Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для комбінованої лазерної системи

Реферат: Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для комбінованої лазерної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми I, схеми порівняння (СП) 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. Додатково введено оптикоелектронний модуль (OEM), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів та після СП замість електронно-обчислювальних машин і блоків відображення інформації введено електронну обчислювальну машину зі зв'язком від OEM. UA 91807 U (12) UA 91807 U UA 91807 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки комбінованої лазерної системи (КЛС). Відомий "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковим скануванням для ЛВС" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), модифікований блок дефлекторів (МБД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), тригери ("1"|"0"), реверсивні лічильники (РЛч), схеми I, схеми порівняння (СП), електронно-цифрові обчислювальні машини (ЕЦОМ), блоки відображення інформації (БВІ) та Δνм оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп, 2Δνм оп, 3 Δνм оп, 6Δνм оп) від передавального лазера. Недоліками відомого каналу є те, що він не зберігає інформацію, яка оброблена під час проведення випробувань літального апарата (ЛА). Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип є "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковим скануванням для ЛВС полігонного випробувального комплексу" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, реверсивні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми "і", схеми порівняння, електроннообчислювальні машини, блоки відображення інформації та Δνм оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп, 2Δνм оп, 3Δνм оп, 6Δνм оп) від передавального лазера. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює об'єктивний контроль у денних і нічних умовах під час проведення випробувань ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для комбінованої лазерної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання кутових швидкостей ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей під час проведення випробувань ЛА у нічний час, збереження інформації, яка оброблена під час проведення вимірювань ЛА та, в разі необхідності його пошук у заданій зоні. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми "і", схеми порівняння, електронно-обчислювальні машини, блоки відображення інформації та Δνм оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп, 2Δνм оп, 3Δνм оп, 6Δνм оп) від передавального лазера, додатково введено оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів та після СП замість ЕОМ і БВІ введено ЕОМ з зв'язком від OEM. Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для комбінованої лазерної системи пов'язана з використанням одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового метода (ЧЧМ) [3] та OEM. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у високоточному вимірюванні кутових швидкостей ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та, в разі необхідності, його пошуку у заданій зоні. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: Δνм оп, 2Δνм , 3Δνм оп, 6Δνм оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів від оп передавального лазера; І - вимірювальний сигнал; II - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання у заданому куті і, окремо, 4-мя ДС в ортогональних площинах. На фіг. 3 приведені епюри напруг з виходів блоків запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для комбінованої лазерної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, 1 UA 91807 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 лазер з накачкою 3, селектор подовжніх мод 4, модифікований блок дефлекторів 5, передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль 7, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, резонансні підсилювачі 11, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ 1-12, ФІ 2-13, ФІ 3-14), тригери 15, реверсивні лічильники 16, схеми "і" 17, схеми порівняння 18, електронну обчислювальну машину 19 та Δνм оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп, 2Δνм оп, 3Δνм оп, 6 Δνм оп) від передавального лазера. Робота запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для комбінованої лазерної системи полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково 4-х парціальних ДС, що перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів): Δν54=ν5-ν4=Δνм, Δν97=ν9-ν7=2Δνм, Δν63=ν6-ν3=3Δνм, Δν82=ν8-ν2=6Δνм. Сигнал частот міжмодових биттів Δνм, 2Δνм, 3Δνм та 6Δνм надходить на модифікований блок дефлекторів, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують МБД у кожній з двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот ν5,ν4=Δνм, ν9,ν7=2Δνм, ν6,ν3=3Δνм та ν8,ν2=6Δνм фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС у кожній з двох ортогональних площин α і β (або X і У, фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС лазерного випромінювання за допомогою фотодетектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем, вони розподіляються по резонансних підсилювачах, які настроєні на відповідні частоти: Δνм від, 2Δνм від, 3Δνм від, 6Δνм від. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 і РП2 (РП Δνм від і РП 2Δνм від) формують сигнал кутової швидкості α', а РП3 і РП4 (РП 3Δνм від і РП 6Δνм від) - кутової швидкості β'. Формування сигналу прискорення α' полягає у наступному. Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти Δνм 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 Δνм від, змінюється по закону руху ДС лазерного випромінювання, перетворюється у другій 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. Надходячий першим, імпульс від тригера відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 на схему I та для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від тригера надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотній рахунок надходячих через нього імпульсів. Надходячи на тригер третій імпульс і т.д. здійснюють дію таким же чином, як перший. Другий імпульс не надходить на схему I, а третій імпульс надходить, як і перший на ФІ 3, схему I, пропускає різніцеве 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 лазерного випромінювання, а коли не співпадає - покорочується (фіг. 3). Формування сигналу кутової швидкості β' відбувається таким же чином, як і для кутової швидкості α' (фіг. 1). Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА, об'єктивний контроль та обробка (вимірювання) кутової швидкості відбувається в ЕОМ. Для збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, в пам'яті ЕОМ використовується база даних - сукупність взаємопов'язаних даних, організованих у відповідності до схеми даних таким чином, щоб з ними міг працювати користувач. Підвищення швидкості обробки інформації, яка надходить на ЕОМ, здійснюється за рахунок використання технології синтезу часу параметризованих паралельних програм. В разі необхідності виявлення ЛА під час його пошуку, груповий сигнал, який складений з частот міжмодових биттів, за допомогою МБД сканується сумарною ДС лазерного випромінювання у заданій зоні за заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС задається БКД (фіг. 1, 2). 2 UA 91807 U 5 10 15 20 25 Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 47088, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковим скануванням для ЛВС. / О.В. Коломійцев, В.В. Бєлімов, Д.Г. Васильєв та ін. - № u200909369; заяв. 11.09.2009; опубл. 11.01.2010; Бюл. № 1. - 8 с. 2. Патент на корисну модель № 71844, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковим скануванням для ЛВС полігонного випробувального комплексу. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, С.В. Бугаєв та ін. - № u201201175; заяв. 06.02.2012; опубл. 25.07.2012; Бюл. № 14. - 5 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Частотночасовий 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. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для комбінованої лазерної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми I, схеми порівняння (СП) 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, який відрізняється тим, що додатково введено оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів та після СП замість електронно-обчислювальних машин і блоків відображення інформації введено електронну обчислювальну машину зі зв'язком від OEM. 3 UA 91807 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4