Импульсные высотомеры на основе твердотельных и полупроводниковых лазеров для контроля окружающей среды и характеристик объектов подстилающей поверхности
Предложенный метод временной привязки импульсов высотомера на основе твердотельного лазера, основанный на модификации известного метода пересечения нуля за счет введения в структуру приемного тракта высотомера второго дифференцирующего звена с постоянной времени, оптимальное значение которой в зависимости от длительности входного сигнала устраняет недостаток известного метода — уход момента… Читать ещё >
Содержание
- Глава II. ервая. Обзор и классификация средств лазерного зондирования. Задачи лазерной высотометрии
- 1. 1. Лазерная локация
- 1. 2. Состав импульсных лазерных дальномеров. Структурно-функциональные схемы определения дальности-высоты
- 1. 3. Лазерные высотомеры
- 1. 3. 1. Особенности лазерных высотомеров
- 1. 3. 2. Задачи лазерной высотометрии
- 2. 1. Энергетический расчет. Дальность действия и обоснование требований к фотоприемному устройству
- 2. 1. 1. Методы определения дальности (методы выделения сигналов в условиях помех)
- 2. 1. 2. Расчетная методика
- 2. 1. 3. Оценка влияния фона
- 2. 1. 4. Формирование рабочего поля высотомера
- 2. 1. 5. Результаты расчета
- 2. 2. Расчет точности измерения дальности и скорости
- 2. 2. 1. Расчет точности измерения дальности
- 2. 2. 1. 1. Дискретность измерителя временных интервалов АКИВИ
- 2. 2. 1. 2. Методы преобразования наносекундных интервалов (методы измерения временных интервалов)
- 2. 2. 1. Расчет точности измерения дальности
- 2. 3. 1. Оптимальный алгоритм измерения скорости
- 2. 3. 2. Оценка скорости цели в реальных условиях
Глава третья. Методы повышения точности измерений, точности привязки и формирования оптимальной структуры приемо-передающего канала импульсных высотомеров на основе твердотельных лазеров с безопасной для зрения длиной волны излучения. ^
3.1 Метод двойного лазерного зондирования удаленных объектов.
3.2 Модифицированный метод временной привязки лазерного высотомера.
3.2.1 Методы временной фиксации импульсных сигналов при наличии помех (устройства временной привязки импульсов)
3.2.2 Обоснование предлагаемого модифицированного устройства временной привязки импульса.
3.2.3 Реализация нового метода временной фиксации сигнала
3.3 Обоснование выбора активного элемента для лазеров с безопасной для зрения длиной волны излучения 1540 нм.
3.4 Обоснование выбора фотодиода.
Глава четвертая. Обоснование выбора импульсного лазерного диода и фотоприемника. Энергетический расчет. Дальность действия высотомера. Точностной расчет дальности высотомера на основе полупроводникового лазера.
4.1 Обоснование выбора импульсного лазерного диода.
4.2 Выбор лазера и фотоприемника.
4.3 Энергетический расчет. Дальность действия высотомера.
4.3.1 Оптическая система высотомера.
4.3.2 Энергетический расчет в моноимпульсном режиме.
4.3.3 Энергетический расчет в режиме накопления.
4.4 Точностной расчет дальности.
4.4.1 Методы временной фиксации результатов некогерентного накопления.
4.4.2 Компьютерное моделирование приемного тракта с накоплением.
4.4.3 Результаты моделирования накопителя.
Глава IIятая. Аппаратурная реализация конструкторских, схемотехнических и расчетных решений. Практическая значимость полученных результатов внедрения образцов лазерных высотомеров. ^^
5.1 Аппаратурная реализация конструкторских, схемотехнических и расчетных решений, направленных на разработку и создание импульсных высотомеров на основе твердотельных КГВ Ыс13+ лазеров
5.2 Аппаратурная реализация конструкторских, схемотехнических и расчетных решений, направленных на разработку и создание импульсных высотомеров на основе полупроводниковых лазеров.
5.3 Практическая значимость полученных результатов внедрения высотомеров ДЛ-2М.
