UA127647U - Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи - Google Patents

Abstract

Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи має керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів ((м, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів ((м і 2((м, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "і", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник та електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями з введенням б, гіростабілізовану платформу та б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарату. Додатково введено апаратуру обміну даними.

Description

Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи (МСЛВО).

Відомий канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи, який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), призми для частоти міжмодових биттів Амм, блок дефлекторів (БД), перемикач для частот міжмодових биттів Амм і 2Ами, передавальну оптику (ПРДО), оптико-електронний модуль (ОЕМ), який складений із телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), тригер ("0"), схему "ії" ("7"), лічильник (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання (Фп), детектор (Д), диференційовану оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційовані ланцюжки (ДЛ), випрямлячі (Вип), електронну обчислювальну машину (ЕОМ), блок з розширеними можливостями (БРМ) з введенням б та б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарату (ЛА) ПІ.

Недоліком відомого каналу є те, що він не забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщується суміщена приймально-передавальна апаратура та виконавчі механізми (ВМ) по кутах азимута а і місця р.

Найбільш близьким технічним рішенням, яке вибрано за прототип, є канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів

Дмм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Дмм і 2Амми, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "ії", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями з введенням б, гіростабілізовану платформу та б - введення

Зо сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА |21.

Недоліком відомого каналу, який вибрано за прототип, є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом зі споживачами центрального командного пункту (ЦКП).

В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до ЛА з розширеними можливостями для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання похилої дальності до ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, об'єктивний контроль у нічний і денний час доби, обробку, відображення, збереження і передачу споживачам на ЦКП інформації, яка отримана під час проведення випробувань ЛА, дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і

ВМ по кутах а ії ВД та, завдяки використанню поляризаційних ознак ЛА, що отримуються, детально розпізнавати його за короткий час.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал, який вибрано за прототип і який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Дмм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Дмм і 2Ами, передавальну оптику, оптико- електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "і", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями з введенням б, гіростабілізовану платформу та б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА, додатково введено апаратуру обміну даними (АОД).

Побудова каналу вимірювання похилої дальності до ЛА з розширеними можливостями для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового богаточастотного із синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу (ЧЧМ) вимірювання та ОЕМ |З).

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, у порівнянні із прототипом, полягає у високоточному вимірюванні похилої дальності до ЛА, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, оперативних обробці, відображенні, збереженні і видачі споживачам інформації, яка отримана та, в разі необхідності, розпізнаванні ЛА.

На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА; | - вимірювальний сигнал; ІЇ - сигнал з просторовою модуляцією поляризації, ПІ - комбінований сигнал у видимому та інфрачервоному діапазонах.

На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування чотирма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) в ортогональних площинах.

На фіг. З приведено створення лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації.

На фіг. 4 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу.

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 розширеними можливостями для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 4, призми для частоти міжмодових биттів Дмм, блок дефлекторів 5, перемикач для частот міжмодових биттів Дмм і 2Дмм, передавальну оптику б, оптико- електронний модуль 7, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектори 9, широкосмуговий підсилювач 10, резонансні підсилювачі 11, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів 12, схему "і" 13, фільтр із заданою смугою пропускання 14, диференційований ланцюжок 15, випрямляч 16, тригер 17, детектор 18, диференційовану оптику 19, підсилювач 20, фільтр 21, лічильник 22 та електронну обчислювальну машину 23, блок з розширеними можливостями 24 з введенням б, апаратуру обміну даними 25, гіростабілізовану платформу 26 та б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної 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 подовжніх мод (несучих частот ми); рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС ЛВ, за допомогою чотирьох парціальних ДС лазерного випромінювання, які частково перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів)

Дуватхм5-ма -ДАмм, Дмое-Мм9-м7-2Дмм, Дмвз-имв-м3-ЗАмм, Ам -мв-м2-6 Ам.

