Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем та розширеними можливостями для лівс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем 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 з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарату, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п , фільтр, схему I, лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину та 6м - введення опорної частоти 6м оп  від передавального лазера (Лн + МСПМ). Додатково введено оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів. UA 91561 U (12) UA 91561 U UA 91561 U 5 10 15 20 25 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 апарату (ЛА). Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями" [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), інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ) з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), схему I, 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  п , електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ), блок відображення інформації 6 м оп  від (БВІ) про радіальну швидкість R' ЛА і 6  м - введення опорної частоти передавального лазера (Лн + МСПМ). Недоліком відомого каналу є те, що канал не забезпечує збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу" [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 з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему I, лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки  п , електронну обчислювальну машину (ЕОМ), блок 30 відображення інформації про радіальну швидкість R' ЛА та 6  м - введення опорної частоти 6  від передавального лазера (Лн + МСПМ). м оп 35 40 45 50 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 радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем 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  n , об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей під час проведення випробувань ЛА у нічний час, 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 з б-введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему I, лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки  п , електронну обчислювальну машину, блок відображення 6  м оп інформації про радіальну швидкість R' ЛА та 6  м - введення опорної частоти від передавального лазера (Лн + МСПМ), після ЕОМ виведено блок відображення інформації про 1 UA 91561 U 5 10 15 20 25 30 35 радіальну швидкість R' ЛА та додатково введено оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів. Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптикоелектронним модулем та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням ЧЧМ [3] та синхронізованого одномодового богаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. 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  n , здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, 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: І - вимірювальний сигнал; II - інформаційний сигнал; III - інформація у видимому і інфрачервоному діапазонах; б-введення сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна. На фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: І структурна схема реалізації принципу стежачого 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-ми ДС в ортогональних площинах. На фіг. 4 приведено створення лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації. Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптикоелектронним модулем та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 4, модифікований блок дефлекторів 5, передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів 7, приймальну оптику 8, фотодетектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, інформаційний блок з розширеними можливостями 11 з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі (ЗМ 1-13 і ЗМ 2-14), формувачі імпульсів 15, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів 16, керуючий генератор 17, опорний генератор з частотою підставки  п 18, фільтр 19, схему „і" 20, лічильник 21, формувач мірних імпульсів 22, дешифратор 23, електронну обчислювальну машину 24 та 6 м - введення опорної частоти 6 м оп  від передавального лазера (Лн + МСПМ). 40 45 Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем та розширеними можливостями 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 та лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот  n ); - 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)  54   5  4   м ,  97   9  7  2 м , 50  63   6  3  3 м ,  82   8  2  6 м . Також, за допомогою МСПМ та ІБРМ створюється лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання з двох несучих частот  n1 та  n 2  у вигляді двох променів з вертикальною поляризацією (фіг. 4). 2  n1  та горизонтальною  n 2  UA 91561 U При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурної  5 q . Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА плоскості V0U рознесені на відомій відстані Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної 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 визначається базою між  10 q та відстанню до картинної плоскості R. випромінювачами 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. 15 Груповий сигнал, який складений з несучих частот  n , минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБРМ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (фіг. 1-3). 20 м м м та 6  м потрапляє на МБД, Водночас сигнал частот міжмодових биттів який створений з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС попарно зустрічно сканують МБД у кожній з 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  ,2 ,3  5 , 4   м , 9 , 7  2 м , 6 , 3  3 м простору, оскільки здійснюється та зустрічне  8 , 2  6 м сканування фокусується в скануємі точки двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній з двох ортогональних площин  і  (X і У). При цьому інформаційний та лазерний сигнали з просторовою модуляцією поляризації на 25 30 несучих частотах  n 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 з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні; по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів  м від ,2 м від ,3 м від ,6 м від . 35 40 45 6 м від ) формують  м від ), РП 2 (РП 2 м від ) і РП 3 (РП 3 м від ) - для сигнал радіальної швидкості, а РП 1 (РП При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 4 (РП інших вимірювальних каналів ЛІВС. При відбитті від поверхні ЛА лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, 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 ЛІВС, імпульсні сигнали 6 м від ) формують сигнал для визначення радіальної  м від ), РП2 (PП 2 м від ) і РП3 (РП 3 м від ) - для інших швидкості ЛА, а РП1 (РП радіочастоти, що надходять з РП 4 (РП вимірювальних каналів ЛІВС. Принцип вимірювання R' ЛА полягає у наступному (фіг. 1-3). 3 UA 91561 U 6 м від ) подається сигнал з частотою 6 м від , 6 м від   м п від КГ та який змішується через зворотній зв'язок з сумішшю частот На перший змішувач (ЗМ1) від РП 4 (РП фільтрується. У фазовій автопідстройки частоти на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою  п від ОГ. Отриманий сигнал з частотою  г з виходу А керуючого генератора подається на вхід 5 другого змішувача (ЗМ2), де змішується з опорною частотою 6 м . Сигнал різницевої частоти 6 м від   м   м п  , отриманий з виходу Ф2, через формувач імпульсів надходить на схему "І". На лічильник проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена 10 15 20 25 30 35 40 45 50  ДТП кількість рахункових імпульсів, яка пропорційна частоті м допл , перетворюється в ЕОМ у цифроаналоговий сигнал, який у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА на цифровому табло. Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА, об'єктивний контроль та обробка (вимірювання) радіальної швидкості 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 поступає на ЕОМ здійснюється за рахунок використання методів та моделей паралельної часу параметризованої обробки даних. Вимірювальна інформація про тангенціальну швидкість (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. 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. Кількість інформаційних каналів (N), що формуються, залежить від кількості мод (несучих частот  n ), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу та каналу, якій пропонується, пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазерапередавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 60334, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. 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. 2. Патент на корисну модель № 75128, Україна, МПК G01S17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу. /О.В. Коломійцев, О.С. Балабуха, О.А. Наконечний та ін. - № u201204764; заяв. 17.04.2012; опубл. 26.11.2012; Бюл. № 22. - 6 с 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. 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. 4 UA 91561 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з оптико-електронним модулем 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 з б - введенням сигналу тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки п , фільтр, схему I, лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину та 6м - введення опорної частоти 6м оп  від передавального лазера (Лн + МСПМ), який відрізняється тим, що додатково введено оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного та інфрачервоного каналів. 5 UA 91561 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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