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

Реферат: Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної лазерної 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, гіростабілізовану платформу та  м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (м оп ,2м оп ,3м оп ,6м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей літального апарата. Додатково введено апаратуру обміну даними. UA 114058 U (12) UA 114058 U UA 114058 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи (МСЛВС). Відомий "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для комбінованої лазерної системи" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, 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 м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (м оп,2м оп,3м оп,6м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей літального апарата (ЛА). Недоліками відомого каналу 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  . Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної вимірювальної 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 I, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину, блок розпізнавання, гіростабілізовану платформу (ГСП) та м оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (м оп,2м оп,3м оп,6м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом з центральним командним пунктом (ЦКП). В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної лазерної 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 і її передачу до споживачів на ЦКП, дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і ВМ по кутах азимута  і місця  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 I, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину, блок розпізнавання, гіростабілізовану платформу та м оп - введення опорних 50 55 сигналів з частотами міжмодових ( м оп , 2м оп , 3м оп , 6м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей ЛА, додатково введено апаратуру обміну даними (АОД). Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу (ЧЧМ) [3], OEM та АОД. 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 1 биттів UA 114058 U 5 10 15 20 25 30 нічних умовах, збереженні і передачі обробленої інформації споживачам, забезпеченні просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і виконавчі механізми та, в разі необхідності, розпізнаванні ЛА. 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 від передавального лазера; б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей ЛА; с - вимірювальний сигнал; д - 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 лазерної 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 I 17, схеми порівняння 18, електронну обчислювальну машину 19, блок розпізнавання 20, гіростабілізовану платформу 21, апаратуру обміну даними 22 та м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп , 2м оп , 3м оп , 6м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей ЛА. Робота запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної лазерної 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-м парціальним ДС, що 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. Сигнал частот міжмодових биттів м , 2м , 3м 35 40 45 та 6  м 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 5, 4  м, 9,7  2м,  6,3  3м, та 8, 2  6м фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній з двох ортогональних площин  і  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 ШП вони розподіляються по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів м в ід, 2м в ід, 3м в ід, 6м в ід . Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 і РП 2 (РП м в ід і РП 2м в ід ) формують сигнал прискорення  , а РП3 і РП 4 (РП 3м в ід і РП 6м в ід ) - прискорення  . Формування сигналу прискорення  полягає у наступному. Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти м оп надходять на РЛч 1 (Фіг. 3). 50 У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який перетворюється ФТД у радіочастоту міжмодових биттів м в ід , змінюється за законом руху ДС лазерного випромінювання, перетворюється біля другої 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. 2 UA 114058 U 5 10 15 20 25 30 35 40 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 різниці подовженого та скороченого 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 - скорочується. Формування сигналу прискорення  відбувається таким же чином, як для прискорення  . 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 часупараметризованих 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 якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута  і місця  . Видача інформації, яка отримана під час проведення випробувань ЛА, споживачам (на ЦКП) та отримання додаткової інформації від керівництва здійснюється за допомогою апаратури обміну даними за радіоканалом. Формування ДС лазерного випромінювання, створення РСН пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. 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. 2. Патент на корисну модель № 103672, Україна, МПК G01 S 17/42. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної вимірювальної системи. /О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Пєвцов та ін. - № u201506159; заяв. 22.06.2015; опубл. 25.12.2015; Бюл. № 24. - 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 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 з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної лазерної 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, гіростабілізовану платформу та  м оп - введення опорних 55 сигналів з частотами міжмодових биттів (м оп ,2м оп ,3м оп ,6м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових (тангенціальних) швидкостей літального апарата, який відрізняється тим, що додатково введено апаратуру обміну даними. 3 UA 114058 U 4 UA 114058 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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