За допомогою МСПМ та БРМ формується лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом створення ЛВ з двох несучих частот (ми та мпг) у вигляді двох променів з вертикальною (ми) та горизонтальною (мпг) поляризацією (фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурній площині МОЮ рознесені на відомій відстані Дму. Різниця ходу пучків до картинної площини ЛА ХОУ змінюється вдовж осі Х від точки до точки. Обумовлена цим різниця фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній площині також змінюється від точки до точки.

В залежності від різниці 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 Лу. та відстанню до картинної площини МН. Розподіл інтенсивності в зареєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, який дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито в даній ділянці поверхні ЛА.

Сигнал частот міжмодових биттів Дмм, 2Ами, ЗАми та бАми надходить на БД, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні ДС ЛВ попарно зустрічно сканують БД у кожній з двох ортогональних площин (фіг. 1, 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від КЕ.

При проходженні через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот м5,м4-Амм, ме,м7-2Дмм, Ммб,мз-ЗАмм та м8в,ма-бАмм фокусується в сканованій точці простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин сі В (або Х і У). При цьому лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації (на несучих частотах ми та мпг) проходить вдовж РСН (фіг. 2).

Прийняті ПРМО від ЛА лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС ЛВ, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС ЛВ, за допомогою ФТД 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 з просторовою модуляцією поляризації, що зондує; по РП, які настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів Дум від, 2Амм від, ЗДМм від, бДМм від.

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. Ця інформація відображається у ЕОМ. Тому у БРМ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається.

При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП Аум від), формують сигнал про похилу дальність до ЛА, а РП 4 (РП бдмум від), РП2 (РПаАми від) і РП З (РПЗАмм від) - сигнали для інших вимірювальних каналів МСЛВС.

Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА (в структурі

МСЛВС) полягає у наступному (фіг. 4, 5).

На боці, який передає.

Виділена МСПМ зі спектра ЛВ перша пара частот м5а 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 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 АДми, надходить на Фі, де відбувається виділення "пачок" імпульсів, прийнятих схемою "І".

Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти мз54 з "бСланкуючими" імпульсами, перетворений в сигнал Думи, здобуває чіткі границі "Сланкуючого" імпульсу та, проходячи ДО, підсилюється. Фільтр зі смугою пропускання П-1/т1 (де ті - тривалість імпульсу) виділяє із загального сигналу "бланкуючі" імпульси - в імпульси сигнали, які, проходячи ДЛ і Вип (ФІ-ДЛюАВип), 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 м54а у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал Дми, підсилюється ШП та виділяється в

РП, як сигнал міжмодової частоти Амм від і, Проходячи через Дет, перетворюється точно так як і додатковий електричний сигнал (2) частоти Дмм та надходить тільки на Тр з індексом "0", "перекидаючи" його. Сигнал, що надходить з Тр на схему "І" здійснює періодичне "відкриття" і "закриття" проходу для "пачок" імпульсів з ФІ, які підраховуються Лч і відпрацьовуються ЕОМ у вигляді числа, яке відповідає значенню про похилу дальність до ЛА.

Таким чином відбувається вимірювання похилої дальності 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

МСЛВС, то вмикання та вимикання перемикача відбувається одночасно для 2-ох пар частот ма і мо,7.

Апаратурні похибки вимірювання похилої дальності до ЛА в запропонованому каналі - це похибки визначення початку і кінця відліку часового інтервалу, похибки за рахунок дискретності і нестабільності частоти проходження тактових (рахункових) імпульсів. Точність оцінки інтервалу визначається стрімкістю огинаючої при заданому граничному значенні напруги Оп та залежить від форми скануючої ДС ЛВ і відношення сигнал/шум.

Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується. Відображення інформації про об'єктивний контроль та похилу дальність до ЛА відбувається на моніторі 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, що поступає на ЕОМ здійснюється за рахунок розпаралелення процесу побудови одного дерева рішень та їх ансамблів.

Вимірювальна інформація про кутові швидкості ЛА використовується у БРМ, де завдяки додатковій обробці елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля забезпечується точне значення кутових швидкостей ЛА, розширюється набір ознак його розпізнавання, підвищується ефективність розпізнавання ЛА, що супроводжується.

