Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи

Реферат: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, фільтр, схему І, лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину та 6м - введення опорної частоти (6м оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Додатково введено оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів. UA 102209 U (12) UA 102209 U UA 102209 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частини комбінованої лазерної системи (КЛС). Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), схему І ("І"), лічильник (Лч), змішувачі (ЗМ), фільтр (Ф), формувач мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДШ), фазову автопідстройку частоти (ФАПЧ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки Δνп, електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ), блок відображення вимірювальної інформації (БВІ) про радіальну швидкість R' літального апарату (ЛА) та 6Δνм - введення опорної частоти (6м oп) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Недоліком відомого каналу є те, що він не забезпечує збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА. Найближчим аналогом є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ для ЛІВС полігонного випробувального комплексу" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему І, лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та 6м - введення опорної частоти (6м oп) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Недоліком найближчого аналогу 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 радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальну (N) передачу команд керування на ЛА, об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей під час проведення його випробувань у нічний час та збереження інформації. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему І, лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, електронну обчислювальну машину та 6м - введення опорної частоти (6м oп) від передавального лазера (Лн+МСПМ), згідно з корисною моделлю, додатково введено оптикоелектронний модуль (OEM), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів. Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптикоелектронним модулем для комбінованої лазерної системи пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу (ЧЧМ)[3] та ОЕМ. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у високоточному вимірюванні радіальної швидкості R' ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальну (N) передачу команд керування на ЛА, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах та збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА. На фіг. 1 наведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; II - інформаційний сигнал; III - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах. На фіг. 2 наведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: І - структурна схема реалізації стежачого принципу вимірювання; II - структурна схема вимірювання радіальної швидкості ЛА. На фіг. 3 наведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. 1 UA 102209 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптикоелектронним модулем для комбінованої лазерної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 4, блок дефлекторів 5, передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль 7, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, інформаційний блок 11, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі (ЗМ 1-13 і ЗМ 2-14), формувачі імпульсів 15, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів 16, керуючий генератор 17, опорний генератор з частотою підставки п 18, фільтр 19, схему І 20, лічильник 21, формувач мірних імпульсів 22, дешифратор 23, електронну обчислювальну машину 24 та 6м - введення опорної частоти (6м oп) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи полягає у наступному. Зі спектру випромінювання одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод лазера-передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні частоти та їх комбінації для створення: - багатоканальної (N) передачі інформації на ЛА, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот vn); - РСН на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-м парціальним діаграмам спрямованості, що частково перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів) Δν54=ν5-ν4=м, Δν97=ν9-ν7=2м, 63=ν6-ν3=3м, 82=ν8-ν2=6м. Груповий сигнал, який складений з несучих частот νn, минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (фіг. 1, 2). Водночас сигнал частот міжмодових биттів м, 2м, 3м та 6м потрапляє на БД, який створений з 4-х дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують БД у кожній з двох ортогональних площин. Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від КE. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот ν5,ν4=м, ν9,ν7=2м, ν6,ν3=3м та ν8,ν2=6м фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній з двох ортогональних площин α і β (X і У). При цьому інформаційні сигнали (частоти νn) проходять вдовж РСН. Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та відбиті в процесі сканування чотирьох ДС лазерні імпульсні сигнали і огинаючі 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 ІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА; - по РП, які настроєні на відповідні частоти м, 2м, 3м, 6м. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 4 (РП 6м) формують сигнал радіальної швидкості ЛА, а РП 1 (РП м), РП 2 (РП 2м) і РП 3 (РП 3м) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів КЛС. Принцип вимірювання радіальної швидкості ЛА полягає у наступному (фіг. 1-3). На перший змішувач (ЗМ1) від РП 4 (РП 6м) подається сигнал з частотою 6м від, який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот 6м від+νм п, від керуючого генератора та фільтрується. У фазовій автопідстройці частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою νn від опорного генератора. Отриманий сигнал з частотою г з виходу А керуючого генератора подається на вхід ЗМ2, де змішується з опорною частотою 6м. Сигнал різницевої частоти 6м від-(м-νм п), отриманий з виходу Ф2, через формувач імпульсів надходить на схему І. На лічильник проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена дешифратором кількість рахункових імпульсів пропорційна частоті νм допл, перетворюється в ЕОМ у цифро-аналоговий сигнал, що у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА на цифровому табло. Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. Відображення 2 UA 102209 U 5 10 15 20 інформації, що приймається (передається) від ЛА, об'єктивний контроль та обробка (вимірювання) радіальної 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 методів та моделей паралельної часу параметризованої обробки даних. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості мод (несучих частот νn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 68909, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201113580; заяв. 18.11.2011; опубл. 10.04.2012; Бюл. № 7. 4 с. 2. Патент на корисну модель № 78037, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ для ЛІВС полігонного випробувального комплексу. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, A.M. Булай та ін. - № u201208715; заяв. 16.07.2012; опубл. 11.03.2013; Бюл. № 5. - 4 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, MПК G01S 17/42, G01S 17/66. Частотночасовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату. / О.В. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24. - 14 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, фільтр, схему І, лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину та 6м - введення опорної частоти (6м оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ), який відрізняється тим, що додатково введено оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів. 3 UA 102209 U 4 UA 102209 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5