Лазерна вимірювальна система з можливістю пошуку ла, формування та обробки його зображення

Лазерна вимірювальна система з можливістю пошуку ЛА, формування та обробки його зображення, що містить вимірювальний блок (ВБ), який складається з пристрою формування каналів, пристрою формування сигналів, пристроїв формування сигналів похибки, виконавчих механізмів по кутах азимута і місця, вимірювальних каналів похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута  і місця  та кутових швидкостей  ' і  ', яка відрізняється тим, що перед ВБ додатково замість приймача-передавача введено приймально-передавальну апаратуру та замість інформаційного блока введено блок формування зображення. (19) (21) u201100554 (22) 18.01.2011 (24) 10.06.2011 (46) 10.06.2011, Бюл.№ 11, 2011 р. (72) КОЛОМІЙЦЕВ ОЛЕКСІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, АЛЬОШИН ГЕННАДІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, БЄЛІМОВ ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ, ВАСИЛЬЄВ ДМИТРО ГЕННАДІЙОВИЧ, ЖИЛІН ЄВГЕН ІГОРОВИЧ, ЗАКІРОВ СЕРГІЙ ВІКТОРОВИЧ, ПЕТРУКОВИЧ ДМИТРО ЄВГЕНОВИЧ, ПРИХОДЬКО ВОЛОДИМИР МУСІЙОВИЧ, САЧУК ІГОР ІВАНОВИЧ, ХУДАРКОВСЬКИЙ КОСТЯНТИН ІГОРОВИЧ (73) ХАРКІВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ПОВІТРЯНИХ СИЛ ІМЕНІ ІВАНА КОЖЕДУБА 3 60305 ПРД А) та замість ІБ введено блок формування зображення (БФЗ). Побудова ЛВС з можливістю пошуку ЛА, формування та обробки його зображення пов'язана з використанням синхронізованого одномодового багаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача та МЧЧМВ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в стійкому кутовому автосупроводженні ЛА, високоточному вимірюванні похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута  і місця  , кутових швидкостей  ' і  ' у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та, в разі необхідності, скануванні сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання у заданій зоні із заданим законом сканування для виявлення ЛА та формуванні і обробки його зображення. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованої ЛВС. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-мя діаграмами спрямованості 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 вимірювальна система з можливістю пошуку ЛА, формування та обробки його зображення 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, вимірювальних каналів похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута  і місця  , кутових швидкостей  ' і  ' та блока формування зображення. Робота лазерної вимірювальної системи з можливістю пошуку ЛА, формування та обробки його зображення полягає в наступному. У ПРМ-ПРД А із синхронізованого одномодового багаточастотно3+ го спектра випромінювання YAG:Nd - лазера (або лазера з більш кращими характеристиками) за допомогою модифікованого селектору подовжніх мод (МСПМ) [4] виділяються необхідні пари частот та окремі несучі частоти для створення: - РСН на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-х парціальних діаграм спрямованості, які частково перетинаються за умови використання різницевих частот міжмодових биттів (фіг. 2, 3):  54   5   4   м ,  97   9   7  2 м ,  63   6   3  3 м ,  82   8   2  6 м , ; - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжньої моди (одній з несучих частот  n) (фіг. 4). За допомогою МСПМ та БФЗ створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляри 4 зації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти  n) на два променя (  n1,  n2) з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (фіг. 4). Випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості u0  рознесені на відстані  . 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 до начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами  та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, рівним значенню ступеня поляризації лазерного випромінювання, що відбито в даній ділянці поверхні ЛА. Сигнал частот міжмодових биттів   M,   M, 3   M та 6   M надходить на модифіко2 ваний блок дефлекторів (МБД), що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 2). Проходячи через передавальну оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот:  5 ,  4   м ,  9 ,  7  2 м ,  6 ,  3  3 м , та  8 ,  2  6 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 лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації (на несучих частотах  n1 та  n2) - проходить вдовж РСН (фіг. 2). Зустрічне сканування пар парціальних ДС у кожній Із двох ортогональних площин (фіг. 2, 3), приводить до зрушення огинаючих періодів пачок імпульсів частот міжмодових биттів за один повний прохід ДС лазерного випромінювання у прямому І зворотному напрямку сканування (похибки по кутах), 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 А. ПФК 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 міжмодових биттів каналом R, так і його радіальну швидкість допплерівським методом каналом R', оскільки найкращий режим сканування - при напівперекритті ДС лазерного випромінювання (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 5 періодів пачок імпульсів частот міжмодових биттів у сигнали кутів азимута  і місця  та, завдяки зрушенням напівперіодів (тривалостей) огинаючих пачок імпульсів частот міжмодових биттів за один прохід ДС лазерного випромінювання в одному напрямку сканування (прямому або зворотному), у сигнали кутової (тангенціальної) складової швидкості ЛА у каналі вимірювання кутових швидкостей. За зрушеннями огинаючих періодів пачок імпульсів частот міжмодових биттів у пристроях формування сигналів похибки (ПФСП - по кутах азимута  і місця  ), формуються сигнали похибки по кутових координатах, що корегуються прогнозованими динамічними похибками, які через виконавчі механізми (ВМ - по кутах азимута  і місця  ) 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 змінюються 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 60305 6 характеристики і тощо. Тому у БФЗ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. В разі необхідності виявлення ЛА у заданої точки простору, складений із частот міжмодових биттів груповий сигнал сканується у вигляді сумарної ДС лазерного випромінювання за допомогою модифікованого блока дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається блоком керування дефлекторів ПРМ-ПРД А (фіг. 2). 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. Патент України на корисну модель №23214, Україна, МПКО01 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. 3. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, МПК 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 4. Патент України на корисну модель № 43725, Україна, МПК Н04 Q 1/453. Модифікований селектор подовжніх мод. /О.В.Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - № и200903693; Заяв. 15.04.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. № 16. - 6 с. 7 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 60305 8 Підписне Тираж 24 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