Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для лвс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схеми I, лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор (ДШ), фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ∆п та ∆м введення опорної частоти (∆м оп) від передавального лазер, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата. Після ДШ замість електронно-цифрової обчислювальної машини та блока відображення інформації введено електронну обчислювальну машину. UA 75289 U (12) UA 75289 U UA 75289 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки лазерної вимірювальної системи (ЛВС) з частотно-часовим методом (ЧЧМ) пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата (ЛА). Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для ЛВС" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), блок розпізнавання (БР), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), схеми І, лічильники (Лч), змішувачі (ЗМ), фільтри (Ф), формувачі мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДНІ), фазову автопідстройку частоти (ФАПЧ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки ∆п, електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ), блок відображення інформації (БВІ) та ∆м - введення опорної частоти (∆м оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Недоліком відомого каналу є те, що він не використовує лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах n1 та n2 для детального розпізнавання ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями (БРМ) із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схеми І, лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ∆п, електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення інформації та ∆м - введення опорної частоти (∆м оп) від передавального лазер, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не забезпечує збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, завдяки використання поляризаційних ознак ЛА, що отримуються, детально розпізнавати його за короткий час. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схеми І, лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ∆п, електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення інформації та ∆м - введення опорної частоти (∆м оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, після ДШ замість ЕЦОМ та БВІ введено електронну обчислювальну машину (ЕОМ). Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням одномодового багаточастотного із синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача та ЧЧМ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у високоточному вимірюванні радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та розширенні набору поляризаційних ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на його розпізнавання. 1 UA 75289 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На Фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: б введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата. На Фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На Фіг. 3 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схеми I, лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ∆п, електронну обчислювальну машину та ∆м - введення опорної частоти (∆м оп) від передавального лазер, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою МСПМ [4] виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот n); рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково 4-х парціальних діаграм спрямованості, що 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. За допомогою МСПМ та блока з розширеними можливостями формується 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 цим 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, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито в даній ділянці поверхні ЛА. Сигнал частот міжмодових биттів ∆м, 2∆м, 3∆м та 6∆м надходить на блок дефлекторів, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній із 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, v9,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 із двох ортогональних площин  і  або X і У, при цьому лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації (на несучих частотах n1 та n2) проходить вдовж РСН (Фіг. 2). 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 несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються: 2 UA 75289 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 в БРМ для обробки відбитого від поверхні ЛА лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує; по РП, які настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів ∆м від, 2∆м від, 3 ∆м від, 6∆м від. 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, яка відображається у ЕОМ. Тому у БРМ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Так як канал, що пропонується, використовується в структурі ЛВС, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП ∆м від) формують сигнал радіальної швидкості, а РП 2 (РП 2∆м від), РП З (РП 3∆м від) і РП 4 (РП 6∆м від) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів (Фіг. 1). Принцип вимірювання R' Л А полягає у наступному (Фіг. 1). На перший змішувач (ЗМ1) від РП 4 (РП6∆м від) подається сигнал із частотою 6∆м від, який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот 6∆м від+∆м п від КГ та фільтрується. У фазовій автопідстройки частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою п від ОГ. Отриманий сигнал з частотою ∆г з виходу А керуючого генератора подається на вхід другого змішувача (ЗМ2), де змішується з опорною частотою 6∆м. Сигнал різницевої частоти 6∆м від-(∆м-∆м п)5 отриманий з виходу Ф2, через формувач імпульсів надходить на схему "І". На лічильник проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена ДТТТ кількість рахункових імпульсів, пропорційна частоті м дол., перетворюється в ЕОМ у цифро-аналоговий сигнал, який у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА. 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. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в БРМ, де завдяки додатковій обробці 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. 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 № 52932, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для ЛВС./ О.В. Коломійцев, Д.Г. Васильєв, Р.В. Воробйов та ін. - № u 201006292; заяв. 25.05.2010; опубл. 10.09.2010; Бюл. № 17.-6 с. 2. Патент на корисну модель № 60320, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями./ О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв, - № u 201101343; заяв. 07.02.2011; опубл. 10.06.2011; Бюл. № 11.-8 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, MПK G01S 17/42, G01S 17/66. Частотночасовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата./ О.В. Коломійцев - № и 201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24.-14 с. 4. Патент на корисну модель № 43725, Україна, МПК Н04Q 1/453. Модифікований селектор подовжніх мод./ О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - № u 200903693; заяв. 15.04.2009; опубл. 25.08.2009; Бюл. № 16.-6 с. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок з 3 UA 75289 U 5 розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схеми I, лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор (ДШ), фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ∆п та ∆м введення опорної частоти (∆м оп) від передавального лазер, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, який відрізняється тим, що після ДШ замість електронно-цифрової обчислювальної машини та блока відображення інформації введено електронну обчислювальну машину. 4 UA 75289 U Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5