Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ла

Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з на 3 В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА, який дозволить виявляти ЛА та при одночасному з високою точністю вимірюванні кутових швидкостей (прискорення ' і ') 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 канал-прототип [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, багатоканальний селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери „1"|„0", схеми „і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп, 2 м оп, 3 м оп, 6 м оп) від лазера, що передає, замість БСГТМ введено модифікований СПМ (МСПМ) [3] 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 кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА пов'язана з використанням синхронізованого одномодового багаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача та МЧЧМВ [4]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА та при одночасному високоточному вимірюванні кутової складової швидкості (прискорення ' і ') 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. На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. На Фіг.2 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.3 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. На Фіг.4 приведені епюри напруг з виходів блоків пропонованого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей 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, фото 51040 4 детектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину, м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп, 2 м оп, 3 м оп, 6 м оп) від лазера, що передає, і модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, та в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення. Робота запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей 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-м парціальним діаграмам 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, 2). Також, за допомогою МСПМ та модифікованого інформаційного блоку створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти) на два променя з поворотом площини поляризації на кут 90° в одному з них (Фіг.3). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурній площині u0v рознесені на відстані . Різниця ходу пучків до картинної площини ЛА ХОУ змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різниця фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній площині 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 початкової і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами та відстанню до картинної площини R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні Л А 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 5 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 живляться від керуючого елемента. Проходячи через передавальну оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: та 5, 4= м, 9, 7=2 м, 6, 3=3 м 8, 2=6 м 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 змінюється 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 огинаючи сигнали ДС лазерного випромінювання за допомогою фотодетектора 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 відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією 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. Одночасно імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 і РП2 (PП м від і PП2 м від) - формують сигнал прискорення ', а РПЗ і РП 4 (РП3 м від і РП6 м від) - прискорення '. Формування сигналу прискорення ', полягає в наступному. Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти м оп, надходять на реверсивний лічильник (РЛч 1) (Фіг.3). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який перетворюється ФТД у радіочастоту міжмодових биттів м від, змінюється по закону руху ДС лазерного випромінювання, перетворюється у другої лінії II ФІ 2 у крапках переходів півперіодів сканування в імпульси (один імпульс за півперіод сканування), надходить на тригер "1" та запускає його першим імпульсом. Перший імпульс, який надходить від тригера відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 і схему "І" для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від тригера 51040 6 надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотній рахунок імпульсів, які надходять через нього. Третій і т.д. імпульси, надходять на тригер та роблять аналогічні дії першому. Другий імпульс не надходить на схему "І", а третій імпульс надходить, як і перший, на ФІ 3, схему "І", пропускає різницеве число на схему порівняння і т.д. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів, порівняно різності подовженого та покороченого (руху ДС) півперіоду сканування. Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає з швидкістю руху ДС лазерного випромінювання, а коли не співпадає - скорочується (Фіг.4). Формування сигналу прискорення ', відбувається таким же чином, як для прискорення '. Отримання інформації про кутові швидкості (прискорення ' і ') з її відображенням відбувається в ЕЦОМ. 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 (Фіг.1, 2). 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 України на винахід №25804, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. № u200703227; Заяв. 26.03.2007; Опубл. 27.08.2007; Бюл. №13. - 8с 2. Патент України на корисну модель №43788, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковим скануванням. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - №u200904602; Заяв. 08.05.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. №16. - 8с. 3. Патент України на корисну модель №43725, Україна, МПК Н04 Q1/453. Модифікований селектор подовжніх мод. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, 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, MПК G01S17/42, G01S17/66. 7 Модернізований частотно-часовий метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів. / О.В. 51040 8 Коломійцев - №2003054908; Заяв. 29.05.2003; Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 8с. 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 51040 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