Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю розпізнавання ла

Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), призми для частоти міжмодових биттів ∆vм, модифікований U 1 3 лювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "і", лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не може розпізнавати ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА, який дозволить виявляти ЛА та одночасно при високоточному вимірюванні похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, здійснювати багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА тільки на несучих частотах n, та в разі необхідності його розпізнавати. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомий канал-прототип [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, багатоканальний селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів ∆ м, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів ∆ м і 2∆ м, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "і", лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронноцифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА, замість БСПМ введено модифікований СПМ (МСПМ) [3] та замість ІБ введено багатофункціональний ІБ (БІБ) із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, та в разі необхідності його розпізнавання. Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА пов'язана з використанням МЧЧМВ [4] та синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазерапередавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА та при одночасному високоточному вимірюванні похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, створенні багатоканального (N) інформаційного взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах n, та в разі необхідності його розпізнавання. На Фіг.1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: 1 – вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал, б - введення сигналу тангенціальної 51061 4 складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарату, що виміряна. На Фіг.2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. На Фіг.3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-мя діаграмами спрямованості в ортогональних площинах. На Фіг.4 приведені епюри напруг з виходів блоків вимірювання похилої дальності до ЛА, де: а) - від блоку опорного сигналу; б) - від блоку відбитого сигналу. Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів ∆ м, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів ∆ м і 2∆ м, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "і", лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронноцифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА та багатофункціональний інформаційний блок із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, та в разі необхідності, його розпізнавання. Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з більш кращими характеристиками) (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку за умовою використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот n); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умовою використання комбінацій подовжніх мод («підфарбованих» різницевими частотами міжмодових биттів) ∆ 54= 5- 4=∆ м, ∆ 97= 9- 7=2∆ м, ∆ 63= 63=3∆ м, ∆ 82= 8- 2=6∆ м. Груповий сигнал, який складений із несучих частот n, минаючи МБД, потрапляє на ПРДО де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від БІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (взаємозв'язок) (Фіг.1, 3). Водночас сигнал частот міжмодових биттів ∆ м, 2∆ м, 3∆ м та 6∆ м потрапляє на МБД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. 5 Парціальні ДС попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (Фіг.1, 3). Період сканування задається блоком керування дефлекторів, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через передавальну оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: 5, 4=∆ м, 9, 7=2∆ м, 6, 3=3∆ м, 8, 2=6∆ м 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 несучі частоти n – проходять вдовж РСН (Фіг.3). Прийняті прийомною оптикою від ЛА інформаційні та відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС лазерного випромінювання за допомогою фотодетектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Посилювані ШП, вони розподіляються: - в багатофункціональний інформаційний блок для обробки інформації, що приймається від ЛА; - по РП, які настроєні на відповідні частоти: ∆ м, 2∆ м, 3∆ м, 6∆ м. Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА (в структурі ЛІВС) полягає в наступному (Фіг.2, 4). На боці, який передає. Виділена модифікованим селектором подовжніх мод із спектру випромінювання лазера перша пара частот 54, розщеплюється під дією розщепітеля (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний - сканований МБД під певним кутом (з часом Тпр, що задається від БКД), який проходить через ключ (К) (для виділення «бланкуючого» імпульсу (бланк - нуль)) і розщепітель, де відбувається виділення додаткового сигналу (2) поступає на ПРДО і далі на ЛА; 2) додатковий (1) - перетворюваний ФТД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття ∆ м - поступає на формувач імпульсів ФІ1, де відбувається виділення «пачок» імпульсів, що приймаються схемою «І». При цьому, отриманий від ФТД, перетворений додатковий оптичний сигнал частоти 5,4 з «бланкуючими» імпульсами в сигнал ∆ м, - здобуває чіткі границі «бланкуючого» імпульсу, проходячи ДО, підсилюється. Фільтр зі смугою пропущення П=1/ і (де і - тривалість імпульсу) виділяє з загального сигналу «бланкуючі» імпульси - в імпульси сигнали, що, проходячи ДЛ і Вип - (ФІ=ДЛ+Вип), виділяються у вигляді одного короткого імпульсу за початок «бланкуючого» імпульсу - надходять на тригер з індексом «1», включаючи його. На боці, який приймає. Відбитий від ЛА основний сигнал частот 5,4, у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал ∆ м, підсилюється ШП та виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти ∆ м від і, проходячи через Дет, перетворюється точно також, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти ∆ м, надходить тільки на тригер з індексом «0», «перекидаючи» його. Сигнал, що надходить з тригера на схему «І», здійснює періодичне «відкрит 51061 6 тя» і «закриття» проходу для «пачок» імпульсів з ФІ1, що підраховуються Лч і відпрацьовуються у вигляді числа, котре відповідає R, через ЕЦОМ на БВІ. Таким чином відбувається вимір похилої дальності до ЛА на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення включення ключа (для формування «бланкуючого» імпульсу). Так як канал вимірювання похилої дальності до ЛАпропонується ввести до складу структури ЛІВС з МЧЧМВ, то вмикання та вимикання ключа (К) відбувається одночасно для 2-ох пар частот 5,4 і 9,7. Апаратурні помилки виміру похилої дальності R до ЛА в запропонованому каналі - це помилки визначення початку і кінця відліку часового інтервалу, помилки за рахунок дискретності і нестабільність частоти проходження тактових (рахункових) імпульсів. Точність оцінки інтервалу визначається крутістю огинаючей при заданому граничному значенні напруги Uп. Це значить, що точність залежить від форми скануючей ДС лазерного випромінювання і відношення сигнал/шум. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА через б введення поступає на БІБ, де обробляється для здійснення розпізнавання літального апарату, за яким ведеться стеження. В разі необхідності виявлення ЛА у заданої точці простору груповий сигнал, який складений із частот міжмодових биттів і несучих частот n, сканується у заданій зоні із заданим законом сканування у вигляді сумарної ДС лазерного випромінювання за допомогою модифікованого блоку дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД (Фіг.1, 2). Випромінювання, яке знаходиться біля рівня втрат синхронізованого одномодового багаточастотного спектру лазера-передавача та є невелике за потужністю – не використовується. 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), що формуються, залежить від кількості мод (несучих частот n), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації 1. Патент на корисну модель, №25803, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - №u200703185; Заяв. 26.03.2007; опубл. 27.08.2007; Бюл. № 13-8с. 2. Патент України на корисну модель №43792, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності літальних апаратів 7 з додатковим скануванням. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - №u200904607; Заяв. 08.05.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. №16. - 10с. 3. Патент України на корисну модель №43725, Україна, МПК Н04 Q 1/453. Модифікований селектор подовжніх мод. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - №u200903693; Заяв. 15.04.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. №16. - 6с. 51061 8 4. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Модернізований частотно-часовий метод вимірювання параметрів руху літальних апаратів. /О.В. Коломійцев - №2003054908; Заяв. 15.03.2004; Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 8с. 9 51061 10 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 51061 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