Лазерною локацією називають область оптикоелектроники, що займається виявленням і визначенням місця розташування різних об’єктів за допомогою електромагнітних хвиль оптичного діапазону, випромінюваного лазерами. Об’єктами лазерної локації можуть бути танки, кораблі, ракети, супутники, промислові й військові спорудження. Принципово лазерна локація здійснюється активним методом. Нам уже відомо, що лазерне випромінювання відрізняється від температурного тем, що воно є узконаправленним, монохроматичним, має більшу імпульсивну потужність і високу спектральну яскравість. Все це робить оптичну локацію конкурентоспроможної в порівнянні з радиолокаций, особливо при її використанні в космосі (де немає поглинаючого впливу атмосфери) і під водою (де для ряду хвиль оптичного діапазону існують вікна прозорості) .

В основі лазерної локації, так само як і радіолокації, лежать три основних властивості електромагнітних хвиль:

1. Здатність відбиватися від об’єктів. Мета й тло, на якому вона розташована, по-різному відбивають упале на них випромінювання. Лазерне випромінювання відбивається від всіх предметів: металевих і неметалічних, від лісу, ріллі, води. Більше того, воно відбивається від будь-яких об’єктів, розміри яких менше довжини хвилі, краще, ніж радіохвилі. Це добре відомо з основної закономірності відбиття, по якій треба, що чим коротше довжина хвилі, тим краще вона відбивається. Потужність відбитого в цьому випадку випромінювання обернено пропорційна довжині хвилі в четвертому ступені. Лазерному локатору принципово властива й більша обнаружительная здатність, чим радіолокатору - чим, коротше хвиля, тим вона вище. Тому-Те проявлялася в міру розвитку радіолокації тенденція переходу від довгих хвиль до більше короткого. Однак виготовлення генераторів радіодіапазону, що випромінюють понад короткі радіохвилі, ставало усе більше важкою справою, а потім і зайшло в глухий кут.

Створення лазерів відкрило нові перспективи в техніку локації.

2. Здатність поширюватися прямолінійно. Використання узконаправленного лазерного променя, яким вироблятися перегляд простору, дозволяє визначити напрямок на об’єкт (пеленг мети) .

Цей напрямок знаходять по розташуванню осі оптичної системи, що формує лазерне випромінювання (у радіолокації - по напрямку антени) . Чим уже промінь, тим з більшою точністю може бути визначений пеленг. Визначимо коефіцієнт спрямованої дії й діаметр антени по наступній простій формулі, G = 4п * S / 2 де G - коефіцієнт спрямованої дії, S площа антени, м2, / довжина хвилі випромінювання мкм.

Прості розрахунки показують - щоб одержати коефіцієнт спрямованості близько 1,5 при користуванні радіохвиль сантиметрового діапазону, потрібно мати антену діаметром близько 10 м. Таку антену важко поставити на танк, а тим більше на літальний апарат. Вона громіздка й нетранспортабельна. Потрібно використовувати більше короткі хвилі.

Кутовий розчин лучачи лазера, виготовленого з використанням твердотельного активної речовини, як відомо, становить усього 1,0 - 1,5 градуса й при цьому без додаткових оптичних фокусирующих систем (антен) . Отже, габарити лазерного локатора можуть бути значно менше, ніж аналогійного радіолокатора. Використання ж незначних по габариту м оптичних систем дозволить звузити промінь лазера до декількох кутових мінут, якщо в цьому виникне необхідність.

3. Здатність лазерного випромінювання поширюватися з постійною швидкістю дає можливість визначати дальність до об’єкта. Так, при імпульсному методі дальнометрирования використовується наступне співвідношення: L = ct і 2 де L відстань до об’єкта, км, З - швидкість поширення випромінювання км/з, t і час проходження імпульсу до мети й назад, с.

Розгляд цього співвідношення показує, що потенційна точність виміру дальності визначається точністю виміру часу проходження імпульсу енергії до об’єкта й назад. Зовсім ясно, що чим, коротше імпульс, тим краще (при наявності гарної смуги пропущення, як говорять радисти) . Але нам уже відомо, що самою фізикою лазерного випромінювання закладена можливість одержання імпульсів із тривалістю 10-7 - 10-8 с. А це забезпечує гарні дані лазерному локатору.

Якими ж параметрами прийнято характеризувати локатор? Які його паспортні дані? Розглянемо деякі з них, див. мал.

Насамперед зона дії. Під нею розуміють область простору, у якій ведеться спостереження. Її границі обумовлені максимальної й мінімальної дальності дії й межами огляду по куті місця й азимуту. Ці розміри визначаються призначенням військового лазерного локатора.

Іншим параметром локатора є час огляду. Під ним розуміється час, протягом якого лазерний промінь приводить однократний огляд заданого обсягу простору.

Наступним параметром локатора є обумовлені координати. вони залежать від призначення локатора. Якщо він призначений для визначення місцезнаходження наземних і надводних об’єктів, то досить вимірювати дві координати: дальність і азимут. При спостереженні за повітряними об’єктами потрібні три координати. Ці координати варто визначати із заданою точністю, що залежить від систематичних і випадкових помилок. Їхній розгляд виходить за рамки даної книги. Однак будемо користуватися таким поняттям, як розв’язна здатність. Під розв’язною здатністю розуміється можливість роздільного визначення координат близько розташованих цілей. Кожній координаті відповідає своя розв’язна здатність. Крім того, використовується така характеристика, як перешкодозахищеність. Це здатність лазерного локатора працювати в умовах природних (Сонце, Місяць) і штучних перешкод.

И досить важливою характеристикою локатора є надійність. Це властивість локатора зберігати свої характеристики й установлені межі в заданих умовах експлуатації.

Схема лазерного локатора, призначеного для виміру чотирьох основних параметрів об’єкта (дальності, азимута, кута місця й швидкості) див. мал. на стор. 17. Добре видно, що конструктивно такий локатор складається із трьох блоків: передавального, прийомного й індикаторного. Основне призначення передавального локатора генерування лазерного випромінювання, формування його в просторі, у часі й напрямку в район об’єкта. Передавальний блок складається з лазера із джерелом порушення, модулятора добротності, сканирующего пристрої, що забезпечує посилку енергії в заданій зоні за заданим законом сканування, а також передавальної оптичної системи.

Основне призначення прийомного блоку - прийом випромінювання відбитого об’єктом, перетворення його в електричний сигнал і обробка для виділення інформації про об’єкт. Воно складається із прийомної оптичної системи, інтерференційного фільтра, приймача випромінювання, а також блоків виміру дальності, швидкості й кутових координат.

Індикаторний блок служить для вказівки в цифровій формі інформації про параметри мети.

Залежно від того, для якої мети служить локатор, розрізняють: далекоміри, вимірники швидкості (доплеровские локатори) , властиво локатори(дальність, азимут, і кут місця) .

Pages: 1 2 3