Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування

Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та v м оп - введення опорних сигналів з Запропонована корисна модель відноситься до галузі електрозв'язку і може бути використана для синтезу лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛІВС) з модернізованим частотночасовим методом вимірювання (МЧЧМВ). Відомий «Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів на підставі модернізованого частотно-часового методу вимірювання» [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), блок дефлекторів (БД), передаючу оптику (ПРДО), приймаючу оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), тригери "1"|"0", схеми "і" («І»), резонансні лічильники (РЛч), схеми порівняння (СП), електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ) та блоки відображення інформації (БВІ), v м оп - введення опорних сигналів з часто лазера. Недоліком відомого каналу є відсутність можливості здійснювання інформаційного взаємозв'язку з ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип є «Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи» [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передаючу оптику, приймаючу оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та v м оп - введення опорних сиг частотами міжмодових биттів ( v м оп ,2 v м оп , 3 vм оп, 6 v м оп ) від лазера, що тами міжмодових биттів ( v м оп ,2 v м оп , 3 v м оп , 6 v м оп ) від передаючого налів з частотами міжмодових биттів ( v м оп ,2 v м оп , 3 v м оп , 6 v м оп ) від лазера, що передає. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не (19) UA (11) 49913 (13) U передає, який відрізняється тим, що після Лн додатково введено селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів та модифікований блок дефлекторів. 3 здійснює інформаційного взаємозв'язку з ЛА на N частотах міжмодових биттів 9 v м N v мn та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) за умови пошуку ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання кутових швидкостей (прискорення ' і ') ЛА та багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ним на частотах міжмодових биттів і в разі необхідності пошуку ЛА 9 v м N v мn сканування сумарною ДС у заданій зоні. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передаючу оптику, приймаючу оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронноцифрову обчислювальну машину та v м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( v м оп ,2 v м оп , 3 v м оп , 6 v м оп ) від лазера, що передає, замість СПМ введено СПМ з багаточастотним розділенням каналів (СПМ БРК) [3] та замість БД введено модифікований БД (МБД). Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача і МЧЧМВ [4]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в високоточному вимірюванні кутової швидкості (прискорення ' і ') ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на частотах міжмодових биттів (підвищення об'єму інформації, яка передається та приймається) і в разі пошуку ЛА скануванні сумарною ДС у заданій зоні по заданому закону. На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. На Фіг.2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя ДС в ортогональних площинах та сумарною ДС. На Фіг.3 приведені епюри напруг з виходів блоків пропонуємого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, модифікований блок дефлекторів, передаючу оптику, приймаючу оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резо 49913 4 нансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та v м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( v м оп ,2 v м оп , 3 v м оп , 6 v м оп ) від лазера, що передає. Робота запропонованого каналу полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з кращими характеристиками) (Лн) за допомогою СПМ БРК виділяються необхідні пари частот для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умовою використання сигналів комбінацій подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів v101 v10 v1 9 v м,N v мn ); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС, завдяки частково перетинаючих 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умовою використання різницевих частот міжмодових биттів v 54 v 5 v 4 v м, v 97 v 9 v 7 2 v м , v 63 v 6 v 3 3 v м , v 82 v 8 v 2 6 v м . Груповий лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів N v мn , минаючи МБД, потрапляє на ПРДО де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (Фіг.1, 2). Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів v м ,2 v м , 3 v м та 6 v м надходить на модифікований блок 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: v 5 , v 4 v м , v 9 , v 7 2 v м , v 6 , v 3 3 v м та v 8 , v 2 6 v м фокусується в скануємі точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС у кожній із двох ортогональних площин і або X і У, при цьому груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот 9 v м N v мn - проходить вдовж РСН (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 биттів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем, вони розподіляються в ІБ для обробки інформації (9 v м в ід N v мn ) , яка приймається від ЛА та по РП, що настроєні на відповідні частоти: v м в ід,2 v м в ід, 3 v м в ід, 6 v м в ід . Одночасно імпу 5 49913 льсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 і РП2 (РП v м в ід і РП2 v м в ід ) - формують сигнал прискорення ', а РП3 і РП4 (РП3 v м в ід і v РП6 м в ід ) - прискорення '. Формування сигналу прискорення ', полягає в наступному. Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії v м оп від опорної частоти , надходять на реверсивний лічильник (РЛч 1) (Фіг.3). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який перетворюється ФТД у радіочастоту v м оп міжмодових биттів , змінюється по закону руху ДС лазера, перетворюється у другої лінії II ФІ 2 у крапках переходів півперіодів сканування в імпульси (один імпульс за півперіод сканування), надходить на тригер «1» та запускає його першим імпульсом. Перший імпульс, який надходить від тригера відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 і схему «І» для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від тригера надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотній рахунок імпульсів, які надходять через нього. Третій та наступні імпульси, надходять на тригер і роблять аналогічні дії першому. Другий імпульс не надходить на схему «І», а третій імпульс, як і перший, надходить, на ФІ 3, схему «І», пропускає різностне число на схему порівняння і т.д. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів, порівняно різності подовженого та покороченого (руху ДС) півперіоду сканування. Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає з швидкістю руху ДС, а коли не співпадає - покорочується. Формування сигналу прискорення ', відбувається аналогічним чином, як для прискорення '. Отримання інформації про кутові швидкості (прискорення ' і ') з її відображенням відбувається в ЕЦОМ. Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточас 6 тотного спектру лазера-передавача та є невеликим за потужністю - не використовується. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості комбінацій парних мод (несучих частот v n ), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. В разі необхідності виявлення ЛА під час його пошуку, груповий сигнал, який складений із частот міжмодових биттів, за допомогою МБД сканується сумарною ДС у заданій зоні із заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС задається БКД (Фіг.1, 2). Джерела інформації: 1. Деклараційний патент України на винахід №63285А, Україна, MПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів на підставі модернізованого частотночасового методу вимірювання. /Г.В. Альошин, О.В. Коломійцев, Д.П. Пашков. - №2003032666; Заяв. 27.03.2003; Опубл. 15.01.2004; Бюл. №1. - 8с. 2. Патент України на винахід №25804, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. №u200703227; Заяв. 26.03.2007; Опубл. 27.08.2007; Бюл. №13.-8с. 3. Патент України на корисну модель, №35477, Україна, МПК Н04Q1/453. Селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. №u200803492; Заяв. 18.03.2008; опубл. 25.09.2008; Бюл. №18 - 6с. 4. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Модернізований частотно-часовий метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів. /О.В. Коломійцев - №2003054908; Заяв. 29.05.2003; Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 8с. 7 Комп’ютерна верстка О. Рябко 49913 8 Підписне Тираж 26 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