Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ла

Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фото детектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему "і", лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п , електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА, який відрізняється тим, що після Лн додатково введено модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ) і 6 Моп - введення опорної частоти 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 радіальної швидкості літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему "і" ("І"), лічильник (Лч), змішувачі (ЗМ), фільтр (Ф), формувач мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДШ), фазову автопідстройку частоти (ФАПЧ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки п, електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ), блок відображення вимірювальної інформації (БВІ) про радіальну швидкість R' ЛА та 6 м - введення опорної частоти 6 м оп від передавального лазера (Лн+СПМ). Недоліком відомого каналу є те, що він не здійснює інформаційний взаємозв'язок з ЛА на несучих частотах n та додаткового сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з додатковим скануванням" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, багатоканальний селектор подовжніх мод (БСПМ), передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмо (19) UA (11) 51039 (13) U ( 6 Моп ) від передавального лазера (Лн+МСПМ), а також введено модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та, в разі необхідності, формування і обробки його зображення. 3 дових биттів, формувачі імпульсів, схему "і", лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА і 6 м оп - введення опорної частоти (6 м оп) від передавального лазера (Лн+БСПМ) та модифікований блок дефлекторів (МБД). Недоліком каналу-прототипу є те, що він не може формувати та обробляти зображення ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА, який дозволить виявляти ЛА та одночасно при високоточному вимірюванні радіальної швидкості у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, здійснювати багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА тільки на несучих частотах n, та в разі необхідності, формувати і обробляти його зображення. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомий канал-прототип [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, багатоканальний селектор подовжніх мод, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему "і", лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, електронноцифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА і 6 м - введення опорної частоти (6 м оп) від передавального лазера (Лн+БСПМ) та модифікований блок дефлекторів, замість БСПМ введено модифікований СПМ (МСПМ) [3] і 6 м введення опорної частоти (6 м оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ) та замість ІБ введено модифікований ІБ (МІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, та в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення. Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА пов'язана з використанням МЧЧМВ [4] та синхронізованого одномодового багаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА та при одночасному високоточному вимірюванні радіальної швидкості у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, створенні багатоканального (N) інформаційного взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах n, та в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення. 51039 4 На Фіг.1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал. На Фіг.2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: І - структурна схема реалізації стежуючого принципу вимірювання; II - структурна схема вимірювання радіальної швидкості ЛА. На Фіг.3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-ма діаграмами спрямованості в ортогональних площинах. На Фіг.4 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему "і", лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки n, електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА, 6 м - введення опорної частоти (6 м оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ) і модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, та в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення. Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з більш кращими характеристиками) (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: багатоканального (N) інформаційного зв'язку та лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умовою використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот n); рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-х парціальних діаграм спрямованості, що частково перетинаються, за умовою використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів) 54= 5- 4= м, 97= 9- 7=2 м, 63= 6- 3= =3 м, 82= 8- 2=6 м Груповий сигнал, який складений із несучих частот n, минаючи МБД, потрапляє на ПРДО де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (взаємозв'язок) (Фіг.1 - 3). Також, за допомогою МСПМ та 5 модифікованого інформаційного блоку створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти) на два променя з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (Фіг.4). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурній площині u0v рознесені на відстані . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА ХОУ змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різниця фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної площини також змінюється від точки до точки. В залежності від різниці фаз у картинній площині змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної до начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами та відстанню до картинної площини 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. Водночас сигнал частот міжмодових биттів м, 2 м, 3 м та 6 м 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, 3). Період сканування задається блоком керування дефлекторів, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через передавальну оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: 5, 4= м, 9, 7=2 м, 6, 3=3 м, 8, 2= =6 м, та фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин і або X і У, при цьому несучі частоти n та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації - проходять вдовж РСН (Фіг.2). 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. Тому у модифікованому інформаційному блоці здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Прийняті прийомною оптикою від ЛА інформаційні та відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС лазерного випромінювання за допомогою фото детектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Посилювані широкосмуговим підсилювачем, вони розподіляються: - в модифікований інформаційний блок для обробки інформації, що приймається від ЛА та 51039 6 відбитого лазерного сигналу із просторовою модуля цією поляризації, що зондує, від його поверхні для формування та обробки зображення ЛА; - по РП, які настроєні на відповідні частоти: м, 2 м, 3 м, 6 м. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП4 (РП6 м) - формують сигнал для визначення радіальної швидкості ЛА, а РП1 (РП м), РП2 (РП2 м) і РП3 (РП3 м) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів ЛІВС. Принцип вимірювання R' ЛА полягає в наступному (Фіг.1 - 3). На перший змішувач (ЗМ1) від РП4 (РП6 м) подається сигнал із частотою 6 м від, який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот 6 м від+ м п, від керуючого генератора та фільтрується. У фазовій автопідстройці частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою п від опорного генератору. Отриманий сигнал з частотою г з виходу А керуючого генератора подається на вхід другого змішувача (ЗМ2), де змішується з опорною частотою 6 м. Сигнал різницевої частоти 6 м від-( м- 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 м допл перетворюються в ЕЦОМ у цифроаналоговий сигнал, що у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА на цифровому табло блоку відображення інформації. В разі необхідності виявлення ЛА у заданої крапці простору груповий сигнал, який складений із частот міжмодових биттів і несучих частот n, сканується у заданій зоні із заданим законом сканування у вигляді сумарної ДС лазерного випромінювання за допомогою модифікованого блоку дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД. Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточастотного спектру лазера-передавача та є невелике за потужністю - не використовується. Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу і лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації для каналу, що пропонується, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектру випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Кількість інформаційних каналів (N), що формуються, залежить від кількості мод (несучих частот n), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель, №25800, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. / О.В. Коломійцев, Г. В. Альошин, В. В. Баранник та ін. - №u200703166; Заяв. 26.03.2007; опубл. 27.08.2007; Бюл. № 13-8с 7 2. Патент України на корисну модель №43790, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з додатковим скануванням. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В.Бєлімов та ін. - №u200904605; Заяв. 08.05.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. №16. - 8с. 3. Патент України на корисну модель №43725, Україна, МПК Н04Q1/453. Модифікований селектор подовжніх мод. / О. В. Коломійцев, Г. В. Альо 51039 8 шин, В. В. Бєлімов та ін. - №u200903693; Заяв. 15.04.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. №16. - 6с. 4. 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. 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 51039 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