Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковими можливостями

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковими можливостями, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селе 3 опорного сигналу з частотою Δvм передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах, інформаційний блок (ІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює додаткове сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) для виявлення ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковими можливостями, який дозволить здійснювати виявлення та інформаційний взаємозв'язок з ЛА на частоті міжмодових биттів, точне і стійке його кутове авто-супроводження при одночасному вимірюванні кутів азимута α і міста β у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту польоту ЛА. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомий канал-прототип [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передаючу оптику, приймаючу оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери („1"|„0"), схеми „і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконуючі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою Δvм передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, замість БД введено модифікований блок дефлекторів (МБД). Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковими 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 виявленні та стійкому кутовому автосупроводженні ЛА при одночасному високоточному вимірюванні кутів азимута і міста у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та здійсненні інформаційного взаємозв'язку з ним на частоті міжмодових биттів. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу АСН, де: а - введення опорного сигналу з частотою Δvм (3Δvм) лазера-передавача; б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей α’ і β’) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах каналів. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС у невеликому куті і окремо 4-ма діаграмами спрямованості в ортогональних площинах. 44336 4 На фіг. 3 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН. На фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН, які визначають полярність, де: а) - для визначення знаку «+»; б) - для визначення знаку «-». На фіг. 5 приведено кут відхилення ЛА від РСН відносно ЛІВС. Запропонований канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковими можливостями містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передаючу оптику, приймаючу оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери („1"|„0"), схеми „і", лінії затримки, лічильники, цифроаналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконуючі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою Δvм передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА. Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковими можливостями полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з найбільш кращими показниками) (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення: - інформаційного зв'язку, за умовою використання сигналу комбінації подовжніх мод на різницевій частоті міжмодових биттів Δv101=v10-v1=9Δvм; - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умови використання різницевих частот міжмодових биттів Δv54=v5-v4=Δvм, Δv97=v9-v7=2Δvм, Δv63=v6-v3=3Δvм, Δv82=v8-v2=6Δvм. Сигнал частоти міжмодових биттів 9Δvм минаючи МБД, надходить на ПРДО де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБ та формує інформаційний сигнал, який передається на ЛА (взаємозв'язок) (фіг. 1, 2). Водночас сигнал частот міжмодових биттів Δvм, 2Δvм, 3Δvм та 6Δvм потрапляє на МБД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування задається блоком керування дефлекторів, який разом з Лн забезпечується необхідним живленням від керуючого елемента. Проходячи через передаючу оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: v5,v= Δvм, v9,v7=2Δvм, v6,v3=3Δvм та 4 v8,v2=6Δvм фокусується в скануємі точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС у кожній із двох ортогональних площин 5 α і β або X і У, при цьому частоти м10,м1=9Δvм проходять по вздовж РСН (фіг. 2). Прийняті прийомною оптикою від ЛА інформаційні та відбиті в процесі сканування чотирьох ДС 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 в інформаційний блок для обробки інформації на частоті 9Δvм, що приймається від ЛА та по РП, які настроєні на відповідні частоти: Δvм, 2Δvм, 3Δvм, 6Δvм. