Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з бспм

Реферат: Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з БСПМ містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), призми для частоти міжмодових биттів Δνм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, передавальну оптику, 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, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до літального апарата. Після Лн замість селектора подовжніх мод введено багатоканальний селектор подовжніх мод. UA 68151 U (12) UA 68151 U UA 68151 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 синтезу лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛІВС) з частотно-часовим методом (ЧЧМ) пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата (ЛА). Відомий «Канал вимірювання похилої дальності літальних апаратів на підставі модернізованого частотно-часового методу вимірювання» [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), призми для частоти міжмодових биттів Δνм, блок дефлекторів (БД), перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, 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»), лічильники (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання (Фп), детектор (Дет), диференціюємо оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційовні ланцюжки (ДЛ), випрямлячі (Вип), електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ) та блок відображення вимірювальної інформації (БВІ) про похилу дальність R до ЛА. Недоліком відомого каналу є відсутність можливості здійснювання інформаційного взаємозв'язку з ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип є «Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для лазерної інформаційновимірювальної системи» [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δνм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему І, лічильники, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференціюємо оптику, підсилювач, фільтр, диференціюємо ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює інформаційний взаємозв'язок з ЛА на несучих частотах νn. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з БСПМ, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання похилої дальності при одночасному інформаційному взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах νn і частоті міжмодових биттів. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомий канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δνм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, передавальну оптику, 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, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА, після Лн замість СПМ введено багатоканальний СПМ (БСПМ) [3]. Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з БСПМ пов'язана з використанням синхронізованого одномодового багаточастотного випромінювання єдиноголазера-передавача та ЧЧМ [4]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає в високоточному вимірюванні похилої дальності до ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту та багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах νn і частоті міжмодових биттів (підвищення об'єму інформації, яка передається та приймається). На фіг. 1 приведено передаючий бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу. 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 вимірювання похилої дальності до ЛА, де: а) від блоку опорного сигналу; б) від блоку відбитого сигналу. Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з БСПМ містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, багатоканальний 1 UA 68151 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δνм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, передавальну оптику, 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, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА. Робота запропонованого каналу полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера (Лн) за допомогою БСПМ виділяються необхідні пари частот для створення: - багатоканального (Ν) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу комбінації подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів Δν101=ν10-ν1=9Δνм), а також - подовжніх мод (несучих частот νn); - РСН на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючих 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умови використання комбінацій подовжніх мод («підфарбованих» різницевими частотами міжмодових биттів) Δν54=ν5-ν4=Δνм, Δν97=ν9-ν7=2Δνм, Δν63=ν6-ν3=3Δνм, Δν82=ν8-ν2=6Δνм. Груповий сигнал, який складений із частоти міжмодових биттів 9Δνм і несучих частот νn, минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБ та формує багатоканальний (Ν) інформаційний сигнал, що передається для ЛА (взаємозв'язок) (фіг. 1, 2). Водночас сигнал частот міжмодових биттів Δνм, 2Δνм, 3Δνм та 6Δνм потрапляє на БД, який створений з 4-х дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують БД у кожній із двох ортогональних площин. Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: ν5,ν4=Δνм, ν9,ν7=2Δνм, ν6,ν3=3Δνм та ν8,ν2=6Δνм фокусується в скануємі точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин α і β або X і У. При цьому частоти νn та νιο,νι=9Δνм проходять вдовж РСН. Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА полягає в наступному (фіг. 2, 3). На передаючому боці. Виділена селектором подовжніх мод із спектру випромінювання лазера перша пара частот ν5,4, розщеплюється під дією розщепителя (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 розщепитель, 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 Δνм та надходить на ФІ1, де відбувається виділення «пачок» імпульсів, прийнятих схемою «І». Прийняті прийомною оптикою від ЛА інформаційні та, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи 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: Δνм, 2Δνм, 3Δνм, 6Δνм. У зв'язку з тим, що канал, який пропонується, використовується у структурі ЛІВС, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП1 (ΡΠΔνм) формують сигнал про похилу дальність до ЛА, а РП2, РП3 і РП4 (ΡΠ2Δνм, ΡΠ3Δνм і ΡΠ6Δνм) - до інших вимірювальних каналів (фіг. 1). Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти ν5,4 з «бланкуючими» імпульсами, перетворений в сигнал Δνм, здобуває чіткі границі «бланкуючого» імпульсу та, проходячи ДО, підсилюється. Фільтр зі смугою пропускання П=1/τі (де τі - 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 прийомному боці. Відбитий від ЛА основний сигнал частот ν5,4 у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал Δνм, підсилюється ШП, виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти Δνм і, проходячи через Дет, перетворюється 2 UA 68151 U 5 10 15 20 25 30 таким же чином, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти Δνм 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 через ЕЦОМ на БВІ. Таким чином відбувається вимір R до ЛА на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення включення перемикача (формування «бланкуючого» імпульсу). Так як канал вимірювання похилої дальності до ЛА пропонується ввести до складу структури ЛІВС з ЧЧМ, то вмикання та вимикання перемикача (П) відбувається одночасно для 2-х (пар) частот ν5,4 і ν9,7. Апаратарні 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. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості мод (несучих частот νn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент на винахід № 64961 А, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності літальних апаратів на підставі модернізованого частотночасового методу вимірювання. / Г. В. Альошин, О. В. Коломійцев, Д. П. Пашков - № 2003032665; заяв. 27.03.2003; опубл. 15.03.2004; Бюл. №3.- 8 с. 2. Патент на корисну модель № 25803, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для лазерної інформаційновимірювальної системи. / О. В. Коломійцев, Г. В. Альошин, В. В. Баранник та ін. - № u200703185; заяв. 26.03.2007; опубл. 27.08.2007; Бюл. № 13 - 8 с. 3. Патент на корисну модель № 35476, Україна, МПК Н04Q 1/453. Багатофункціональний селектор подовжніх мод / О. В. Коломійцев, Г. В. Альошин, В. В. Баранник та ін. - № u200803489; заяв. 18.03.2008; опубл. 25.09.2008; Бюл. № 18 - 8 с. 4. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МGR G01S 17/42, G01S 17/66. Частотночасовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата. / О. В. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24. - 14 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з БСПМ, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), призми для частоти міжмодових биттів Δνм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, передавальну оптику, 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, диференційовну оптику, підсилювач, фільтр, диференційовні ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до літального апарата, який відрізняється тим, що після Лн замість селектора подовжніх мод введено багатоканальний селектор подовжніх мод. 3 UA 68151 U 4 UA 68151 U 5 UA 68151 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 6