Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з мспм та можливістю формування і обробки зображення ла для лівс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δvм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему І, лічильники (Лч), фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність до літального апарата. Після Лч замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину. UA 74265 U (12) UA 74265 U UA 74265 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛІВС) з частотно-часовим методом (ЧЧМ) пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату (ЛА). Відомий "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з додатковим скануванням" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), багатоканальний селектор подовжніх мод (БСПМ), призми для частоти міжмодових биттів Δvм, модифікований блок дефлекторів (МБД), перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему І, лічильники (Лч), фільтр із заданою смугою пропущення (Фп), детектор (Дет), диференційовану оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційовані ланцюжки (ДЛ), випрямлячі (Вип), електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ) та блок відображення вимірювальної інформації (БВІ) про похилу дальність R до ЛА. Недоліком відомого каналу є те, що він не може формувати та обробляти зображення ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), призми для частоти міжмодових биттів Δvм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок (МІБ), резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему І, лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність до ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не забезпечує збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, високоточне вимірювання похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА на несучих частотах vn, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, в разі необхідності, формування і обробку його зображення. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δvм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжродових биттів, формувач імпульсів, тригер, "1"|"0", схему І, лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність до ЛА, після Лч замість ЕЦОМ введено електронну обчислювальну машину (ЕОМ). Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням ЧЧМ [3] та синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у виявленні ЛА та при одночасному високоточному вимірюванні похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, створенні багатоканального (N) інформаційного взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах vn, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення. На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією поляризації. На фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. 1 UA 74265 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На фіг. 3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-ма ДС в ортогональних площинах. На фіг. 4 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. На фіг. 5 приведені епюри напруг з виходів блоків вимірювання похилої дальності до ЛА, де: а) від блока опорного сигналу; б) від блока відбитого сигналу. Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δvм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему І, лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронну обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність до ЛА. Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу подовжніх мод (несучих частот vn); лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжньої моди vn (в подальшому vn1 vn2); рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-м парціальним ДС, які частково перетинаються, за умови комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів): Δv54=v5-v4=Δvм, Δv97=v9-v7=2Δvм, Δv63=v6-v3=3Δvм, Δv82=v8-v2=6Δvм. Груповий сигнал, який складений із несучих частот vn, минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (взаємозв'язок) (фіг. 1, 3). Також, за допомогою МСПМ та модифікованого інформаційного блока створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти vn) на два променя (vn1 та vn2) з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (фіг. 4). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості U0V рознесені на відстані р. Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз у картинній плоскості змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної до початкової і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами р та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Водночас сигнал частот міжмодових биттів Δvм, 2Δvм, 3Δvм та 6Δvм потрапляє на МБД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот v5,v4=Δvм, v9,v7=2Δvм, v6,v3=3Δvм та v8,v2=6Δvм фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин а і р або X і У. При цьому інформаційний сигнал на частотах N vn та сигнал із просторовою модуляцією поляризації vn1, vn2 проходять вдовж РСН (фіг. 3). Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності R до ЛА полягає в наступному (фіг. 2, 5). На боці, що передає. 2 UA 74265 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Виділена МСПМ із спектру випромінювання лазера перша пара частот v54 розщеплюється під дією розщеплювача (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний - сканований МБД під певним кутом (з часом Т пр, що задається від БКД), який проходить через перемикач (П) для виділення "бланкуючого" імпульсу (бланк - нуль) і розщеплювач, де відбувається виділення додаткового сигналу (2) та надходить на ПРДО і далі на ЛА; 2) додатковий (1) - перетворений ФТД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття Δvм та надходить на ФІ1, де відбувається виділення "пачок" імпульсів, прийнятих схемою І. Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС лазерного випромінювання, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, за допомогою фотодетектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучих частотах і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються: - в МІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні; - по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів Δvм від, 2Δvм від, 3Δvм від, 6Δvм від. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП Δvм від) формують сигнал про R до ЛА, а РП4 (РП6Δvм від), РП 2 (РП 2 Δvм від) і РП З (РП 3Δvм від) - сигнали для інших вимірювальних каналів ЛІВС. При відбитті лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА змінюються амплітудні і фазові співвідношення між ортогонально поляризаційними компонентами, параметри їх поляризаційні і, відповідно, комплексні коефіцієнти когерентності відбитого поля. Просторовий розподіл поляризаційних характеристик такого відбитого сигналу по зміні контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики тощо. Тому у МІБ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти v5,4 з "бланкуючими" імпульсами перетворений в сигнал Δvм, здобуває чіткі границі "бланкуючого" імпульсу, проходячи ДО, підсилюється. Фільтр П=1/τі, (де τі - тривалість імпульсу) виділяє з загального сигналу "бланкуючі" імпульси - в імпульси сигнали, які, проходячи ДЛ і Вип (ФІ=ДЛ+Вип), виділяються у вигляді одного короткого імпульсу за початок "бланкуючого" імпульсу та надходять на тригер з індексом "1", включаючи його. На боці, що приймає. Відбитий від ЛА основний сигнал частот v5,4 У сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал Δvм, підсилюється ШП та виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти Δvм від. Проходячи через Дет, перетворюється точно також, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти Δvм, надходить тільки на тригер з індексом "0", "перекидаючи" його. Сигнал, що надходить з тригера на схему І здійснює періодичне "відкриття" і "закриття" проходу для "пачок" імпульсів з ФІ1, які підраховуються Лч і відпрацьовуються у вигляді числа, котре відповідає R, через ЕОМ на БВІ. Таким чином відбувається вимір похилої дальності до ЛА на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення вмикання ключа (для формування "бланкуючого" імпульсу). Так як канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу пропонується ввести до складу структури ЛІВС з ЧЧМ, то вмикання та вимикання перемикача (П) відбувається одночасно для 2-ох пар частот v5,4 і v9,7. Для збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, в пам'яті ЕОМ використовується база даних - сукупність взаємопов'язаних даних, організованих у відповідності до схеми даних таким чином, щоб з ними міг працювати користувач. Апаратурні помилки виміру R до ЛА в запропонованому каналі - це помилки визначення початку і кінця відліку часового інтервалу, помилки за рахунок дискретності і нестабільності частоти проходження тактових (рахункових) імпульсів. Точність оцінки інтервалу визначається крутістю огинаючої при заданому граничному значенні напруги Uп та залежить від форми скануючої ДС лазерного випромінювання і відношення сигнал/шум. В разі необхідності виявлення ЛА у заданій точці простору груповий сигнал, який складений із частот міжмодових биттів і несучих частот vn, сканується у заданій зоні із заданим законом сканування у вигляді сумарної ДС лазерного випромінювання за допомогою модифікованого блока дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД (фіг. 1, 2). 3 UA 74265 U 5 10 15 20 Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу і лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації для каналу, що пропонується, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектру випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Кількість інформаційних каналів (N), що формуються, залежить від кількості мод (несучих частот vn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Патент на корисну модель № 43792, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності літальних апаратів з додатковим скануванням. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - № U 200904607; заяв. 08.05.2009; опубл. 25.08.2009; Бюл. № 16. - 10 с. 2. Патент на корисну модель № 51668, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201001223; заяв. 08.02.2010; опубл. 26.07.2010; Бюл. № 14. - 10 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Частотночасовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату. /О.В. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24. - 14 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δvм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему І, лічильники (Лч), фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність до літального апарата, який відрізняється тим, що після Лч замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину. 4 UA 74265 U 5 UA 74265 U 6 UA 74265 U 7 UA 74265 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8