Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи

Реферат: Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δм і 2Δм, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему І, фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник та електронну обчислювальну машину. Крім того, додатково введено гіростабілізовану платформу. UA 102350 U (12) UA 102350 U UA 102350 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 частини мобільної суміщеної вимірювальної системи (МСВС). Відомий «Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з додатковим скануванням для ЛВС полігонного випробувального комплексу» [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), призми для частоти міжмодових биттів Δм, модифікований блок дефлекторів (МБД), перемикач для частот міжмодових биттів Δм і 2 Δм, передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), тригер ("1"|"0"), схему І («І»), лічильник (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання (Фп), детектор (Д), диференційовану оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційований ланцюжок (ДЛ), випрямляч (Вип), електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та блок відображення інформації (БВІ). Недоліком відомого каналу є те, що він не здійснює об'єктивний контроль у денних і нічних умовах під час проведення випробувань літального апарата (ЛА). Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є «Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для комбінованої лазерної системи» [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δм і 2 Δм, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему І, фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник та електронну обчислювальну машину. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи, на якої розміщується суміщена приймально-передавальна апаратура та виконавчі механізми (ВМ) по кутах азимута  і місця . В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання похилої дальності до 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 вимірювань ЛА, дотримання просторової стабілізації платформи, на якої розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і ВМ по кутах азимута  і місця  та, в разі необхідності пошук ЛА у заданій зоні за заданим законом сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δм і 2 Δм, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему І, фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник та електронну обчислювальну машину, додатково введено гіростабілізовану платформу (ГСП). Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового багаточастотного з 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 похилої дальності до 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 ЛА, забезпеченні просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймальнопередавальна апаратура і виконавчі механізми та, в разі необхідності, пошуку ЛА у заданій зоні. На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; II - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах. 1 UA 102350 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною діаграмою спрямованості лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-ма ДС в ортогональних площинах. На фіг. 3 приведена узагальнена структурна схема вимірювання похилої дальності до ЛА. На фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу, де: а) від блока опорного сигналу; б) від блока відбитого сигналу. Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, селектор подовжніх мод 4, призми для частоти міжмодових биттів Δм, модифікований блок дефлекторів 5, перемикач для частот міжмодових биттів Δм і 2 Δм, передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль 7, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектори 9, широкосмуговий підсилювач 10, резонансні підсилювачі 11, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів 12, схему І 13, фільтр із заданою смугою пропускання 14, диференційований ланцюжок 15, випрямляч 16, тригер 17, детектор 18, диференційовану оптику 19, підсилювач 20, фільтр 21, лічильник 22, електронну обчислювальну машину 23 та гіростабілізовану платформу 24. Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-м парціальним діаграмам спрямованості, які частково перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод («підфарбованих» різницевими частотами міжмодових биттів): Δ54 = 5-4= Δм, Δ97 =9-7=2 Δм, Δм = 6-3=3 Δм, Δ82 =8-2=6 Δм. Сигнал частот міжмодових биттів Δм, 2Δм, 3Δм та 6Δм надходить на МБД, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують МБД 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= Δм, 9,7 = 2Δм, 6,3 = 3Δм та 8,2 = 6Δм фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній з двох ортогональних площин  і  (або X і У, фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС лазерного випромінювання за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем, вони розподіляються по резонансних підсилювачах, які настроєні на відповідні частоти Δм від, 2 Δм від, 3 Δм від, 6 Δм від. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 (РП Δм від,) формують сигнал про похилу дальність до ЛА, а РП2 (РП 2Δм від,), РПЗ (РП 3Δм від,) І РП 4 (РП 6Δм від,) формують сигнали для інших вимірювальних каналів ЛВС (фіг. 1). Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА для комбінованої лазерної системи полягає у наступному (фіг. 2, 3). На передавальному боці. Виділена селектором подовжніх мод зі спектру випромінювання лазера перша пара частот 5,4, розщеплюється під дією розщеплювача (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний - сканується МБД під певним кутом (з часом Т пр, що задається від БКД), який проходить через перемикач (П) для виділення «бланкуючого» імпульсу (бланк - нуль) і розщеплювач, де відбувається виділення додаткового сигналу (2) та надходить на ПРДО і далі на ЛА; 2) додатковий (1) - перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття Δм та надходить на ФІ1, де відбувається виділення «пачок» імпульсів, прийнятих схемою І. Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти 5,4 з «бланкуючими» імпульсами перетворений в сигнал Δм, здобуває чіткі границі «бланкуючого» імпульсу, проходячи оптику, що диференціює, - підсилюється. Фільтр зі смугою пропущення П=1/і (де і - тривалість імпульсу) виділяє із загального сигналу «бланкуючі» імпульси - в імпульсні сигнали, які, 2 UA 102350 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 проходячи ланцюжок, що диференціює, і випрямляч - (ФІ=ДЛ+Вип), виділяються у вигляді одного короткого імпульсу за початок «бланкуючого» імпульсу та надходять на тригер з індексом «1», включаючи його. На прийомному боці. Відбитий від ЛА основний сигнал частот 5,4 у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал Δм, підсилюється ШП, виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти Δм і, проходячи через Дет, перетворюється таким же чином, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти Δм та надходить тільки на тригер з індексом «0», «перекидаючи» його. Сигнал, що надходить з тригера на схему І, здійснює періодичне «відкриття» і «закриття» проходу для «пачок» імпульсів з ФІ1, що підраховуються Лч та відпрацьовуються у ЕОМ. Таким чином відбувається вимір похилої дальності R до ЛА на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення включення перемикача (формування «бланкуючого» імпульсу). Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. 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 надходить на ЕОМ здійснюється за рахунок використання технології синтезу часу параметризованих паралельних програм. Так як канал вимірювання похилої дальності до ЛА пропонується ввести до складу структури МСВС, то вмикання та вимикання перемикача (П) відбувається одночасно для 2-х (пар) частот 5,4 і 9,7. Апаратурні помилки виміру R до ЛА в запропонованому каналі - це помилки визначення початку і кінця відліку часового інтервалу, помилки за рахунок дискретності та нестабільності частоти проходження тактових (рахункових) імпульсів. Точність оцінки інтервалу визначається крутістю огинаючої при заданому граничному значенні напруги Uп та залежить від форми скануючої ДС лазерного випромінювання і відносини сигнал/шум. В разі необхідності виявлення ЛА під час його пошуку груповий сигнал, який складений з частот міжмодових биттів, за допомогою МБД сканується сумарною ДС лазерного випромінювання у заданій зоні за заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС задається БКД (фіг. 1, 2). Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута  і місця . Джерела інформації 1. Патент на корисну модель №71018, Україна, МПК G01S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з додатковим скануванням для ЛВС полігонного випробувального комплексу. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, С.В. Бугаєв та ін. №u201201150; заяв. 06.02.2012; опубл. 25.06.2012; Бюл. № 12. - 5 с. 2. Патент на корисну модель №91810, Україна, MПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для комбінованої лазерної системи. /О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - №u201402819; заяв. 20.03.2014; опубл. 10.07.2014; Бюл. № 13. - 5 с. 3. Патент на корисну модель №55645, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Частотночасовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату. /О.В. Коломійцев - №u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24. - 14 с. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δм і 2Δм, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему І, фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, 3 UA 102350 U тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник та електронну обчислювальну машину, який відрізняється тим, що додатково введено гіростабілізовану платформу. 4 UA 102350 U 5 UA 102350 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6