Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з мспм та розширеними можливостями для лівс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями 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, інформаційний блок з розширеними можливостями із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата (ЛА), що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер ”1”|”0”, схему I, лічильники (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність до ЛА. Після Лч замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину. UA 75127 U (12) UA 75127 U UA 75127 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 побудови передавальної частки лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛІВС) з частотно-часовим методом (ЧЧМ) пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату (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) із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА, що виміряна, резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), 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 вимірювальної інформації (БВІ) про похилу дальність R до ЛА. Недоліком відомого каналу є те, що він не використовує лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах n1 та n2 для детального розпізнавання ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями" [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, інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ) із б - введенням сигналу тангенціальної складової 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, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність до ЛА. 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 похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями 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 , збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, завдяки використанню поляризаційних ознак, 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, призми для частоти міжмодових биттів  м , модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів  м i 2м , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, 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, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему I, лічильники, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину та блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність до ЛА, після Лч замість ЕЦОМ введено електронну обчислювальну машину (ЕОМ). Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням ЧЧМ [3] та синхронізованого одномодового багаточастотного випромінювання єдиного лазера-передавача. 1 UA 75127 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА, високоточному вимірюванні похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальному (N) інформаційному взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах  n , 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 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: 1 - вимірювальний сигнал; 2 - інформаційний сигнал та сигнал із просторовою модуляцією поляризації, б - введення сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, 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 приведено створення лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації. На фіг. 5 приведені епюри напруг з виходів блоків вимірювання похилої дальності до ЛА, де: а) - від блока опорного сигналу; б) - від блока відбитого сигналу. Запропонований канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу 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, 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, 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 вимірювальної інформації про похилу дальність до ЛА. Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями для ЛІВС полігонного випробувального комплексу полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера-передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: - багатоканального (N) інформаційного зв'язку та лазерного сигналу із 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 , 63  6  3  3м , 82  8  2  6м . Також, за допомогою МСПМ та ІБРМ створюється лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання з двох несучих частот ( та  ) у вигляді двох променів з вертикальною (  ) та горизонтальною ( n2 ) n1 45 50 55 n2 n1 поляризацією (фіг. 4). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурній площині V0U рознесені на відомій відстані  q . Різність ходу пучків до картинної площини ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній площині також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз (амплітуд) у картинній площині 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  q та відстанню до картинної площини 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. 2 UA 75127 U Груповий сигнал, який складений із 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 (взаємозв'язок) (фіг. 1, 3). Водночас сигнал частот міжмодових биттів  , 2м , 3м та 6м потрапляє на МБД, м 5 10 15 20 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 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 α і β або X і У. При цьому інформаційний сигнал та лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах  n проходять вдовж РСН. 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. Посилювані ШП 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, 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 м в ід ), формують сигнал про похилу дальність R до ЛА, а РП 4 (РП 6 м в ід ), РП 2 (РП 2 м в ід ) і РП 3 (РП 25 30 35 40 45 50 3 м в ід ) - сигнали для інших вимірювальних каналів ЛВС. 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 і тощо, що відображається у ЕОМ. Тому у ІБРМ також здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА (в структурі ЛІВС) полягає у наступному (фіг. 2, 5). На боці, який передає. Виділена модифікованим селектором подовжніх мод зі спектру випромінювання лазера перша пара частот 54 розщеплюється під дією розщеплювача (призми) на два оптичні сигнали: 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) - перетворюваний ФТД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття  м , надходить на ФІ1, де відбувається виділення "пачок" імпульсів, прийнятих схемою І. Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти  5,4 з "бланкуючими" імпульсами, перетворений в сигнал  м , здобуває чіткі границі "бланкуючого" імпульсу та, проходячи ДО, підсилюється. Фільтр зі смугою пропускання П  1/ і ; (де і - тривалість імпульсу) виділяє з загального сигналу "бланкуючі" імпульси - в імпульси сигнали, які, проходячи ДЛ і Вип (ФІ=ДЛ+Вип), виділяються у вигляді одного короткого імпульсу за початок "бланкуючого" імпульсу та надходять на Тр з індексом "1", включаючи його. На боці, який приймає. Відбитий від ЛА основний сигнал частот  5,4 у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал  м , підсилюється ШП  м в ід та виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти і, проходячи через Дет, 3 UA 75127 U 5 10 15 20 25 30 35 40 перетворюється точно також, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти  м , надходить тільки на тригер з індексом "0", "перекидаючи" його. Сигнал, що надходить з Тр на схему І здійснює періодичне "відкриття" і "закриття" проходу для "пачок" імпульсів з ФІ1, які підраховуються Лч і відпрацьовуються у вигляді числа, котре відповідає R, через ЕОМ на БВІ. Таким чином відбувається вимір R до ЛА на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення включення перемикача (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 . 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. Апаратурні помилки виміру похилої дальності 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. Вимірювальна інформація про тангенціальну складову швидкості (кутові швидкості) ЛА використовується в ІБРМ, де завдяки додатковій обробці елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля (суми сигналів різної поляризації) отримується 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 із частот міжмодових биттів і несучих частот  n , сканується у заданій зоні із заданим законом сканування у вигляді сумарної ДС лазерного випромінювання за допомогою модифікованого блока дефлекторів, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД (фіг. 1, 2). Кількість інформаційних каналів (N), що формуються, залежить від кількості мод (несучих частот  n ), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 51061, Україна, МПК G01S17/42, G01S17/66. 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 № 60333, Україна, MПK G01S17/42, G01S17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201101745; заяв. 14.02.2011; опубл. 10.06.2011; Бюл. № 11 - 12 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. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та розширеними можливостями 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 55 для частот міжмодових биттів  м і 2м , передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями із б - введенням сигналу тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата (ЛА), що виміряна, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер "1"|"0", схему I, лічильники (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі та блок відображення вимірювальної 4 UA 75127 U інформації про похилу дальність до ЛА, який відрізняється тим, що після Лч замість електронно-цифрової обчислювальної машини введено електронну обчислювальну машину. 5 UA 75127 U 6 UA 75127 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 7