5.4 Практическая значимость полученных результатов внедрения -высотомеров ДЛ- 1 М.
Список литературы
- Анисимова У.Д. и др. Полупроводниковые фотоприемники / У. Д. Анисимова //М.: Радио и связь, 1984. -216с.
- Бушнин Ю.Б. и др. Модули формирования наносекундных импульсов с применением интегральных схем /Ю.Б. Бушнин //Приборы и техника эксперимента. 1973.-№ 4. -С. 140−144.
- Быков В.Н. Эффективность лазера на эрбиевом стекле с пассивной модуляцией добротности /В.Н. Быков, А. Г. Содовый //Квантовая электроника, 2002. -№ 3(32). -С. 202−204.
- Вильнер В.Г. Оценка возможностей светолокационного импульсного измерителя дальности с накоплением /В.Г. Вильнер, А. И. Ларюшин, E.JI. Рудь //М.: Электроника // Фотоника. -2007. -№ 6. -С. 22−26.
- Вильнер В.Г. Метод контроля характеристик объектов подстилающей поверхности с борта летательного аппарата / В. Г. Вильнер,
- A.И. Ларюшин, Е. Л. Рудь // Изв. ВУЗов. Проблемы энергетики. —Казань: КГЭИ, 2008. -№ 9−10. -С.134 -137.
- Вильнер В.Г. Методы повышения точности импульсных лазерных дальномеров /В.Г. Вильнер, А. И. Ларюшин, Е.Л. Рудь// М.: Электроника. Наука, технология, бизнес. -2008. -№ 3. -С. 118−123.
- В.Г. Вильнер. Проектирование пороговых устройств с шумовой стабилизацией порога /В.Г. Вильнер //Оптико-механическая промышленность, 1984.-№ 5.-С. 39−42.
- Вознюк A.C. Изучение возможности построения малогабаритного лазерного высотомера-дальномера /A.C. Вознюк, Б. В. Кошелев //Пятая международная конференция «Авиация и космонавтика -2006». Тез. докл. М., 2006.-С. 214−215.
- Волохатюк В.А. Вопросы оптической локации / В. А. Волохатюк,
- B.М. Кочетков, P.P. Красовский //М.: Советское радио, 1971. -256 с.
- Гмурман В.Е. Теория вероятности и математическая статистика/ В. Е. Гмурман //М.: Высшая школа, 1977. -480 с.
- Гурин Е.И. Построение быстродействующих высокоточных преобразователей временных интервалов с использованием ускоренной нониусной интерполяции /Е.И. Гурин //Автометрия. -1999. -№ 3. -С. 57−64.
- Гурин Е.И. Нониусный измеритель временных интервалов с вычисляемым коэффициентом интерполяции /Е.И. Гурин //Приборы и техника эксперимента. -1998. -№ 4. С. 82−84.
- Ермаков Б.А. Получение и обработка информации в импульсных лазерных дальномерах/ Б. А. Ермаков, М. В. Возницкий //Оптический журнал. -1993.-№Ю. -С. 15−32.
- Ермаков Б.А. Импульсная дальнометрия с оптическими квантовыми генераторами/ Б. А. Ермаков, И. Ф. Балашов, Б. Н. Мотенко // Сб. статей. -Л.: Машиностроение, 1973. -С. 241−255.
- Зиновьев А.Л. Введение в теорию сигналов и цепей/ А. Л. Зиновьев, Л. И. Филиппов //М.: Высшая школа, 1975. — 264 с.
- Ищенко Е.Ф. Оптические квантовые генераторы /Е.Ф. Ищенко, Ю.М. Климков//М.: Советское радио, 1968. -472с.
- Карасик В.Е. Лазерные системы видения /В.Е. Карасик, В. М. Орлов //М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. -352 с.
- Климков Ю.М. Основы расчета оптико-электронных приборов с лазерами /Ю.М. Климков //М.: Советское радио, 1978. -264 с.
