Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньотраєкторних вимірювань

Реферат: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів (ЛА) з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньотраєкторних вимірювань містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, 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), блок розпізнавання, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та м - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу кутових (тангенціальних) швидкостей літального апарата. Додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. UA 122882 U (12) UA 122882 U UA 122882 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної вимірювальної системи" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), блок дефлекторів (БД), 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, формувачі імпульсів (ФІ), схеми "і" ("І"), лічильники (Лч), змішувачі (ЗМ), фільтри (Ф), формувачі мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДШ), фазову автопідстройку частоти (ФАПЧ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки Δνп, електронну обчислювальну машину (ЕОМ), блок розпізнавання (БР), гіростабілізовану платформу (ГСП) та ΔνM - введення опорної частоти (ΔνM ОП) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей літального апарата (ЛА). Недоліком відомого каналу є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом з центральним командним пунктом (ЦКП). Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, 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 Δνп, формувач імпульсів, схему "і", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, блок розпізнавання, апаратуру обміну даними (АОД), гіростабілізовану платформу та Δνм - введення опорної частоти (Δνм оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей ЛА. 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 з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей у нічний час, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА і її передачу до споживачів на ЦКП, оперативну високоточну навігацію в будьякій точці земної поверхні, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди та, в разі необхідності, розпізнавання ЛА. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, 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 Δνп, формувач імпульсів, схему „і", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, блок розпізнавання, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та Δνм - введення опорної частоти (Δνм оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей ЛА, згідно з корисною моделлю, додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем (АСРНС). Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА 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 високоточному вимірюванні радіальної швидкості ЛА, оперативних обробці, відображенні, 1 UA 122882 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 збереженні і видачі споживачам інформації, яка отримана, високоточній навігації та, в разі необхідності, розпізнаванні ЛА. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: б введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальної) швидкостей ЛА; І вимірювальний сигнал; II - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛА) в ортогональних площинах. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, селектор подовжніх мод 4, 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 Δνмп, формувач імпульсів 19, схему „і" 20, формувач мірних імпульсів 21, лічильник 22, дешифратор 23, електронну обчислювальну машину 24, блок розпізнавання 25, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем 26, апаратуру обміну даними 27, гіростабілізовану платформу 28 та Δνм - введення опорної частоти (Δνм оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей ЛА. Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення РСН на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки 4-м парціальним ДС, що частково перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів): Δν54=ν5-ν4=Δνм, Δν97=ν9-ν7=2Δνм, Aν63=ν6-ν3=3Δνм, Δν82=ν8-ν2=6νм. Сигнал частот міжмодових биттів Δνм, 2Δνм, 3Δνм та 6Δνм потрапляє на БД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС ЛВ попарно зустрічно сканують БД у кожній з двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот ν5,ν4=Δνм, ν9,ν7=2Δνм, ν6,ν3=3Δνм та ν8,ν2=6Δνм 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, при цьому формується РСН (фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС ЛВ, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС ЛВ, за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучих частотах і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів Δνм від, 2Δνм від, 3Δνм від, 6Δνм від. Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП Δνм від), формують сигнал радіальної швидкості ЛА, а РП2 (РП 2Δνм від), РПЗ (РП 3Δνм від) і РП 4 (РП 6Δνм від) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів СЗТВ (фіг. 1). Принцип вимірювання радіальної швидкості ЛА полягає у наступному. На перший змішувач (ЗМ1) від РП 4 (РП 6Δνм від) подається сигнал з частотою 6Δνм від, який змішується через зворотний зв'язок з сумішшю частот 6Δνм від +νм п, від КГ та фільтрується. У ФАПЧ на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою νп від ОГ. Отриманий сигнал з частотою Δνг з виходу А керуючого генератора подається на вхід ЗМ 2, де змішується з опорною частотою 6Δνм. Сигнал різницевої частоти Δνм від-(Δνм-νм п), отриманий з виходу Ф2, через ФІ надходить на схему "І". На Лч проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена дешифратором кількість рахункових імпульсів, пропорційна частоті νм допл, перетворюється в ЕОМ у цифроаналоговий сигнал, який у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА на відповідному табло. Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. Об'єктивний контроль та обробка (вимірювання) радіальної швидкості відбувається в ЕОМ. 2 UA 122882 U 5 10 15 20 25 30 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. Вимірювальна інформація про кутові (тангенціальні) швидкості ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в БР для розпізнавання ЛА, що супроводжується. Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута α і місця β. Видача інформації, яка отримана під час проведення випробувань ЛА, споживачам (на ЦКП) 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 ДС ЛВ, 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 № 103673, Україна, МПК G01S 17/42. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної вимірювальної системи / О.В. Коломійцев, I.I. Сачук, Г.В. Певцов та ін. - № u201506160; заяв. 22.06.2015; опубл. 25.12.2015; бюл. № 24. - 4 с. 2. Патент на корисну модель № 114459, Україна, МПК G01S 17/42. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи /ОБ. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Певцов та ін. - № u201609258; заяв. 05.09.2016; опубл. 10.03.2017; бюл. №5. - 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 апарата / О.В. Коломійцев. - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; бюл. № 24. - 14 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів (ЛА) з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньотраєкторних вимірювань, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, 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), блок розпізнавання, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та м - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу кутових (тангенціальних) швидкостей літального апарата, який відрізняється тим, що додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. 3 UA 122882 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4