Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю розпізнавання ла

Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю розпізнавання ЛА, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор по U 1 3 модових биттів, формувач імпульсів, тригер „1"|„0", схему „і", лічильники, фільтр із заданою смугою припущення, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференцюємі 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 використанням частот міжмодових биттів та можливістю розпізнавання ЛА, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання похилої дальності до ЛА у широкому діапазоні дальностей, багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ним на частотах міжмодових биттів 9 Δ м... NΔ м та, в разі необхідності, розпізнавання ЛА. 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 з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Δ м, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δ м і 2Δ 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, диференцюємі ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА, додатково після ШП замість ІБ введено багатофункціональний інформаційний блок (БІБ) із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та його розпізнавання. Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю розпізнавання ЛА пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача та МЧЧМВ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в високоточному вимірюванні похилої дальності до ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на частотах міжмодових биттів 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 складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарату, що виміряна. На фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. 55504 4 На фіг. 3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків вимірювання R до ЛА, де: а) - від блоку опорного сигналу; б) – від блоку відбитого сигналу. Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю розпізнавання ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Δ м, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δ м і 2Δ м, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок із б – введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та його розпізнавання, 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, диференцюємі ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА. Робота запропонованого каналу полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ лазера (або лазера з більш кращими характеристиками) (Лн) за допомогою СПМБРК виділяються необхідні пари частот для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умовою використання сигналів комбінацій подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів Δ 101= 10- 1=9Δ м,... NΔ мn; - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних ДС, за умовою використання різницевих частот міжмодових биттів Δ 54= 5- 4=Δ м, Δ 97= 9- 7=2Δ м, Δ 63= 63=3Δ м, Δ 82= 8- 2=6Δ м Груповий лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів NΔ mn, минаючи БД, потрапляє на ПРДО де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від БІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (фіг.1 - 3). Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів Δ м, 2Δ м, 3Δ м та 6Δ м надходить на БД, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 1, 3). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через передавальну оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: 5, 4=Δ м, 9, 7=2Δ м, 6, 3=3Δ м та 8, 2=6Δ м фо 5 кусується в скануємі точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин і β або X і У, при цьому груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот 9Δ м ... NΔ мn - проходить вдовж РСН (фіг. 3). Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА полягає в наступному (фіг. 2, 5). На боці, який передає. Виділена СПМБРК із спектру випромінювання лазера перша пара частот 54, розщеплюється під дією розщепітеля (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний - сканований дефлектором 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 Δ м - поступає на формувач імпульсів ФІ1, де відбувається виділення «пачок» імпульсів, що приймаються схемою «І». Прийняті ПРМО від ЛА, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС лазерного випромінювання, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП, вони розподіляються в БІБ для обробки інформації (9Δ м від... NΔ мn), яка приймається від ЛА та по РП, що настроєні на відповідні частоти: Δ м від, 2Δ м від, 3Δ м від, 6Δ м від. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 (PПΔ м) - формує сигнал про R до ЛА, а РП 4 (PП6Δ м), РП2 (PП2Δ м) і РПЗ (PП3Δ м) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів ЛІВС. Отриманий від ФТД, перетворений в сигнал Δ м додатковий оптичний сигнал частоти 5,4 з «бланкуючими» імпульсами, - здобуває чіткі границі «бланкуючого» імпульсу та 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 ДД 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 Δ м, підсилюється ШП та виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти Δ м від. Проходячи через Дет, перетворюється точно також, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти Δ м, надходить тільки на тригер з індексом «0», «перекидаючи» його. Сигнал, що надходить з тригера на 55504 6 схему «І», здійснює періодичне «відкриття» 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 вмикання ключа (для формування «бланкуючого» імпульсу). Так як канал вимірювання похилої дальності до ЛА пропонується 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 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 огинаючої при заданому граничному значенні напруги Uп. Це значить, що точність залежить від форми ДС, що сканує 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. 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. Джерела інформації 1. Патент на корисну модель, №25803, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - № и200703185; Заяв. 26.03.2007; опубл. 27.08.2007; Бюл. № 13-8с. 2. Патент на корисну модель, № 48399, Україна, МПК G01S17/42. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів. /О.В. Коломійцев, В.В. Бєлімов, Д.Г. Васильєв та ін. - № и200911397; Заяв. 09Л 1.2009; опубл. 10.03.2010; Бюл. № 5 - 8 с. 3. Деклараційний патент України на винахід N«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 - 8 с. 7 55504 8 9 55504 10 11 Комп’ютерна верстка М. Мацело 55504 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