- Клюев Н.Ф. Обнаружение импульсных сигналов с помощью накопителей дискретного действия /Н.Ф. Клюев //М.: Сов. радио, 1963.- 112 с.
- Ковтун А.К. Принципы построения цифровых преобразователей интервалов времени /А.К. Ковтун, А. Н. Шкуро // Приборы и техника эксперимента. -1973. № 1. — С. 7−14.
- Кринов Е.Л. Спектральная отражательная способность природных образований /Е.Л. Кринов //АН СССР. -М., Л.: 1947. -271 с.
- Лабунский. Лазерный луч точно измерит, точно разметит /Лабунский // Техномир, 2007. -№ 1 (31). -С. 46−48.
- Лазарев Л.П. Оптико-электронные приборы наведения /Л.П. Лазарев //М.: Машиностроение, 1989. -598 с.
- Ларюшин А.И. Модифицированное устройство временной привязки импульсного лазерного дальномера для летательных аппаратов /А.И. Ларюшин, В. Г. Вильнер, Е. Л. Рудь //М.: Электроника и электрооборудование транспорта. -2008. -№ 2. -С. 23−26.
- Лазерная локация / И. Н. Матвеев, В. В. Протопопов, И. Н. Троицкий и др.//М.: Машиностроение, 1984. -272 с
- Лезин Ю.С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов / Ю.С. Лезин//М.: Сов. радио, 1969. -448 с.
- Медведев Е.М. Лазерная локация и аэрофототопография /Е.М. Медведев //Сб. статей М.: Проспект, 2006. — 60 с.
- Мелешко Е.А. Интегральные схемы в наносекундной ядерной электронике /Е.А. Мелешко//М.: Атомиздат, 1977. —192 с.
- Микаэлян А.Л. Оптические генераторы на твердом теле /А.Л. Микаэлян //М.: Советское радио, 1967. -384 с.
- Митяшев Б.Н. Определение временного положения импульсов при наличии помех/ Б. Н. Митяшев //М.: Сов. радио, 1962. 120с.
- Мочалов И.В. Нелинейная оптика лазерного кристалла калий-гадолиниевош вольфрамата, активированного неодимом KGd(WО 4) 2: Ncf+ /И.В. Мочанов //Оптический журнал, 1995. -№ 11. -С. 4−15.
- Непогодин И.А. Критерии и метод оценки информативности признаков объектов в задачах лазерной локации /И.А. Непогодин //Оптический журнал.-2007. Том 74, № 1-С. 55−64.
- Непогодин И.А. Оценка информативности признаков объектов в задачах лазерной локации /И.А. Непогодин //Оптический журнал.-2007. Том 74, № 3 -С. 33−41.
- Непогодин И.А. О точности измерения временного положения сигналов методом выделения максимума при квазиоптимальной фильтрации /И.А. Непогодин, М. И. Рубцов, Ф.И. Хайтун// Сб. Реф. по радиоэлектронике — 1968 -22. Реф. 21 575.
- Пат. 2 115 983, РФ. 1998, Устименко Н. С., Гулин A.B. Импульсный твердотельный лазер с преобразованием длины волны излучения на вынужденном комбинационном рассеянии. —Заявка № 97 115 538. Опубл. 20.07.98. Бюл. № 20.
- Прикладная лазерная медицина. Учебное и справочное пособие /Под ред. Х.-П. Берлиена, Г. Й. Мюллера//М.: Интерэксперт, 1997. -340 с.
- Рачкулик В.И. Отражательные свойства и состояние растительного покрова/В.И. Рачкулик, М. В. Ситникова //JL: Гидрометеоиздат, 1981.-287с.
- Решение от 29.05.08 о выдаче патента на изобретение «Устройство временной привязки лазерного дальномера"/ В. Г. Вильнер, И. В. Вильнер, В. Г. Волобуев, E.JI. Рудь, Б. К. Рябокуль. -№ 2 007 122 012/28(23 971) // Заявлено 15.06.2007.
