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

Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод з багаточастотним 3 ройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Δvп, електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' літального апарату та 6Δvм - введення опорної частоти (6Δvм оп) від передавального лазера (Лн+СПМБРК). Недоліком каналу-прототипу е те, що він не може формувати та обробляти зображення ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ним на частотах міжмодових биттів 9Δvм...NΔvмп та, в разі необхідності, формування і обробку зображення 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 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, схему "і", лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Δvп, електронноцифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА та 6Δvм - введення опорної частоти (6Δvм оп) від передавального лазера (Лн+СПМБРК), додатково після ПІП замість ІБ введено модифікований інформаційний блок (МІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування і обробки його зображення. Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазерапередавача та МЧЧМВ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в високоточному вимірюванні радіальної швидкості R' 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 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. 55502 4 На Фіг.3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На Фіг.4 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА 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, 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, схему "і", лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Δvп, електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА, 6Δvм - введення опорної частоти (6Δvм оп) від передавального лазера (Лн+СПМБРК). Робота запропонованого каналу полягає в наступному (Фіг.1-3). Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання 3+ YAG:Nd - лазера (або лазера з найбільш 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 Δv101=v10-v1=9Δvv,...NΔvмп); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, 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; - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот vn1, vn2). Груповий лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів NΔvмп, 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.1-3). За допомогою СПМБРК та МІБ створюються два лазерні сигнали із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (кожної несучої частоти vn1 та vn2) на два променя з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (vn1a, vn1б, та vn2a, vn2б Фіг.3, 4). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості u0v рознесені на відстані ρ. Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цім різність фаз між поля 5 ризованими 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 р 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 імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів Δvм, 2Δvм, 3Δvм та 6Δvм надходить на БД, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.1-3). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: v5,v4=Δvм, v9,v7=2Δvм, v6,v3=3Δvм та v8,v2=6Δvм фокусується в скануємі 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 9Δvм...NΔvмп та лазерні сигнали із просторовою модуляцією поляризації (vn1a, vn1б, та vn2a, vn2б) - проходять вдовж РСН (Фіг.3). 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 модифікований інформаційний блок для обробки інформації, яка приймається від ЛА і відбитих лазерних сигналів із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні для формування та обробки зображення ЛА; - по резонансних підсилювачах, що настроєні на відповідні частоти: Δvм від, 2ΔvМ від, 3ΔvM від, 6ΔvM від. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП4 (РП6ΔvМ) - формують сигнал для 55502 6 визначення радіальної швидкості R' ЛА, а РП1 (PПΔvМ), РП2 (PП2ΔvМ) і РП3 (РП3ΔvМ) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів ЛІВС. Принцип вимірювання радіальної швидкості R' ЛА полягає в наступному (Фіг.1, 2). На перший змішувач (ЗМ1) від РП4 (РП6ΔvМ) подається сигнал із частотою 6ΔvМ від, який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот 6Δvм вiд+vм п, від КГ та фільтрується. У ФАПЧ на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою vп від ОГ. Отриманий сигнал з частотою Δvг з виходу А керуючого генератора подається на вхід другого змішувача (ЗМ2), де змішується з опорною частотою 6Δvм. Сигнал різницевої частоти 6Δvм вiд-(Δvм-vм п), отриманий з виходу Ф2, через ФІ, надходить на схему «І». На лічильник проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділене дешифратором кількість рахункових імпульсів пропорційне частоті vм допл, перетворюються в ЕЦОМ у цифроаналоговий сигнал, що у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА на цифровому табло блоку відображення інформації. Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточастотного спектру лазера-передавача та є невеликим 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) залежить від кількості комбінацій парних мод (несучих частот vп), 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. 2. Патент на корисну модель, №48401, Україна, МПК G01S17/42. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів. / О.В. Коломійцев, В.В. Бєлімов, Д.Г. Васильєв та ін. - №u200911401; Заяв. 09.11.2009; опубл. 10.03.2010; Бюл. №5 - 10с. 3. 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. 7 55502 8 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 55502 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