Видача інформації, яка отримана під час проведення випробувань ЛА, споживачам (на ЦКП) та отримання додаткової інформації від керівництва здійснюється за допомогою АОД за радіоканалом.

Простабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута а і місця ВД.

Формування ДС ЛВ та створення РСН пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що пред'являються до спектра випромінювання одномодового багаточастотного лазера- передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Патент на корисну модель Мо 95397, Україна, МПК 2015 17/42, 2015 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для комбінованої лазерної системи /0.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Д.М. Запара та ін. - Мо и201406811; заяв. 16.06.2014; опубл. 25.12.2014; Бюл. Мо 24. - 7 б. 2. Патент на корисну модель Мо 107050, Україна, МПК С2О15 17/42, 5015 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної вимірювальної системи /1.В. Щипанський, П.В. Опенько, О.В. Коломійцев та ін. - Мо и201508052; заяв. 12.08.2015; опубл. 25.05.2016; Бюл. Мо 10. - 11 с.

Ко) 3. Патент на корисну модель Мо 55645, Україна, МПК 2015 17/42, 2015 17/66. Частотно- часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату /0.В.

Коломійцев - Мо и201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. Мо 24. - 14 с.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

   Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Лум, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів

   ДАум і 2Аум, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "і", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник та електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями з введенням б, гіростабілізовану платформу та б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарату, який відрізняється тим, що додатково введено апаратуру обміну даними.

   КУ Ех, х хх рі Ше киш знане ен 1 Є дна хо рн Кк о ОК ест ! ї с Н ї У ши ши ш В ки Кун лелек ГІ і БЕ і м : Би Я Ї п вукцналу цого Ммог с ок ТОД КЧМТЕ Н кВА, деки нн бедщу 1 НКНИЛЯ ве ще щш--і Що є: рияннянняняу і ДИКУ ! У 5 : ЩЕ ва : у : М вима ОЕМ З ШН - І ав кА КОч ПО но нн о ОО Бі вохнасї Де а ЕН Я ее и ШИ . Щ ї ше ШЕ ; ож ми і ДІЛЬНОСТЬ ДО і НК НЕ ЩЕ : Не о» нн на кн м м а и о М З ие п ДН ин ЩЕ Є Рі : Може ВДЛИ Бонн ан цро ! ЕН ЗЕ НИ УШНЯ КНААНЕ е нзннкквонннн Н Ті шия ЕМ 7 : КЗ ж шк кан Мі ЩА рі БЕ а сеча І і і вен и Я ГК ж КОМ ФІ ОР дяюеяняюннну ОО рю чи ї м вва НЕШНШЕ УНН х ЕК оогоотюнний НЕШНШЕ - хі Ї 12 : КРЕМ Р еннн - ДО п циНнЕ ВМІННЯ иХ пі Ті І ее я СЯ ї пу дрчтірурх НЕ р : очна і ханів МЕН НЕ КІ ї ТО зенутнннннну НН ЕІ Я : й плечу ФІ Ор зняті і: : : й 5 ї щі й Я. ї | м ЕН: ; ї і; ї В Н : З г і М й й і Я рт, Н ши ШЕ ШИ ПЕУКу КІ Чиг: 1 ту ЖЕ й Ж Кі хг з ЗАхи ет -к Ка ре : нн вн р їй о ке дети рихюечмкні шк и Ше р го аз У й о і Кк З а МУ ах сука хх жу Кї 1 га КЗ ї Я ПКУ КАК АКА УНК УАКА ААУ УК ААУ ЯН ОН НЯ ї 1 фену 2 жо К счжми м г ж я В КЕ ей гигнал й и є в щих укднннАя кн ннккннсян, м и ШІ ШЕ НН и ; ; мя КУ лк х і Уа, я ож й то хі ой ее Я Ка Б в Не Я чи я ран Шин БК Я У кК Б Ка ппллляткнлляня няння кання Ю) п. чу ко У хг т г х хр ий ві СИ ЗЕ Ше ж ножу Не у щі Ще щ ще КІ У й що я х я й КУ я ї ря - ке Я М о Ко Ка я я дет Ей ди тую

   МУ .

   Фіг. 2