Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з 3 (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою Δvм передавального 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 інформаційного взаємозв'язку з ЛА на N частотах міжмодових биттів 9Δvм...NΔvмn. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів, який дозволить здійснювати багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА на частотах міжмодових биттів 9Δvм...NΔvмn та точне і стійке його кутове автосупроводження 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, передавальну оптику, приймальну 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, виконавчі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою Δvм передавального лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутам, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, замість СПМ введено СПМ з багаточастотним розділенням каналів (БСП БРК) [3]. Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів пов'язана з використанням МЧЧМВ [4] та синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в стійкому кутовому автосупроводженні ЛА при одночасному високоточному вимірюванні кутів азимута і міста у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на частотах міжмодових биттів (підвищення об'єму інформації, яка передається та приймається). На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу АСН: а - введення опорного сигналу з частотою Δvм (3Δvм) лазерапередавача; б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових 48400 4 швидкостей α’ і β’) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах каналів. На Фіг.2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) в ортогональних площинах. 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: 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 використанням частот міжмодових биттів містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну 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, виконавчі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою Δvм передавального лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутам, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА. Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з найбільш кращими показниками) (Лн) за допомогою СПМБРК виділяються необхідні пари частот для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умовою використання сигналів комбінацій подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів Δv101=v10-v1=9Δvм, ... NΔvмn); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умовою використання різницевих частот міжмодових биттів Δv54=v5-v4=Δvм, Δv97=v9-v7=2Δvм, Δv63=v6-v3=3Δvм, Δv82=v8-v2=6Δvм. Груповий лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів NΔvмn, минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (Фіг.1, 2). Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів Δvм, 2Δvм, 3Δvм та 6Δvм надходить на блок дефлекторів, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують БД у 5 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: v5,v4=Δvм, v9,v7=2Δvv, v6,v3=3Δvм та v8,v2=6Δvм фокусується в скануємі точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС у кожній із двох ортогональних площин α і β або X і У, при цьому груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот 9Δvм...NΔvмn - проходить вдовж РСН (Фіг.2). Прийняті приймальною оптикою від ЛА, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем, вони розподіляються в ІБ для обробки інформації (9Δvм від NΔvмn), яка приймається від ЛА та по РП, що настроєні на відповідні частоти: Δvм від, 2Δvм від, 3Δvм від, 6Δvм Від. Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РПΔvм i PП2Δvм - формують сигнал похибки по куту α, a PП3Δvм і РП6Δvм - по куту . Формування сигналу похибки по куту α, полягає в наступному. Введення з опорного каналу імпульсного сигналу Δvм (а), перетвореного ФІ1 у «пачки» опорних імпульсів на частоті Δvм оп, надходить на схему «І». Виділений і посилений імпульсний сигнал з РПΔvм частоти міжмодових биттів Δvм від (Фіг.3, 4), детектується у виді огинаючей сигналу, що змінюється за законом руху ДС лазера і, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у крапках переходів періодів сканування в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер «1», перекидаючи його. У цей же час, виділений і посилений РП2Δvм імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2Δvм від детектується, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється по такому ж закону. Проходячи Ф, перетворюється у ФІ2 у крапках переходів періодів коливань в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер «0», установлюючи його у вихідний стан. Вимір 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, які визначають начало і кінець відліку часового 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 ЦАП 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 ка 48400 6 налу кутових швидкостей (б) у ФНЧ усуваються динамічна і флуктуаційна похибки фільтрації. Відфільтрований у ФНЧ і посилений підсилювачем сигналу похибки, отриманий сигнал відпрацьовується за допомогою ВМ (α), надходить від ПСПα на вхід ЕЦОМ та виділяється в ній у виді числа, пропорційного вимірюваному куту азимута α. Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то на схему «І» першим надходить імпульс з ФІ2 міжмодової частоти Δvм від, а на тригер надходить другим імпульс з ФІ2 міжмодової частоти 2Δvм Від (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 від. Оскільки тривалість строба 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 від, а другим - з каналу Δvм від. Визначення знаку («+» або «-»), або сторони відхилення ЛА від РСН (Фіг.1; 4 а, б) полягає в наступному. Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то імпульс 1 (Фіг.1, 4 а) від каналу Δvм від випереджає імпульс 2 каналу 2Δvм від. Оскільки строб від тригера затримується на час, що перевищує тривалість імпульсу 1 (або 2), то схема збігів «І» не спрацьовує, тому що імпульс 1 не збігається 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 а. Імпульс зі схеми «І» 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 же чином, як для сигналу похибки по куту α. ВМα і BMβ розвертають приймальнопередавальну платформу таким чином, щоб ЛА знаходився на РСН каналу АСН, тобто на РСН сумарної ДС (Фіг.2, 5). Відображення вимірювальної інформації про кути азимута α і міста β ЛА відбувається в ЕЦОМ. Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточастотного спектру лазера-передавача та є невеликим за потужністю - не використовується. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості комбінацій парних мод (несучих частот vn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент на винахід 59115 А, Україна, 7МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком на підставі модернізованого частотночасового методу вимірювання. / Г.В.Альошин, О.В.Коломійцев, Д.П.Пашков. - №2003010713; Заяв. 27.01.2003; Опубл. 15.08.2003; Бюл. №8. - 5с. 2. Патент на корисну модель, №23213, Україна, G01S17/42, G01S17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком 7 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 - 8с. 3. Патент України на корисну модель, №35477, Україна, Н04Q1/453. Селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів. / О.В.Коломійцев, Г.В.Альошин, В.В.Баранник та ін. 48400 8 - №u200803492; Заяв. 18.03.2008; опубл. 25.09.2008; Бюл. №18 - 6с. 4. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, 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. 9 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 48400 Підписне 10 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