Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань

Реферат: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, формувач імпульсів, схему „і", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину (ЕОМ), апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та м - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера, крім того додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. UA 121596 U (12) UA 121596 U UA 121596 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань (СЗТВ). Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), модифікований блок дефлекторів (МБД), передавальну оптику (ПРДО), оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі (ЗМ), фільтри (Ф), фазову автопідстройку частоти (ФАПЧ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки Δνп, формувач імпульсів (ФІ), схему "і" "І", формувач мірних імпульсів (ФМІ), лічильник (Лч), дешифратор (ДТП), електронну обчислювальну машину (ЕОМ), гіростабілізовану платформу (ГСП) та Δνм - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера. Недоліками відомого каналу є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, формувач імпульсів, схему "і", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, апаратуру обміну даними (АОД), гіростабілізовану платформу та м - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює оперативну високоточну навігацію. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань, який дозволить здійснювати пошук літального апарату (ЛА) у заданій зоні за заданим законом сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) у денний і нічний час доби, виявлення, високоточне вимірювання радіальної швидкості у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, оперативні обробку, відображення, збереження і видачу споживачам інформації, яка отримана під час проведення випробувань ЛА та оперативну високоточну навігацію в будь-якій точці земної поверхні, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди. 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, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, формувач імпульсів, схему "і", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та м - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера, додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем (АСРНС). Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу ЧЧМ [3] та OEM. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у пошуку ЛА у денний і нічний час доби, виявленні, високоточному вимірюванні радіальної швидкості, оперативних обробці, відображенні, збереженні і видачі споживачам інформації, яка отримана та високоточній навігації. На Фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: І вимірювальний сигнал; II - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах, На Фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС ЛВ у заданому куті, і окремо, 4-ма ДС ЛВ в ортогональних площинах. 1 UA 121596 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, селектор подовжніх мод 4, модифікований блок дефлекторів 5, передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль 7, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, резонансні підсилювачі 11, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі (ЗМ 1-12 і ЗМ 2-13), фільтри (Ф 1-14 і Ф 2-15), фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів 16, керуючий генератор 17, опорний генератор 18 з частотою підставки п, формувач імпульсів 19, схему "і" 20, формувач мірних імпульсів 21, лічильник 22, дешифратор 23, електронну обчислювальну машину 24, апаратуру обміну даними 25, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем 26, гіростабілізіровану платформу 27 та м введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера. Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення РСН на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки 4-м парціальним ДС ЛВ, що частково перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів): Δν54=ν5-ν4=м, 97=ν9-ν7=2м, 63=ν6-ν3=3м, 82=ν8-ν2=6м. Сигнал частот міжмодових биттів м, 2м, 3м та 6м надходить на МБД, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС ЛВ попарно зустрічно сканують МБД у кожній з двох ортогональних площин (Фіг. 1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот ν5,ν4=м, ν9, ν7=2м, ν6,ν3=3м та ν8,ν2=6м фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин α і β або X і У (Фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС ЛВ, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС ЛВ за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП, вони розподіляються по РП, які настроєні на відповідні частоти м від, 2м від, 3м від, 6м від. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 (РП м від), формують сигнал радіальної швидкості, а РП2 (РП 2м від), РП3 (РП 3м від) і РП 4 (РП 6м від) формують сигнали для інших вимірювальних каналів СЗТВ (фіг. 1). На ЗМ1 подається відбитий сигнал з частотою м від, який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот м від + м п, від КГ та фільтрується за допомогою Ф1. У ФАПЧ на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою νп, від ОГ. Отриманий сигнал з частотою г з виходу А керуючого генератора подається на вхід ЗМ2, де змішується з опорною частотою м оп. Сигнал різницевої частоти м від-(м-νм п), отриманий з виходу Ф2, через ФІ надходить на схему "І". На Лч проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена ДШ кількість рахункових імпульсів пропорційна частоті м допл, перетворюється в ЕОМ у цифроаналоговий сигнал, що у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА. Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. Обробка, відображення та зберігання інформації про радіальну швидкість ЛА відбувається в ЕОМ. Для збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, в пам'яті ЕОМ використовується база даних - сукупність взаємопов'язаних даних, організованих у відповідності до схеми даних таким чином, щоб з ними міг працювати користувач. Підвищення швидкості обробки інформації, яка надходить на ЕОМ, здійснюється за рахунок використання технології синтезу часу параметризованих паралельних програм. В разі необхідності виявлення ЛА під час його пошуку, груповий сигнал, який складений з частот міжмодових биттів, за допомогою МБД сканується сумарною ДС ЛВ у заданій зоні за заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС ЛВ задається БКД (Фіг. 1, 2). Гіростабілізірована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та виконавчі механізми по кутах азимута α і місця β. 2 UA 121596 U 5 10 15 20 Видача споживачам інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та отримання додаткової інформації від керівництва здійснюється за допомогою апаратури обміну даними за радіоканалом. Апаратура супутникових радіонавігаційних систем забезпечує можливість в будь-якій точці земної поверхні, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди визначити (уточнити) параметри СЗТВ - три координати і три складові вектора швидкості. Формування сумарної ДС ЛВ та створення РСН, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазерапередавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 102602, Україна, MПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи / О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - № u201504031; заяв. 27.04.2015; опубл. 10.11.2015; Бюл. № 21. - 4 с. 2. Патент на корисну модель № 112367, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи / О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - № u201607020; заяв. 29.06.2016; опубл. 12.12.2016; Бюл. № 23. - 6 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, MПК G01S 17/42, G01S 17/66. Частотночасовий 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. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, формувач імпульсів, схему "і", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину (ЕОМ), апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та м - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера, який відрізняється тим, що додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. 3 UA 121596 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4