Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для лвс з розширеними можливостями

Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), блок дефлекторів, передавальну оптику, прийма 3 ∆M - введення опорної частоти (∆м оп) від лазерапередавача та б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не використовує лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах n1 та n2 для детального розпізнавання ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та, завдяки використання поляризаційних ознак ЛА, детально розпізнати за короткий час. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомий канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок розпізнавання, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схеми „і", лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ∆n, електронноцифрову обчислювальну машину, блок відображення інформації, ∆M - введення опорної частоти (∆M оп) від лазера-передавача та б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА додатково після Лн замість СПМ введено модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ) та після ШП замість БР введено блок з розширеними можливостями (БРМ) із введенням б. Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями пов'язана з використанням МЧЧМВ [3] та синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у високоточному вимірюванні радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, розширенні набору поляризаційних ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на його розпізнавання. На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості ЛА, де б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарату. На Фіг.2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На Фіг.3 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. 60320 4 Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схеми „і", лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ∆n, електронноцифрову обчислювальну машину, блок відображення інформації, ∆M - введення опорної частоти (∆M оп) від лазера-передавача та б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточа3+ стотного спектра випромінювання YAG:Nd - лазера (або лазера з найбільш кращими показниками) (Лн) за допомогою МСПМ [4] виділяються необхідні пари частот для створення рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умови використання різницевих частот міжмодових биттів ∆54=5-4=∆M, ∆97=9-7=2∆M, ∆63=6-3=3∆M, ∆82=8-2=6∆M. Також, за допомогою МСПМ та блока з розширеними можливостями створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання із двох несучих частот (n1 та n2) у вигляді двох променів з вертикальною (n1) та горизонтальною (n2) поляризацією (Фіг.3). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурної плоскості V0U рознесені на відомій відстані ∆q. Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА ХОУ змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цім різність фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз (амплітуд) 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 ∆q 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. 5 Сигнал частот міжмодових биттів ∆M, 2∆M, 3∆M та 6∆M надходить на блок дефлекторів, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через передавальну оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: 5,4=∆M, 9,7=2∆M, 6,3=3∆M та 8, 2=6∆M фокусується в скануєми точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання 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). Прийняті приймальною оптикою від ЛА, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС лазерного випромінювання, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС за допомогою фотодетектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем вони розподіляються по резонансних підсилювачах, які настроєні на відповідні частоти: ∆M, 2∆M, 3∆M, 6∆M. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 (PIIAvM) формують сигнал радіальної швидкості, а РП2 (PП2∆M), РПЗ (РП3∆м) і РП 4 (РП6∆м) формують сигнали для інших вимірювальних каналів ЛВС (Фіг.1). 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 по зміні контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо, яка відображається у ЕЦОМ. Тому у БРМ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. На перший змішувач (ЗМ1), подається відбитий сигнал із частотою ∆M від, який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот ∆M від+м п, від керуючого генератора та фільтрується (Ф1). У фазовій автопідстройкі частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою n від опорного генератору. Отриманий сигнал з частотою ∆r з виходу А керуючого генератора подається на вхід змішувача (ЗМ2), де змішується з опорною частотою ∆M оп. Сигнал різницевої час 60320 6 тоти ∆M від - (∆M-∆м п), отриманий з виходу Ф2, через формувач імпульсів надходить на схему «І». На лічильник проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена дешифратором кількість рахункових імпульсів пропорційна частоті M допл, перетворюється в ЕЦОМ у цифроаналоговий сигнал, що у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА на цифровому табло блока відображення інформації. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в БРМ, де завдяки додаткової обробки елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля (суми сигналів різної поляризації) забезпечується точне значення кутових швидкостей ЛА, розширюється набір ознак його розпізнавання, підвищується ефективність та скорочується час на розпізнавання ЛА, що супроводжується. Формування ДС лазерного випромінювання, створення РСН пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектру випромінювання одномодового багаточастотного лазерапередавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент на винахід 61680А, Україна, МПК G01S17/42. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів на основі модернізованого частотно-часового методу вимірювання. / Г.В.Альошин, О.В.Коломійцев, Д.П.Пашков. - №2003032667; Заяв. 27.03.2003; Опубл. 17.11.2003; Бюл. №11.-6с. 2. Патент України на корисну модель № 52932, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для ЛВС. / О.В.Коломійцев, Д.Г.Васильєв, Р.В.Воробйов та ін. - №u201006292; Заяв. 25.05.2010; Опубл. 10.09.2010; Бюл. №17. -6с. 3. 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. 15.03.2004; Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 8с. 4. Патент України на корисну модель №43725, Україна, МПК 04 Q 1/453. Модифікований селектор подовжніх мод. / О.В.Коломійцев, Г.В.Альошин, В.В.Бєлімов та ін. - №u200903693; Заяв. 15.04.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. №16. - 6с. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 60320 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