Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи

Реферат: Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, 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 I, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину, блок розпізнавання та Δνм оп. - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп., 2 Δνм оп., 3 Δνм оп., 6 Δνм оп.) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата. Додатково введено гіростабілізовану платформу. UA 103672 U (12) UA 103672 U UA 103672 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 мобільної суміщеної вимірювальної системи (МСВС). Відомий "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для ЛВС полігонного випробувального комплексу" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), блок дефлекторів (БД), 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", схеми І, резонансні лічильники (РЛч), схеми порівняння (СП), електронну обчислювальну машину (ЕОМ), блок розпізнавання (БР) та Δνм оп. - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп., 2 Δνм оп., 3 Δνм оп., 6 Δνм оп.) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літальних апаратів (ЛА). Недоліками відомого каналу є те, що він не здійснює об'єктивний контроль у денних і нічних умовах під час проведення випробувань ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибрано як прототип, є "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для комбінованої лазерної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, 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, блок розпізнавання та Δνм оп. - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп., 2Δνм оп., 3Δνм оп., 6Δνм оп.) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Недоліком каналу-прототипу 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 з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної вимірювальної 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 випробувань 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, його розпізнавання. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, 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, блок розпізнавання та ΔνΜ on - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп., 2 Δνм оп., 3 Δνм оп., 6 Δνм оп.) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, додатково введено гіростабілізовану платформу (ГСП). Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового багаточастотного 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 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, забезпеченні просторової стабілізації платформи, на якій розмішуються суміщена приймальнопередавальна апаратура і виконавчі механізми та, в разі необхідності, його розпізнаванні. На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: Δνм оп., 2 Δνм оп., 3 Δνм оп., 6 Δνм оп. - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів від передавального лазера; б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості 1 UA 103672 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (кутових швидкостей) ЛА; 1 - вимірювальний сигнал; 2 - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На фіг. 3 приведені епюри напруг з виходів блоків запропонованого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної вимірювальної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, селектор подовжніх мод 4, 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, блок розпізнавання 20, гіростабілізовану платформу 21 та Δνм оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп, 2 Δνм оп, 3 Δνм оп, 6 Δνм оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Робота запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної вимірювальної системи полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-х парціальних ДС, що частково 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 потрапляє на БД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній з 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 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 лазерного випромінювання у кожній з двох ортогональних площин α і β або X і У, при цьому формується РСН (фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА 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 по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів Δνм від, 2 Δνм від, 3 Δνм від, 6 Δνм від. Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 і РП 2 (РП Δνм від і ΡΠ2 Δνм від) формують сигнал прискорення α', а РПЗ і РП 4 (ΡΠ 3 Δνм від і РП 6 Δνм від) - прискорення β'. Формування сигналу прискорення α' полягає у наступному. Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти ΔνΜ οπ 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 за законом 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. 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 зворотний 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 різницеве число на схему порівняння і т. ін. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів порівняно різності подовженого та покороченого півперіоду сканування (руху ДС лазерного випромінювання). Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає зі швидкістю руху ДС лазерного випромінювання, а коли не співпадає - покорочується. Формування сигналу прискорення β' відбувається таким же чином, як для прискорення α'. 2 UA 103672 U 5 10 15 20 25 Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. 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. Вимірювальна інформація про тангенціальну швидкість (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в БР для розпізнавання ЛА, що супроводжується. Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якої розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута α і місця β. Формування ДС лазерного випромінювання, створення РСН 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. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Патент на корисну модель № 75245, Україна, МПК G01 S 17/42. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для ЛВС полігонного випробувального комплексу. /О.В.Коломійцев, Г.В.Альошин, Д.Г.Васильєв та ін. - № u201205815; заяв. 14.05.2012; опубл. 26.11.2012; Бюл. № 22. - 4 с. 2. Патент на корисну модель № 92673, Україна, МПК G01 S 17/42. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для комбінованої лазерної системи. /О.В.Коломійцев, І.І.Сачук, Г.В. Пєвцов та ін. - № u201403521; заяв. 07.04.2014; опубл. 26.08.2014; Бюл. №16.-5 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, ΜΠК G01S 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. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, 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 I, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину, блок розпізнавання та Δνм оп. - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Δνм оп., 2 Δνм оп., 3 Δνм оп., 6 Δνм оп.) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, який відрізняється тим, що додатково введено гіростабілізовану платформу. 3 UA 103672 U 4 UA 103672 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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