Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з оптико-електронним модулем для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань
Номер патенту: 121595
Опубліковано: 11.12.2017
Автори: Шубін Євген Вікторович, Бзот Володимир Броніславович, Закіров Замір Забірович, Опенько Павло Вікторович, Альошин Геннадій Васильович, Захаров Володимир Ігорович, Коломійцев Олексій Володимирович, Воїнов Валерій Вікторович, Сачук Ігор Іванович, Звєрєв Олексій Олексійович
Формула / Реферат
Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери ("1"|"0"), схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, електронну обчислювальну машину (ЕОМ), апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та а - введення опорного сигналу з частотою Dnм від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарату, який відрізняється тим, що додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем.
Текст
Реферат: Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери ("1"|"0"), схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, електронну обчислювальну машину (ЕОМ), апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та а - введення опорного сигналу з частотою м від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарату, крім того додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. UA 121595 U (12) UA 121595 U UA 121595 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 автоматичного супроводження 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), модифікований блок дефлекторів (МБД), передавальну оптику (ПРДО), оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори (Дет), фільтри (Ф), формувачі імпульсів (ФІ), тригери ("1"|"0"), схеми "і" ("І"), лінії затримки (ЛЗ), лічильники (Лч), цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП), фільтри нижніх частот (ФНЧ), підсилювачі (фільтри) сигналу похибки (ПСП), виконавчі механізми (ВМ), електронну обчислювальну машину (ЕОМ), гіростабілізовану платформу (ГСП) та а - введення опорного сигналу з частотою м від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарату (ЛА). Недоліком відомого каналу є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип є "Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери ("1"|"0"), схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, електронну обчислювальну машину, апаратуру обміну даними (АОД), гіростабілізовану платформу та а - введення опорного сигналу з частотою м від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює оперативну високоточну навігацію. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань, який дозволить здійснювати пошук ЛА у заданій зоні за заданим законом сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) у денний і нічний час доби, виявлення, стійке кутове автосупроводження при одночасному високоточному вимірюванні кутів азимута і місця 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 будь-який час року і доби, за будьякої погоди. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери ("1"|"0"), схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, електронну обчислювальну машину, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та а - введення опорного сигналу з частотою м від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА, додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем (АСРНС). Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань пов'язана з використанням одномодового богаточастотного 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, стійкому кутовому автосупроводженні при одночасному високоточному вимірюванні кутів азимута і місця , оперативних обробці, відображенні, збереженні і видачі споживачам інформації, яка отримана та високоточній навігації. 1 UA 121595 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: а введення опорного сигналу з частотою м (3м) від передавального лазера; б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ' і ' ЛА; 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 заданому куті і, окремо, 4-мя ДС ЛВ в ортогональних площинах. На фіг. 3 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу. На фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків запропонованого каналу, які визначають полярність, де: а) - для визначення знаку "+"; б) - для визначення знаку "-". На фіг. 5 приведено кут відхилення ЛА від РСН відносно СЗТВ. Запропонований канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, селектор подовжніх мод 4, модифікований блок дефлекторів 5, передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль 7, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, резонансні підсилювачі 11, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори 12, фільтри 13, формувачі імпульсів (ФІ 1-14, ФІ 2-15), тригери ("1"|"0") 16, схеми "і" 17, лінії затримки 18, лічильники 19, цифро-аналогові перетворювачі 20, фільтри нижніх частот 21, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки 22, виконавчі механізми 23, електронну обчислювальну машину 24, апаратуру обміну даними 25, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем 26, гіростабілізовану платформу 27 та а - введення опорного сигналу з частотою м від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА. Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань полягає у наступному. З синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення РСН на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки 4-м парціальним ДС ЛВ, що частково перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів): 54=5-4=м, 97=9-7=2м, 63=6-3=3м, 82=8-2=6м. Сигнал частот міжмодових биттів м, 2м, 3м та 6м 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 керуючого елемента. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот 5,4=м, 9,7=2м, 6,3=3м та 8,2=6м фокусується в скановані точки простору, 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 РП, які настроєні на відповідні частоти м від, 2м від, 3м від, 6м від. Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП м від і РП 2м від, формують сигнал похибки по куту , а РП 3м від і РП 6м від - по куту . Формування сигналу похибки по куту полягає у наступному. Введення імпульсного сигналу (а) з опорного каналу м, перетвореного ФІ1 у "пачки" опорних імпульсів на частоті м оп, надходить на схему "І". Виділений і посилений імпульсний сигнал з РП м від частоти міжмодових биттів м від детектується Дет у вигляді огинаючої сигналу, що змінюється за законом руху ДС ЛВ і, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у точках переходів періодів сканування в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на тригер "1", перекидаючи його (фіг. 3, 4). У цей же час, виділений і посилений РП2 м від імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2м від детектується, виділяючи огинаючу сигналу, яка змінюється за таким же законом і, проходячи Ф, перетворюється у ФІ2 у точках переходів періодів коливань в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на Тр "0", встановлюючи його у вихідний стан. 2 UA 121595 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Задача вимірювання часового інтервалу в схемі "І" із заданою точністю полягає у встановленні критерію початку і кінця відліку часового інтервалу по визначених характеристиках значення імпульсних сигналів, що надходять на входи схеми "І". У зв'язку з тим, що передній фронт імпульсу досить малий у порівнянні з дозволом, що вимагається за часом, характерними значеннями сигналу, що визначають початок і кінець відліку часового інтервалу є граничне значення Uп (порогове значення напруги) (фіг. 3). Завдяки періодичному за цикл сканування відкриттю і закриттю Тр схеми "І", регулюється проходження імпульсів у схемі "І" від ФІ1, тобто відбувається виділення "пачок" імпульсів, число яких пропорційно куту відхилення ЛА від РСН (фіг. 4, 5). Підраховані Лч імпульси перетворюються ЦАП в аналоговий сигнал похибки з необхідним знаком, що змішується у ФНЧ з імпульсним сигналом від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА (б) для уточнення похибки збігу по кутах. Завдяки обліку вимірювальної інформації від каналу вимірювання кутових швидкостей (б) у ФНЧ усуваються динамічна і флуктуаційна похибки фільтрації. Отриманий сигнал, відфільтрований у ФНЧ і підсилений ПСП, відпрацьовується за допомогою ВМ (), надходить від ПСП на вхід ЕОМ та виділяється в ній у вигляді числа, пропорційного вимірюваному куту азимута . Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то на схему "І" першим надходить імпульс з ФІ2 міжмодової частоти м від, а на Тр надходить другим імпульс з ФІ2 міжмодової частоти 2 м від (фіг. 1, 3-5). На схему "І" від Тр подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунку імпульсів частоти міжмодових биттів м. Оскільки тривалість строба залежить лише від величини відхилення ЛА від РСН, а не від сторони відхилення, спрацьовує схема визначення полярності сигналу похибки ("+" або "-"). Якщо ЛА буде розташований нижче РСН, то першим надійде імпульс від ФІ2 з каналу 2 м від, а другим - з каналу м від. Визначення знаку "+" або "-", або сторони відхилення ЛА від РСН полягає у наступному (фіг. 1; 4 а, б). Якщо ЛА знаходиться вище РСН, то імпульс 1 від каналу м від випереджає імпульс 2 каналу 2 м від (фіг. 1, 4 а). Оскільки строб від Тр затримується на час, що перевищує тривалість імпульсу 1 (або 2), то схема збігів "І" не спрацьовує, тому що імпульс 1 не збігається в часі з даним стробом. Знак сигналу похибки по куту залишається позитивним ("+"). Якщо ЛА знаходиться нижче РСН, то імпульс 1 відстає від імпульсу 2, тому він збігається в часі зі стробом (фіг. 4 б). Схема "І" спрацьовує і змінює знак ("-" або полярність) напруги сигналу похибки по куту . Імпульс зі схеми "І" подається на знаковий розряд Лч імпульсів з частотою м. Число імпульсів у Лч пропорційно куту відхилення від РСН. Форматування сигналу похибки по куту відбувається таким же чином, як для сигналу похибки по куту . Виконавчі механізми (ВМ і ВМ) розвертають приймально-передавальну платформу такимчином, щоб ЛА знаходився на РСН каналу, що пропонується, тобто на РСН сумарної ДС ЛВ. Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якої розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута і місця . 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) кутів азимута і місця 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 технології синтезу часу параметризованих паралельних програм. 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). Видача споживачам інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та отримання додаткової інформації від керівництва здійснюється за допомогою апаратури обміну даними за радіоканалом. 3 UA 121595 U 5 10 15 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 вектора швидкості. Формування сумарної ДС ЛВ та створення РСН, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазерапередавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 102349, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів для мобільної суміщеної вимірювальної системи / О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - № u201504056; заяв. 27.04.2015; опубл. 26.10.2015; Бюл. № 20. - 6 с. 2. Патент на корисну модель № 112370, Україна, MПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи / О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - № u201607040; заяв. 29.06.2016; опубл. 12.12.2016; Бюл. № 23. - 9 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. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери ("1"|"0"), схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, електронну обчислювальну машину (ЕОМ), апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та а - введення опорного сигналу з частотою м від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарату, який відрізняється тим, що додатково, після ЕОМ, введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. 4 UA 121595 U 5 UA 121595 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
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: G01S 17/42, G01S 17/66
Мітки: модулем, літальних, вимірювань, автоматичного, оптико-електронним, супроводження, напрямком, мобільної, апаратів, системі, канал, зовнішньо-траєкторних, однопунктної
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-121595-kanal-avtomatichnogo-suprovodzhennya-litalnikh-aparativ-za-napryamkom-z-optiko-elektronnim-modulem-dlya-mobilno-odnopunktno-sistemi-zovnishno-traehktornikh-vimiryuvan.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з оптико-електронним модулем для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань</a>
Попередній патент: Установка для лазерної обробки матеріалів лазерним променем
Наступний патент: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань
Випадковий патент: 1-феніл-4-арил-5,6,7,8-тетрагідро-2,2a,8a-триазациклопента[cd]азулени, що мають протипухлинну активність