Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковим скануванням для лвс

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковим скануванням для ЛВС, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, 3 Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) за умови пошуку ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів з додатковим скануванням для ЛВС, який дозволить здійснювати точне і стійке кутове автосупроводження ЛА при одночасному вимірюванні кутів азимута α і міста β у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, та в разі необхідності пошуку ЛА - сканування сумарною ДС у заданій зоні. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомий канал-прототип [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передаючу оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових бітів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери ("1"|"0"), схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, викональні механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а введення опорного сигналу з частотою перем даючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах, замість БД введено модифікований блок дефлекторів (МБД). Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів з додатковим скануванням для ЛВС пов'язана з використанням МЧЧМВ [3] та синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазерапередавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у стійкому кутовому автосупроводженні ЛА при одночасному високоточному вимірюванні кутів азимута і міста у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, та в разі пошуку ЛА - скануванні сумарною ДС у заданій зоні по заданому закону. На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу АСН, де: а - введення опорного сигналу з частотою (3 м ) м лазера-передавача; б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей α’ і β’) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах каналів. На Фіг.2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС у заданому куті і окремо 4-мя діаграмами спрямованості в ортогональних площинах. На Фіг.3 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН. На Фіг.4 приведені епюри напруг з виходів блоків запропонованого каналу АСН, які визначають полярність, де: а) - для визначення знаку "+"; б) - для визначення знаку "-". На Фіг.5 приведено кут відхилення ЛА від РСН відносно ЛВС. 47086 4 Запропонований канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковим скануванням для ЛВС містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передаючу оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових бітів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери ("1"|"0"), схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифроаналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, викональні механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою передаючого лазера, б - введення сигнам лу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах. Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковим скануванням для ЛВС полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з найбільш кращими показниками) (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС, завдяки частково перетинаючихся 4х парціальних діаграм спрямованості, за умови використання різницевих частот міжмодових бітів 5 4 м, 97 9 7 2 м , 63 6 3 3 м , 6 м. Сигнал частот міжмодових бітів 82 8 2 , , м 2 м та 6 м надходить на модифікований блок 3 м дефлекторів, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через передаючу оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: , 4= м, , = , , = та 5 9 7 2 м 6 3 3 м , 2 = 6 м фокусується в скануємі точки прос8 тору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС у кожній із двох ортогональних площин α і β або X і У (Фіг.2). Прийняті приймальною оптикою від ЛА відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових бітів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем, вони розподіляються по резонансних підсилювачах, які настроєні на відповідні частоти: м , 2 м , 3 м , 6 м . Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП м і РП 2 м 5 формують сигнал похибки по куту α, а РП м і 3 РП6 м - по куту β. Формування сигналу похибки по куту а, полягає в наступному. Введення з опорного каналу імпульсного сигналу (a), перетвореного ФІ1 у «пачки» опорм них імпульсів на частоті , надходить на м оп схему «І». Виділений і посилений імпульсний сигнал з РП м частоти міжмодових бітів (Фіг.3, м 4), детектується, у виді огинаючей сигналу, що змінюється за законом руху ДС лазера і, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у крапках переходів періодів сканування в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер "1", перекидаючи його. У цей же час, виділений і посилений РП м імпульсний сигнал 2 частоти міжмодових бітів 2 м детектуються, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється по такому ж закону. Проходячи Ф, перетворюється у ФІ2 у крапках переходів періодів коливань в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер "0", установлюючи його у вихідний стан. Вимір часового інтервалу в схемі "І" із заданою точністю, полягає у встановленні критерію початку і кінця відліку часового інтервалу по визначених характеристиках значення імпульсних сигналів, що надходять на входи схеми «І». У зв'язку з тим, що передній фронт імпульсу досить малий у порівнянні з дозволом, що вимагається за часом, характерними значеннями сигналу, що визначають начало і кінець відліку часового інтервалу є граничне значення Uп (порогове значення напруги) (Фіг.4). Завдяки періодичному за цикл сканування відкриттю і закриттю тригером схеми "І", регулюється проходження імпульсів у схемі "І" від ФІ1, тобто відбувається виділення "пачок" імпульсів, число яких пропорційно куту відхилення ЛА від РСН (Фіг.4, 5). Підраховані лічильником імпульси перетворюються ЦАП в аналоговий сигнал похибки з необхідним знаком, що змішується у ФНЧ з імпульсним сигналом від каналу кутових швидкостей ЛА (б) для уточнення похибки збігу по кутах. Завдяки обліку вимірювальної інформації від каналу кутових швидкостей (б) у ФНЧ усуваються динамічна і флуктуаційна похибки фільтрації. Відфільтрований у ФНЧ і посилений підсилювачем сигналу похибки, отриманий сигнал відпрацьовується за допомогою ВМ (α), надходить від ПСПα на вхід ЕЦОМ та виділяється в ній у виді числа, пропорційного вимірюваному куту азимута α. Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то на схему "І" першим надходить імпульс з ФІ2 міжмодової частоти , а на тригер надходить другим імпульс з м ФІ2 міжмодової частоти 2 м (Фіг.1, 4, 5). На схему "І" від тригера подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунка імпульсів частоти міжмодових бітів м . Оскільки тривалість строба залежить лише від величини 47086 6 відхилення ЛА від РСН, а не від сторони відхилення, необхідно мати схему визначення полярності сигналу похибки ("+" або "-"). Якщо ЛА буде розташований нижче РСН, то першим надійде імпульс від ФІ2 з каналу 2 м , а другим - з каналу . м Визначення знаку ("+" або "-"), або сторони відхилення ЛА від РСН (Фіг.1; 4 а, б) полягає в наступному. Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то імпульс 1 (Фіг.1, 4 а) від каналу випереджає м імпульс 2 каналу 2 м . Оскільки строб від тригера затримується на час, що перевищує тривалість імпульсу 1 (або 2), то схема збігів "І" не спрацьовує, тому що імпульс 1 не збігається в часі з даним стробом. Знак сигналу похибки по куту α залишається позитивним. Якщо ЛА знаходиться нижче РСН (Фіг.3 б), то імпульс 1 відстає від імпульсу 2, тому він збігається в часі зі стробом. Схема "І" спрацьовує і змінює знак (або полярність) напруги сигналу похибки по куту α. Імпульс зі схеми "І" подається на знаковий розряд лічильника імпульсів з частотою . Число імпульсів у лічильнику пром порційно куту відхилення α від РСН. Форматування сигналу похибки по куту β, відбувається таким же чином, як для сигналу похибки по куту α. ВМα і BMP розвертають приймальнопередаючу платформу таким чином, щоб ЛА знаходився на РСН каналу АСН, тобто на РСН сумарної ДС (Фіг.2, 5). Відображення вимірювальної інформації про кути азимута α і міста β ЛА відбувається в ЕЦОМ. В разі необхідності виявлення ЛА під час його пошуку, груповий сигнал, який складений із частот міжмодових бітів, за допомогою МБД сканується сумарною ДС у заданій зоні із заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС задається БКД (Фіг.1, 2). Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточастотного спектру лазера-передавача та є невеликим за потужністю - не використовується. 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, ПАНИ, ХВУ. - 1997. - С.35-39. 2. Деклараційний патент на винахід 59115 А, Україна, 7МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком на підставі модернізованого частотночасового методу вимірювання. / Г.В. Альошин, О.В. Коломійцев, Д.П. Пашков. - №2003010713; Заяв. 27.01.2003; Опубл. 15.08.2003; Бюл. №8. 10с. 3. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, G01S17/42, G01S17/66. Модернізований частотно-часовий метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів. / О.В. Коломійцев - №2003054908; Заяв. 15.03.2004; Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 4с. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 47086 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601