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

Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛІВС з можливістю формуван 3 м оп та 6 м оп ) від лазера, що передає. Недоліками каналу є відсутність можливості здійснювання інформаційного взаємозв'язку з літальним апаратом (ЛА). Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип є "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок (ІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, 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 56908 2 м оп , (11) (  м оп , UA биттів (19) міжмодових 3 частотами міжмодових биттів (  м оп , 2 м оп , 3 м оп та 6 м оп ) від лазера, що передає. Недоліком каналу-прототипу є те, що канал не може формувати та обробляти зображення ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛІВС з можливістю формування та обробки зображення ЛА, який дозволить здійснювати інформаційний взаємозв'язок з ЛА, високоточне вимірювання кутових швидкостей (прискорення  ' і ' ) у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та, в разі необхідності, формувати і обробляти 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, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення інформації та  м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (  м оп , 2 м оп , 3 м оп та 6 м оп ) від лазера, що передає, після ШП замість ІБ введено модифікований інформаційний блок (МІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та, в разі необхідності, формування і обробки його зображення. Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛІВС з можливістю формування та обробки зображення ЛА пов'язана з використанням МЧЧМВ [3] та одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазерапередавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в створенні інформаційного взаємозв'язку з ЛА, високоточному вимірюванні кутової складової швидкості (прискорення  ' і ' ) у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та, в разі необхідності, формуванні і обробки зображення ЛА. На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. 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 для ЛІВС з можливістю формування та обробки зображення ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх 56908 4 мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, та в разі необхідності, 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 та 6 м оп ) від лазера, що передає. Робота запропонованого каналу полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (Лн) за допомогою СПМ [4] виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинающихся 4-х парціальних діаграм спрямованості, 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 ; - інформаціонного каналу зв'язку, за умови використання сигналу на несучій частоті 1 ; - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжньої моди (несучої частоти 10 ). Сигнал несучої частоти 1 минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує інформаційний сигнал, що передається на ЛА (взаємозв'язок) (Фіг.1, 2). Також, за допомогою СПМ та модифікованого інформаційного блоку створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти 10 ) на два променя ( 10(1) та 10(1) ) з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (Фіг.3). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості u 0  рознесені на відстані  . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА ХОУ 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, 5 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 БД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.1, 2). Період сканування задається блоком керування дефлекторів, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через передавальну оптику, 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 Y , при цьому несуча частота 1 та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації (10(1) та 10(1) ) - 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 МІБ 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 ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем, вони розподіляються: - в МІБ 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 та 6м . При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 і РП2 ( PПм і PП2м ) - формують сигнал прискорення  ' , а РП3 і РП4 ( PП3м і PП6м ) - 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.4). 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, перетворю 56908 6 ється 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. Надходячий першим імпульс 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 надходячих через його імпульсів. Надходячий на тригер третій імпульс і т.д. здійснюють дію таким же чином, як перший. Другий імпульс не надходить на схему «І», а третій імпульс надходить, як і перший 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 лазерного випромінювання, а коли не співпадає - покорочується (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. 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. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент України на винахід №63285 А, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів на підставі модернізованого частотночасового методу вимірювання. / Г.В. Альошин, О.В. Коломійцев, Д.П. Пашков. - №2003032666; Заяв. 27.03.2003; Опубл. 15.01.2004; Бюл. № 1. - 8 с. 2. Патент України на винахід №25804, Україна, MПК G01S17/42, G01S 17/66. 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. - 8 с. 3. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Модернізований частотно-часовий метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів. / О.В. Коломійцев - №2003054908; Заяв. 15.03.2004; Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 4 с. 4. Патент на корисну модель №23215, Україна, МПК Н04Q 1/453. Селектор подовжніх мод для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - №u200700070; Заяв. 02.01.2007; опубл. 10.05.2007; Бюл. № 6 - 6 с. 7 56908 8 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 56908 Підписне 10 Тираж 23 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