Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ла для полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схему I, реверсивні лічильники, схеми порівняння (СП) та v м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( v м оп , 2v м оп , 3v м оп , 6v м оп ) від передавального лазера. Після СП замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину. UA 81459 U (12) UA 81459 U UA 81459 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для синтезу шестипараметричної 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 з використанням частот міжмодових биттів" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів (СПМ БРК), 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", схему I, резонансні лічильники v м оп (РЛч), схеми порівняння (СП), електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ) та (v м оп, 2v м оп, 3v м оп, 6v м оп ) введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів 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 використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок (МІБ), резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1”|”0", схему I, реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронноv м оп цифрову обчислювальну машину та - введення опорних сигналів з частотами (v м оп, 2v м оп, 3v м оп, 6v м оп ) міжмодових биттів, , 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 використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання кутових швидкостей (прискорення ' і ' ) ЛА, багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ним на частотах міжмодових биттів 9vм...Nvмn , збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та, в разі необхідності, формування і обробку його зображення. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1”|”0", схему I, реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронноv м оп цифрову обчислювальну машину та - введення опорних сигналів з частотами (v м оп, 2v м оп, 3v м оп, 6v м оп ) міжмодових биттів від передавального лазера, після СП замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину (ЕОМ). Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з 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 (прискоренні ' і ' ) ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на частотах міжмодових биттів, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та, в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення. 1 UA 81459 U 5 10 15 20 25 На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: 1 вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією v м оп поляризації; … - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (v м оп, 2v м оп, 3v м оп, 6v м оп ) від передавального лазера. 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 з просторовою модуляцією поляризації. На фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків пропонованого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1”|”0", схему I, v м оп реверсивні лічильники, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину та (v м оп, 2v м оп, 3v м оп, 6v м оп ) введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів від передавального лазера. Робота запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу полягає у наступному. Зі спектру випромінювання одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод лазера-передавача (Лн) за допомогою СПМ БРК виділяються необхідні пари частот для створення: багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналів комбінацій подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів v101  v10  v1  9vм,...Nvмn ; 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) v54  v5  v 4  vм , 30 v 97  v 9  v 7  2vм , v 63  v 6  v 3  3vм , v82  v 8  v 2  6vм ; лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот v n1 , vn2 ). Nv 35 40 45 50 мn , минаючи БД, Лазерний сигнал, який складений з частот міжмодових биттів потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (фіг. 1, 2). За допомогою СПМ БРК та МІБ створюються два лазерні сигнали з просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (кожної несучої частоти v n1 vn2 , ) на два променя з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них ( vn1a , vn1б , і v n2a , v n2б , фіг. 2, 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості U0V рознесені на відстані  . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз 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 визначається базою між випромінювачами р та відстанню до картинної плоскості R. Розподілінтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів 2v м , 3v м та 6v м vм , надходить на БД, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. 2 UA 81459 U Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД 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 v 5, v 4  vм , 5 v 9, v 7  2vм , v 6, v3  3vм та v8, v 2  6vм 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 груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот 9vм...Nvмn та лазерні 10 15 20 сигнали з просторовою модуляцією поляризації ( vn1a , vn1б , і v n2a , v n2б ) проходять вдовж РСН (фіг. 2). При відбитті лазерного сигналу з 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, тому у модифікованому інформаційному блоці здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Прийняті ПРМО від ЛА, відбиті в процесі сканування 4-ох ДС лазерного випромінювання, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП, вони розподіляються: (9v ...Nv ) м від мn - в МІБ для обробки інформації , яка приймається від ЛА і відбитих лазерних сигналів з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА - по РП, що настроєні на відповідні частоти 25 v м від , 2vм від , 3vм від , 6vм від . Одночасно імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 і РП 2 ( РП 2v м від ' ) формують сигнал прискорення  , а РП 3 і РП 4 ( PП 3v м від і PПvм від РП 6v м від і ) ' прискорення  . ' Формування сигналу прискорення  полягає у наступному. v 30 м оп Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти надходять на РЛч 1 (фіг. 3). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який перетворюється v 35 40 м від 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. Перший імпульс, який надходить від тригера відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ 1 і схему І для перезапису на схему порівняння. Другий імпульс від тригера надходить на реверсивний вхід того ж РЛч, який здійснює зворотній рахунок імпульсів, що надходять через нього. Третій та наступні імпульси, надходять на тригер і роблять аналогічні дії першому. Другий імпульс не надходить на схему І, а третій імпульс, як і перший, надходить на ФІ 3, схему І, пропускає різницеве число на схему порівняння і т.д. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів порівняно різниці подовженого та покороченого (руху ДС) півперіоду сканування. Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає зі швидкістю руху ДС, а коли не співпадає - скорочується. ' ' Формування сигналу прискорення  відбувається таким же чином, як для прискорення  . ' 45 50 ' 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. Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу і лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації для каналу, що пропонується, пов'язано з задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектру 3 UA 81459 U 5 10 15 випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Кількість інформаційних каналів (N), що формуються, залежить від кількості мод, які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 48402, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів. /О.В. Коломійцев, В.В. Бєлімов, Д.Г.Васильєв та ін. - № u200911402; заяв. 09.11.2009; опубл. 10.03.2010; Бюл. № 5-8 с 2. Патент на корисну модель № 55499, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - № u201008874; заяв. 16.07.2010; опубл. 10.12.2010; Бюл. № 23.-10 с 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, MПК 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 використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери "1"|"0", схему I, реверсивні лічильники, схеми порівняння (СП) та v м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( v м оп , 2v м оп , 3v м оп , 6v м оп ) від передавального лазера, який відрізняється тим, що після СП 30 замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину. 4 UA 81459 U 5 UA 81459 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