Лазерна інформаційно-вимірювальна система з можливістю формування та обробки зображення ла

Лазерна інформаційно-вимірювальна система з можливістю формування та обробки зображення ЛА, що містить приймально-передавальну апаратуру (ПРМ-ПРД А), вимірювальний блок, який складається з пристрою формування каналів, пристрою формування сигналів, пристроїв формування сигналів похибки, виконавчих механізмів по кутах азимута і місця та вимірювальних каналів похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута α і місця β та кутових швидкостей α' і β', яка відрізняється тим, що після ПРМ-ПРД А додатково введено модифікований інформаційний блок. (19) (21) u201001238 (22) 08.02.2010 (24) 25.06.2010 (46) 25.06.2010, Бюл.№ 12, 2010 р. (72) КОЛОМІЙЦЕВ ОЛЕКСІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, АЛЬОШИН ГЕННАДІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, БЄЛІМОВ ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ, ВАСИЛЬЄВ ДМИТРО ГЕННАДІЙОВИЧ, КАТУНІН АЛЬБЕРТ МИКОЛАЙОВИЧ, КЛІВЕЦЬ СЕРГІЙ ІВАНОВИЧ, КОВАЛЬЧУК АНДРІЙ ОЛЕКСІЙОВИЧ, ПОДОРОЖНЯК АНДРІЙ ОЛЕКСІЙОВИЧ, САДОВИЙ КОСТЯНТИН ВІТАЛІЙОВИЧ, ТРИСТАН АНДРІЙ ВІКТОРОВИЧ (73) ХАРКІВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ПОВІТРЯНИХ СИЛ ІМЕНІ ІВАНА КОЖЕДУБА 3 блоку введено модифікований інформаційний блок (МІБ). Побудова ЛІВС з можливістю формування та обробки зображення ЛА пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача та МЧЧМВ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в виявленні, обробці зображення і високоточному вимірюванні похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута α і місця β та кутових швидкостей α' і β' ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, та стійкому багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованої лазерної інформаційновимірювальної системи. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-ма діаграмами спрямованості в ортогональних площинах. На фіг. 3 приведено зустрічне сканування пар парціальних ДС у кожній із двох ортогональних площин. На фіг. 3 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. Запропонована лазерна інформаційновимірювальна система з можливістю формування та обробки зображення ЛА містить приймальнопередавальну апаратуру, вимірювальний блок, який складається з пристрою формування каналів, пристрою формування сигналів, пристроїв формування сигналів похибки, виконавчих механізмів по кутах азимута і місця та вимірювальних каналів похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута α і місця β, кутових швидкостей α' і β' та модифікований інформаційний блок. Робота лазерної інформаційно-вимірювальної системи з можливістю формування та обробки зображення ЛА полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з більш кращими характеристиками) за допомогою модифікованого селектору подовжніх мод (МСПМ) виділяються необхідні пари частот для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу подовжніх мод (на несучих частотах vn) (фіг. 2); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС, завдяки 4-х парціальних діаграм спрямованості, які частково перетинаються за умови використання різницевих частот міжмодових биттів (фіг. 2) Δv54=v5-v4=Δvм, Δv97=v9-v7=2Δvм, Δv63=v6v3=3Δvм, Δv82=v8-v2=6Δvм. Створення РСН, яке проходить через ЛА, дозволяє сформувати багатоканальний (N) інформаційний зв'язок між ПРМ-ПРД А ЛІВС та ПРМ-ПРД А ЛА. Сигнали зв'язку від модифікованого інформаційного блоку через ПРМ-ПРД А ЛІВС проходять по вздовж РСН та приймаються ПРМ-ПРД А ЛА і у 51037 4 зворотному чині, чим забезпечують інформаційну взаємодію між лазерною інформаційновимірювальною системою і літальним апаратом. За допомогою МСПМ та модифікованого інформаційного блоку створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти) на два променя 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 ρ. Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА х0у буде змінюватися вдовж осі х від крапки до крапки. Обумовлена цім різність фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної плоскості також буде змінюватися від крапки до крапки. В залежності від різності фаз у картинній плоскості буде змінюватися вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної к начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами р та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА буде промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, рівним значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Зустрічне сканування пар парціальних ДС у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 3), 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 до зміни тривалостей огинаючих пачок імпульсів частот міжмодових биттів за неповний прохід ДС у прямому або зворотному напрямку сканування відбитого сигналу від ЛА (похибки по кутовим швидкостям), який приймається ПРМ-ПРД А. ПФК розподіляє сигнали похибок по вимірювальним каналам. Зустрічне сканування пар парціальних ДС у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 3) дозволяє 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 (фіг. 2). У ПФС сигнали, які отримані від зустрічного сканування пар парціальних ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин, перетворюються завдяки зрушенням огинаючих періодів пачок імпульсів частот міжмодових биттів у сигнали кутів азимута α і місця β та, завдяки зрушенням напівперіодів (тривалостей) огинаючих пачок імпульсів частот міжмодових биттів за один прохід ДС в одному напрямку сканування (прямому або зворотному), у сигнали кутової (тангенціальної) складової швидкості Л А у каналі кутових швидкостей. За зрушеннями огинаючих періодів пачок імпульсів частот міжмодових биттів у пристроях формування сигналів похибки (ПФСП - по кутах азимута α і місця β), формуються сигнали похибки по кутових координатах, що корегуються прогнозованими динамічними похибками, які через виконавчі 5 механізми (ВМ - по кутах азимута α і місця β) розвертають ПРМ-ПРД А таким чином, щоб РСН постійно проходив через ЛА. При відбитті лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА змінюється 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 несе також інформацію по зміні контрасту модуляційної структури зображення про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо. Тому у МІБ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Надійний інформаційний зв'язок між ЛІВС і ЛА забезпечується завдяки стійкому кутовому автосупроводженні ЛА. В разі необхідності виявлення ЛА у заданої точки простору, складений із частот міжмодових биттів груповий сигнал сканується у вигляді сумарної ДС за допомогою модифікованого блоку дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається блоком керування дефлекторів (фіг. 2). 51037 6 Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточастотного спектру лазера-передавача та є невеликим за потужністю - не використовується. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості мод (несучих частот vn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель № 23214, Україна, MПK G01 S 17/42, G01 S 17/66. Лазерна інформаційно-вимірювальна система. / О.В. Коломійцев - № u200700043; Заяв. 02.01.2007; опубл. 10.05.2007; Бюл. № 6 - 6 с. 2. Патент України на корисну модель № 44333, Україна, MПK G01 S 17/42, G01 S 17/66. Лазерна інформаційно-вимірювальна система з додатковим скануванням. / О.В. Коломійцев, М.В. Кайдаш, О.О. Можаєв. - № u200906319; Заяв. 18.06.2009; Опубл. 25.09.2009; Бюл. № 18. - 6 с. 3. Деклараційний патент України на винахід № 65099А, Україна, MПK G01 S 17/42, G01 S 17/66. Модернізований частотно-часовий метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів. / О.В. Коломійцев - № 2003054908; Заяв. 15.03.2004; Опубл. 15.03.2004; Бюл. № 3 - 4 с. 7 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 51037 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