Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньотраєкторних вимірювань

Реферат: Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів (ЛА) з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньотраєкторних вимірювань 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 (ЕОМ), блок розпізнавання, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу 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 кутових (тангенціальних) швидкостей літального апарата. Додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. UA 122883 U (12) UA 122883 U UA 122883 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки мобільної однопунктної системи зовнішньотраєкторних вимірювань (СЗТВ). Відомий "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної 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), оптикоелектронний 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" ("І"), резонансні лічильники (РЛч), схеми порівняння (СП), електронну обчислювальну машину (ЕОМ), блок розпізнавання (БР), гіростабілізовану платформу (ГСП) 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 кутових (тангенціальних) швидкостей літального апарата (ЛА). Недоліками відомого каналу є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом з центральним командним пунктом (ЦКП). Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип є "Канал вимірювання кутових швидкостей ЛА з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної лазерної 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 "і", схеми порівняння, електронну обчислювальну машину, блок розпізнавання, апаратуру обміну даними (АОД), гіростабілізіровану платформу та Δν м 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 кутових (тангенціальних) швидкостей ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює оперативну високоточну навігацію. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей ЛА з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньотраєкторних вимірювань, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання кутових швидкостей ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей у нічний час, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА і її передачу до споживачів на ЦКП, оперативну високоточну навігацію в будь-якій точці земної поверхні, у будьякий час року і доби, за будь-якої погоди та, в разі необхідності, розпізнавання ЛА. Поставлена задача вирішується тим, 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, апаратуру обміну даними, 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 ЛА, згідно з корисною моделлю додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем (АСРНС). Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань 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, оперативних обробці, відображенні, збереженні і видачі споживачам інформації, яка отримана, високоточній навігації 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 1 UA 122883 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 передавального лазера; б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових 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 (ЛВ) 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 однопунктної системи зовнішньотраєкторних вимірювань 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, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем 21, апаратуру обміну даними 22, гіростабілізовану платформу 23 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 однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань 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 ЛВ, завдяки 4-м парціальним ДС ЛВ, 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 та 6м потрапляє на БД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС ЛВ попарно зустрічно сканують БД у кожній з двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живиться 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 ЛВ 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 ЛВ, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС ЛВ, за допомогою ФТД 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 від, 2м від, 3м від, 6м від. Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 і РП 2 (РП м від і РП2м від) формують сигнал прискорення α', а РП3 і РП 4 (РП3м від і РП 6м від) - прискорення β'. Формування сигналу прискорення ' полягає у наступному. Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти м оп 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 м від, змінюється за законом руху ДС ЛВ, перетворюється у другої лінії II ФІ 2 у точках переходів півперіодів сканування в імпульси (один імпульс за півперіод сканування), надходить на Тр "1" та запускає його першим імпульсом. Перший імпульс, який надходить від Тр, відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 і схему "І" для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від Тр надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотний рахунок імпульсів, які надходять через нього. Третій та наступні імпульси надходять на Тр і роблять аналогічні дії першому. Другий імпульс не надходить на схему "І", а третій імпульс, як і перший, надходить на ФІ З, схему "І", пропускає різницеве число на СП і т.ін. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів порівняно різниці подовженого та покороченого півперіоду сканування (руху ДС ЛВ). Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає зі швидкістю руху ДС ЛВ, 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. 2 UA 122883 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 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 кутові (тангенціальні) 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 виконавчі механізми 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. Апаратура супутникових радіонавігаційних систем забезпечує можливість в будь-якій точці земної поверхні, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди визначити (уточнити) параметри СЗТВ - три координати і три складові вектору швидкості. Формування ДС ЛВ, створення РСН пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектру випромінювання одномодового багаточастотного лазерапередавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. 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. 2. Патент на корисну модель № 114058, Україна, МПК G01 S 17/42. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи /О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Пєвцов та ін. - № u201609232; заяв. 05.09.2016; опубл. 27.02.2017; Бюл. № 4.-7 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 Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів (ЛА) з можливістю розпізнавання ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньотраєкторних вимірювань, що 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 (ЕОМ), блок розпізнавання, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу 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 кутових (тангенціальних) швидкостей літального апарата, який відрізняється тим, що додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. 3 UA 122883 U 4 UA 122883 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5