Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування

Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування, який містить керуючий елемент, блок керування дефлек дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), призми для частоти міжмодових биттів vм , перемикач для Запропонована корисна модель відноситься до галузі електрозв'язку і може бути використана для синтезу лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛІВС) з модернізованим частотночасовим методом вимірювання (МЧЧМВ). Відомий "Канал вимірювання похилої дальності літальних апаратів на підставі модернізованого частотно-часового методу вимірювання" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), призми для частоти міжмодових биттів v м , блок дефлекторів (БД), (ЕЦОМ) та блок відображення вимірювальної інформації (БВІ) про похилу дальність R до літального апарату (ЛА). Недоліком відомого каналу є відсутність можливості здійснювання інформаційного взаємозв'язку з ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів v м , блок дефлекторів, перемикач для 2 v м , передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), тригер "1"|"0", схему "і" ("І"), лічильники (Лч), фільтр із заданою смугою пропущення (Фп), детектор (Дет), диференційовну оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційовні ланцюжки (ДЛ), випрямлячі (Вип), електронно-цифрову обчислювальну машину частот міжмодових биттів v м і 2 v м , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "і", лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення ви 49912 (11) UA vм і (19) перемикач для частот міжмодових биттів (13) U частот міжмодових биттів vм і 2 vм , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "і", лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до літального апарата, який відрізняється тим, що після Лн додатково введено селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів та модифікований блок дефлекторів. 3 мірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює інформаційного взаємозв'язку з ЛА на N частотах міжмодових биттів 9 v м N v мn та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) за умови пошуку ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання похилої дальності до ЛА у широкому діапазоні дальностей та багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ним на частотах міжмодових биттів 9 v м N v мn і в разі необхідності пошуку ЛА сканування сумарною ДС у заданій зоні. 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, призми для частоти міжмодових биттів v м , блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів v м і 2 v м , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "і", лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА, додатково замість СПМ введено СПМ з багаточастотним розділенням каналів (СПМ БРК) [3] та замість БД введено модифікований БД (МБД). Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача і МЧЧМВ [4]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в високоточному вимірюванні похилої дальності до ЛА 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) і в разі пошуку ЛА - скануванні сумарною ДС у заданій зоні по заданому закону. На Фіг.1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу. На Фіг.2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. На Фіг.3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) в ортогональних площинах. На Фіг.4 приведені епюри напруг з виходів блоків вимірювання похилої дальності до ЛА: а) 49912 4 від блоку опорного сигналу; б) від блоку відбитого сигналу. Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів v м , модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів v м і 2 v м , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "і", лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА. Робота запропонованого каналу полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ лазера (або лазера з більш кращими характеристиками) (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 v101 v10 v1 9 v м ,N v мn ); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС, завдяки частково перетинаючих 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умовою використання різницевих частот міжмодових биттів v 54 v 5 v 4 v м, v 97 v 9 v 7 2 v м , v 63 v 6 v 3 3 v м , v 82 v 8 v 2 6 v м . Груповий лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів N v мn , минаючи МБД, потрапляє на ПРДО де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (Фіг.1-3). Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів v м ,2 v м , 3 v м та 6 v м надходить на модифікований блок дефлекторів, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.1, 3). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через передавальну оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: та v5 , v 4 vм , v 9 , v 7 2 vм , v 6 , v 3 3 vм v 8 , v 2 6 v 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 груповий (інфо 5 рмаційний) лазерний сигнал частот 9 v м N v мn - проходить вдовж РСН (Фіг.3). Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА полягає в наступному (Фіг.2, 4). На боці, який передає. Виділена багатоканальним селектором подовжніх мод із спектру випромінювання лазера перша пара частот v 54 , розщеплюється під дією розщепітеля (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний - сканований дефлектором під певним кутом (з часом Tпр , що задається від БКД), який проходить через ключ (К) (для виділення "бланкуючого" імпульсу (бланк - нуль)) і розщепітель, де відбувається виділення додаткового сигналу (2) - поступає на ПРДО і далі на ЛА; 2) додатковий (1) - перетворюваний ФТД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття v м - поступає на формувач імпульсів ФІ1, де відбувається виділення «пачок» імпульсів, що приймаються схемою "І". 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 (9 v м в ід N v мn ) , яка приймається від ЛА та по РП, що настроєні на відповідні частоти: v м в ід ,2 v м в ід , 3 v м в ід, 6 v м в ід для виділення вимірювальної інформації про похилу дальність до ЛА. При цьому, отриманий від ФТД, перетворений в сигнал v м додатковий оптичний сигнал частоти v 5, 4 з "бланкуючими" імпульсами, - здобуває чіткі границі "бланкуючого" імпульсу, та проходячи ДО, - підсилюється. Фільтр зі смугою пропущення П 1/ і (де і - тривалість імпульсу) виділяє з загального сигналу "бланкуючі" імпульси - в імпульси сигнали, що, проходячи ДЛ і Вип (ФІ=ДЛ+Вип), виділяються у вигляді одного короткого імпульсу за початок "бланкуючого" імпульсу надходять на тригер з індексом "1", включаючи його. На боці, який приймає. Відбитий від ЛА основний сигнал частот v 5, 4 у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал v м , підсилюється ШП та виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти v м в ід . Проходячи через Дет, перетворюється точно також, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти v м , надходить тільки на тригер з індексом "0", "перекидаючи" його. Сигнал, що надходить з тригера на схему "І", здійснює періодичне "відкриття" і "закриття" проходу для "пачок" імпульсів з ФІ1, що підраховуються Лч і відпрацьовуються у вигляді числа, котре відповідає R, через ЕЦОМ на БВІ. Таким чином відбувається вимір 49912 6 похилої дальності до ЛА на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення включення ключа (для формування "бланкуючого" імпульсу). Так як канал вимірювання похилої дальності до ЛА пропонується ввести до складу структури ЛІВС з МЧЧМВ, то включення та вимикання ключа (К) відбувається одночасно для 2-ох пар частот v 5, 4 і v 9, 7 . Апаратурні помилки виміру похилої дальності до ЛА в запропонованому каналі - це помилки визначення початку і кінця відліку часового інтервалу, помилки за рахунок дискретності і нестабільність частоти проходження тактових (рахункових) імпульсів. Точність оцінки інтервалу визначається крутістю огинаючої при заданому граничному значенні напруги Uп . Це значить, що точність залежить від форми ДС, що сканує і відношення сигнал/шум. 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 v n ), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. В разі необхідності виявлення ЛА під час його пошуку, груповий сигнал, який складений із частот міжмодових биттів, за допомогою МБД сканується сумарною ДС у заданій зоні із заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС задається БКД (Фіг.1, 3). Джерела інформації: 1. Деклараційний патент України на винахід №64961 А, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання похилої дальності літальних апаратів на підставі модернізованого частотночасового методу вимірювання. / Т.Е. Альошин, О.В. Коломійцев, Д.П. Пашков - №2003032665; Заяв. 27.03.2003; Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3. 8с. 2. Патент на корисну модель, №25803, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - №u200703185; Заяв. 26.03.2007; опубл. 27.08.2007; Бюл. №13 - 8с. 3. Патент України на корисну модель, №35477, Україна, МПК Н04Q1/453. Селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. №u200803492; Заяв. 18.03.2008; опубл. 25.09.2008; Бюл. №18 - 6с. 4. Деклараційний патент України на винахід №65099 А, 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. 7 49912 8 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 49912 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