Способ телеориентации движущихся объектов

Изобретение относится к лазерной технике и предназначено для формирования информационного поля лазерных систем телеориентации, навигации, оптической связи и может использоваться при управлении, посадке и стыковке летательных аппаратов, корректировке траектории полета самонаводящихся снарядов и ракет, проводке судов через узости или створы мостов, дистанционном управлении робототехническими устройствами в опасных для человека зонах.

Из уровня техники известен способ формирования информационного поля лазерной системы телеориентации (Патент US N4,111,385, опубликован 16.04.1976, МПК: F42B 13/30, F41G 7/12. F41G 7/14. F41G 9/00), основанный на использовании модулирующих растров.

К недостаткам данного способа можно отнести недостаточно высокое быстродействие и низкий энергетический потенциал, что ограничивает дальность управления.

Более совершенным является способ телеориентации (Патент GB N2133652, опубликован 25.07.1984, МПК: F41G 7/00, G01S 1/70), в котором лазерный пучок совершает возвратно-поступательное сканирование, вначале по одной координате с дискретным переходом по ортогональной координате после завершения каждого возвратно-поступательного движения лазерного пучка, а затем, после заполнения прямоугольного растра, направление сканирования меняют на ортогональное. Выделение координат управляемого объекта в информационном поле лазерной системы телеориентации основано на зависимости от этих координат длительности временного интервала между двумя соседними принимаемыми лазерными сигналами, возникающими при возвратно-поступательном сканировании лазерного пучка.

Данный способ требует дополнительных затрат времени при формировании кадра информационного поля из двух взаимно перпендикулярных растров, поскольку между тактами возвратно-поступательного сканирования лазерного пучка по строкам введены временные задержки признака координат, превышающие рабочее время.

Следует отметить также низкую помехозащищенность этого способа от случайных помеховых импульсов, которые могут попасть в большие интервалы между выделяемыми импульсами координат, что приводит к сбоям в определении координат управляемого объекта и его возможному срыву с необходимой траектории.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ формирования информационного поля лазерной системы телеориентации (Патент RU №2080615, опубликовано 27.05.1997, МПК: G01S 1/70), который выбран в качестве прототипа. Способ основан на поочередном формировании двух прямоугольных лазерных растров размерами L×L, образованных путем сканирования лазерного пучка в каждом растре по N строкам и развернутых вокруг общего центра относительно друг друга на 90°. Особенностью способа является формирование строк в растре циклами по M строк в цикле, с дискретными переходами лазерного пучка между соседними строками цикла на величину L/M. Каждую строку формируют за счет не менее трех тактов сканирования, со временем сканирования такта Tc и заданными задержками между тактами, причем только два соседних такта в каждой строке имеют встречное направление сканирования и равные времена задержек для первого и второго растров. По данному способу объект управления получает информацию о своем пространственном положении в виде двух ортогональных координат относительно центра двух последовательно формируемых лазерным пучком растров, образующих кадр. При прямом сканировании, реверсировании сканирования и дублировании последнего лазерный пучок проходит трижды по одной строке, а затем его сдвигают на шаг цикла (L/M) и повторяют операции по этой строке. Этим достигается формирование управляющих сигналов (представляющих собой группы из трех импульсов) по двум соседним строкам растра. Далее формируют следующий цикл, смещая сканирование лазерного пучка на ширину строки относительно первой строки предыдущего цикла, до заполнения растра. Объект управления, находящийся где-либо в пределах информационного поля, при прохождении по нему лазерного луча регистрирует, в результате, по крайней мере, по три импульса в каждом растре. При этом интервал между первым и вторым импульсами зависит от удаления фотоприемного устройства объекта от начала строки, а интервал между вторым и третьим импульсами независим от положения объекта, что служит признаком передаваемой координаты.

Принадлежность «троек» к соответствующему растру по координатам X и Y зафиксирована различными значениями временного интервала между вторым тактом сканирования (реверс лазерного пучка) и третьим тактом - дублированием реверса.

Но данный способ имеет существенный недостаток, снижающий его функциональность, - это относительно невысокая скорость обновления информации о координатах. При этом наличие дублирования реверса при формировании строки усложняет структуру дешифратора приемного устройства.

Технический результат изобретения направлен на увеличение скорости передачи информации в системах телеориентации за счет уменьшения количества растров, необходимых при формировании информационного поля.

Технический результат достигается тем, что способ телеориентации движущихся объектов, осуществляемый с помощью информационного поля, включает формирование прямоугольных растров построчным сканированием лазерного пучка, между которыми выдерживают в каждой строке заданные временные задержки при гашении излучения. Причем строки пошагово сблокированы в циклы, которые поочередно смещают на ширину строки, а шаг смещения выбирают равным протяженности растра, отнесенной к числу строк в цикле. При этом способ телеориентации движущихся объектов отличается от прототипа тем, что информационное поле формируют одним прямоугольным растром, при этом формирование циклов построчного сканирования лазерного пучка осуществляют прямым и встречным реверсивным сканированием лазерного пучка с дублированием прямого сканирования, между которыми выдерживают в каждой строке заданные временные задержки, позволяющие идентифицировать номер строки при определении положения объекта в информационном поле.

Сущность изобретения поясняется рисунками Фиг. 1, Фиг. 2.

На Фиг. 1 представлен пример траектории движения лазерного пучка при формировании растра.

На Фиг. 2 представлены временные эпюры положения лазерного пучка при формировании растра и временные задержки, по которым можно определить номер строки, на котором находится приемное устройство объекта управления (ОУ).

Предлагаемый способ телеориентации движущихся объектов осуществляется следующим образом.

Передающее устройство формирует информационное поле прямоугольными растрами посредством циклов построчного прямого и встречного реверсивного сканирования лазерного пучка с дублированием прямого сканирования, между которыми выдерживают в каждой строке заданные временные задержки при гашении излучения, позволяющие идентифицировать номер строки, причем строки пошагово сблокированы в циклы, которые поочередно смещают на ширину строки, а шаг смещения выбирают равным протяженности растра, отнесенной к числу строк в цикле.

При облучении фотоприемного устройства (ФПУ) управляемого объекта лазерным пучком во время строчного сканирования, содержащего, например, три такта, фотоприемное устройство формирует три импульса.

При формировании кадра обычно используют равные времена сканирования по строке.

Как показано на рисунке Фиг. 2 T₁=T₃=T₅=T_с,

где T_с - время сканирования по строке.

T₂=Tстрi - временная задержка, которая определяет тип передаваемой координаты и номер строки, т.е. является уникальной для каждой строки.

Временной интервал между первым и вторым импульсами Tстрi несет в себе информацию о типе передаваемой координаты и о номере строки, на котором находится приемное устройство объекта управления (т.е. координату X), а временной интервал между вторым и третьим импульсами определяет величину координаты Y ФПУ в информационном поле (ИП).

Если фотоприемное устройство формирует две тройки импульсов, то это говорит о том, что объект управления находится на границе двух строк (например, между строками 0 и 2). В этом случае вычисляются средние арифметические значения координат X и Y, полученных от каждой из строк.

Таким образом, предлагаемый способ телеориентации движущихся объектов позволяет передавать за один кадр сразу две координаты X и Y, что уменьшает вдвое количество прямоугольных растров, необходимых для формирования информационного поля и позволяет увеличить скорость передачи информации.