Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для лівс з можливістю формування та обробки зображення ла

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для ЛІВС з можливістю формування та обробки зображення ЛА, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх U 1 3 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 vм передаючого лазера, б введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарату для уточнення похибки збігу по кутах. Недоліком каналу-прототипу є те, що канал не може формувати та обробляти зображення ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для ЛІВС з можливістю формування та обробки зображення ЛА, який дозволить здійснювати інформаційний взаємозв'язок з ЛА, одночасно при стійкому його кутовому автосупроводженні з високою точністю вимірювати кути азимута  і міста  у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та, в разі необхідності, формувати і обробляти 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, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери („1”|„0”), схеми „і”, лінії затримки, лічильники, цифроаналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконуючі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою vм передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах, після ШП замість ІБ введено модифікований інформаційний блок (МІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та, в разі необхідності, формування і обробки його зображення. Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для ЛІВС з можливістю формування та обробки зображення ЛА пов'язана з використанням МЧЧМВ [3] та синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в здійснені інформаційного взаємозв'язку з ЛА, при одночасному його стійкому кутовому автосупроводженні - вимірюванні з високою точністю кутів азимута і міста у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту польоту ЛА та, в разі необхідності, формуванні і обробці його зображення. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу АСН, де: а - введення опорного сигналу з частотою vм (3vм) лазера-передавача; б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (куто 56912 4 вих швидкостей ' і ') ЛА для уточнення похибки збігу по кутах каналів. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя ДС лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На фіг. 3 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. На фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН. На фіг. 5 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН, які визначають полярність, де: а) - для визначення знаку «+»; б) - для визначення знаку «-». На фіг. 6 приведено кут відхилення ЛА від РСН відносно ЛІВС. Запропонований канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для ЛІВС з можливістю формування та обробки зображення ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та, в разі необхідності, формування і обробки його зображення, 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 vм передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах. Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для ЛІВС з можливістю формування та обробки зображення ЛА полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання YAG:Nd3+ - лазера (або лазера з найбільш кращими показниками) (Лн) за допомогою СПМ [4] виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: - 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) v54=v5-v4=vм, v97=v9-v7=2vм, v63=v6v3=3vм, v82=v8-v2=6vм; - інформаціонного каналу зв'язку, за умови використання сигналу на несучій частоті v1; - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжньої моди (несучої частоти v10). Сигнал несучої частоти v1, минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує інформаційний сигнал, що передається на ЛА (взаємозв'язок) (фіг. 1, 2). Також, за допомогою СПМ та модифікованого інформаційного блоку створюєть 5 ся лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти v10) на два променя (v10(1)) та v10(2)) з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості u0v рознесені на відстані . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цім 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 к начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами  та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Водночас, сигнал частот міжмодових биттів vм, 2vм, 3vм та 6vм потрапляє на БД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування задається блоком керування дефлекторів, який разом з Лн живляться від КЕ. 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 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 несуча частота v1 та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації (v10(1) та v10(2))) - проходять вдовж РСН (фіг. 2). 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 МІБ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Прийняті прийомною оптикою від ЛА інформаційні та, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС лазерного випромінювання за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем вони розподіляються: - в МІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні для формування та обробки зображення ЛА; 56912 6 - по РП, які настроєні на відповідні частоти: vм, 2vм, 3vм, 6vм. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РПvм від і РП2vм від - формують сигнал похибки по куту , а РП3vм від і РП6vм від - по куту . Формування сигналу похибки по куту  полягає в наступному. Введення імпульсного сигналу (а) з опорного каналу vм, перетвореного ФІ1 у «пачки» опорних імпульсів на частоті vм оп, надходить на схему «І». Виділений і посилений імпульсний сигнал з РПvм від частоти міжмодових биттів vм від (фіг. 4, 5), 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vм від імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2vм від детектується, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється за таким же законом 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 «І». У 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. 5). 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, 6). 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 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 vм від, а на тригер надходить другим імпульс з ФІ2 міжмодової частоти 2vм від (фіг. 1, 4 6). На схему «І» від тригера подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунка імпульсів частоти міжмодових биттів vм. Оскі 7 льки тривалість строба залежить лише від величини відхилення ЛА від РСН, а не від сторони відхилення, маємо схему визначення полярності сигналу похибки («+» або «-»). Якщо ЛА буде розташований нижче РСН, то першим надійде імпульс від ФІ2 з каналу 2vм від, а другим - з каналу vм від. Визначення знаку «+» або «-», або сторони відхилення ЛА від РСН (фіг. 1; 5 а, б) складається в наступному. Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то імпульс 1 (фіг. 1, 5 а) від каналу vм від випереджає імпульс 2 каналу 2vм 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. 5 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 . Імпульс зі схеми «І» подається на знаковий розряд лічильника імпульсів з частотою vм. 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-передавальну платформу таким чином, щоб ЛА знаходився на РСН каналу АСН, тоб 56912 8 то на РСН сумарної ДС лазерного випромінювання (фіг. 2, 6). Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА та обробка (вимірювання) кутів азимута  і міста  відбувається в ЕЦОМ. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент на винахід 59115 А, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком на підставі модернізованого частотночасового методу вимірювання. /Г.В. Альошин, О.В. Коломійцев, Д.П. Пашков - № 2003010713; Заяв. 27.01.2003; Опубл. 15.08.2003; Бюл. № 8.-5 с. 2. 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 - 8 с. 3. Деклараційний патент України на винахід № 65099А, Україна, МGR 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. 4. Патент на корисну модель, № 23215, Україна, МGR Н04 Q 1/453. Селектор подовжніх мод для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - № u200700070; Заяв. 02.01.2007; опубл. 10.05.2007; Бюл. № 6 - 6 с. 9 56912 10 11 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 56912 Підписне 12 Тираж 23 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