Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи

Реферат: Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів м , блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м , передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "і", лічильники, фільтр із заданою смугою пропускання, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр та електронну обчислювальну машину. Крім цього, додатково введено гіростабілізовану платформу. UA 111451 U (12) UA 111451 U UA 111451 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 мобільної суміщеної вимірювальної системи (МСВС). Відомий «Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ для ЛІВС полігонного випробувального комплексу» [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), призми для частоти міжмодових биттів м , блок дефлекторів (БД), перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м , передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП.), інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), тригер „1”|„0”, схему „і” («І»), лічильники (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання (Фп), детектор (Дет.), диференційовану оптику (ДО.), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційовані ланцюжки (ДЛ.), випрямлячі (Вип.) та електронну обчислювальну машину (ЕОМ). Недоліком відомого каналу є те, що він не здійснює об'єктивний контроль у денних і нічних умовах під час проведення випробувань літального апарату (ЛА). Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип є «Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи» [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжродових биттів м , блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м , передавальну оптику, оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер „1”|„0”, схему „і”, лічильники, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр та електронну обчислювальну машину. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщується суміщена приймально-передавальна апаратура та виконавчі механізми (ВМ) по кутах азимута  і місця β. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання похилої дальності до ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальну (N) передачу команд керування на ЛА, об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей під час проведення його випробувань у нічний час, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і ВМ по кутах азимута  і місця β. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів м , блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м , передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер „1”|„0”, схему „і”, лічильники, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр та електронну обчислювальну машину, додатково введено гіростабілізовану платформу (ГСП). Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптикоелектронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу (ЧЧМ) вимірювання [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, багатоканальної (N) передачі команд керування на ЛА, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та забезпеченні просторової 1 UA 111451 U 5 10 15 20 25 30 стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і виконавчі механізми. На Фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; II - інформаційний сигнал; III - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах. На Фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. На Фіг. 3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На Фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків запропонованого каналу, де: а) - від блока опорного сигналу; б) - від блока відбитого сигналу. Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптикоелектронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 4, призми для частоти міжмодових биттів м , блок дефлекторів 5, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м , передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль 7, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектори 9, широкосмуговий підсилювач 10, інформаційний блок 11, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів 13, тригер „1”|„0” 14, схему „і” 15, лічильники 16, фільтр із заданою смугою пропускання 17, диференційовані ланцюжки 18, випрямлячі 19, детектор 20, диференційовану оптику 21, підсилювач 22, фільтр 23, електронну обчислювальну машину 24 та гіростабілізовану платформу 25. Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи полягає у наступному. Зі спектра випромінювання одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод лазера-передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні частоти та їх комбінації для створення: - багатоканальної (N) передачі інформації на ЛА, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот  n ); - РСН 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. 35 40 45 50 Груповий сигнал, який складений з несучих частот  n , минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (Фіг. 1, 2). Водночас сигнал частот міжмодових биттів м ,2м,3м та 6м потрапляє на БД, який створений з 4-х дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують БД у кожній з двох ортогональних площин. 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, 8 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  і β (X і У). При цьому інформаційні сигнали (несучі частоти  n ) проходять вдовж РСН. Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА полягає у наступному (Фіг. 2, 3). На передавальному боці. Виділена МСПМ зі спектру випромінювання лазера перша пара частот 5,4 , розщеплюється під дією розщеплювача (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний - сканується БД під певним кутом (з часом Tпр , 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 UA 111451 U 5 10 2) додатковий (1) - перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття м та надходить на ФІ1, де відбувається виділення «пачок» імпульсів, прийнятих схемою «І». Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС лазерного випромінювання за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені широкосмуговим підсилювачем вони розподіляються: - в ІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА; - по РП, які настроєні на відповідні частоти м ,2м,3м,6м . У зв'язку з тим, що канал, який пропонується, використовується у структурі МСВС, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП м ) формують сигнал про похилу дальність до ЛА, а РП 2, РП 3 і РП 4 (РП 2м , РП 3м і РП 6м ) - до інших вимірювальних каналів (Фіг. 1). Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти 5,4 з «бланкуючими» імпульсами, 15 20 перетворений в сигнал м , здобуває чіткі межі «бланкуючого» імпульсу та, проходячи ДО, підсилюється. Фільтр зі смугою пропускання   1 i (де i - тривалість імпульсу) виділяє з загального сигналу «бланкуючі» імпульси - в імпульси-сигнали, які, проходячи ДЛ і Вип (ФІ=ДЛ+Вип), виділяються у вигляді одного короткого імпульсу за початок «бланкуючого» імпульсу та надходять на тригер з індексом «1», включаючи його. На приймальному боці. Відбитий від ЛА основний сигнал частот 5,4 у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал м , підсилюється ШП, виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти м і, проходячи через Дет, перетворюється таким же чином, 25 30 35 40 45 50 55 як і додатковий електричний сигнал (2) частоти 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 вигляді числа R у ЕОМ. Таким чином відбувається вимір похилої дальності до ЛА на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення включення «П» (формування «бланкуючого» імпульсу). Так як канал вимірювання похилої дальності до ЛА пропонується ввести до складу структури КЛС, то вмикання та вимикання «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. 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) похилої дальності до ЛА відбувається 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 надходить на ЕОМ здійснюється за рахунок використання методів та моделей паралельної часопараметризованої обробки даних. Кількість інформаційних каналів залежить від кількості мод (несучих частот  n ), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута  і місця β. Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу для каналу, що пропонується, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазера 3 UA 111451 U 5 10 передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 78041, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ для ЛІВС полігонного випробувального комплексу. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, A.M. Булай та ін. - №u201208722; заяв. 16.07.2012; опубл. 11.03.2013; Бюл. № 5. - 5с. 2. Патент на корисну модель № 101412, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем для комбінованої лазерної системи. /О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - №u201502606; заяв. 23.03.2015; опубл. 10.09.2015; Бюл. № 17. - 6 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 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. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів м , блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м , передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему "і", лічильники, фільтр із заданою смугою пропускання, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр та електронну обчислювальну машину, який відрізняється тим, що додатково введено гіростабілізовану платформу. 4 UA 111451 U 5 UA 111451 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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