Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи

Реферат: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазове автопідстроювання частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки n, формувач імпульсів, схему I, формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями із введенням б та м - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата. Додатково введено оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів. UA 95396 U (12) UA 95396 U UA 95396 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки комбінованої лазерної системи (КЛС). Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), блок з розширеними можливостями (БРМ) із введенням б, резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), схеми I, лічильники (Лч), змішувачі (ЗМ), фільтри (Ф), формувачі мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДНІ), фазове автопідстроювання частоти (ФАПЧ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки Δνп, електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ), блок відображення інформації (БВІ) та м - введення опорної частоти (Δνм оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата (ЛА). Недоліком відомого каналу є те, що він не забезпечує збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу" [2], 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 I, лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор, фазове автопідстроювання частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п, електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та м - введення опорної частоти (Δνм оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює об'єктивний контроль у денних і нічних умовах під час проведення випробувань ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей під час проведення випробувань ЛА у нічний час, 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 I, лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор, фазове автопідстроювання 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 лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, додатково введено оптикоелектронний модуль (OEM), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів. Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи пов'язана з використанням одномодового багаточастотного із 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 радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, 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 95396 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На Фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: б введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата; І - вимірювальний сигнал; II - сигнал з просторовою модуляцією поляризації, III - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах. На Фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На Фіг. 3 приведено створення лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований 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, змішувачі (ЗМ 1-12 і ЗМ 2-13), фільтри (Ф1-14ІФ2-15), фазове автопідстроювання частоти на частоті міжмодових биттів 16, керуючий генератор 17, опорний генератор 18 з частотою підставки п, формувач імпульсів 19, схему "і" 20, формувач мірних імпульсів 21, лічильник 22, дешифратор 23, електронну обчислювальну машину 24, блок з розширеними можливостями 25 із введенням б та м - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера, б введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот п); рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4 парціальним діаграмам спрямованості, 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. За допомогою МСПМ та блоку з розширеними можливостями формується лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання з 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 апертурній площині V0U рознесені на відомій відстані q. Різність ходу пучків до картинної площини ЛА ХОУ змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різниця фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній площинітакож змінюється від точки до точки. В залежності від різниці фаз (амплітуд) у картинній площині змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної к начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами q та відстанню до картинної площини 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 з 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, 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 з двох ортогональних площин α і β (X і У), при цьому лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації (на несучих частотах vni та vn2) проходить 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 несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП, вони розподіляються: 2 UA 95396 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в БРМ для обробки відбитого від поверхні ЛА лазерного сигналу з 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 з 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 КЛС, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП м від) формують сигнал радіальної швидкості, а РП 2 (РП 2м від), РП 3 (РП 3м від) і РП 4 (РП 6м від) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів (Фіг. 1). Принцип вимірювання R' ЛА полягає у наступному (Фіг. 1). На перший змішувач (ЗМ1) від РП 4 (РП6м від) подається сигнал з частотою 6м від, який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот 6м від +м п від КГ та фільтрується. У фазовому автопідстроюванні частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою п від ОГ. Отриманий сигнал з частотою r 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), отриманий з виходу Ф2, через формувач імпульсів надходить на схему І. На лічильник проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена ДІТТ кількість рахункових імпульсів, пропорційна частоті м допл, перетворюється в ЕОМ у цифроаналоговий сигнал, який у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА. Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА, об'єктивний контроль та обробка (вимірювання) кутової швидкості відбуваються 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 поступає на ЕОМ здійснюється за рахунок використання технології синтезу часу параметризованих паралельних програм. Вимірювальна інформація про тангенціальну швидкість (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 спектру випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. 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, - № u201101343; заяв. 07.02.2011; опубл. 10.06.2011; Бюл. № 11. - 8 с. 2. Патент на корисну модель №75289, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу. /О.Б. Коломійцев, О.Б. Батурін, Д.Г.Васильєв, - № u201206080; заяв. 21.05.2012; опубл. 26.11.2012; Бюл. № 22. - 5 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, MПК G01S 17/42, G01S 17/66. Частотночасовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата. /ОБ. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24. - 14 с. 3 UA 95396 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазове автопідстроювання частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки n, формувач імпульсів, схему I, формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями із введенням б та м - введення опорної частоти (м оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, який відрізняється тим, що додатково введено оптикоелектронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів. 4 UA 95396 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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