Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем та можливістю розпізнавання ла для лівс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем та можливістю розпізнавання ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів м , модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2 м , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок з б введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему I, лічильники, фільтр з заданою смугою пропускання, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр та електронну обчислювальну машину. Додатково введено оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів. UA 91522 U (12) UA 91522 U UA 91522 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 до 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), призми для частоти міжмодових биттів  м , модифікований блок дефлекторів (МБД), перемикач для частот міжмодових биттів  м і 2м , передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), багатофункціональний інформаційний блок (БІБ) з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему I, лічильники (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання (Фп), детектор (Дет), диференційовану оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційовані ланцюжки (ДЛ), випрямлячі (Вип), електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ) та блок відображення інформації (БВІ) про похилу дальність R до ЛА. Недоліком відомого каналу є те, що він не забезпечує збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю розпізнавання ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів  м , модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів  м і 2м , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему I, лічильники, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та блок відображення інформації про похилу дальність R до ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює об'єктивний контроль у денних і нічних умовах під час проведення випробувань ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем та можливістю розпізнавання ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, високоточне вимірювання похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальний (N) інформаційний взаємозв'язок з ЛА на несучих частотах  n , об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей під час проведення випробувань ЛА у нічний час, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та, в разі необхідності, його розпізнавання. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал-прототип, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів  м , модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів  м і 2м , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему I, лічильники, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронну обчислювальну машину та блок відображення інформації про похилу дальність R до ЛА, після ЕОМ виведено блок відображення інформації про похилу дальність до ЛА та додатково введено оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів. Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптикоелектронним модулем та можливістю розпізнавання ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням ЧЧМ [3] та синхронізованого одномодового багаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА, високоточному вимірюванні похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, 1 UA 91522 U 5 10 15 20 25 30 35 починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, в разі необхідності, його розпізнаванні. На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; II - інформаційний сигнал; III - інформація у видимому і інфрачервоному діапазонах; б - введення сигналу тангенціальної швидкості ЛА, що виміряна. На фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. 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 приведені епюри напруг з виходів блоків вимірювання R до ЛА, де: а) - від блока опорного сигналу; б) - від блока відбитого сигналу. Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з телевізійним каналом та можливістю розпізнавання ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 4, призми для частоти міжмодових биттів  м , модифікований блок дефлекторів 5, перемикач для частот міжмодових биттів  м і 2м , передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів 7, приймальну оптику 8, фотодетектори 9, широкосмуговий підсилювач 10, багатофункціональний інформаційний блок 11 з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів 13, тригер "1"|"0" 14, схему I 15, лічильники 16, фільтр із заданою смугою пропускання 17, диференційовані ланцюжки 18, випрямлячі 19, детектор 20, диференційовану оптику 21, підсилювач 22, фільтр 23 та електронну обчислювальну машину 24. Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем та можливістю розпізнавання ЛА для ЛІВС 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: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот  n ); - рівносигнального напрямку 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): 54  5   4  м, 97  9  7  2м,  63   6  3  3м, 82  8   2  6м. 40 45 50 Груповий сигнал, який складений з несучих частот  n , минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від БІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (фіг. 1, 3). Водночас сигнал частот міжмодових биттів м ,2м,3м та 6м потрапляє на МБД, який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують МБД у кожній з двох ортогональних площин (фіг. 1, 3). Період сканування задається БКД, 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 скануємі точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній з двох ортогональних площин α і β або X і У. При цьому інформаційний сигнал (команди керування) на несучих частотах  n проходить вдовж РСН (фіг. 3). 55 Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності R до ЛА полягає у наступному (фіг. 2, 4). На боці, який передає. Виділена МСПМ зі спектру випромінювання лазера-передавача перша пара частот 54 розщеплюється під дією розщеплювача (призми) на два оптичні сигнали: 2 UA 91522 U 5 10 1) основний - сканований МБД під певним кутом (з часом Т пр, що задається від БКД), який проходить через перемикач (П) для виділення "бланкуючого" імпульсу (бланк - нуль) і розщеплювач, де відбувається виділення додаткового сигналу (2) та надходить на ПРДО і далі на ЛА; 2) додатковий (1) - перетворений ФТД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття  м оп , 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 фотодетектора перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП, вони розподіляються: - в БІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА та його розпізнавання; - по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів м в ід,2м в ід,3м в ід,6м в ід При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП 15 20 25 30 35 40 45 50 похилу дальність R до ЛА, а РП 4 (РП інших вимірювальних каналів ЛІВС. 6 м в ід ), РП 2 (РП 2 м в ід м в ід ) і РП 3 (РП . ) формують сигнал про 3 м в ід ) - сигнали для Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти  5,4 з "бланкуючими" імпульсами  м оп перетворений в сигнал , здобуває чіткі границі "бланкуючого" імпульсу та проходячи ДО, підсилюється. Фільтр П  1/ i (де i - тривалість імпульсу) виділяє з загального сигналу "бланкуючі" імпульси в імпульсні 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 боці, який приймає. Відбитий від ЛА основний сигнал частот  5,4 у сумі з груповим, м в ід минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал , підсилюється м в ід ШП та виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти . Проходячи через Дет, перетворюється точно також, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти  м , 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, які підраховуються Лч та відпрацьовуються і відображаються у ЕОМ. Таким чином відбувається вимір похилої дальності до ЛА на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення вмикання ключа (для 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-ох пар частот  5,4 і  9,7 . Апаратурні помилки виміру R до ЛА в запропонованому каналі - це помилки визначення початку і кінця відліку часового інтервалу, помилки за рахунок дискретності і 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. Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. Відображення інформації, щоприймається (передається) від ЛА, об'єктивний контроль та обробка (вимірювання) похилої дальності до ЛА 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. Підвищення швидкості обробки інформації, яка надходить на ЕОМ, здійснюється за рахунок використання методів та моделей паралельної часопараметризованої обробки даних. Вимірювальна інформація про тангенціальну швидкість (кутові швидкості) ЛА від каналу кутових швидкостей використовується в БІБ для розпізнавання ЛА, що супроводжується. Кількість інформаційних каналів (N) в каналі, що пропонується, залежить від кількості мод (несучих частот  n ), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. 3 UA 91522 U 5 10 15 В разі необхідності виявлення ЛА у заданій точці простору груповий сигнал, який складений з частот міжмодових биттів і несучих частот  n , сканується у заданій зоні за заданим законом сканування у вигляді сумарної ДС лазерного випромінювання за допомогою модифікованого блоку дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД (фіг. 1-3). Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 51061, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА. /О.В. Коломійцев, Д.Г. Васильєв, Р.В. Воробйов та ін. - № u201001534; заяв. 15.02.2010; опубл. 25.06.2010; Бюл. № 12. - 12 с. 2. Патент на корисну модель № 74311, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю розпізнавання ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу. /О.В. Коломійцев, О.С. Балабуха, Г.В. Пєвцов та ін. - № u201203978; заяв. 02.04.2012; опубл. 25.10.2012; Бюл. № 20. - 5 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 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 Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з оптико-електронним модулем та можливістю розпізнавання ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів м , модифікований блок 25 30 дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів м і 2м , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему I, лічильники, фільтр з заданою смугою пропускання, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр та електронну обчислювальну машину, який відрізняється тим, що додатково введено оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів. 4 UA 91522 U 5 UA 91522 U Комп’ютерна верстка С. Чулій 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