Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ла

Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, U 1 3 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 формувати та обробляти зображення ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення 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∆vм ... N∆vмn та, в разі необхідності, формування і обробку зображення 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 ∆vм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів ∆vм і 2∆vм, передавальну оптику, приймаючу оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "i", лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА, додатково після ШП замість ІБ введено модифікований інформаційний блок (МІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування і обробки його зображення. Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення 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, формуванні і обробки його зображення. На Фіг.1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу. На Фіг.2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. На Фіг.3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На Фіг.4 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. На Фіг.5 приведені епюри напруг з виходів блоків вимірювання R до ЛА, де: а) від блоку опорного сигналу; б) від блоку відбитого сигналу. 55507 4 Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів ∆vм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів ∆vм і 2∆vм, передавальну оптику, приймаючу оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування і обробки його зображення, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "i", лічильники, фільтр із заданою смугою пропущення, детектор, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронноцифрову обчислювальну машину, 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 ∆v101=∆v10-∆v1=9∆vм,...N∆vмn); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних ДС, за умовою використання різницевих частот міжмодових биттів ∆v54=v5-v4=∆vм, ∆v97=v9-v7=2∆vм, ∆v63=v6-v3=3∆vм, ∆v82=v8-v2=6∆vм; - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот vn1, vn2). Груповий лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів N∆vмn, минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (Фіг.1-3). За допомогою СПМБРК та МІБ створюються два лазерні сигнали із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (кожної несучої частоти vn1, та vn2) на два променя з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (vn1a, vn1б, та vn2a, vn2б) Фіг.3, 4). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості u0v рознесені на відстані ρ. Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз у картинній плоскості змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної до 5 начальної і т. д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами ρ та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції та дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів ∆vм, 2∆vм, 3∆vм та 6∆vм надходить на БД, що складається з 4х 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: v5,v4=∆vм, v9,v7=2∆vм, v6,v3=3∆vм та v8,v2=6∆vм фокусується в скануємі точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин α і β або X і У, при цьому груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот 9∆vм ... N∆vмn та лазерні сигнали із просторовою модуляцією поляризації (vn1a, vn1б, та vn2a, vn2б) - проходять вдовж РСН (Фіг.3). Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА полягає в наступному (Фіг.2, 5). На боці, який передає. Перша пара частот v54 виділена СПМБРК із спектру випромінювання лазера 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 міжмодових биттів ∆vм - поступає на формувач імпульсів ФІ1, де відбувається виділення «пачок» імпульсів, що приймаються схемою «І». При відбитті лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА змінюються амплітудні і фазові співвідношення між ортогонально поляризаційними компонентами, параметри їх поляризаційні і, відповідно комплексні коефіцієнти когерентності відбитого поля. Просторовий розподіл поляризаційних характеристик такого відбитого сигналу по зміні контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо. Тому у модифікованому інформаційному блоці здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. 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 МІБ для обробки інформації (9∆vм від ... N∆vмn), 55507 6 яка приймається від ЛА і відбитих лазерних сигналів із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА та по РП, що настроєні на відповідні частоти: ∆vм від, 2∆vм від, 3∆vм від, 6∆vм від. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 (PП∆vм) - формує сигнал про R до ЛА, а РП4 (РП6∆vм), РП2 (PП2∆vм) і РП3 (РП3∆vм) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів ЛІВС. Отриманий від ФТД, перетворений в сигнал ∆vм додатковий оптичний сигнал частоти v5,4 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 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 v5,4 у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал ∆vм, підсилюється ШП та виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти ∆vм від. Проходячи через Дет, перетворюється точно також, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти ∆vм, надходить тільки на тригер з індексом «0», «перекидаючи» його. Сигнал, що надходить з тригера на 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 піко-секундних 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 v5,4 і v9,7. 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. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості комбінацій парних мод (несучих частот vn), 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. - № u200703185; Заяв. 26.03.2007; опубл. 27.08.2007; Бюл. № 13 - 8 с. 7 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. - № u200911397; Заяв. 09.11.2009; опубл. 10.03.2010; Бюл. № 5 - 8 с. 55507 8 3. 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 - 8 с. 9 55507 10 11 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 55507 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