Лазерна інформаційно-вимірювальна система

Запропонована корисна модель відноситься до галузі лазерних систем і може бути використана для побудови лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛІВС) з забезпеченням високих точностних характеристик вимірювання параметрів руху (ВПР) і стійкого кутового автосупроводження літального апарата (ЛА) та інформаційної взаємодії з ним за умовами використання модернізованого частотно-часового методу (МЧЧМ) вимірювання. Відома «Система автоматичного супроводження ЛА за напрямком на багатомодових лазерах» [1], яка містить лазер, блок лазерної накачки, селектор подовжніх мод, передаючу оптику, прийомну оптику, фотодетектор, резонансні підсилювачі, схеми порівняння, пристрій сигналу похибки, виконавчій пристрій та канали вимірювання похилої дальності R і радіальної швидкості R'. Система може забезпечити автосупроводження ЛА за напрямком (АСН) при одночасному вимірюванні R, R' та кутів азимута і місця. Недоліком відомої системи є те, що вона не вимірює кутову швидкість ЛА і не використовує її для підвищення астатизму каналу АСН, а також не використовує низькочастотну фільтрацію приймаємих сигналів в каналі АСН. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням є «Високоточна лазерна шестипараметрична система на підставі модернізованого частотно-часового метода вимірювання» [2], яка містить приймальнопередавач (ПРМ-ПРД), пристрій формування каналів (ПФК), пристрій формування сигналів (ПФС), пристрій формування сигналів похибки (ПФСП), виконавчі механізми (ВМ) по кутах азимута і місця та вимірювальні канали похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута a і міста b та кутови х швидкостей a' і b'. Недоліком системи-найближчого аналога є те, що вона не здійснює інформаційної взаємодії з ЛА, а лише вимірює його параметри руху. В основу корисної моделі поставлена задача створити лазерну інформаційно-вимірювальну систему, яка дозволить здійснювати інформаційну взаємодію з ЛА та при його стійкому кутовому автосупроводженні одночасно вимірювати похилу дальність R, радіальну швидкість R', кути азимута a і місця b, та кутові швидкості a', b' у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту польоту ЛА. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в систему-найближчий аналог додатково введено інформаційний блок [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у тому, що лазерна інформаційно-вимірювальна система дозволить здійснювати інформаційну взаємодію з ЛА при точному і стійкому кутовому автосупроводженні ЛА та одночасний високоточний вимір похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута a і міста b та кутових швидкостей a' і b' у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту польоту ЛА [3-6]. На фігурі приведена узагальнена структурна схема запропонованої лазерної інформаційно-вимірювальної системи. Запропонована лазерна інформаційно-вимірювальна система містить приймально-передавач (ПРМ-ПРД), вимірювальний блок (ВБ), який складається з пристрою формування каналів (ПФК), пристрою формування сигналів (ПФС), пристрою формування сигналів похибки (ПФСП), виконуючих механізмів (ВМ) по кутах азимута і місця та вимірювальні канали похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута a і місця b та кутови х швидкостей a' і b', а також інформаційний блок (ІБ). Робота лазерної інформаційно-вимірювальної системи полягає в наступному. Приймально-передаючий канал ЛІВС формує зондуючи сигнали та РСН на ЛА завдяки використання МЧЧМ вимірювання [6]. Формування інформаційного і зондуючих сигналів та РСН здійснюється завдяки тому, що із одномодового багаточастотного синхронізованого спектра випромінювання лазера за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення каналу зв'язку («підфарбованого» різницевою частотою міжмодових биттів 9Dn м ) і РСН завдяки формуванню сумарної ДС у виді 4-х частково перетина-ючихся парціальних ДС («підфарбованих» різницевими частотами міжмодових биттів: Dn м ; 2Dn м ; 3Dn м ; 6Dn м ), що попарно зустрічне сканують у кожній із двох ортогональних площин. Створення РСН, яке проходить через ЛА, дозволяє сформувати канал зв'язку між ПРМ-ПРД ЛІВС та ПРМПРД ЛА. Сигнали зв'язку з інформаційного блоку через ПРМ-ПРД ЛІВС проходять вдовж РСН, чим забезпечують інформаційну взаємодію між ЛІВС і ЛА, та приймаються ПРМ-ПРД ЛА і у зворотному чині. Зустрічне сканування пар парціальних ДС у кожній із двох ортогональних площин, приводить до зрушення огинаючих періодів пачок імпульсів частот міжмодових биттів за один повний прохід ДС у прямому і зворотному напрямку сканування (похибки по кутам), а також зміну тривалості огинаючих пачок імпульсів частот міжмодових биттів за неповний прохід ДС у прямому чи зворотному напрямку сканування відбитого сигналу від ЛА (похибки по кутовим швидкостям), який приймається ПРМ-ПРД каналом. Пристрій для формування каналів розподіляє сигнали похибок по вимірювальним каналам. Зустрічне сканування пар парціальних ДС у кожній із двох ортогональних площин не заважає вимірювати як похилу дальність до ЛА по запізнюванню частот міжмодових биттів каналом R, так і його радіальну швидкість допплерівським методом каналом R', оскільки найкращий режим сканування - при напівперекритті ДС. Сигнали у пристрої формування сигналів, які отримані від зустрічного сканування пар парціальних ДС у кожній із двох ортогональних площин перетворюються завдяки зрушенням огинаючих періодів пачок імпульсів частот міжмодових биттів, у сигнали кутів азимута a і місця b та перетворюються, завдяки зрушенням напівперіодів (тривалостей) огинаючих пачок імпульсів частот міжмодових биттів за один прохід ДС в одному напрямку сканування (прямому чи зворотному), у сигнали кутової (тангенціальної) складової швидкості ЛА у каналі кутови х швидкостей. По зрушенням огинаючих періодів пачок імпульсів частот міжмодових биттів у пристроях формування сигналів похибки (ПФСП - по кута х азимута a і місця b), формуються сигнали похибки по кутових координатах, що корегуються прогнозованими динамічними похибками, які через виконавчі механізми (ВМ - по кутах азимута a і місця b) розвертають ПРМ-ПРД таким чином, щоб РСН постійно проходив через ЛА. Надійний інформаційний зв'язок між ЛІВС і ЛА забезпечується завдяки стійкого кутового автосупроводження ЛА [4, 5]. Створення ЛІВС, що пропонується, відкриває нові перспективи підвищення стійкості і надійності інформаційного взаємозв'язку з ЛА та точності його траєкторних вимірювань. Джерела інформації: 1. Рондин Ю.П., Коломийцев А.В. Система автоматического сопровождения объекта по направлению на многомодовых лазерах. //Информационные системы. Вып. - 1(5). - X.: НАНУ, П АНИ, ХВУ. - 1997. -С. 35-39. 2. Деклараційний патент України на винахід №58392А, Україна, G01 S 17/42, G01 S 17/66. Високоточна лазерна шестипараметрична система на підставі модернізованого частотно-часового метода вимірювання. /Альошин Г.В., Коломійцев О.В., Пашков Д.П. - № 2003010353; Заяв. 14.01.2003; Опубл. 15.07.2003; Бюл. №7 - 4 с. 3. Коломійцев О.В. Лазерна інформаційно-вимірювальна система. //Системи обробки інформації: Збірник наукових праць. - X.: ХВУ. - 2004. -Вип.8(36).-С. 186-189. 4. Деклараційний патент України на винахід №56943А, Україна, H03G5/08. Фільтр нижніх частот для підвищення стійкості і точності кутового автосупроводження літальних апаратів. /Альошин Г.В., Коломійцев О.В., Пашков Д.П. -№ 2002129790; Заяв. 06.12.2002; Опубл. 15.05.2003; Бюл. №5 -2с. 5. Деклараційний патент України на винахід №59115А, Україна, G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком на підставі модернізованого частотно-часового метода вимірювання. /Альошин Г.В., Коломійцев О.В., Пашков Д.П. -№ 2003010713; Заяв. 27.01.2003; Опубл. 15.08.2003; Бюл. №8 - 5 с. 6. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, G01 S 17/42, G01 S 17/66. Модернізований частотно-часовий метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів. /Коломійцев О.В. - № 2003054908; Заяв. 15.03.2004; Опубл. 15.03.2004; Бюл. № 3-4 с.