Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю розпізнавання ла

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю розпізнавання ЛА, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований блок дефлекторів, передавальну U 1 3 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 кутах, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не може розпізнавати ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю розпізнавання ЛА, який дозволить виявляти ЛА та одночасно при стійкому його кутовому автосупроводженні з високою точністю вимірювати кути азимута і міста 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, 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 кутах, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА замість БСПМ введено модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ) [3] та замість ІБ введено багатофункціональний інформаційний блок (БІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, та в разі необхідності, його розпізнавання. Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю розпізнавання ЛА пов'язана з використанням МЧЧМВ [4] та синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА та при одночасному його стійкому кутовому автосупроводженні з високою точністю вимірюванні кутів азимута і міста у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, створенні багатоканального (N) інформаційного взаємозв'язку з ЛА на несучих 51062 4 частотах n, та в разі необхідності, його розпізнавання. На Фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу АСН, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал; а – введення опорного сигналу з частотою М (3 М) лазера-передавача; 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) та сканування сумарною ДС лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-мя діаграмами спрямованості в ортогональних площинах. 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, де: 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 можливістю розпізнавання ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, 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, 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 кутах, багатофункціональний інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, та в разі необхідності, його розпізнавання. Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю розпізнавання ЛА полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з найбільш кращими показниками) (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. 5 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, 2). Водночас сигнал частот міжмодових биттів М, 2 М, 3 М та 6 М 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 керуючого елемента. Проходячи через передаючу оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: 5, 4= М, 9, 7=2 М, 6, 3=3 М, 8, 2=6 М фокусується в скануєми 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.2). Прийняті приймаючою 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 модифікований інформаційний блок для обробки інформації, що приймається від ЛА; - по РП, які настроєні на відповідні частоти: М, 2 М, 3 М, 6 М При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП М від і РП2 М від - формують сигнал похибки по куту , а РПЗ М від І РП6 М від по куту . Формування сигналу похибки по куту , полягає в наступному. Введення імпульсного сигналу (а) з опорного каналу М, перетвореного ФІ1 у «пачки» опорних імпульсів на частоті М оп, надходить на схему «І». Виділений і посилений імпульсний сигнал з РП М від частоти міжмодових биттів М від (Фіг.3, 4), детектується Дет, у виді огинаючей сигналу, що змінюється за законом руху ДС лазерного випромінювання і, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у точках переходів періодів сканування в імпульси (один імпульс за період сканування), надходить на тригер «1», перекидуючи його. У цей же час, виділений і посилений РП2 М від імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2 М від детектується, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється по такому ж закону і, проходячи Ф, перетворюються у ФІ2 у точках переходів періодів коливань в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер «0», встановлюючи його у вихідний стан. Задача виміру 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 «1». У 51062 6 зв'язку з тим, що передній фронт імпульсу досить малий у порівнянні з дозволом, що вимагається за часом, характерними значеннями сигналу, що визначають начало 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 проходження імпульсів у схемі «І» від ФІ1, тобто відбувається виділення «пачок» імпульсів, число яких пропорційно куту відхилення ЛА від РСН (Фіг.5). Підраховані лічильником імпульси, перетворюються цифро-аналоговим перетворювачем 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 [4]. Відфільтрований у ФНЧ і посилений підсилювачем сигналу похибки, отриманий сигнал відпрацьовується за допомогою виконавчого механізму ( , надходить від ПСП на вхід ЕЦОМ та виділяється в ній у вигляді 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, 5). На схему «І» від тригера подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунка імпульсів частоти міжмодових биттів АУМ. 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 («+» або «-»), або сторони відхилення ЛА від РСН (Фіг. 1; 4 а, б) складається з наступного. 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 спрацює, тому що імпульс 1 не збіжиться в часі з даним стробом. Знак сигналу похибки по куту залишається позитивним («+»). Якщо ЛА знаходиться нижче РСН (Фіг.4 б), то імпульс І відстає від імпульсу 2, тому він збігається в часі зі стробом. Схема «І» спрацьовує і змінює знак («-» або полярність) напруги сигналу похибки по куту . 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 . Виконавчі механізми ВМ і ВМ , розвертають приймально-передаючу платформу таким чином, 7 щоб ЛА знаходився на РСН каналу АСН, тобто на РСН сумарної ДС лазерного випромінювання, яка сформована з чотирьох парціальних ДС (Фіг.2, 5). Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА та обробка (вимірювання) кутів азимута і міста відбувається в ЕЦОМ. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в БІБ для 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. 51062 8 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, № 23213, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для лазерної інформаційновимірювальної системи. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - №u200700012; Заяв. 02.01.2007; опубл. 10.05.2007; Бюл. № 6 - 8с. 2. Патент України на корисну модель № 43787, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з додатковим скануванням. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. №u200904601; Заяв. 08.05.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. № 16. - 10 с. 3. Патент України на корисну модель № 43725, Україна, МПК Н04 Q1/453. 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.-6 с/ 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 - 4 с. 9 51062 10 11 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 51062 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