Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з розширеними можливостями

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з розширеними можливостями, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифіко 3 60336 4 підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі частотах  n та розширенні набору поляризаційних механізми, електронно-цифрову обчислювальну ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, підвимашину та а - введення опорного сигналу з частощенні ефективності і скороченні часу на його розтою м передавального лазера, б - введення пізнавання. сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової На фіг. 1 приведена узагальнена структурна швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення схема запропонованого каналу АСН, де; 1 - виміпохибки збігу по кутах, багатофункціональний інрювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та формаційний блок (БІБ) для інформаційного взаєсигнал із просторовою модуляцією поляризації; а мозв'язку з ЛА та, в разі необхідності, його розпівведення опорного сигналу з частотою м знавання. (3 м ) лазера-передавача; б - введення сигналу Недоліком каналу-прототипу є те, що він не від каналу оцінки тангенціальної складової швидвикористовує лазерний сигнал із просторовою кості (кутових швидкостей  ’ і  ') ЛА для уточмодуляцією поляризації на несучих частотах n1 нення похибки збігу по кутах каналів. та n2 для детального розпізнавання ЛА. На фіг. 2 приведено створення рівносигнальВ основу корисної моделі поставлена задача ного напрямку (РСН) та сканування сумарною діастворити канал автоматичного супроводження грамою спрямованості (ДС) лазерного випромінюлітальних апаратів за напрямком з розширеними вання у невеликому куті і окремо 4-ма ДС в можливостями, який дозволить виявляти ЛА, одортогональних площинах. ночасно при стійкому його кутовому автосупровоНа фіг. 3 приведено створення лазерного сигдженні з високою точністю вимірювати кути азимуналу із просторовою модуляцією поляризації. та  і міста  у широкому діапазоні дальностей, На фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів починаючи з початкового моменту його польоту, блоків каналу АСН. здійснювати багатоканальний (N) інформаційний На фіг. 5 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН, які визначають полярність, де: взаємозв'язок з ЛА тільки на несучих частотах  n а) - для визначення знаку «+»; б) - для визначення та, завдяки використання поляризаційних ознак знаку «-». ЛА, що отримуються, детально розпізнавати його На фіг, 6 приведено кут відхилення ЛА від за короткий час. РСН відносно ЛІВС. Поставлена задача вирішується за рахунок тоЗапропонований канал автоматичного супрого, що у відомий канал-прототип, який містить кеводження літальних апаратів за напрямком з розруючий елемент, блок керування дефлекторами, ширеними можливостями містить керуючий елелазер з накачкою, модифікований селектор помент, блок керування дефлекторами, лазер з довжніх мод, модифікований блок дефлекторів, накачкою, модифікований селектор подовжніх передавальну оптику, приймальну оптику, фотомод, модифікований блок дефлекторів, передавадетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні льну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжширокосмуговий підсилювач, інформаційний блок модових биттів, детектори, фільтри, формувачі з розширеними можливостями із веденням б, реімпульсів, тригери („1"│„0"), схеми „і", лінії затримзонансні підсилювачі, настроєні на відповідні часки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, тоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, форфільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигмувачі імпульсів, тригери („1„│„0"), схеми „і", лінії налу похибки, виконавчі механізми, електроннозатримки, лічильники, цифро-аналогові перетвоцифрову обчислювальну машину та а - введення рювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільопорного сигналу з частотою м передавального три) сигналу похибки, виконавчі механізми, електлазера, б - введення сигналу від каналу оцінки ронно-цифрову обчислювальну машину та а тангенціальної складової швидкості (кутових швивведення опорного сигналу з частотою м передкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах, давального лазера, б - введення сигналу від канабагатофункціональний інформаційний блок для лу оцінки тангенціальної складової швидкості (куінформаційного взаємозв'язку з ЛА та, в разі необтових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу хідності, його розпізнавання додатково після ШП по кутах. замість БІБ введено інформаційний блок з розшиРобота запропонованого каналу автоматичнореними можливостями (ІБРМ) із введенням б. го супроводження літальних апаратів за напрямПобудова каналу автоматичного супровоком з розширеними можливостями полягає в надження літальних апаратів за напрямком з розшиступному. Із синхронізованого одномодового реними можливостями пов'язана з використанням багаточастотного спектра випромінювання МЧЧМВ [3] та синхронізованого одномодового 3+ YAG:Nd - лазера (або лазера з найбільш кращибогаточастотного випромінювання єдиного лаземи показниками) (Лн) за допомогою МСПМ [4] вира-передавача. діляються необхідні пари частот і окремі частоти Технічний результат, який може бути отримадля створення: ний при здійсненні корисної моделі полягає у ви- багатоканального (N) інформаційного зв'язку явленні ЛА та при одночасному його стійкому кута лазерного сигналу із просторовою модуляцією