координат и дальности по фазовому фронту. - Радиотехника и электроника, 1977, № 5. е. 1073-1075.

39. Пахомов И. И., Рожков О. В., Рождествии В. Н. Оптико-электронные квантовые приборы. - М.: Радио и связь, 1982. 456 с.

40. Пратт В. В. Лазерные системы связи: Пер. с англ./Под ред. А. Г. Шереметьева.-М.: Связь, 1972. 232 с.

41. Репин В. Д., Тартаковский Г. П. Статистическим синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем. - М.: Сов. радно, 977. 431 с.

42. Рытов С. М. Введение в статистическую радиофизику. - М.: Наука, 1976. 494 с.

43. Рябцев Н. Г. Материалы квантовой электроники. - М.: Сов. радио, 1972, 380 с.

44. Рябов С. Г., Торопкий Г. Н., Усольцев И. Ф. Приборы квантовой электроники.- М.: Сов. радио, 1976. 309 с.

45. Сильноточные излучающие разряды и газовые лазеры с оптической накачкой./Борович Б. Л., Зуев В. С. Катулнн В. А. и др. - Сб. Радиотехника. Итоги иауки./Под ред. Н. Г. Басова.- М,: ВИНИТИ, 1978, т. 15, 298 с.

46. Слабкий Л. И. Методы и приборы предельных измерений в экспериментальной физике. - М.: Наука, 1973. 272 с.

47. Сороко Л. М. Основы голографии и когерентной оптики. - М.: Наука, 1971. 616 с.

48. Справочник по лазерам: Пер. с англ./Под ред. А. М. Прохорова. - М.: Сов. радно, 1978. 503 с.

49. Татарский В. И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. - М.:

Наука, 1967. 548 с.

50. Троицкий И. Н. Опознавание объекта по наблюдаемому иа шумовом фоне оптическому изображению.-Сб. Некоторые вопросы теории кибернетических систем.- М.: Труды МИЭМ, 1970. 281 с.