- Решение от 16.10.08 о выдаче патента на изобретение «Способ лазерного зондирование удаленного объекта"/ В. Г. Вильнер, И. В. Вильнер, В. Г. Волобуев, В. И. Дубинин, К. В. Значко, E.JI. Рудь, Б. К. Рябокуль. -№ 2 007 122 010/28(23 969)// Заявлено 15.06.2007.
- Росс М. Лазерные приемники /М. Росс //М.: Мир, 1969. -520 с.
- Самсоненко C.B. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов/C.B. Самсоненко //М.: Воениздат, 1968.-320 с.
- Сакин И.Л. Инженерная оптика/ И. Л. Сакин ПЛ.: Машиностроение, 1976. -256с.
- Смирнов В.А. Введение в оптическую радиоэлектронику /В.А. Смирнов// М.: Советское радио, 1973. -189 с.
- Современная радиолокация /под ред. Кобзарева Ю. Б. //М: Советское радио, 1969. -704 с.
- Техника оптической связи. Фотоприемники / Под ред. У. Тсанг// М.: Мир, 1988. -526 с.
- В.Т. Тихонов. Примеры и задачи по статистической радиотехнике/ В. Т. Тихонов, А. Г. Журавлев, В. И. Тихонов //М: Сов. радио, 1970. -598 с.
- Турин Е.И. Построение быстродействующих высокоточных преобразователей временных интервалов с использованием ускоренной косинусной интерполяции /Е.И. Турин // Автометрия.- 1999 г № 3.-С. 57−64.о I
- Устименко Н.С. Новые ВКР-лазеры на кристалле KGd(W04)2:Nd с самопреобразованием частоты измерения /Н.С. Устименко, A.B. Гулин // Квантовая электроника, 2002. -№ 3(32). -С. 229−231.
- Филачев A.M. Твердотельная фотоэлектроника /A.M. Филачев, И. И. Таубкин, М. А. Тришенков //М.: Физматкнига, 2007. -384 с.
- Хадсон Р. Инфракрасные системы /Р. Хадсон // М.: Мир, 1972.536 с.
- Ф.И. Хайтун. Дискретное накопление сигнала в лазерных локаторах / Ф. И. Хайгун, Ю.В. Плешанов// Оптический журнал, 1993.- № 10.- С 55−56.
- Ширман Я.Д. Основы теории обнаружения радиолокационных сигналов и измерения их параметров /Я.Д. Ширман, В. Н. Голиков //М.: Советское радио, 1963. -278 с.
- Ширман Я.Д. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех/ЯД. Ширман, В.Н.Манжос//М.: Радио и связь, 1981. -416с.
- Чернявский А.Ф. Статистические методы анализа случайных сигналов в ядерно-физическом эксперименте /А.Ф Чернявский //М.: Атомиздат, 1974. -254 с.
- Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов/ Ю. Г. Якушенков //М.: Логос, 2004. 472 с.
- Barr Keith Е. Method for improving the received signal to noise ratio of a laser rangefinder/Barr Keith E. //US Patent No 7 184 130, Februaiy 27,2007, US CI. 356/4.01, Int. CI. G01C3/08.
- Coulson K.L. The spectral reflectance of natural surfaces /Coulson K.L., Reynolds S.W. //J. Appl. Met., 1971, vol. 10, № 6, p. p 24−28.
- John Morcom. Optical distance measurement/ John Morcom //US Patent No 6 753 950, June 22, 2004, US CI. 356/4.01, Int. CI. G01S 17/00- G01S 17/08- G01C 003/08.
- Lee Seok-Hwan et al. Laser rangefinder and method thereof/ Lee Seok-Hwan et al //Intern. Patent WO 2005/6 016, 20.01.2005, Int. CI. GO IS 17/10.
- M.-C. Amann et al. Laser ranging: a critical review of usual techniques for distance measurement / M.-C. Amann et al //Opt. Eng. January 2001, vol. 40, No l, p.p. 13−14.
- W. J. Geeraets. Ophthalmol / W. J. Geeraets, E. R. Berry// 1968, Am. J. Ophthalmol. No. 7, p. 15.