Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ла для лвс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для ЛВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок формування зображення, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, схеми I, резонансні лічильники, схеми порівняння (СП) та ∆м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (∆м оп, 2 ∆м оп, 3 ∆м оп, 6 ∆м оп) від передавального лазера. Після СП замість електронно-цифрових обчислювальних машин та блоків відображення інформації введено електронну обчислювальну машину. UA 75331 U (12) UA 75331 U UA 75331 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 побудови передавальної частки лазерної вимірювальної системи (ЛВС) з частотно-часовим методом (ЧЧМ) пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата (ЛА). Відомий "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів на основі модернізованого частотно-часового методу вимірювання" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), тригери ("1""0"), схеми І, резонансні лічильники (РЛч), схеми порівняння (СП), електронно-цифрові обчислювальні машини (ЕЦОМ) та блоки відображення інформації (ВВІ), ∆м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (∆м оп, 2∆м оп, 3∆м оп, 6∆м оп) від передавального лазера. Недоліком відомого каналу є те, що він не може формувати та обробляти зображення ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для ЛВС" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок формування зображення (БФЗ), резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, схеми І, резонансні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину, блоки відображення інформації та ∆м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (∆м оп, 2∆м оп, 3∆м оп, 6∆м оп) від передавального лазера. 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 кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для ЛВС полігонного випробувального комплексу, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання кутових швидкостей ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та, в разі необхідності, формувати і обробляти його зображення. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок формування зображення, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, схеми І, резонансні лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину, блоки відображення інформації та ∆м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (∆м оп, 2∆м оп, 3∆м оп, 6∆м оп) від передавального лазера, після СП замість ЕЦОМ та ВВІ введено електронну обчислювальну машину (ЕОМ). Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для ЛВС полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням одномодового богаточастотного із синхронізацією подовжніхмод випромінювання єдиного лазера-передавача та ЧЧМ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у високоточному вимірюванні кутових швидкостей ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та, в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення. На Фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: ∆м оп, 2 ∆м оп, 3 ∆м оп, 6 ∆м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів від лазера-передавача; 1 - для визначення вимірювальної інформації; 2 - для визначення зображення ЛА. На Фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На Фіг. 3 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. На Фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків запропонованого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для ЛВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований 1 UA 75331 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок формування зображення, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, схеми І, резонансні лічильники, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину та ∆м оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (∆м оп, 2 ∆м оп, 3 ∆м оп, 6 ∆м оп) від передавального лазера. Робота запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для ЛВС полігонного випробувального комплексу полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-м парціальним ДС, які частково 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; - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжньої моди vn (в подальшому n1, n2). За допомогою МСПМ та блока формування зображення створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти) на два променя з поворотом площини поляризації на кут 90° в одному з них (Фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної площині U0V рознесені на відстані . Різність ходу пучків до картинної площини ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній площині також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз 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  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. Сигнал частот міжмодових биттів ∆м, 2∆м, 3∆м та 6∆м надходить на блок дефлекторів, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній із двох ортогональних площин (Фіг. 1, 2). Період сканування задається БКД, які разом з Лн живляться від керуючого елемента. 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 скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин  і  або X і У, при цьому лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації (n1 та n2) проходить вдовж РСН (Фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС лазерного випромінювання, за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються: - в БФЗ для обробки відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА; - по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів ∆м від, 2∆м від, 3∆м від, 6∆м від. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 і РП 2 (РП ∆м від і РП 2∆м ) формують сигнал кутової швидкості ', а РП 3 і РП 4 (РП 3∆м від і РП 6∆м від) - по кутової від швидкості '. 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, яка відображається у ЕОМ. Тому у БФЗ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Формування сигналу прискорення α' полягає у наступному (Фіг. 1). 2 UA 75331 U 5 10 15 20 25 30 35 Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти ∆м оп надходять на реверсивний лічильник (РЛч 1) (Фіг. 4). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який перетворюється ФТД у радіочастоту міжмодових биттів ∆м від, змінюється по закону руху ДС лазерного випромінювання, перетворюється у другій лінії II ФІ 2 у точках переходів півперіодів сканування в імпульси (один імпульс за півперіод сканування), надходить на тригер "1" та запускає його першим імпульсом. Надходячи першим, імпульс від тригера відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 на схему І та для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від тригера надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотній рахунок через нього імпульсів, які надходять. Надходячи на тригер, третій імпульс і т.д. здійснюють дію таким же чином, як перший. Другий імпульс не надходить на схему І, а третій імпульс надходить, як і перший на ФІ 3, схему І, пропускає різницеве число на схему порівняння і т.д. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів, порівняно різності подовженого та скороченого півперіоду сканування (руху ДС). Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає зі швидкістю руху ДС лазерного випромінювання, а коли не співпадає - скорочується (Фіг. 4). Формування сигналу кутової швидкості ’ відбувається таким же чином, як і для кутової швидкості ' (Фіг. 1). Отримання та відображення інформації про кутові швидкості ' і ' відбувається у 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. Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН та каналу, що пропонується, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектру випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. Деклараційний патент на винахід 63285 А, Україна, МПК G01S 11/04, G01S 17/42. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів на основі модернізованого частотночасового методу вимірювання. /Г.В. Альошин, О.В. Коломійцев, Д.П. Пашков. - № 2003032666; заяв. 27.03.2003; опубл. 15.01.2004; Бюл. № 1.- 8 с. 2. Патент на корисну модель № 51797, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для ЛВС. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201003670; заяв. 30.03.2010; опубл. 26.07.2010; Бюл. № 14.- 8 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК 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 40 45 50 Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для ЛВС полігонного випробувального комплексу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок формування зображення, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, схеми I, резонансні лічильники, схеми порівняння (СП) та ∆м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (∆м оп, 2 ∆м оп, 3 ∆м оп, 6 ∆м оп) від передавального лазера, який відрізняється тим, що після СП замість електронно-цифрових обчислювальних машин та блоків відображення інформації введено електронну обчислювальну машину. 3 UA 75331 U 4 UA 75331 U 5 UA 75331 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