Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів і мбд та розширеними можливостями

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів і МБД та розширеними можливостями, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів (СПМБРК), передавальну оптику, U 2 (19) 1 3 вач, багатофункціональний інформаційний блок (БІБ) для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та його розпізнавання, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, 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 передавального 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 використовує лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах n1 та n2 для детального розпізнавання ЛА та 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 і МБД та розширеними можливостями, 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 ДС лазерного випромінювання і, завдяки використання поляризаційних ознак ЛА, що отримуються, детально розпізнавати його за короткий час. 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 багаточастотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок для інформаційного взаємозв'язку з ЛА та його розпізнавання, 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 передавального 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) та після ШП замість БІБ введено інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ) із введенням б. 61880 4 Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та розширеними можливостями пов'язана з використанням синхронізованого одномодового богаточастотного 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 його пошуку у заданій зоні і розширенні набору поляризаційних ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на його розпізнавання. 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-ма 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 і МБД та розширеними можливостями 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, інформаційний блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, 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 передавального лазера, б - введення сигналу від каналу оцінки тангенціальної 5 складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА для уточнення похибки збігу по кутах. Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів і МБД та розширеними можливостями полягає в наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою СПМБРК виділяються необхідні пари частот для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналів комбінацій подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів 101  10  1  9м,Nмn ); - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот n1,n2 ); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючих 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 . Лазерний сигнал, який складений із частот міжмодових биттів Nмn , минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБРМ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (фіг. 1, 2). Також, за допомогою СПМБРК та ІБРМ створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання із двох несучих частот (n1 та n2 ) у вигляді двох променів з вертикальною (n1) та горизонтальною (n2 ) поляризацією (фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурної плоскості V0U рознесені на відомій відстані q . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА ХОУ змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цім різність фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз (амплітуд) 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 q та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції та 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. 61880 6 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 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 груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот 9м Nмn та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах n1,n2 проходять вдовж РСН (фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та 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: - в ІБРМ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні; - 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, які надходять з PП м і PП2 м формують сигнал похибки по куту , а РП3 м і РП6 м - по куту . 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, що відображається у ЕЦОМ. Тому у ІБРМ також здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Формування сигналу похибки по куту  полягає у наступному. Введення з опорного каналу імпульсного сигналу м (а), перетвореного ФІ1 у «пачки» опорних імпульсів на частоті м оп , надходить на схему «І». Виділений і посилений імпульсний сигнал з PП м частоти міжмодових биттів м від (фіг. 4, 5) детектується 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) та 7 надходить на тригер «1», перекидаючи його. У цей же час, виділений і посилений PП2 м імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2м від детектується, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється по такому ж закону. Проходячи Ф, перетворюється в ФІ2 у точках переходів періодів коливань в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер «0», установлюючи його у вихідний стан. Вимір 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, які визначають начало і кінець відліку часового інтервалу, є граничне значення Uп (порогове значення напруги) (фіг. 4). 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. Отриманий сигнал, відфільтрований у ФНЧ і посилений підсилювачем сигналу похибки, відпрацьовується за допомогою ВМ   , надходить від ПСП  на вхід ЕЦОМ та виділяється в ній у виді 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 другий імпульс з ФІ2 міжмодової частоти 2м від (фіг. 1, 4, 5). На схему «І» від тригера подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунку імпульсів частоти міжмодових биттів м від . 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 м від . Визначення знаку («+» або «-»), або сторони відхилення ЛА від РСН (фіг. 1; 5 а, б) полягає у наступному. Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то імпульс 1 (фіг. 1, 5 а) від каналу м від випереджає імпульс 2 каналу 2м від . Оскільки строб від тригера за 61880 8 тримується 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  залишається позитивним. Якщо ЛА знаходиться нижче РСН (фіг. 5 б), 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  відбувається таким же чином, як для сигналу похибки по куту . ВМ і ВМ розвертають приймальнопередавальну 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. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в ІБРМ, де завдяки додаткової обробки елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля (суми сигналів різної поляризації) забезпечується точне значення кутових швидкостей ЛА, розширюється набір ознак його розпізнавання, підвищується ефективність та скорочується час на розпізнавання ЛА, що супроводжується. 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, МПК 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 № 55501, Україна, MПК G01S17/42, G01S17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з використанням частот міжмодових биттів та можливістю розпізнавання ЛА. /О. В. Коломійцев, Г. В. Альошин, Д. Г. Васильєв та ін. - № u201008085; заяв. 16.07.2010; опубл. 10.12.2010; Бюл. № 23. - 10 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. Частотно-часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання па 9 раметрів руху літального апарату. /О. В. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 61880 10 27.12.2010; Бюл. № 24. - 14 с. 11 61880 12 13 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 61880 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