Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань

Реферат: Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань, містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів м , модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м ,, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, формувач імпульсів, схему "і", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник, електронну обчислювальну машину (ЕОМ), апаратуру обміну даними та гіростабілізовану платформу. Додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. UA 121173 U (12) UA 121173 U UA 121173 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 однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань (СЗТВ). Відомий "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), призми для частоти міжмодових биттів м , модифікований блок дефлекторів (МБД), перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м , передавальну оптику (ПРДО), оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), схему „і" ("І"), фільтр із заданою смугою пропускання (Фп), диференційований ланцюжок (ДЛ), випрямляч (Вип), тригер („1"|„0"), детектор (Д), диференційовану оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), лічильник (Лч), електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та гі-ростабілізовану платформу (ГСП). Недоліком відомого каналу є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як найближчий аналог є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів м , модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2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, електронну обчислювальну машину, апаратуру обміну даними (АОД) та гіростабілізовану платформу. Недоліком каналу-найближчого аналога є те, що він не здійснює оперативну високоточну навігацію. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань, який дозволить здійснювати пошук літального апарата (ЛА) у заданій зоні за заданим законом сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) у денний і нічний час доби, виявлення, високоточне вимірювання похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, оперативні обробку, відображення, збереження і видачу споживачам інформації, яка отримана під час проведення випробувань ЛА та оперативну високоточну навігацію в будь-якій точці земної поверхні, у будьякий час року і доби, за будь-якої погоди. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-найближчий аналог, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів м , модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м , передавальну оптику, оптикоелектронний 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, електронну обчислювальну машину, апаратуру обміну даними та гіростабілізовану платформу, додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем (АСРНС). Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань 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 пошуку ЛА у денний і нічний час доби, виявленні, високоточному вимірюванні похилої дальності, оперативних обробці, відображенні, збереженні і видачі споживачам інформації, яка отримана та високоточній навігації. 1 UA 121173 U 5 10 15 20 25 На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; II - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах. На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною ДС ЛВ у невеликому куті і окремо 4-мя ДС ЛВ 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 однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, селектор подовжніх мод 4, призми для частоти міжмодових биттів  м , модифікований блок дефлекторів 5, перемикач для частот міжмодових биттів  м і 2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, апаратуру обміну даними 24, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем 25 та гіростабілізовану платформу 26. Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення РСН на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки частково пересічних 4-х парціальних ДС ЛВ, 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 . 30 35 40 45 50 Сигнал частот міжмодових биттів м , 2м , 3м та 6м надходить на МБД, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС ЛВ 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  м, 9, 7  2м, 6, 3  3м та 8, 2  6м фокусується в точки простору, що скануються, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин  і  або X і У (фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА відбиті в процесі сканування чотирьох ДС ЛВ, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС ЛВ за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП, вони розподіляються по резонансних підсилювачах, які настроєні на м в ід 2м в ід 3м в ід 6м в ід відповідні частоти , , , . м в ід При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 (РП ) формують 2м в ід 3м в ід 6м в ід сигнал про похилу дальність до ЛА, а РП2 (РП ), РП3 (РП ) і РП 4 (РП ) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів СЗТВ (фіг. 1). Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА для СЗТВ полягає у наступному (фіг. 2, 3). На передавальному боці. Виділена селектором подовжніх мод зі спектра 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 Тпр., 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 121173 U 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". Отриманий від ФТД, додатковий оптичний сигнал частоти  5,4 з "бланкуючими" імпульсами 5 10 перетворений в сигнал м , здобуває чіткі границі "бланкуючого" імпульсу, проходячи ДО, підсилюється. Фільтр зі смугою пропускання П  1/ і (де і - тривалість імпульсу) виділяє із загального сигналу "бланкуючі" імпульси - в імпульсні сигнали, які, проходячи ДЛ і Вип (ФІ=ДЛ+Вип), виділяються у вигляді одного короткого імпульсу за початок "бланкуючого" імпульсу та надходять на Тр 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, 15 20 25 30 35 40 45 50 55 як і додатковий електричний сигнал (2) частоти м та надходить тільки на Тр з індексом "0", "перекидаючи" його. Сигнал, що надходить з Тр на схему "І", здійснює періодичне "відкриття" і "закриття" проходу для "пачок" імпульсів з ФІ1, що підраховуються Лч та відпрацьовуються у ЕОМ. Таким чином відбувається вимірювання похилої дальності 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 СЗТВ, то вмикання та вимикання перемикача (П) відбувається одночасно для 2-х (пар) частот  5,4 і  9,7 . Апаратурні похибки вимірювання похилої дальності до ЛА в запропонованому каналі - це похибки визначення початку і кінця відліку часового інтервалу, похибки 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 ЛВ і відношення 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 ЛВ у заданій зоні за заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС ЛВ задається БКД (фіг. 1, 2). Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та виконавчі механізми по кутах азимута  і місця  . Видача споживачам інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та отримання додаткової інформації від керівництва здійснюється за допомогою апаратури обміну даними за радіоканалом. Апаратура супутникових радіонавігаційних систем забезпечує можливість в будь-якій точці земної поверхні, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди визначити (уточнити) параметри СЗТВ - три координати і три складові вектору швидкості. Формування сумарної ДС ЛВ та створення РСН, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектру випромінювання одномодового багаточастотного лазерапередавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 102350, Україна, MПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи /О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - № u201504057; заяв. 27.04.2015; опубл. 26.10.2015; Бюл. № 20.-6 с. 3 UA 121173 U 5 2. Патент на корисну модель № 112371, Україна, MПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи /О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - № u201607045; заяв. 29.06.2016; опубл. 12.12.2016; Бюл. № 23.-7 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, MПК 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. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів м , модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 20 2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, електронну обчислювальну машину (ЕОМ), лічильник, апаратуру обміну даними та гіростабілізовану платформу, який відрізняється тим, що додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. 4 UA 121173 U 5 UA 121173 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6