Лазерна інформаційно-вимірювальна система з розширеними можливостями

Лазерна інформаційно-вимірювальна система з розширеними можливостями, яка 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, вимірювальних каналів похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута α і місця β, кутових швидкостей α' і β', яка відрізняється тим, що після ПРМ-ПРД А замість багатофункціонального інформаційного блока введено інформаційний блок з розширеними можливостями. (19) (21) u201106755 (22) 30.05.2011 (24) 12.09.2011 (46) 12.09.2011, Бюл.№ 17, 2011 р. (72) КОЛОМІЙЦЕВ ОЛЕКСІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, АЛЬОШИН ГЕННАДІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, БОРИСЕНКО ОЛЕКСАНДР ВАСИЛЬОВИЧ, ВАСИЛЬЄВ ДМИТРО ГЕННАДІЙОВИЧ, МАКСЮТА ДМИТРО ВІКТОРОВИЧ, ОСІЄВСЬКИЙ СЕРГІЙ ВАЛЕРІЙОВИЧ, ОЧКУРЕНКО ОЛЕКСАНДР ВІКТОРОВИЧ, РУБАН ІГОР ВІКТОРОВИЧ, САЧУК ІГОР ІВАНОВИЧ, ХУДАРКОВСЬКИЙ КОСТЯНТИН ІГОРОВИЧ (73) ХАРКІВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ПОВІТРЯНИХ СИЛ ІМЕНІ ІВАНА КОЖЕДУБА 3 ПРД А замість БІБ введено інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ). Побудова ЛІВС з розширеними можливостями пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача та ЧЧМ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в виявленні ЛА, високоточному вимірюванні похилої дальності R, радіальної швидкості R', кутів азимута α і місця β та кутових швидкостей α’ і β' у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, стійкому багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ним на несучих частотах та розширенні набору поляризаційних ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на його розпізнавання. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованої лазерної інформаційновимірювальної системи. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-ма ДС 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 розширеними можливостями містить приймально-передавальну апаратуру, інформаційний блок з розширеними можливостями, 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'. Робота лазерної інформаційно-вимірювальної системи з розширеними можливостями полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача, за допомогою модифікованого селектору подовжніх мод (МСПМ) [4], виділяються необхідні моди та їх комбінації для створення: - 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) Δv54=v5-v4=Δvм, Δv97=v9-v7=2Δvм, Δv63=v6-v3=3Δvм, Δv82=v8-v2=6Δvм. - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу подовжніх мод (на несучих частотах vn) (фіг. 2); - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот vn1, vn2). За допомогою МСПМ та ІБРМ створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінюван 62832 4 ня із двох несучих частот (vn1 та vn2) у вигляді двох променів з вертикальною (vn1) та горизонтальною (vn2) поляризацією (фіг. 4). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурної плоскості V0U рознесені на відомій відстані Δvq. Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У 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 Δvq та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції та дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито в даній ділянці поверхні ЛА. 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 на несучих частотах (Nvn) та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації (vn1, vn2) від ІБРМ через ПРМ-ПРД А ЛІВС проходять по вздовж РСН (фіг. 2) та приймаються ПРМ-ПРД А ЛА і у зворотному чині, чим забезпечують його детальне розпізнавання та інформаційну взаємодію між ЛІВС і 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 по зміні контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо, що відображається у ЕЦОМ. Тому у ІБРМ також здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Зустрічне сканування пар парціальних ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 3), призводить 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 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 напів 5 перекритті 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 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 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 ВМ по кутах азимута α і місця β розвертають ПРМ-ПРД А таким чином, щоб РСН проходив через ЛА. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в ІБРМ, де завдяки додаткової обробці 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. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості комбінацій парних мод (несучих частот vn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. 62832 6 Надійний інформаційний зв'язок між ШВС і ЛА забезпечується завдяки стійкому кутовому автосупроводженню ЛА. 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 (ПРМ-ПРД А), де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається блоком керування дефлекторів. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 44333, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 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. 2. Патент на корисну модель № 51038, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Лазерна інформаційно-вимірювальна система з можливістю розпізнавання ЛА. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - № u201001241; заяв. 08.02.2010; опубл. 25.06.2010; Бюл. № 12. - 10 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Частотночасовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату. / О.В. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24. - 14 с. 4. Патент на корисну модель № 51062, Україна, МПЕ G01S 17/42, G01S 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю розпізнавання ЛА. / О.В. Коломійцев, Васильєв Д.Г., Висоцький О.В. та ін. № u201001577; заяв. 15.02.2010; опубл. 25.06.2010; Бюл. № 12. - 12 с. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 62832 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601