Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для лівс з розширеними можливостями

Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛІВС з розширеними можливостями, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор 3 сті (кутових швидкостей) для детального розпізнавання ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛІВС з розширеними можливостями, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, інформаційний взаємозв'язок з ним, високоточне вимірювання кутових швидкостей (прискорення ' і ') у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та, завдяки використання його поляризаційних ознак, що отримуються, детально розпізнавати ЛА за короткий час. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймаючу 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, електронно-цифрову обчислювальну машину та Δvм оп-введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δvм оп, 2Δvм оп, 3Δvм оп, 6Δvм оп) від лазера, що передає, після ШП замість МІБ введено інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ) із б-введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна. Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛІВС з розширеними можливостями, пов'язана з використанням ЧЧМ [3] та синхронізованого одномодового багаточастотного випромінювання єдиного лазерапередавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні і інформаційному взаємозв'язку з ЛА, високоточному вимірюванні кутової швидкості (прискорення ' і ') у широкому діапазоні дальностей починаючи з початкового моменту його польоту та розширенні набору поляризаційних ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на його розпізнавання. На фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією поляризації; Δvм оп…введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δvм оп, 2Δvм оп, 3Δvм оп, 6Δvм оп) від лазера, що передає; б-введення сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна. На фіг.2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-ма ДС в ортогональних площинах. На фіг.3 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. 67625 4 На фіг.4 приведені епюри напруг з виходів блоків пропонованого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛІВС з розширеними можливостями містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймаючу 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, тригери "1"|"0", схеми І, реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та Δvм оп-введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δvм оп, 2Δvм оп, 3Δvм оп, 6Δvм оп) від лазера, що передає. Робота запропонованого каналу полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання 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 частковому перетину 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів) Δv54=v5-v4=Δvм, Δv97=v9-v7=2Δvм, Δv63=v6v3=3Δvм, Δv82=v8-v2=6Δvм; - інформаційного каналу зв'язку, за умови використання сигналу на несучій частоті v1; - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжньої моди (несучої частоти v10). Сигнал несучої частоти v1 минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБРМ та формує інформаційний сигнал, що передається на ЛА (взаємозв'язок) (фіг.1, 2). Також, за допомогою СПМ та ІБРМ створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти v10) на два променя (v10(1) та v10(2)) з поворотом площини поляризації на кут 90° в одному з них (фіг.3). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурній площині U0V рознесені на відстані . Різниця ходу пучків до картинної площини ЛА ХОУ змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різниця фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної площині також змінюється від точки до точки. В залежності від різниці фаз у картинній площині змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної до початкової і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами  та відстанню до картинної площини R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації 5 випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Водночас, сигнал частот міжмодових биттів Δvм, 2Δvм, 3Δvм та 6Δvм 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 задається блоком керування дефлекторів, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через передавальну оптику, груповий лазерний Імпульсний сигнал пар частот: v5,v4=Δvм, v9,v7=2Δvм, v6,v3=3Δvм та v8,v2=6Δvм фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин  і  або X і У. При цьому несуча частота v1 та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації (v10(1) та v10(2)) 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 ІБРМ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Прийняті прийомною оптикою від ЛА інформаційні та, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі 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 ІБРМ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні для розпізнавання ЛА; - по РП, які настроєні на відповідні частоти: Δvм, 2Δvм, 3Δvм та 6Δvм. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 і РП2 (РПΔvм і PП2Δvм) формують сигнал прискорення ', а РП3 і РП4 (РП3Δvм і РП6Δvм) - прискорення '. Формування сигналу прискорення ' полягає в наступному. Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти Δvм 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 Δvм 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. Надходячи першим, імпульс від тригера відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 і схему "І" та для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від тригера надходить на реверсивний вхід того ж 67625 6 РЛч, який здійснює зворотній рахунок надходячих через його імпульси. Надходячи 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 різницеве число на схему порівняння і т.д. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів, порівняно різниці 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. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в ІБРМ, де завдяки додаткової обробці 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 точки простору, груповий сигнал, складений Із частот міжмодових биттів сканується у вигляді сумарної діаграми спрямованості лазерного випромінювання 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 і лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації для каналу, що пропонується, пов'язано із забезпеченням 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. Патент на корисну модель № 44334, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковими можливостями. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - № U200906326; заяв. 18.06.2009; опубл. 25.09.2009; Бюл. № 18. - 8 с. 2. Патент на корисну модель № 56916, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛІВС з додатковими можливостями. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201011816; заяв. 05.10.2010; опубл. 25.01.2011; Бюл. № 2. - 10 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. 7 4. Патент на корисну модель № 23215, Україна, МПКН04 Q1/453. Селектор подовжніх мод для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. / 67625 8 О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - № u200700070; заяв. 02.01.2007; опубл. 10.05.2007; Бюл. № 6 - 6 с. 9 67625 10 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601