Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для лвс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δvм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер, схему I, лічильник (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі та б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата (ЛА). Після Лч замість електронно-цифрової обчислювальної машини та блока відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА введено електронну обчислювальну машину. UA 75282 U (12) UA 75282 U UA 75282 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 вимірювальної системи (ЛВС) 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 для ЛВС" [1], який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), призми для частоти міжмодових биттів Δvм, блок дефлекторів (БД), перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), блок розпізнавання (БР), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), тригер ("1"|"0"), схему І, лічильник (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання (Фп), детектор (Д), диференційовану оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційовані ланцюжки (ДЛ), випрямлячі (Вип), електронно-цифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ), блок відображення вимірювальної інформації (БВІ) про похилу дальність R до ЛА та б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата. Недоліком відомого каналу є те, що він не використовує лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах vn1 та vn2 для детального розпізнавання ЛА. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями" [2], який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), призми для частоти міжмодових биттів Δvм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями (БРМ) із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер, схему І, лічильник, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА та б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата. 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 розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання похилої дальності R до ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, завдяки використанню 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 (МСПМ), призми для частоти міжмодових биттів Δvм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями (БРМ) із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер, схему І, лічильник, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронно-цифрову обчислювальну машину, блок відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА та б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата, після Лч замість ЕЦОМ та БВІ введено електронну обчислювальну машину (ЕОМ). Побудова каналу вимірювання похилої дальності до ЛА з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу пов'язана з використанням одномодового богаточастотного із синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача та ЧЧМ [3]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у високоточному вимірюванні похилої дальності до ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, збереженні інформації, яка оброблена під час 1 UA 75282 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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: б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) ЛА. 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 із просторовою модуляцією поляризації. На фіг. 4 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу. На фіг. 5 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 розширеними можливостями для ЛВС містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δvм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер, схему І, лічильник, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, електронну обчислювальну машину та б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарата. Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазерапередавача (Лн) за допомогою МСПМ [4] виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: - лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот vn); - 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) Δv54=v5-v4=Δvм, Δv97=v9-v7=2Δvм, Δv63=v6-v3=3Δvм, Δv82=v8-v2=6Δvм. За допомогою МСПМ та блока з розширеними можливостями формується лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації шляхом створення лазерного випромінювання з двох несучих частот (vn1 та vn2) у вигляді двох променів з вертикальною (vn1) та горизонтальною (vn2) поляризацією (фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурної плоскості V0U рознесені на відомій відстані Δvq. Різність ходу пучків до картинної площини ЛА ХОУ 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 Δvq 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. Сигнал частот міжмодових биттів Δvм, 2Δvм, 3Δvм та 6Δvм надходить на блок дефлекторів, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС лазерного випромінювання попарно зустрічно сканують БД у кожній із 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 v5,v4=Δvм, v9,v7=2Δvм, v6,v3=3Δvм та v8,v2=6Δvм фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС лазерного випромінювання у кожній із двох ортогональних площин α і β або X і У, при цьому лазерний сигнал із просторовою модуляцією поляризації (на несучих частотах vn1 та vn2) проходить вдовж РСН (фіг. 2). 2 UA 75282 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 БРМ для обробки відбитого від поверхні ЛА лазерного сигналу із просторовою модуляцією поляризації, що зондує; - по РП, які настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів Δvм від, 2Δvм від, 3Δvм від, 6Δvм від. 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, яка відображається у ЕОМ. Тому у БРМ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП Δvм від), формують сигнал про похилу дальність R до ЛА, а РП4 (РП 6Δvм від), РП 2 (РП 2Δvм від) і РП З (РП 3Δvм від) сигнали для інших вимірювальних каналів ЛВС. Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА (в структурі ЛВС) полягає у наступному (фіг. 4, 5). На боці, який передає. Виділена модифікованим селектором подовжніх мод зі спектру випромінювання лазера перша пара частот v54 розщеплюється під дією розщеплювача (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний - сканований БД під певним кутом (з часом Тпр, 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 Δvм, надходить на ФІ1, де відбувається виділення "пачок" імпульсів, прийнятих схемою І. Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти v5,4 з "бланкуючими" імпульсами, перетворений в сигнал Δvм, здобуває чіткі границі "бланкуючого" імпульсу та, проходячи ДО, підсилюється. Фільтр зі смугою пропускання П=1/τі (де τі - 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 Vs, 4 у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал Δvм, підсилюється ШП та виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти Δvм від і, проходячи через Дет, перетворюється точно також, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти Δvм, 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 ЕОМ у вигляді числа, котре відповідає R. 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 ЛВС з ЧЧМ, то вмикання та вимикання перемикача відбувається одночасно для 2-ох пар частот v5,4 і v9,7. 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 від каналу кутових швидкостей використовується в БРМ, де завдяки додатковій обробці елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля (суми сигналів різної 3 UA 75282 U 5 10 15 20 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 № 52935, Україна, МПК G01S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю розпізнавання ЛА для ЛВС. /О.В. Коломійцев, Д.Г. Васильєв, Р.В. Воробйов та ін. - № u201006381; заяв. 25.05.2010; опубл. 10.09.2010; Бюл. № 17.-10 с. 2. Патент на корисну модель № 60322, Україна, МПК G01S 17/42, G01S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів для ЛВС з розширеними можливостями. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201101348; заяв. 07.02.2011; 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 апарата. /О.В. Коломійцев - № u201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. № 24.-14 с. 4. Патент на корисну модель № 43725, Україна, МПК Н04Q 1/453. Модифікований селектор подовжніх мод. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, В.В. Бєлімов та ін. - № u200903693; заяв. 15.04.2009; опубл. 25.08.2009; Бюл. № 16.-6 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для ЛВС полігонного випробувального комплексу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δvм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δvм і 2Δvм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, блок з розширеними можливостями із введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер, схему I, лічильник (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі та б - введення сигналу від каналу вимірювання тангенціальної складової швидкості (кутових швидкостей) літального апарату (ЛА), який відрізняється тим, що після Лч замість електронно-цифрової обчислювальної машини та блока відображення вимірювальної інформації про похилу дальність R до ЛА введено електронну обчислювальну машину. 4 UA 75282 U 5 UA 75282 U 6 UA 75282 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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