Лазерный мир

Старовойтов Е. И., Зубов Н. Е. // Журнал Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана, Выпуск № 9 / 2015, с: 81-105, УДК 629.7.05

При разработке лазерных локационных систем (ЛЛС) для космических аппаратов (КА) затруднен выбор лазерных источников и фотодетекторов из-за особенностей их применения в бортовой аппаратуре, а также ограниченного количества отечественных и иностранных производителей.
Зависимость погрешности измерений от частоты повторения лазерных импульсов, влияние чувствительности и динамического диапазона фотодетектора на характеристики лазерных локационных систем, защита фотодетектора от перегрузки мощным сигналом, в ранее опубликованных работах подробно не рассматривались.

Цель работы состоит в анализе зависимостей дальности, погрешности измерений и надежности бортовых лазерных локационных систем от разных типов лазерных источников и фотодетекторов, а также наличия электромеханического оптического аттенюатора.

Описаны конструктивные решения, используемые для компенсации снижения чувствительности фотоприемного устройства (ФПУ) и влияние этих изменений на характеристики лазерных локационных систем.

Показано, что волоконный лазер за счет высокой частоты повторения импульсов излучения является предпочтительным типом лазерного источника в бортовых лазерных локационных систем, который может быть использован на дальностях менее 500 м для решения двух задач: определения ориентации пассивного КА с погрешностью менее 0,3° и измерения скорости сближения КА с погрешностью 0,003…0,006 м/с.

Определена зависимость ослабления оптического аттенюатора от дальности измерений, обеспечивающего защиту фотоприемного устройства при наличии близкорасположенных диффузно отражающего пассивного КА и уголкового отражателя. Установлено, что оптический аттенюатор целесообразно применять, если используется ФПУ на основе лавинного фотодиода. При использовании ФПУ на основе pin-фотодиода оптический аттенюатор не требуется (при наличии геометрического фактора в случае зондирования уголкового отражателя). Исключение электромеханического оптического аттенюатора позволяет увеличить вероятность безотказной работы лазерных локационных систем с Р(t) = 0,9991 до Р(t) = 0,9993.

Результаты, полученные в настоящей работе, могут быть использованы при разработке бортовых и наземных лазерных локационных систем разного назначения, лазерных дальномеров, лидаров.

В дальнейших исследованиях целесообразно рассмотреть факторы, которые влияют на погрешности измерений бортовых лазерных локационных систем с дальностей более 500 м.

Полное содержание статьи: http://technomag.bmstu.ru/doc/811999.html