Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та можливістю пошуку, формування і обробки зображення ла

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та можливістю пошуку, формування і обробки зображення ЛА, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів (СПМБРК), пе U 2 (19) 1 3 биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок (МІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування і обробки його зображення, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери („1"|„0"), схеми „і", лінії затримки, лічильники, цифроаналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконуючі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою  м передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не виконує додаткового сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання за умови пошуку ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та можливістю пошуку, формування і обробки зображення ЛА, який дозволить здійснювати багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА на частотах міжмодових биттів 9  м …N  мn , точне і стійке кутове автосупроводження при одночасному вимірюванні кутів азимута  і міста  у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та, в разі необхідності, пошук ЛА у заданій зоні із заданим законом сканування, формування і обробку його зображення. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомий канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багато частотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування і обробки його зображення, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових битів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери („1"|„0"), схеми „і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконуючі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою  м передаючого лазера, б введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах, додатково після СПМБРК замість БД введено модифікований блок дефлекторів (МБД). Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з викори 61870 4 станням частот міжмодових биттів та можливістю пошуку, формування і обробки зображення ЛА пов'язана з використанням синхронізованого одномодового багато частотного випромінювання єдиного лазера-передавача та ЧЧМ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в стійкому кутовому автосупроводженні ЛА при одночасному високоточному вимірюванні кутів азимута і міста у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на частотах міжмодових биттів та, в разі необхідності, пошуку ЛА у заданій зоні, формуванні і обробки його зображення. На фіг.1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу АСН, де: І - вимірювальний сигнал; II - Інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією поляризації; а введення опорного сигналу з частотою  м (3  м ) лазера-передавача; б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей  ' і  ') ЛА для уточнення похибки збігу по кутах каналів. На фіг.2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-мя діаграмами спрямованості в ортогональних площинах. На фіг.3 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. На фіг.4 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН. На фіг.5 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу АСН, які визначають полярність, де: а) - для визначення знаку «+»; б) - для визначення знаку «-». На фіг.6 приведено кут відхилення ЛА від РСН відносно ЛІВС. Запропонований канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та можливістю пошуку, формування і обробки зображення ЛА містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та формування І обробки його зображення, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери („1"|„0"), схеми „і", лінії затримки, лічильники, цифроаналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконуючі механізми, електронно-цифрову обчислювальну машину та а - введення опорного сигналу з частотою  м передаючого лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах. 5 Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та можливістю пошуку, формування і обробки зображення ЛА полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера-передавача (Лн) за допомогою СПМБРК виділяються необхідні пари частот для створення: 61870 6 - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналів комбінацій подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів 101  10  1  9 м,... мn ); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних ДС, за умови використання різницевих частот міжмодових биттів  54   5   4  м;  97   9   7  2м,  63   6   3  3м,  82   8   2  6м; - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот  n1,  n2). Лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів N  мn , минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (фіг.1,2). За допомогою СПМБРК та МІБ створюються два лазерні сигнали із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (кожної несучої частоти  n1 та  n2) на два променя з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (  n1a,  n1б, та n2a, n2б, фіг.2,3). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості U0V рознесені на відстані . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цім різність фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз у картинній плоскості змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної до начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами  та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА про модульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції і дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів  м , 2  м , 3  м та 6  м надходить на МБД, що складається 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 БКД, який разом з Лн живляться від керуючого елемента. 