Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи

Реферат: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, 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 гіростабілізовану платформу. UA 111452 U (12) UA 111452 U UA 111452 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки мобільної суміщеної вимірювальної системи (МСВС). Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ для лазерної інформаційно вимірювальної системи (ЛІВС) полігонного випробувального комплексу" [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 п , електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та 6м - введення опорної частоти 6м оп  від передавального лазера (Лн + МСПМ). Недоліком 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, вибраним як прототип є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, 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). 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  і місця β. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної 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, 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  і місця β. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, 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 гіростабілізовану платформу (ГСП). Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптикоелектронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу (ЧЧМ) вимірювання [3] та OEM. 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, багатоканальної (N) передачі команд керування на ЛА, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, та забезпеченні просторової 1 UA 111452 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стабілізації платформи, на якій розмішуються суміщена приймально-передавальна апаратура і виконавчі механізми. На Фіг. 1 приведено 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 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: І структурна схема реалізації слідкуючого принципу вимірювання; II - структурна схема вимірювання радіальної швидкості ЛА. На Фіг. 3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптикоелектронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної 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, гіростабілізовану платформу 26 та 6м - введення опорної частоти 6м оп  від передавального лазера (Лн + МСПМ). Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи полягає у наступному. Зі спектра 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  n ); - РСН на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-м парціальним діаграм спрямованості, які частково 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 . Груповий сигнал, який складений з несучих частот  n , 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 КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот 5 ,  4  м , 9 , 7  2м ,  6 , 3  3м , 8 ,  2  6м фокусується в точки простору, що скануються, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній з двох ортогональних площин  і β (X і У). При цьому інформаційні сигнали (частоти  n ) 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 несучих частотах 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 МСВС. Принцип вимірювання радіальної швидкості ЛА полягає у наступному (Фіг. 1-3). 2 UA 111452 U На перший змішувач (ЗМ1) від РП 4 (РП 6м ) подається сигнал з частотою 6  м від , який 5 змішується через зворотній зв'язок із сумішшю частот 6 м від   м п , від керуючого генератора та фільтрується. У фазовій автопідстройці частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою  п 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   м п  , отриманий з виходу Ф2, через формувач 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 імпульсів надходить на схему "І". На лічильник проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена дешифратором кількість рахункових імпульсів пропорційна частоті  м 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 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  n ), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута  і місця β. Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу для каналу, що пропонується, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазерапередавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. 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. 2. Патент на корисну модель № 102209, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи. /О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - № u201502608; заяв. 23.03.2015; опубл. 26.10.2015; Бюл. № 20. - 5 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК 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 Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, 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 гіростабілізовану платформу. 3 UA 111452 U 4 UA 111452 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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