Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи

Реферат: Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми I, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями із введенням б та м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп , 2 м оп , 3 м оп , 6 м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата. Додатково введено оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів. UA 95058 U (12) UA 95058 U UA 95058 U 5 10 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови передавальної частки комбінованої лазерної системи (КЛС). Відомий "Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), блок з розширеними можливостями (БРМ) із введенням б, резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ), тригери "1"|"0", схеми І, резонансні лічильники (РЛч), схеми порівняння (СП), електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ), блоки відображення інформації (БВІ) та 2 15 20 3 м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів 6 м оп , м оп , м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу ( м оп , вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарату (ЛА). Недоліками 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 кутових швидкостей літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, схеми I, резонансні лічильники, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та м оп , 2 25 30 35 40 м оп , 3 м оп , 6 м оп - введення опорних сигналів з м оп ) частотами міжмодових биттів ( від передавального лазера, б введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) 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 кутових швидкостей літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання кутових швидкостей ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, об'єктивний контроль, розширення функціональних можливостей під час проведення випробувань ЛА у нічний час, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА 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, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, схеми I, резонансні лічильники, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину та 45 50 55 м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп , 2 м оп , 3 м оп , 6 м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА, додатково введено оптико-електронний модуль (OEM), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів. Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи пов'язана з використанням одномодового багаточастотного із синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу (ЧЧМ) [3] та OEM. 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, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та розширенні набору поляризаційних ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, підвищенні ефективності і скороченні часу на його розпізнавання. 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 1 UA 95058 U 5 10 15 лазера-передавача; б - введення сигналу вимірювальної інформації про тангенціальну швидкість (кутові швидкості) ЛА; 1 - для визначення вимірювальної інформації; 2 - для визначення зображення ЛА; 3 - для об'єктивного контролю. 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 запропонованого каналу. Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою З, модифікований селектор подовжніх мод 4, блок дефлекторів 5, передавальну оптику 6, оптико-електронний модуль 7, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фото детектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, резонансні підсилювачі 11, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ 1-12, ФІ 2-13, ФІ 3-14), тригери 15, реверсивні лічильники 16, схеми I 17, схеми порівняння 18, електронну обчислювальну машину 19, блок з розширеними можливостями 20 із введенням б та 20 25 подовжніх мод (несучих частот n ); рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки частково перетинаючихся 4-х парціальних діаграм спрямованості, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів): 63 5 6 3 3 97 м, 82 та n2 9 2 7 8 2 6 м, м. За допомогою МСПМ та блока з розширеними можливостями формується лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання з двох n2 40 м, 4 несучих частот ( 35 - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп , 2 м оп , 3 м оп , 6 м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) ЛА. Робота запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера-передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з 54 30 м оп n1 ) у вигляді двох променів з вертикальною n1 та горизонтальною поляризацією (фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого q. поляризаційних каналів в апертурної плоскості V0U рознесені на відомій відстані Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА ХОУ 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 к начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між q та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в випромінювачами реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. 45 50 м ,2 м ,3 м та 6 м надходить на блок дефлекторів, Сигнал частот міжмодових биттів що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. 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 КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот 5, 4 м, 9 , 7 2 м, 6 , 3 3 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 (X і У), при цьому лазерний сигнал з просторовою м модуляцією поляризації (на несучих частотах n1 2 та n2 ) проходить вдовж РСН (фіг. 2). UA 95058 U 5 10 15 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 ПІП, вони розподіляються: в БРМ для обробки відбитого від поверхні ЛА лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує; по РП, які настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів м в ід , 2 м в ід , 3 м в ід , 6 м в ід . 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, яка відображається у ЕОМ. Тому у БРМ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 і РП 2 ( РП формують сигнал прискорення , а РП 3 і РП 4 ( РП 3 м в ід і РП 6 Формування сигналу прискорення полягає у наступному. м в ід ) м в ід і РП 2 - прискорення м в ід ) . м оп надходять на реверсивний Виділені імпульси ФІ 1 першої І лінії від опорної частоти лічильник (РЛч 1) (фіг. 3). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових 20 25 30 35 40 45 50 55 м в ід , змінюється по биттів, який перетворюється ФТД у радіочастоту міжмодових биттів 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 і т.д. імпульси надходять на тригер та роблять аналогічні дії першому. 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 покороченого півперіоду сканування (руху ДС). Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість руху ЛА співпадає зі швидкістю руху ДС лазерного випромінювання, а коли не співпадає - покорочується (фіг. 4). Формування сигналу прискорення відбувається таким же чином, як для прискорення . 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) кутової 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 надходить на ЕОМ здійснюється за рахунок використання технології синтезу часу параметризованих паралельних програм. Вимірювальна інформація про тангенціальну швидкість (кутові швидкості) ЛА використовується в БРМ, 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. Формування ДС лазерного випромінювання, створення РСН 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. Патент на корисну модель № 60319, Україна, МПК G01S 11/04, G01S 17/42. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями. 3 UA 95058 U 5 /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г.Васильєв та ін. - № u201101340; заяв. 07.02.2011; опубл. 10.06.2011; Бюл. № 11.-10 с. 2. Патент на корисну модель № 75287, Україна, МПК G01S 11/04, G01S 17/42. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу. /О.В. Коломійцев, О.В. Батурін, Д.Г. Васильєв та ін. № u201206078; заяв. 21.05.2012; опубл. 26.11.2012; Бюл. № 22. - 6 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. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми I, схеми порівняння, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями із введенням б та м оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів ( м оп , 2 м оп , 3 м оп , 6 м оп ) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, який відрізняється тим, що додатково введено оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів. 4 UA 95058 U 5 UA 95058 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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