Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування, який містить керуючий елемент, блок керування U 1 3 налу похибки, виконуючі механізми, електронноцифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою м передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах, Інформаційний блок (ІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює інформаційного взаємозв'язку з ЛА на N частотах міжмодових биттів 9 м ... N мn та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) за умови пошуку ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування, який дозволить здійснювати точне і стійке його кутове автосупроводження при одночасному вимірюванні кутів азимута і міста у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту польоту ЛА та багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА на частотах міжмодових биттів 9 м ... N мn і в разі необхідності пошуку ЛА - сканування сумарною ДС у заданій зоні. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомий канал-прототип [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передаючу оптику, приймаючу оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери ("1"|"0"), схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконуючі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою м передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутам, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, замість СПМ введено СПМ з багаточастотним розділенням каналів (СПМ БРК) [3] та замість БД введено модифікований БД (МБД). Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування пов'язана з використанням МЧЧМВ [4] і синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в стійкому кутовому автосупроводженні ЛА при одночасному високоточному вимірюванні кутів азимута і міста у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на частотах міжмодових биттів (підвищення об'єму інформації, яка передається та приймається) і в разі пошуку ЛА - скануванні сумарною ДС у заданій зоні по заданому закону. 49915 4 На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу АСН: а - введення опорного сигналу з частотою м (3 м) лазерапередавача; б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей ' і ') ЛА для уточнення похибки збігу по кутах каналів. На Фіг.2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН), сканування 4-ма ДС в ортогональних площинах та сумарною ДС. На Фіг.3 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН. На Фіг.4 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН, які визначають полярність: а) для визначення знаку "+"; б) - для визначення знаку "-". На Фіг.5 приведено кут відхилення ЛА від РСН відносно ЛІВС. Запропонований канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, модифікований блок дефлекторів, передаючу оптику, приймаючу оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери ("1"|"0"), схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконуючі механізми, електронноцифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою м передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутам, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА. Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та додаткового сканування полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з найбільш кращими показниками) (Лн) за допомогою СПМ БРК виділяються необхідні пари частот для створення: багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умовою використання сигналів комбінацій подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів 101= 10- 1=9 м,...N мn); рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС, завдяки частковому перетину 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умовою використання різницевих частот міжмодових биттів 54= 5- 4= м, 97= 9- 7=2 м, 63= 6- 3=3 м, 82= 8- 2=6 м. Груповий лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів N мn, минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБ та формує бага 5 токанальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (Фіг.1, 2). Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів м, 2 м, 3 м та 6 м надходить на модифікований блок дефлекторів, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через передаючу оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: 5, 4= м, 9, 7=2 м, 6, 3=3 м та 8, 2=6 м фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС у кожній із двох ортогональних площин і або Х та У, при цьому груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот 9 м...N мn - проходить вдовж РСН (Фіг.2). Прийняті приймальною оптикою від ЛА, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем, вони розподіляються в ІБ для обробки інформації (9 м від ... N мn), яка приймається від ЛА та по РП, що настроєні на відповідні частоти: м від, 2 м від, 3 м від, 6 м від. Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП м і РП2 м - формують сигнал похибки по куту , а РП3 м і РП6 м - по куту . Формування сигналу похибки по куту , полягає в наступному. Введення з опорного каналу імпульсного сигналу м (а), перетвореного ФІ1 у "пачки" опорних імпульсів на частоті м оп, надходить на схему "І". Виділений і посилений імпульсний сигнал з РП м частоти міжмодових биттів м від (Фіг.3, 4), детектується у виді огинаючої сигналу, що змінюється за законом руху ДС лазера і, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у крапках переходів періодів сканування в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер "1", перекидаючи його. У цей же час, виділений і посилений РП2 м імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2 м від детектується, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється по такому ж закону. Проходячи Ф, перетворюється у ФІ2 у крапках переходів періодів коливань в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер "0", установлюючи його у вихідний стан. Вимір часового інтервалу в схемі "І" із заданою точністю, полягає у встановленні критерію початку і кінця відліку часового інтервалу по визначених характеристиках значення імпульсних сигналів, що надходять на входи схеми "І". У зв'язку з тим, що передній фронт імпульсу досить малий у порівнянні з дозволом, що вимагається за часом, характерними значеннями сигналу, які визначають початок і кінець відліку часового інтервалу, є граничне значення Uп (порогове значення напруги) (Фіг.4). Завдяки періодичному за цикл сканування відкриттю і закриттю тригером схеми "І", регулюється прохо 49915 6 дження імпульсів у схемі "І" від ФІ1, тобто відбувається виділення "пачок" імпульсів, число яких пропорційно куту відхилення ЛА від РСН (Фіг.4, 5). Підраховані лічильником імпульси перетворюються ЦАП в аналоговий сигнал похибки з необхідним знаком, що змішується у ФНЧ з імпульсним сигналом від каналу кутових швидкостей ЛА (б) для уточнення похибки збігу по кутах. Завдяки обліку вимірювальної інформації від каналу кутових швидкостей (б) у ФНЧ усуваються динамічна і флуктуаційна похибки фільтрації. Відфільтрований у ФНЧ і посилений підсилювачем сигналу похибки, отриманий сигнал відпрацьовується за допомогою ВМ ( ), надходить від ПСП на вхід ЕЦОМ та виділяється в ній у виді числа, пропорційного вимірюваному куту азимута . Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то на схему "І" першим надходить імпульс з ФІ2 міжмодової частоти м від, а на тригер надходить другим імпульс з ФІ2 міжмодової частоти 2 м від (Фіг.1, 4, 5). На схему «І» від тригера подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунку імпульсів частоти міжмодових биттів м від. Оскільки тривалість строба залежить лише від величини відхилення ЛА від РСН, а не від сторони відхилення, необхідно мати схему визначення полярності сигналу похибки ("+" або "-"). Якщо ЛА буде розташований нижче РСН, то першим надійде імпульс від ФІ2 з каналу 2 м від, а другим - з каналу м від. Визначення знаку ("+" чи "-"), або сторони відхилення ЛА від РСН (Фіг.1; 4 а, б) полягає в наступному. Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то імпульс 1 (Фіг.1, 4 а) від каналу м від випереджає імпульс 2 каналу 2 м від. Оскільки строб від тригера затримується на час, що перевищує тривалість імпульсу 1 (або 2), то схема збігів "І" не спрацьовує, тому що імпульс 1 не збігається в часі з даним стробом. Знак сигналу похибки по куту залишається позитивним. Якщо ЛА знаходиться нижче РСН (Фіг.3 б), то імпульс 1 відстає від імпульсу 2, тому він збігається в часі зі стробом. Схема "І" спрацьовує і змінює знак (або полярність) напруги сигналу похибки по куту а. Імпульс зі схеми "І" подається на знаковий розряд лічильника імпульсів з частотою м. Число імпульсів у лічильнику пропорційно куту відхилення від РСН. Форматування сигналу похибки по куту , відбувається таким же чином, як для сигналу похибки по куту . ВМ і ВМ розвертають приймальнопередавальну платформу таким чином, щоб ЛА знаходився на РСН каналу АСН, тобто на РСН сумарної ДС (Фіг.2, 5). Відображення вимірювальної інформації про кути азимута і міста ЛА відбувається в ЕЦОМ. Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточастотного спектру лазера-передавача та є невеликим за потужністю - не використовується. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості комбінацій парних мод (несучих частот n), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. В разі необхідності виявлення ЛА під час його 7 пошуку, груповий сигнал, який складений із частот міжмодових биттів, за допомогою МБД сканується сумарною ДС у заданій зоні із заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС задається БКД (Фіг.1,2). Джерела інформації 1. Деклараційний патент на винахід 59115 А, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком на підставі модернізованого частчасового методу вимірювання. / Г.В. Альошин, О.В. Коломійцев, Д.П. Пашков. - №2003010713; Заяв. 27.01.2003; Опубл. 15.08.2003; Бюл. №8. 5с. 2. Патент на корисну модель, №23213, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напря 49915 8 мком для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - №u200700012; Заяв. 02.01.2007; опубл. 10.05.2007; Бюл. №6-8с. 3. Патент України на корисну модель, №35477, Україна, МПК Н04Q1/453. Селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів. / О.В. Коломійцев, Г,В. Альошин, В.В. Баранник та ін. №u200803492; Заяв. 18.03.2008; опубл. 25.09.2008; Бюл. №18-6с. 4. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, МПК 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. №3-4с. 9 49915 10 11 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 49915 Підписне 12 Тираж 26 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