Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з телевізійним каналом та можливістю формування і обробки зображення ла для лівс полігонного випробувального комплексу

Реферат: Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з телевізійним каналом та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛIBC полігонного випробувального комплексу містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δм і 2Δνм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, 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 телевізійний канал. UA 91045 U (12) UA 91045 U UA 91045 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для синтезу лазерної інформаційно-вимірювальної системи (ЛIBC) з частотно-часовим методом (ЧЧМ) пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата (ЛА). Відомий "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення 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 Δνм, модифікований блок дефлекторів (МБД), перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), модифікований інформаційний блок (МТБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсівтригер "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, вибраним як прототип, є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення 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 Δν м, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, 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 до ЛА. Недоліком каналу-прототипу є те, що він не здійснює об'єктивний контроль під час проведення випробувань ЛА. В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з телевізійним каналом та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонною випробувального комплексу, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, високоточне вимірювання похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, багатоканальну (Ν) інформаційну передачу команд керування ЛА на несучих частотах νn, об'єктивний контроль, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, в разі необхідності, формування і обробку його зображення. 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 Δν м, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, 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 та електронну обчислювальну машину, після ЕОМ виведено блок відображення інформації про похилу дальність до ЛA та додатково введено телевізійний канал (ТК). Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з телевізійним каналом та можливістю формування і обробки зображення ЛA 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 ЛA та, при одночасному високоточному вимірюванні похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, створенні багатоканального (N) інформаційного взаємозв'язку з ЛА на несучих частотах ν n, здійсненні об'єктивного контролю, збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення. На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого 1 UA 91045 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 каналу, де: І - вимірювальний сигнал; II - інформаційний сигнал та сигнал з просторовою модуляцією поляризації; III - відеосигнал. 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 з 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 телевізійним каналом та можливістю формування і обробки зображення ЛA для ЛІBC 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 Δνм, модифікований блок дефлекторів 5, перемикач для частот міжмодових биттів Δν м і 2Δνм, передавальну оптику 6, телевізійний канал 7, приймальну оптику 8, фотодетектори 9, широкосмуговий підсилювач 10, модифікований інформаційний блок 11, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів 13, тригер, "1" ‫,41 "0"׀‬ схему І 15, лічильники 16, фільтр з 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 телевізійним каналом та можливістю формування і обробки зображення ЛA для ЛIBC 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 (Ν) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу подовжніх мод (несучих частот νn); лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжньої моди νn (в подальшому νn1 νn2); piвносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС лазерного випромінювання, завдяки 4-м парціальним ДС, що частково перетинаються, за умови комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів): Δν54=ν5-ν4=Δνм, Δν97=ν9-ν7=2Δνм, Δν63=ν6-ν3=3Δνм, ΔΝ82=Ν8-Ν2=6ΔΝM. Груповий сигнал, який складений з несучих частот ν n, минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (N) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (фіг. 1,3). Також, за допомогою МСПМ та модифікованого інформаційного блока створюється лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення лазерного випромінювання (несучої частоти νn) на два променя (νn1 та νn2) з поворотом плоскості поляризації на кут 90° в одному з них (фіг. 4). При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної плоскості U0V рознесені на відстані ρ. Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА Х0У змінюється вдовж осі X від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз між поляризованими ортогональними компонентами поля у картинній плоскості також змінюється від точки до точки. В залежності від різності фаз 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 випромінювачами ρ та відстанню до картинної плоскості R. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛA промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ЛА. Водночас сигнал частот міжмодових битті в Δνм, 2Δνм, 3Δνм та 6Δνм 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, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від КЕ. Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот ν 5,ν4=ΔνΜ, ν9,ν7=2Δνм, ν6,ν3=3Δνм та ν8,ν2=6Δνм 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 на частотах Ν ν n та сигнал з просторовою модуляцією поляризації ΝN1, ΝN2 проходять вдовж РСІІ (фіг. 3). Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності R до ЛА полягає у 2 UA 91045 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 наступному (фіг. 2, 5). На боці, що передає. Виділена МСПМ зі спектру випромінювання лазера перша пара частот ν 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 (б) та надходить на ПРДО і далі на ЛА; 2) додатковий (а) - перетворений ФТД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття Δνм оп та надходить на ФІ1, де відбувається виділення "пачок" імпульсів, прийнятих схемою І. 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 несучих частотах і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються: в МІБ 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 Δνм від, 2Δνм від, 3Δνм від, 6Δνм від. При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП Δν м від) формують сигнал про похилу дальність R до ЛА, а РП 4 (РП 6Δν м від), РП 2 (РП 2Δνм від) і РП З (РП 3Δνм від) сигнали для 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 ЛA, їх характеристики і тощо. Тому у МІБ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається. Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти ν5,4 з "бланкуючими" імпульсами перетворений в сигнал Δνм оп, здобуває чіткі границі "бланкуючого" імпульсу, проходячи ДО, підсилюється. Фільтр 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 тригер з індексом "1", включаючи його. На боці, що приймає. Відбитий від ЛА основний сигнал частот ν5,4 у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал Δνм від, підсилюється ШП та виділяється в РП, як сигнал міжмодової частоти Δνм від. Проходячи через Дет, перетворюється точно також, як і додатковий електричний сигнал (б) частоти Δν 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 і відпрацьовуються у вигляді числа, яке відповідає R, у ЕОМ. Таким чином відбувається вимір R до ЛA на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення вмикання перемикача (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 ν5,4 і ν9,7. 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 відношення сигнал/шум. Телевізійний канал постійно здійснює спостереження за ЛA, який супроводжується. Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛA, об'єктивний контроль та обробка (вимірювання) похилої дальності до ЛA відбувається в ЕОМ. Для збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛA, 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 3 UA 91045 U 5 10 15 20 25 використання методів та моделей паралельної часу параметризованої обробки даних. В разі необхідності виявлення ЛA у заданій точці простору груповий сигнал, який складений з частот міжмодових биттів і несучих частот ν n, сканується у заданій зоні з заданим законом сканування у вигляді сумарної ДС лазерного випромінювання за допомогою модифікованого блока дефлекторів, д е к ут т а на пр ям о к в і д х и л енн я с ум а рн о ї Д С з а д а єт ьс я Б КД (ф і г. 1- 3) . Формування сумарної ДС лазерного випромінювання, створення РСН, інформаційного каналу і лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації для каналу, що пропонується, пов'язано з задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів. Кількість інформаційних каналів (N), що формуються, залежить від кількості мод (несучих частот νn), які мають необхідні вихідні характеристики для використання. Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель № 51668, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛA. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201001223; заяв. 08.02.2010; опубл. 26.07.2010; Бюл. № 14.-10с. 2. Патент на корисну модель № 74265, Україна, МПК G01 S 17/42, G01 S 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛA для ЛІВС полігонного випробувального комплексу. /О.В. Коломійцев, О.С. Балабуха, Д.Г. Васильєв та ін. - № u201203426; заяв. 22.03.2012; опубл. 25.10.2012; Бюл. № 20.-8 с. 3. Патент на корисну модель № 55645, Україна, МПК G011 S 17/42, G01 S 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 30 35 40 Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з телевізійним каналом та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛIBC полігонного випробувального комплексу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Δм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δм і 2Δνм, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, 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 телевізійний канал. 4 UA 91045 U 5 UA 91045 U 6 UA 91045 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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