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

Лазерна інформаційно-вимірювальна система з можливістю формування та обробки зображення ЛА, що містить приймач-передавач (ПРМ-ПРД), вимірювальний блок, який складається з пристрою формування каналів, пристрою формування сигналів, пристроїв формування сигналів похибки, виконавчих механізмів по кутах азимута і міста та вимірювальних каналів похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута і міста β та кутових швидкостей ' і β', яка відрізняється тим, що після ПРМ-ПРД додатково введено модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з літальним апаратом та формування і обробки його зображення. (19) (21) u201008916 (22) 16.07.2010 (24) 10.12.2010 (46) 10.12.2010, Бюл.№ 23, 2010 р. (72) КОЛОМІЙЦЕВ ОЛЕКСІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, БАЛАБУХА ОЛЕКСІЙ СЕРГІЙОВИЧ, ВАСИЛЬЄВ ДМИТРО ГЕННАДІЙОВИЧ, ГРИБ ДМИТРО АНАТОЛІЙОВИЧ, ЗЛОТНІКОВ АНДРІЙ ЛЬВОВИЧ, ЛЮБЧЕНКО НАТАЛІЯ ЮРІЇВНА, МОЖАЄВ ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ПРИХОДЬКО ВОЛОДИМИР МУСІЙОВИЧ, ПРИХОДЬКО ДМИТРО ПЕТРОВИЧ, САЧУК ІГОР ІВАНОВИЧ (73) ХАРКІВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ПОВІТРЯНИХ СИЛ ІМЕНІ ІВАНА КОЖЕДУБА 3 і міста β та кутових швидкостей ' і β', а також інформаційний блок, додатково після ПРМ-ПРД замість ІБ введено модифікований інформаційний блок (МІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування і обробки його зображення. Побудова лазерної інформаційновимірювальної системи з можливістю формування та обробки зображення ЛА пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазерапередавача та МЧЧМВ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в високоточному вимірюванні похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута і міста β та кутових швидкостей ' і β' ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, стійкому багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах та, в разі необхідності, формування і обробку зображення ЛА. На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованої лазерної інформаційновимірювальної системи. На Фіг.2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На Фіг.3 приведено зустрічне сканування пар парціальних ДС у кожній із двох ортогональних площин. На Фіг.4 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. Запропонована лазерна інформаційновимірювальна система з можливістю формування та обробки зображення ЛА містить приймальнопередавач, модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування і обробки його зображення, вимірювальний блок, який складається з пристрою формування каналів, пристрою формування сигналів, пристроїв формування сигналів похибки, виконавчих механізмів по кутах азимута і міста та вимірювальних каналів похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута і міста β, кутових швидкостей ' і β'. 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 лазерного випромінювання, завдяки 4-х парціальних ДС, які частково перетинаються за умови використання різницевих частот міжмодових биттів (Фіг.2) ∆v54=v5-v4=∆vм, ∆v97=v9-v7=2∆vм, ∆v63=v6-v3=3∆vм, ∆v82=v8-v2=6∆vм; 55505 4 - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот vn1a, vn1б). Створення РСН, яке проходить через ЛА, дозволяє сформувати багатоканальний (N) інформаційний зв'язок між ПРМ-ПРД ЛІВС та ПРМ-ПРД ЛА. Сигнали зв'язку від МІБ через ПРМ-ПРД ЛІВС проходять по вздовж РСН та приймаються ПРМ-ПРД ЛА і у зворотному чині, чим забезпечують інформаційну взаємодію між ЛІВС і ЛА. За допомогою МСПМ та МІБ створюються лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти vn1) на два променя з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (vn1a, vn1б Фіг.2, 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 змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цім різність фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної 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 к начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами ρ 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. 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 по зміні контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо. Тому у модифікованому інформаційному блоці здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Зустрічне сканування пар парціальних ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.2, 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 лазерного випромінювання у прямому або зворотному напрямку сканування відбитого сигналу від ЛА (похибки по кутовим швидкостям), який приймається ПРМ-ПРД. Пристрій для формування каналів розподіляє сигнали похибок по вимірювальним каналам. Зустрічне сканування пар парціальних ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.3) дозволяє вимірювати як похилу дальність до ЛА по запізнюванню частот 5 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 і місця β та перетворюються, 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 ЛА у каналі кутових швидкостей. За зрушеннями огинаючих періодів пачок імпульсів частот міжмодових биттів у ПФСП (по кутах азимута і місця β), формуються сигнали похибки по кутових координатах, що корегуються прогнозованими динамічними похибками, які через ВМ (по кутах азимута і місця β) розвертають ПРМ-ПРД таким чином, щоб РСН постійно проходив через ЛА. Надійний інформа 55505 6 ційний взаємозв'язок між ЛІВС і ЛА забезпечується завдяки стійкому кутовому автосупроводженні ЛА. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості мод (vn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент України на винахід №58392 А, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Високоточна лазерна шестипараметрична система на підставі модернізованого частотно-часового метода вимірювання. / Г.В. Альошин, О.В. Коломійцев, Д.П. Пашков. - №2003010353; Заяв. 14.01.2003; Опубл. 15.07.2003; Бюл. №7 - 4с. 2. Патент України на корисну модель №23214, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Лазерна інформаційно-вимірювальна система. / О.В. Коломійцев - №u200700043; Заяв. 02.01.2007; опубл. 10.05.2007; Бюл. №6 - 6с. 3. Деклараційний патент України на винахід №65099 А, Україна, МПК 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 55505 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