Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями

Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, 3 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) та багатофункціональний інформаційний блок (БІБ) із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та, в разі необхідності, його розпізнавання. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не використовує лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах n1 та n2 для детального розпізнавання ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями, який дозволить виявляти ЛА, одночасно при високоточному вимірюванні радіальної швидкості R' у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, здійснювати багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА тільки на несучих частотах  n та, завдяки використання поляризаційних ознак ЛА, що отримуються, детально розпізнавати його за короткий час. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомий канал-прототип, який 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) та багатофункціональний інформаційний блок із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та, в разі необхідності, його розпізнавання додатково після ШП замість БІБ введено інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ) із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна. Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА пов'язана з використанням МЧЧМВ [3] та синхронізованого одномодового багато час 60334 4 тотного випромінювання єдиного лазерапередавача. 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 розширенні набору ознак його розпізнавання, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на розпізнавання ЛА. На Фіг.1 приведено передаючий бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією поляризації; б - введення сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна. 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 діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання у невеликому куті І окремо 4-мя ДС в ортогональних площинах. На Фіг.4 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, 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 та 6 м - введення опорної частоти (6 м оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного 3+ спектра випромінювання YAG:Nd - лазера (або лазера з більш кращими характеристиками) (Лн) за допомогою МСГЇМ [4] виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку та лазерного сигналу із просторовою модуляцією 5 поляризації, за умовою використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот  n ); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 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. Також, за допомогою МСПМ та ІБРМ створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання із двох несучих частот ( n1 та n2 ) у вигляді двох променів з вертикальною ( n1 ) та горизонтальною ( n2 ) поляризацією (Фіг.4). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурної плоскості V0U рознесені на відомій відстані q . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цім різність фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз (амплітуд) 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 q та відстанню до картинної плоскості 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. Груповий сигнал, який складений із несучих частот  n , минаючи МБД, потрапляє на ПРДО де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБРМ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (взаємозв'язок) (Фіг.1-3). 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 БКД, який разом з Лн живляться від КЕ. 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 скануємі точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин  і  або X і 60334 6 У, при цьому несучі частоти  n (інформаційний сигнал та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації) проходять вдовж РСН (Фіг.3). Прийняті прийомною оптикою від ЛА інформаційні та лазерні імпульсні сигнали І огинаючи сигнали ДС лазерного випромінювання відбиті в процесі сканування чотирьох ДС за допомогою фотодетектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті І різницевих частотах міжмодових биттів. Посилювані ШП вони розподіляються: - в ІБРМ для обробки інформації, що приймається від ЛА; - по РП, які настроєні на відповідні частоти: м , 2 м , 3 м , 6 м . 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, що відображається у ЕЦОМ. Тому у ІБРМ також здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Так як канал, що пропонується, використовується в структурі ЛІВС, тому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 4 (РП6 м від) формують сигнал для визначення радіальної швидкості ЛА, а РП1 (РП м від), РШ ( м від) І РП3 (РП3 м від) - для інших вимірювальних каналів ЛІВС. Принцип вимірювання R' ЛА полягає в наступному (Фіг.1-3). На перший змішувач (ЗМ1) від РП 4 (РП6 м подається сигнал із частотою 6 м від, який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот 6 м від +  М П, від КГ та фільтрується. У фазовій автопідстройки частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою  n від ОГ. 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 від) ( м -  М П), отриманий з виходу Ф2, через формувач імпульсів, надходить на схему «І». На лічильник проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМЇ. Виділене ДІЛ кількість рахункових імпульсів пропорційне частоті  М ДОПЛ, перетворюються в ЕЦОМ у цифроаналоговий сигнал, який у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА на цифровому табло БВІ. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА використовується в ІБРМ, де завдяки додаткової обробці 7 елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля (суми сигналів різної поляризації) забезпечується точне значення кутових швидкостей ЛА, розширюється набір ознак його розпізнавання, підвищується ефективність та скорочується час на розпізнавання ЛА, що супроводжується. В разі необхідності виявлення ЛА у заданої точці 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 блока дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД. Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу та 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: 60334 8 1. 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. 2. Патент України на корисну модель №51060, Україна, MПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА. / О.В.Коломійцев, О.О.Болюбаш, Д.Г.Васильєв та ін. - №и201001528; Заяв. 15.02.2010; Опубл. 25.06.2010; Бюл.№12.10с. 3. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, MПК 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. 4. Патент України на корисну модель №43725, Україна, МПК Н04Q1/453. 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. 9 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 60334 Підписне 10 Тираж 24 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