Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з бспм та розширеними можливостями

Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з БСПМ та розширеними можливостями, який містить керуючий елемент, блок керу 3 В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з БСПМ та розширеними можливостями, який дозволить здійснювати багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА на несучих частотах n і частоті міжмодових биттів, високоточне вимірювання кутових швидкостей (прискорення α' і β') у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та, завдяки використанню поляризаційних ознак ЛА, що отримуються, детально розпізнавати його за короткий час. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, багатофункціональний селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та Δvм оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δм оп, 2Δм оп, 3Δм ош 6Δм оп) від передавального лазера, додатково після ШП замість ІБ введено інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ) із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна. Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з БСПМ та розширеними можливостями пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача та ЧЧМ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в високоточному вимірюванні кутової швидкості (прискорення α' і β') ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА та розширенні набору поляризаційних ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на його розпізнавання. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією поляризації; Δм оп -.введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δм оп, 2Δм оп, 3Δм оп, 6Δм оп) від лазера, що передає. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (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 пропонуємого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з БСПМ та розширеними можливостями містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, 60353 4 багатофункціональний селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями із б введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та Δм оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δм оп, 2Δм оп, 3Δм оп, 6Δм оп) від передавального лазера. Робота запропонованого каналу полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового бага3+ точастотного спектра випромінювання YAG:Nd лазера (або лазера з більш кращими характеристиками) (Лн) за допомогою БСПМ [4] виділяються необхідні пари частот для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу комбінації подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів Δ101=10-1=9Δм), а також подовжніх мод (несучих частот n); - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот n1, n2); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних ДС, за умови використання різницевих частот міжмодових биттів Δ54=5-4=Δм, Δ97=9-7=2Δм, Δ63=63=3Δм, Δ82=8-2=6Δм. Груповий сигнал, який складений із частоти міжмодових биттів 9ΔM і несучих частот n, минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБРМ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається для ЛА (взаємозв'язок) (фіг. 1, 2). Також, за допомогою БСПМ та ІБРМ створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання із двох несучих частот (n1 та n2) у вигляді двох променів з вертикальною (n1) та горизонтальною (n2) поляризацією (фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурної плоскості V0U рознесені на відомій відстані Δq. Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА ХОУ змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цім різність фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз (амплітуд) у картинній плоскості змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної до начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами Δq та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промо 5 дульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Водночас сигнал частот міжмодових биттів Δм, 2Δм, 3Δм та 6Δм 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 БКД, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: 5, 4=Δм, 9, 7=2Δм, 6, 3=3Δм та 8, 2=6Δм 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 частоти N n, інформаційний сигнал 10, 1=9ΔM та сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах n1, n2 проходять вдовж РСН (фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС лазерного випромінювання, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, за допомогою фотодетектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучих частотах і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ПІП вони розподіляються: - в ІБРМ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні; - по РП, що настроєні на відповідні частоти міжродових биттів: Δм від, 2Δм від, 3Δм від, 6Δм від. Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 і РП2 (PПΔм і PП2Δм) формують сигнал прискорення α', а РПЗ і РП 4 (РП3Δм і РП6Δм) прискорення β'. 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, що відображається у ЕЦОМ. Тому у ІБРМ також здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Формування сигналу прискорення α' полягає в наступному. Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти Δм оп, надходять на РЛч 1 (фіг. 3). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який перетворюється ФТД у радіочастоту міжмодових биттів Δм від, змінюється по закону руху ДС лазерного випромінювання, перетворюється у другої лінії II ФІ 2 у точках переходів півперіодів сканування в імпульси (один імпульс за півперіод сканування), надходить на тригер «1» та запускає його першим імпульсом. 60353 6 Перший імпульс, який надходить від тригера відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 і схему «І» для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від тригера надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотній рахунок імпульсів, які надходять через нього. Третій та наступні імпульси, надходять на тригер і роблять аналогічні дії першому. Другий імпульс не надходить на схему «І», а третій імпульс, як і перший, надходить на ФІ 3, схему «І», пропускає різностне число на схему порівняння і т.д. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів порівняно різності подовженого та покороченого (руху ДС) півперіоду сканування. Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає з швидкістю руху ДС, а коли не співпадає - покорочується. Формування сигналу прискорення β' відбувається таким же чином, як для прискорення α'. Отримання інформації про кутові швидкості (прискорення α' і β') з її відображенням відбувається в ЕЦОМ. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в ІБРМ, де завдяки додаткової обробці елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля (суми сигналів різної поляризації) забезпечується точне значення кутових швидкостей ЛА, розширюється набір ознак його розпізнавання, підвищується ефективність та скорочується час на розпізнавання ЛА, що супроводжується. 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) залежить від кількості мод (несучих частот n), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент України на винахід № 25804, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - № u200703227; Заяв. 26.03.2007; Опубл. 27.08.2007; Бюл. № 13. - 8 с. 2. Патент України на корисну модель № 43724, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - № u200903688; Заяв. 15.04.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. № 16. - 8 с. 3. Патент України на корисну модель, № 55645, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Частотно-часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата. / О.В. Коломійцев - № u201005225; Заяв. 29.04.2010; Опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24. - 14 с. 7 4. Патент на корисну модель, № 35476, Україна, МПК Н04Q1/453. Багатофункціональний селектор подовжніх мод / О.В. Коломійцев, Г.В. Альо 60353 8 шин, В.В. Баранник та ін. - № u200803489; Заяв. 18.03.2008; опубл. 25.09.2008; Бюл. № 18 - 8 с. 9 60353 10 11 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 60353 Підписне 12 Тираж 24 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