товому автосупроводженні з високою точністю поляризації, за умовою використання сигналу з вимірюванні кутів азимута і міста у широкому діаподовжніх мод (несучих частот  n ); пазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, створенні багатоканального - рівносигнального напрямку на основі форму(N) інформаційного взаємозв'язку з ЛА на несучих вання сумарної ДС лазерного випромінювання, 5 60336 6 завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних пульсні сигнали на несучій частоті і різницевих діаграм спрямованості, за умовою використання частотах міжмодових биттів. Підсилені ІІШ вони комбінацій подовжніх мод («підфарбованих» різрозподіляються: ницевими частотами міжмодових биттів) - в ІБРМ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із  54   5   4  м ,  97   9   7  2м , просторовою модуляцією поляризації, що зондує,  63   6   3  3м,  82   8   2  6м. від його поверхні; Також, за допомогою МСПМ та ІБРМ створю- по РП, які настроєні на відповідні частоти: ється лазерний сигнал із просторовою модуляцією м , 2 м , 3 м , 6 м . поляризації шляхом створення лазерного випроПри цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що мінювання із двох несучих частот ( n1 та n2 ) у надходять з Pn м від і РП2 м від формують сигвигляді двох променів з вертикальною ( n1 ) та нал похибки по куту  , а РП3 м від і РП6 м від горизонтальною ( n2 ) поляризацією (фіг. 3). При по куту  . цьому випромінювання апертури першого і другого При відбитті лазерного сигналу із просторовою поляризаційних каналів в апертурній плоскості модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні V0U рознесені на відомій відстані q . Різність ЛА змінюються амплітудні і фазові співвідношення ходу пучків до картинної плоскості ЛА ХОУ змінюміж ортогонально поляризаційними компонентами, ється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена параметри їх поляризаційні і, відповідно, комплекцим різність фаз (амплітуд) між поляризованими сні коефіцієнти когерентності відбитого поля. Прокомпонентами, що ортогональні, поля у картинної сторовий розподіл поляризаційних характеристик плоскості також змінюється від точки до точки. В такого відбитого сигналу по зміні контрасту модузалежності від різності фаз (амплітуд) у картинній ляційної структури зображення несе також інфорплоскості змінюється вигляд поляризації сумарномацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх го поля сигналу, що зондує від лінійної через еліпхарактеристики і тощо, що відображається у тичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної к ЕЦОМ. Тому у ІБРМ також здійснюється поляриначальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації заційна обробка поля, що приймається. Формування сигналу похибки по куту а полягає визначається базою між випромінювачами q та в наступному. відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтеВведення імпульсного сигналу (а) з опорного нсивності в реєстрованому зображенні ЛА промоканалу м , перетвореного ФІ1 у «пачки» опорних дульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Груповий сигнал, який складений із несучих частот  n , минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБРМ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (взаємозв'язок) (фіг. 1,2). Водночас сигнал частот міжмодових биттів м , 2 м , 3 м та 6 м потрапляє на МБД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування задається блоком керування дефлекторів, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. Проходячи через передавальну оптику, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: та 5, 4  м, 9, 7  2м, 6, 3  3м, 8, 2  6м, фокусується в скануємі точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин  і  або X і У, при цьому несучі частоти  n (інформаційні сигнали та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації) проходять вдовж РСН (фіг. 2). Прийняті приймаючою оптикою від ЛА інформаційні та лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС лазерного випромінювання відбиті в процесі сканування чотирьох ДС за допомогою фотодетектора перетворюються в електричні ім імпульсів на частоті м оп, надходить на схему «I». Виділений і посилений імпульсний сигнал з РП м від частоти міжмодових биттів AvM від (фіг. 4, 5) детектується Дет у виді огинаючої сигналу, що змінюється за законом руху ДС лазерного випромінювання і, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у точках переходів періодів сканування в імпульси (один імпульс за період сканування), надходить на тригер «1», перекидуючи його. У цей же час, виділений і посилений PП2 м від імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2 м від детектується, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється по такому ж закону і, проходячи Ф, перетворюються у ФІ2 у точках переходів періодів коливань в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер «0», встановлюючи його у вихідний стан. Задача виміру часового інтервалу в схемі «І» із заданою точністю полягає у встановленні критерію початку і кінця відліку часового інтервалу по визначених характеристиках значення імпульсних сигналів, що надходять на входи схеми «І». У зв'язку з тим, що передній фронт імпульсу досить малий у порівнянні з дозволом, що вимагається за часом, характерними значеннями сигналу, що визначають начало і кінець відліку часового інтервалу є граничне значення Un (порогове значення напруги) (фіг. 4). Завдяки періодичному за цикл скануванню відкриттю і закриттю тригером схеми «І», регулюється проходження імпульсів у схемі «І» від ФІ1, тобто відбувається виділення «пачок» імпульсів, число 7 60336 8 яких пропорційно куту відхилення ЛА від РСН (фіг. Відображення інформації, що приймається 5, 6). Підраховані лічильником імпульси, перетво(передається) від ЛА та обробка (вимірювання) рюються цифро-аналоговим перетворювачем в кутів азимута  і міста  відбувається в ЕЦОМ. аналоговий сигнал похибки з необхідним знаком, Вимірювальна інформація про тангенціальну що змішується у ФНЧ з імпульсним сигналом від складову швидкості (кутові швидкості) ЛА від канаканалу кутових швидкостей ЛА (б) для уточнення лу кутових швидкостей використовується в ІБРМ, похибки збігу по кутах. Завдяки обліку вимірюваде завдяки додаткової обробці елементів полярильної інформації від каналу кутових швидкостей заційної матриці розсіяння ЛА від отриманого по(б) у ФНЧ усуваються динамічна і флуктуаційна ляризаційного поля (суми сигналів різної полярипохибки фільтрації. Відфільтрований у ФНЧ і позації) забезпечується точне значення кутових силений підсилювачем сигналу похибки, отримашвидкостей ЛА, розширюється набір ознак його ний сигнал відпрацьовується за допомогою викорозпізнавання, підвищується ефективність та сконавчого механізму (  ), надходить від ПСП  на рочується час на розпізнавання ЛА, що супрововхід ЕЦОМ та виділяється в ній у вигляді числа, джується. пропорційного вимірюваному куту азимута  . В разі необхідності виявлення ЛА у заданої Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то на схему точці простору груповий сигнал, який складений із «І» першим надходить імпульс з ФІ2 міжмодової частот міжмодових биттів і несучих частот  n , частоти AvM вщ, а на тригер надходить другим імсканується у заданій зоні із заданим законом скапульс з ФІ2 міжмодової частоти 2 м від (фіг. 1, 5, нування у вигляді сумарної ДС лазерного випромі6). На схему «І» від тригера подається строб, тринювання за допомогою модифікованого блока девалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. флекторів, де кут та напрямок відхилення Цей часовий інтервал виміряється методом рахунсумарної ДС задається БКД (фіг. 1,2). Формування сумарної ДС лазерного випроміка імпульсів частоти міжмодових биттів м . Оскінювання, створення РСН, інформаційного каналу льки тривалість строба залежить лише від велидля каналу, що пропонується, пов'язано із задовочини відхилення ЛА від РСН, а не від сторони ленням жорстких вимог, що пред'являються до відхилення, необхідно мати схему визначення поспектру випромінювання одномодового багаточаслярності сигналу похибки («+» або «-»), тотного лазера-передавача, тобто високоточної Якщо ЛА буде розташований нижче РСН, то синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот першим надійде імпульс від ФІ2 з каналу 2 м від, міжмодових биттів. Кількість інформаційних каналів (N), що формуються, залежить від кількості а другим - з каналу м від. мод (несучих частот  n , які мають необхідні вихіВизначення знаку («+» або «-»), або сторони відхилення ЛА від РСН (фіг. 1; 5 а, б) складається дні характеристики для використання. з наступного. Джерела інформації Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то імпульс 1 1. Патент України на корисну модель №43787, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал авто(фіг. 1,5 а) від каналу м від випереджає імпульс 2 матичного супроводження літальних апаратів за каналу 2 м від. Оскільки строб від тригера затринапрямком з додатковим скануванням. мується на час, що перевищує тривалість імпульсу /О.В.Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В.Бєлімов та ін. 1 (або 2), то схема збігів «І» не спрацює, тому що - №и200904601; Заяв. 08.05.2009; Опубл. імпульс 1 не збіжиться в часі з даним стробом. 25.08.2009; Бюл. № 16. - 10 с Знак сигналу похибки по куту а залишається пози2. Патент України на корисну модель № 51062, тивним («+»). Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Канал автоЯкщо ЛА знаходиться нижче РСН (фіг. 5 б), то матичного супроводження літальних апаратів за імпульс 1 відстає від імпульсу 2, тому він збігаєтьнапрямком з можливістю розпізнавання ЛА. ся в часі зі стробом. Схема «І» спрацьовує і змінює /О.В.Коломійцев, Д.Г.Васильєв, О.В. Висоцький та знак («-» або полярність) напруги сигналу похибки ін. - №u201001577; Заяв. 15.02.2010; Опубл. по куту  . Імпульс зі схеми «І» подається на зна25.06.2010; Бюл. № 12. - 12 с ковий розряд лічильника імпульсів з частотою 3. Деклараційний патент України на винахід №65099А, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. м .Число імпульсів у лічильнику пропорційно Модернізований частотно-часовий метод вимірюкуту відхилення  від РСН. вання параметрів руху літальних апаратів. Форматування сигналу похибки по куту  від/О.В.Коломійцев -№ 2003054908; Заяв. 15.03.2004; бувається таким же чином, як для сигналу похибки Опубл. 15.03.2004; Бюл. №3 - 4 с по куту  . 4. Патент України на корисну модель №43725, Виконавчі механізми ВМ  і ВМ  розвертають Україна, МПК Н04Q1/453. Модифікований селектор подовжніх мод. /О.В.Коломійцев, Г.В.Альошин, приймально-передавальну платформу таким чином, щоб ЛА знаходився на РСН каналу АСН, тобВ.В.Белімов та Ін. - № и200903693; Заяв. то на РСН сумарної ДС лазерного випромінюван15.04.2009; Опубл. 25.08.2009; Бюл. № 16. - 6 с. ня, яка сформована з чотирьох парціальних ДС (фіг. 2,6). 9 60336 10 11 60336 12 13 Комп’ютерна верстка В. Мацело 60336 Підписне 14 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601