Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з мспм та розширеними можливостями для лівс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата (ЛА), що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему I, лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор (ДШ), фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки v п , блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА, 6v м - введення опорної частоти (6v м оп ) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Після ДШ замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину. UA 75128 U (12) UA 75128 U UA 75128 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛІВС) з частотно-часовим методом (ЧЧМ) пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату (ЛА). Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), модифікований блок дефлекторів (МБД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), багатофункціональний інформаційний блок (БІБ) із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), схему І, лічильник (Лч), змішувачі (ЗМ), фільтр (Ф), формувач мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДШ), фазову автопідстройку частоти (ФАПЧ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки v п , електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ), блок відображення вимірювальної інформації (БВІ) про радіальну швидкість R' ЛА і 6v м - введення опорної частоти (6v м оп ) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Недоліком відомого каналу є те, що канал не використовує лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах vn1 та vn2 для детального розпізнавання ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ) із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему І, лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки v п , електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА, 6v м - введення опорної частоти (6v м оп ) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Недоліком каналу-прототипу є те, що він не забезпечує збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, високоточне вимірювання радіальної швидкості R' у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА тільки на несучих частотах vn, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, завдяки використання поляризаційних ознак ЛА, що отримуються, детально розпізнавати його за короткий час. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему І, лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки v п , електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА, 6v м - введення опорної частоти (6v м оп ) від передавального лазера (Лн+МСПМ), після ДІТТ замість ЕЦОМ 55 введено електронну обчислювальну машину (ЕОМ). Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням ЧЧМ [3] та синхронізованого одномодового багаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. 1 UA 75128 U 5 10 15 20 25 Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА, високоточному вимірюванні радіальної швидкості у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах vn, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та розширенні набору ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на його розпізнавання. На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією поляризації; б - введення сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна. На фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: І структурна схема реалізації принципу слідкуючого вимірювання; II - структурна схема вимірювання радіальної швидкості ЛА. На фіг. 3 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання у невеликому куті і окремо 4-ма ДС в ортогональних площинах. На фіг. 4 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему І, лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки v п , електронну обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА, 6v м - введення опорної частоти (6v м оп ) від передавального лазера (Лн+МСПМ). 30 35 40 Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера-передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: багатоканального (N) інформаційного зв'язку та лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот vn); 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) v 54  v 5  v 4  v м , v 97  v 9  v 7  2v м , v 63  v 6  v 3  3v м , v 82  v 8  v 2  6v м . 45 50 55 Також, за допомогою МСПМ та ІБРМ створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання з двох несучих частот (vn1 та vn2) у вигляді двох променів з вертикальною (vn1) та горизонтальною (vn2) поляризацією (фіг. 4). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурній площині V0U рознесені на відомій відстані v q . Різність ходу пучків до картинної площини ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній площині також змінюються від точки до точки. В залежності від різності фаз (амплітуд) у картинній площині змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної до початкової і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами v q та відстанню до картинної площини R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. 2 UA 75128 U 5 10 15 20 Груповий сигнал, який складений із несучих частот vn, минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБРМ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (взаємозв'язок) (фіг. 1-3). Водночас сигнал частот міжмодових биттів v м , 2v м , 3v м та 6v м потрапляє на МБД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують МБД у кожній із двох ортогональних площин (фіг. 1, 3). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот v 5 , v 4  v м , v 9 , v 7  2v м , v 6 , v 3  3v м та v 8 , v 2  6v 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. При цьому інформаційний сигнал та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах vn проходять вдовж РСН (фіг. 3). Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС лазерного випромінювання, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, за допомогою фотодетектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються: в ІБРМ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні; по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів v м від , 2v мвід , 3v мвід та 6v мвід . При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП4 (РП 6v мвід ) формують 25 30 сигнал радіальної швидкості, а РП 1 (РП v мвід ) , РП 2 (РП 2v мвід ) і РПЗ (РП 3v мвід ) - для інших вимірювальних каналів ЛІВС. При відбитті лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА змінюються амплітудні і фазові співвідношення між ортогонально поляризаційними компонентами, параметри їх поляризаційні і, відповідно, комплексні коефіцієнти когерентності відбитого поля. Просторовий розподіл поляризаційних характеристик такого відбитого сигналу по зміні контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо, що відображається у ЕОМ. Тому у ІБРМ також здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Так як канал, що пропонується, використовується в структурі ШВС, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 4 (РП 6v мвід ) , формують сигнал для визначення радіальної 35 швидкості ЛА, а РП1 (РП v мвід ) , РП2 (РП 2v мвід ) і РПЗ (РП 3v мвід ) - для інших вимірювальних каналів ЛІВС. Принцип вимірювання R' ЛА полягає у наступному (фіг. 1-3). 40 На перший змішувач (ЗМ1) від РП 4 (РП 6v мвід ) подається сигнал із частотою 6v мвід , який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот 6v мвід  v мп від КГ та фільтрується. У фазовій автопідстройці частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою vn від ОГ. Отриманий сигнал з частотою v г з виходу А керуючого генератора подається на вхід другого змішувача (ЗМ2), де змішується з опорною частотою 6v м . Сигнал різницевої частоти 6v мвід  ( v м  v м п ) , отриманий з виходу Ф2, через формувач імпульсів надходить на схему "І". На лічильник проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена 45 50 55 ДШ кількість рахункових імпульсів, пропорційна частоті v м допл , перетворюється в ЕОМ у цифроаналоговий сигнал, який у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА на цифровому табло БВІ. 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. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА використовується в ІБРМ, де завдяки додатковій обробці елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля (суми сигналів різної поляризації), забезпечується точне значення кутових швидкостей ЛА, розширюється набір ознак його розпізнавання, підвищується ефективність та скорочується час на розпізнавання ЛА, що супроводжується. 3 UA 75128 U 5 10 15 20 25 30 35 В разі необхідності виявлення ЛА у заданій точці простору груповий сигнал, який складений із частот міжмодових биттів і несучих частот vn, сканується у заданій зоні із заданим законом сканування у вигляді сумарної ДС лазерного випромінювання за допомогою модифікованого блока дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД. Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу та каналу, який пропонується, 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. Кількість інформаційних каналів (N), що формуються, залежить від кількості мод (несучих частот vn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель №51060, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА. /О.В. Коломійцев, О.О. Болюбаш, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201001528; заяв. 15.02.2010; опубл. 25.06.2010; Бюл. № 12.- 10 с. 2. Патент на корисну модель №60334, Україна, MПK G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201101746; заяв. 14.02.2011; опубл. 10.06.2011; Бюл. № 11.- 10 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. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата (ЛА), що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему I, лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор (ДШ), фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки v п , блок відображення вимірювальної інформації про радіальну швидкість R' ЛА, 6v м - введення опорної частоти (6v м оп ) від передавального лазера (Лн+МСПМ), який відрізняється тим, що 40 після ДШ замість електронно-цифрової обчислювальну машину. обчислювальної 4 машини введено електронну UA 75128 U 5 UA 75128 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 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