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

Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковим скануванням та можливістю формування і обробки зображення ЛА, 3 несучих частотах n і частоті міжмодових биттів, високоточне вимірювання кутових швидкостей (прискорення ' і ') у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та, в разі необхідності, формування і обробку зображення ЛА. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, 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 M оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (M оп, 2M оп, 3M оп, 6M оп) від передавального лазера додатково після ШП замість інформаційного блока введено модифікований інформаційний блок (МІБ). Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковим скануванням та можливістю формування і обробки зображення ЛА пов'язана з використанням синхронізованого одномодового багаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача та ЧЧМ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні, високоточному вимірюванні кутової швидкості (прискорення ' і ') ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах n і частоті міжмодових биттів та, в разі необхідності, формуванні і обробці його зображення. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією поляризації; M оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (M оп, 2M оп, 3M оп, 6M оп) від передавального лазера. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС 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 пропонуємого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковим скануванням та можливістю формування і обробки зображення ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, багатоканальний селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпу 61324 4 льсів, тригери "1"|"0", схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та M оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (M оп, 2M оп, 3M оп, 6M оп) від передавального лазера. Робота запропонованого каналу полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового бага3+ точастотного спектра випромінювання YAG:Nd лазера (або лазера з більш кращими характеристиками) (Лн) за допомогою БСПМ [4] виділяються необхідні пари частот для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу комбінації подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів 101=10-1=9M), а також подовжніх мод (несучих частот n); - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжньої моди n (в подальшому n1, n2); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних ДС, за умови використання різницевих частот міжмодових биттів 54=5-4=M, 97=9-7=2M, 63=6-3=3M, 82=8-2=6M. Груповий сигнал, який складений із частоти міжмодових биттів 9M і несучих частот n, минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається для ЛА (взаємозв'язок) (фіг. 1, 2). Також, за допомогою БСПМ та модифікованого інформаційного блока створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти n) на два променя (n1 та n2) з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості U0V рознесені на відстані р. 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 до начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами р 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. Водночас сигнал частот міжмодових биттів M, 2M, 3M та 6M потрапляє на МБД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування зада 5 ється БКД, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: 5,4=M, 9,7=2M, 6,3=3M та 8,2=6M 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 частоти n, інформаційний сигнал 10,1=9M та сигнал із просторовою модуляцією поляризації n1, n2 проходять вдовж РСН (фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС лазерного випромінювання, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, за допомогою фотодетектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучих частотах і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ПІП вони розподіляються: - в МІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні; - по РП, що настроєні на відповідні частоти міжродових биттів: M від, 2M від, 3M від, 6M від. Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 і РП2 (PПM і PП2M) формують сигнал прискорення ', а РП3 і РП 4 (РП3M і РП6M) прискорення '. 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. Формування сигналу прискорення ' полягає в наступному. Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти M оп надходять на РЛч 1 (фіг. 3). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який перетворюється ФТД у радіочастоту міжмодових биттів M 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 61324 6 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 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 точки простору груповий сигнал, який складений із частот міжмодових биттів і несучих частот n, сканується у вигляді сумарної ДС за допомогою модифікованого блока дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД (фіг. 1, 2). Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу 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) в каналі, що пропонується, залежить від кількості мод (несучих частот n), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель №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. - 8 с. 2. Патент 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. - 8 с. 3. Патент на корисну модель №55645, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Частотно-часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату. /О.В. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24.-14 с. 4. Патент на корисну модель № 35476, Україна, МПК Н04Q1/453. Багатофункціональний селектор подовжніх мод /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В.Баранник та ін. - №u200803489; Заяв. 18.03.2008; опубл. 25.09.2008; Бюл. № 18 - 8 с. 7 61324 8 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 61324 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