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 скануєми точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин  і  або X і У, при цьому груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот 9  м …N  мn та лазерні сигнали із просторовою модуляцією поляризації (  n1a,  n1б, та n2a, n2б) проходять вдовж РСН (фіг.2). При відбитті лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА змінюються амплітудні і фазові співвідношення між ортогонально поляризаційними компонентами, параметри їх поляризаційні і, відповідно, комплексні коефіцієнти когерентності відбитого поля. Просторовий розподіл поляризаційних характеристик такого відбитого сигналу по зміні контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо, тому у модифікованому інформаційному блоці здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Прийняті ПРМО 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 імпульсні сигнали на несучих частотах і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються: - в МІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні для формування і обробки зображення ЛА; - по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів:  м від, 2  м від, 3  м від, 6  м від. При цьому, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП  м і PП2  м формують сигнал похибки по куту  , a PП3  м і PП6  м - по куту  . Формування сигналу похибки по куту  полягає в наступному. Введення імпульсного сигналу (а) з опорного каналу  м , перетвореного ФІ1 у "пачки" опорних імпульсів на частоті  м оп, надходить на схему "І". Виділений і посилений імпульсний сигнал з РП  м від частоти міжмодових биттів  м від (фіг.4,5) детектується Дет у виді огинаючий сигналу, що змінюється за законом руху ДС лазерного випромінювання і, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у точках переходів періодів скану 7 вання в імпульси (один імпульс за період сканування), надходить на тригер "1", перекидуючи його. У цей же час, виділений і посилений РП2  м від імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2  м від детектується, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється за таким же законом і, проходячи Ф, перетворюється 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 із заданою точністю в схемі "І", 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 Uп (порогове значення напруги) (фіг.5). Завдяки періодичному за цикл сканування відкриттю і закриттю тригером схеми "І" регулюється проходження імпульсів у схемі "І" від ФІ1, тобто відбувається виділення "пачок" імпульсів, число яких пропорційно куту відхилення ЛА від РСН (фіг 5,6). Підраховані лічильником імпульси перетворюються ЦАП в аналоговий сигнал похибки з необхідним знаком, що змішується у ФНЧ з імпульсним сигналом від каналу кутових швидкостей ЛА (б) для уточнення похибки збігу по кутах. Завдяки обліку вимірювальної інформації від каналу кутових швидкостей (б) у ФНЧ усуваються динамічна і флуктуаційна похибки фільтрації. Відфільтрований у ФНЧ і посилений підсилювачем сигналу похибки отриманий сигнал відпрацьовується за допомогою виконавчого механізму (  ), надходить від ПСЦ  на вхід ЕЦОМ та виділяється в ній у вигляді числа, пропорційного вимірюваному куту азимута  . Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то на схему "І" першим надходить імпульс з ФІ2 міжмодової частоти  м від, а на тригер надходить другим імпульс з ФІ2 міжмодової частоти 2  м від (фіг.1,46). На схему "І" від тригера подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунка імпульсів частоти міжмодових биттів  м . Оскільки тривалість строба залежить лише від величини відхилення ЛА від РСН, а не від сторони відхилення, маємо схему визначення полярності сигналу похибки («+» або «-»). Якщо ЛА буде розташований нижче РСН, то першим надійде імпульс від ФІ2 з каналу 2  м від, а другим - з каналу  м від. Визначення знаку «+» або «-», або сторони відхилення ЛА від РСН здійснюється за відповідною схемою (фіг.1 +;-) структури каналу АСН та полягає в наступному (фіг.5а, б). Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то імпульс 1 від каналу  м від випереджає імпульс 2 каналу 61870 8 2  м від (фіг.1,5а). Оскільки строб від тригера затримується на час, що перевищує тривалість імпульсу 1 (або 2), то схема збігів "І" не спрацьовує, тому що імпульс 1 не збігається в часі з даним стробом. Знак сигналу похибки по куту а залишається позитивним («+»). Якщо ЛА знаходиться нижче РСН (фіг.5б), то імпульс 1 відстає від імпульсу 2, тому він збігається в часі зі стробом. Схема "І" спрацьовує і змінює знак («-» або полярність) напруги сигналу похибки по куту  . Імпульс зі схеми "І" подається на знаковий розряд лічильника імпульсів з частотою  м . Число імпульсів у лічильнику пропорційно куту відхилення  від РСН. Форматування сигналу похибки по куту 3 відбувається таким же чином, як для сигналу похибки по куту . Виконавчі механізми ВМ  і ВМ  розвертають приймально-передавальну платформу таким чином, щоб ЛА знаходився на РСН каналу АСН, тобто на РСН сумарної ДС лазерного випромінювання (фіг.2,6). Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА та обробка (вимірювання) кутів азимута  і міста  відбувається в ЕЦОМ. В разі необхідності виявлення ЛА у заданої точці простору груповий сигнал, який складений із частот міжмодових биттів і несучих частот  n, сканується у вигляді сумарної ДС за допомогою модифікованого блоку дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД (фіг.1,2). Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості комбінацій парних мод (несучих частот  n), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель №48400, Україна, MПК G01S17/42,G01S17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів. /О.В. Коломійцев, В.В. Бєлімов, М.Б. Бровко та ін. №u200911398; заяв. 09.11.2009; опубл. 10.03.2010; Бюл.№5 - 10с. 2. Патент на корисну модель №55499, Україна, МПК G01S17/42,G01S17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. №u201008875; заяв. 16.07.2010; опубл. 10.12.2010; Бюл. №23. - 14с. 3. Патент на корисну модель №55645, Україна, МПК G01S17/42,G01S17/66. Частотно-часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата. /О.В. Коломійцев - №u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. №24. - 14с. 11 61870 12 13 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 61870 Підписне 14 Тираж 23 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