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з PПΔvм і РП2ΔvМ - формують сигнал похибки по куту α, а РП3ΔvМ і РП6ΔvМ - по куту β. Формування сигналу похибки по куту a, полягає в наступному. Введення імпульсного сигналу (а) з опорного каналу Δvм, перетвореного ФІ1 у «пачки» опорних імпульсів на частоті Δvм оп, надходить на схему «І». Виділений і посилений імпульсний сигнал з PПΔvм частоти міжмодових биттів Δvм (фіг. 3, 4), детектується, у виді огинаючей сигналу, що змінюється за законом руху ДС лазера і, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у точках переходів періодів сканування в імпульси (один імпульс за період сканування), надходить на тригер «1», перекидуючи його. У цей же час, виділений і посилений РП2ΔvМ імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2Δvм детектується, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється по такому ж закону і, проходячи Ф, перетворюються у ФІ2 у точках переходів періодів коливань в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер «0», установлюючи його у вихідний стан. Задача виміру часового інтервалу в схемі «І» із заданою точністю, полягає у встановленні критерію початку і кінця відліку часового інтервалу по визначених характеристиках значення імпульсних сигналів, що надходять на входи схеми «І». У зв'язку з тим, що передній фронт імпульсу досить малий у порівнянні з дозволом, що вимагається за часом, характерними значеннями сигналу, що визначають начало і кінець відліку тимчасового інтервалу є граничне значення Uп (порогове значення напруги) (фіг. 4). Завдяки періодичному за цикл сканування відкриттю і закриттю тригером схеми «І», регулюється проходження імпульсів у схемі «І» від ФІ1, тобто відбувається виділення «пачок» імпульсів, число яких пропорційно куту відхилення ЛА від РСН (фіг. 4, 5). Підраховані лічильником імпульси, перетворюються цифро-аналоговим перетворювачем в аналоговий сигнал похибки з необхідним знаком, що змішується у ФНЧ з імпульсним сигналом від каналу кутових швидкостей ЛА (б) для уточнення похибки збігу по кутах. Завдяки обліку вимірювальної інформації від каналу кутових швидкостей (б) у ФНЧ усуваються динамічна і флуктуаційна похибки фільтрації. Відфільтрований у ФНЧ і посилений підсилювачем сигналу похибки, отриманий сигнал відпрацьовується за допомогою виконавчого механізму (α), надходить від ПСПα на вхід ЕЦОМ та виділяється в ній у вигляді числа, яке пропорційне вимірюваному куту азимута a. 44336 6 Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то на схему «І» першим надходить імпульс з ФІ2 міжмодової частоти Δvм, а на тригер надходить другим імпульс з ФІ2 міжмодової частоти 2Δvм (фіг. 1, 4, 5). На схему «І» від тригера подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунка імпульсів частоти міжмодових биттів Δvм. Оскільки тривалість стробу залежить лише від величини відхилення ЛА від РСН, а не від сторони відхилення, необхідно мати схему визначення полярності сигналу похибки («+» або «-»). Якщо ЛА буде розташований нижче РСН, то першим надійде імпульс від ФІ2 з каналу 2Δvм, а другим - з каналу Δvм. Визначення знаку («+» або «-») чи сторони відхилення ЛА від РСН складається в наступному (фіг. 1; 4 а, б). Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то імпульс 1 (фіг. 1, 4 а) від каналу Δvм випереджає імпульс 2 канали 2Δvм. Оскільки строб від тригера затримується на час, що перевищує тривалість імпульсу 1 (або 2), то схема збігів «І» не спрацює, тому що імпульс 1 не збіжиться в часі з даним стробом. Знак сигналу похибки по куту α залишається позитивним. Якщо ЛА знаходиться нижче РСН (фіг. 3 б), то імпульс 1 відстає від імпульсу 2, тому він збігається в часі зі стробом. Схема «І» спрацьовує і змінює знак (або полярність) напруги сигналу похибки по куту α. Зі схеми «І» імпульс подається на знаковий розряд лічильника імпульсів з частотою Δvм. Число імпульсів у лічильнику пропорційно куту відхилення α від РСН. Форматування сигналу похибки по куту β, відбувається таким чином, як для сигналу похибки по куту α. Виконавчі механізми ВМα і ВМβ, розвертають приймально-передаючу платформу таким чином, щоб ЛА знаходився на РСН каналу АСН, тобто на РСН сумарної ДС, сформованої з чотирьох парціальних ДС (фіг. 2, 5). Відображення та обробка інформації, що приймається від ЛА у вигляді кутів азимута α і міста β, які вимірювані відбувається в ЕЦОМ. 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 БКД (фіг. 1, 2). Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточастотного спектру лазера-передавача та є невелике за потужністю - не використовується. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент на винахід 59115 А, Україна, 7МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком на підставі модернізованого частотно-часового методу вимірювання. / Г.В. Альошин, О.В. Коломійцев, Д.П. Пашков. - № 2003010713; Заяв. 27.01.2003; Опубл. 15.08.2003; Бюл. № 8. - 5 с. 2. Патент на корисну модель, № 23213, Україна, G01S 17/42, G01S 17/66. Канал автоматичного 7 супроводження літальних апаратів за напрямком для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - № u200700012; Заяв. 02.01.2007; опубл. 10.05.2007; Бюл. № 6 - 8 с 44336 8 3. Деклараційний патент України на винахід № 65099А, Україна, G01S 17/42, G01S 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. 9 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 44336 Підписне 10 Тираж 28 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