Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з ібрм та розширеними можливостями для лівс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з ІБРМ та розширеними можливостями для ЛІВС 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 (ШП), резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми I, реверсивні 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 ШП замість інформаційного блока введено інформаційний блок з розширеними можливостями із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, що виміряна, та після СП замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину. UA 79136 U (12) UA 79136 U UA 79136 U 5 10 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 кутових швидкостей літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи" [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), інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), тригери "1"|"0"схеми I, резонансні лічильники (РЛч), схеми порівняння (СП), електронно-цифрову м оп обчислювальну машину (ЕЦОМ) та - введення опорних сигналів з частотами міжмодових м оп,2м оп,3м оп,6м оп биттів від передавального лазера. Недоліком відомого каналу є те, що він не здійснює інформаційний взаємозв'язок з ЛА на несучих частотах n . Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип є "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з МСПМ" [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, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми І, реверсивні м оп лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та м оп,2м оп,3м оп,6м оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів від передавального лазера. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не використовує лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах n1 і n2 для детального розпізнавання ЛА та 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 ІБРМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання кутових швидкостей (прискорення  і  ) ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з  15 20   25 30 35 40 45 50  початкового моменту його польоту, багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ним на несучих частотах n , збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, та завдяки використанню 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, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми I, реверсивні м оп лічильники, схеми порівняння, електронно-цифрову обчислювальну машину та м оп,2м оп,3м оп,6м оп введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів від передавального лазера, після ШП замість ІБ введено інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ) із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, та після СП замість ЕЦОМ введено електронну обчислювальну машину (ЕОМ). Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з ІБРМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням одномодового богаточастотного із синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача та ЧЧМ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у високоточному вимірюванні кутової швидкості (прискорення  і  ) ЛА у широкому діапазоні  дальностей, починаючи з початкового моменту польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ним на несучих частотах n , збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та розширенні набору поляризаційних ознак 1 його  UA 79136 U 5 10 15 20 25 30 розпізнавання ЛА, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на його розпізнавання. На фіг. 1 наведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: 1 вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією м оп  поляризації; - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів м оп,2м оп,3м оп,6м оп від передавального лазера. На фіг. 2 наведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання в ортогональних площинах. На фіг. 3 наведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. На фіг. 4 наведені епюри напруг з виходів блоків запропонованого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з ІБРМ та розширеними можливостями для ЛІВС 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, 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, тригери "1"|"0", схеми I, реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронну м оп обчислювальну машину та - 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 ІБРМ та розширеними можливостями для ЛІBC полігонного випробувального комплексу полягає у наступному. Зі спектра випромінювання одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод лазера-передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні частоти та їх комбінації для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу із подовжніх мод (несучих частот n ); - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот n1,n2 ); - РСН на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-м парціальним діаграмам спрямованості, що 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. 35 40 45 50 Груповий сигнал, складений з несучих частот n , минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБРМ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається для ЛА (взаємозв'язок) (фіг. 1, 2). За допомогою МСПМ та ІБРМ створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання з двох несучих частот ( n1 та n2 ) у вигляді двох променів з вертикальною n1 та горизонтальною n2  поляризацією (фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурній  q плоскості V0U рознесені на відомій відстані . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз (амплітуд) у картинній плоскості 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  q визначається базою між випромінювачами та відстанню до картинної плоскості 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. м ,2м,3м Водночас сигнал частот міжмодових биттів та 6м потрапляє на БД, який створений з 4-х дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно 2 UA 79136 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 сканують БД у кожній з двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування задається блоком керування дефлекторів, який 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 з двох ортогональних площин  і  або X і У. При цьому інформаційний сигнал на частотах N n та сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах n1,n2 проходять вдовж РСН (фіг. 2). Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі 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 ІБРМ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні; - по РП, які настроєні на відповідні частоти м,2м,3м,6м . При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 і РП 2 ( РП м і РП 2м ) формують сигнал прискорення  , а РП 3 і РП 4 ( РП 3м і РП 6м ) - прискорення  . 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 тощо, що відображається у ЕОМ. Тому у ІБРМ також здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Формування сигналу прискорення  полягає у наступному. м оп Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти надходять на реверсивний лічильник (РЛч 1) (фіг. 4). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових мв ід биттів, який перетворюється ФТД у радіочастоту міжмодових биттів , 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. імпульс, що надходить першим, від тригера відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 і схему I та для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від тригера надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотний рахунок імпульсів, що надходять через нього. Надходячи на тригер, третій імпульс і т.д. здійснюють дію таким же чином, як перший. Другий імпульс не надходить на схему I, а третій імпульс надходить, як і перший на ФІ 3, схему I, пропускає різницеве число на схему порівняння і т.д. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів, порівняне з різницею подовженого та скороченого (руху ДС) півперіоду сканування. Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає зі швидкістю руху ДС лазерного випромінювання, а коли не співпадає - скорочується (фіг. 4). Формування сигналу прискорення  відбувається таким же чином, як для прискорення  . Отримання інформації про кутові швидкості (прискорення  і  ) з її відображенням 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. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в ІБРМ, де завдяки додаткової 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. Кількість інформаційних каналів (N) залежить від кількості мод n  , які мають необхідні вихідні характеристики для використання. 3 UA 79136 U 5 10 15 Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу для каналу, що 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. Джерела інформації: 1. Патент на винахід № 25804, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для лазерної інформаційно-вимірювальної системи. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Баранник та ін. - № u200703227; заяв. 26.03.2007; опубл. 27.08.2007; Бюл. № 13.-8 с. 2. Патент на винахід № 68584, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з МСПМ. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201113586; заяв. 18.11.2011; опубл. 26.03.2012; Бюл. №6.-5 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 20 25 Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з ІБРМ та розширеними можливостями для ЛІВС 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 (ШП), резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схеми I, реверсивні 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 ШП 30 замість інформаційного блока введено інформаційний блок з розширеними можливостями із б введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, що виміряна, та після СП замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину. 4 UA 79136 U 5 UA 79136 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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