Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи

Реферат: Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор поздовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми "і", схеми порівняння, електронну обчислювальну машину та м оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (м оп ,2м оп ,3м оп ,6м оп ) від передавального лазера, в який додатково введено гіростабілізовану платформу. UA 102345 U (12) UA 102345 U UA 102345 U 5 10 15 20 Заявлена корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки мобільної суміщеної вимірювальної системи (МСВС). Відомий "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з додатковим скануванням для ЛВС полігонного випробувального комплексу" [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 "і" ("І"), схеми порівняння (СП), електронні  м оп - введення ( м оп ,2 м оп ,3 м оп ,6 м оп ) від опорних сигналів з частотами міжмодових биттів обчислювальні машини (ЕОМ), блоки відображення інформації (БВІ) та передавального лазера. Недоліками відомого каналу є те, що він не здійснює об'єктивний контроль у денних і нічних умовах під час проведення випробувань літального апарата (ЛА). Найближчим аналогом вибрано "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для комбінованої лазерної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми "і", схеми порівняння, електронну  м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп ,2 м оп ,3 м оп ,6 м оп ) від передавального лазера. обчислювальну машину та 25 30 35 40 Недоліком аналога є те, що він не забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщується суміщена приймально-передавальна апаратура та виконавчі механізми (ВМ) по кутах азимута α і місця β. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання кутових швидкостей ЛА у широкому діапазоні дальності, 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, дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і ВМ по кутах азимута α і місця β та, в разі необхідності пошук ЛА у заданій зоні за заданим законом сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання. Поставлена задача вирішується тим, що канал, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор поздовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми "і", схеми порівняння, електронну  м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп ,2 м оп ,3 м оп ,6 м оп ) від передавального лазера, в якому згідно з корисною обчислювальну машину та 45 50 моделлю, додатково введено гіростабілізовану платформу (ГСП). Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу (ЧЧМ) [3] та OEM. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у високоточному вимірюванні кутових швидкостей ЛА у широкому діапазоні дальності, починаючи з початкового моменту його польоту, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, забезпеченні просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і виконавчі механізми та, в разі необхідності, пошуку ЛА у заданій зоні. 1 UA 102345 U На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де:  м оп ,2 м оп ,3 м оп ,6 м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів 5 10 15 від 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 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 мобільної суміщеної вимірювальної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, 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, гіростабілізовану платформу 20 та  м оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп ,2 м оп ,3 м оп ,6 м оп ) від передавального лазера. 20 25 Робота запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення РСН 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):  54   5  4   м ,  97   9  7  2 м ,  63   6  3  3 м ,  82   8  2  6 м . Сигнал частот міжмодових биттів  м ,2 м ,3 м ,6 м надходить на модифікований 30 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  5 , 4   м , 9 , 7  2 м , 6 , 3  3 м 35 40 та  8 , 2  6 м 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:  м від ,2 м від ,3 м від ,6 м від .  м від і РП 6 м від ) і РП При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 і РП2 (РП 2 м від ) формують сигнал кутової швидкості   , а РП3 і РП4 (РП 3 м від прискорення   . 45 Формування сигналу прискорення  полягає у наступному.  м оп надходять на РЛч 1 (фіг. 3). Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який перетворюється  м від , змінюється по закону руху ДС лазерного ФТД у радіочастоту міжмодових биттів випромінювання, перетворюється у другій лінії II ФІ 2 у точках переходів півперіодів сканування 2 UA 102345 U 5 10 в імпульси (один імпульс за півперіод сканування), надходить на тригер "1" та запускає його першим імпульсом. Перший імпульс, що надійшов від тригера відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 на схему "І" та для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від тригера надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотний рахунок імпульсів, що надходять через нього. Надходячи на тригер третій імпульс і т.д. здійснюють дію таким же чином, як перший. Другий імпульс не надходить на схему "І", а третій імпульс надходить, як і перший на ФІ 3, схему "І", пропускає різницеве число на схему порівняння і т.д. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів, порівняно різності подовженого та покороченого (руху ДС лазерного випромінювання) півперіоду сканування. Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає з швидкістю руху ДС лазерного випромінювання, а коли не співпадає - зменшується (фіг. 3). Формування сигналу кутової швидкості 15 20 25 30 35 40   відбувається таким же чином, як і для кутової швидкості   (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 паралельних програм з заданими параметрами. 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). Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута α і місця β. Джерела інформації: 1. 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. 2. Патент на корисну модель № 91807, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для комбінованої лазерної системи. /О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - № u201402816; заяв. 20.03.2014; опубл. 10.07.2014; Бюл. № 13.-4 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 апарату. /О.В. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24.-14 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор поздовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми "і", схеми порівняння, електронну обчислювальну машину та м оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (м оп ,2м оп ,3м оп ,6м оп ) від передавального лазера, який відрізняється тим, що додатково введено гіростабілізовану платформу. 3 UA 102345 U 4 UA 102345 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