Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ла

Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки 3 Недоліком каналу-прототипу є те, що він не може формувати та обробляти зображення ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання кутових швидкостей (прискорення ' і ') ЛА, багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ним на частотах міжмодових биттів 9 м ... N мn та, в разі необхідності, формування і обробку зображення ЛА. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип [2], який 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, 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, додатково після ШП замість ІБ введено модифікований інформаційний блок (МІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування і обробки його зображення. Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача та МЧЧМВ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в високоточному вимірюванні кутової швидкості (прискоренні ' і ') ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на частотах міжмодових биттів та, в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення. На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал; м оп...введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп, 2 м оп, 3 м оп, 6 м оп) від лазера, що передає. На Фіг.2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На Фіг.3 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. На Фіг.4 приведені епюри напруг з виходів блоків пропонуємого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з 55499 4 накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування і обробки його зображення, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери „1" „0", схеми „і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронноцифрову 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. Робота запропонованого каналу полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd 3+ - лазера (або лазера з кращими характеристиками) (Лн) за допомогою СПМ БРК виділяються необхідні пари частот для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умовою використання сигналів комбінацій подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів 101= 10- 1=9 м,... N мn); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних ДС, за умовою використання різницевих частот міжмодових биттів 54= 5- 4= м, 97= 9- 7=2 м, 63= 6- 3=3 м, 82= 8- 2=6 м; - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот n1, n2). Груповий лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів N мn, минаючи БД, потрапляє на ПРДО де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (Фіг.1, 2). За допомогою СПМБРК та МІБ створюються два лазерні сигнали із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (кожної несучої частоти n1 та n2) на два променя з поворотом плоскості поляризації на кут 90 в одному з них ( n1a, n1б, та n2a, n2б Фіг.2, 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості u0ν рознесеш на відстані . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цім різність фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні поля у картинної плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз у картинній плоскості змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної к начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл Інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції та дорівнює значенню ступеня 5 поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмо-дових биттів м, 2 м, 3 м та 6 м надходить на БД, що складається з 4х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: 5, 4= м, 9, 7=2 м, 6, 3=3 м та 8, 2=6 м фокусується в скануєми точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин і або X і У, при цьому груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот 9 м ... N мn та лазерні сигнали із просторовою модуляцією поляризації ( nla, nlб, та n2a, n2б) - 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 ПРМО від ЛА відбиті в процесі сканування чотирьох ДС лазерного випромінювання, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів, Підсилені ШП, вони розподіляються в МІБ для обробки інформації, яка приймається від ЛА і відбитих лазерних сигналів із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА та по РП, що настроєні на відповідні частоти: м від, 2 м від, 3 м від, 6 м від. Одночасно імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 і РП2 (РП м від і PП2 м від) формують сигнал прискорення ', а РП3 і РП4 (PП3 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 РЛч 1 (Фіг.4). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який перетворю 55499 6 ється ФТД у радіочастоту міжмодових биттів м від, змінюється по закону руху ДС лазерного випромінювання, перетворюється у другої лінії II ФІ 2 у точках 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 надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотній рахунок імпульсів, які надходять через нього. Третій та наступні імпульси, надходять на тригер і роблять аналогічні дії першому. Другий імпульс не надходить на схему «І», а третій імпульс, як і перший, надходить, на ФІ 3, схему «І», пропускає різностне 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, а коли не співпадає – покорочується. Формування сигналу прискорення ', відбувається аналогічним чином, як для прискорення '. Отримання інформації про кутові швидкості (прискорення ' і ') з її відображенням відбувається в ЕЦОМ. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості комбінацій парних мод (несучих частот n), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації 1. Патент України на винахід №25804, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранннк та ін. № u200703227; Заяв. 26.03.2007; Опубл. 27.08.2007; Бюл. №13.-8 с 2. Патент на корисну модель, №48402, Україна, MПK G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів. /О.В. Коломійцев, В.В. Бєлімов, Д.Г. Васильєв та ін. - № u200911402; Заяв. 09.11.2009; опубл. 10.03.2010; Бюл. №5-8с. 3. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Модернізований частотно-часовий метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів. /О.В. Коломійцев -№2003054908; Заяв. 29.05.2003; Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 8 с. 7 55499 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 55499 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