UA153609U

UA153609U - Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів, можливістю формування і обробки їх зображення та гіростабілізацією

Info

Publication number: UA153609U
Application number: UAU202300496U
Authority: UA
Inventors: Анатолій Григорович Салій; Віталій Вікторович Тюрін; Павло Вікторович Опенько; Максим Вікторович Кас'яненко; Микола Юрійович Миронюк; Олександр Олександрович П'явчук; Олег Володимирович Барабаш; Володимир Васильович Ткачов; Олексій Олексійович Майстров; Олексій Володимирович Коломійцев
Original assignee: Національний Університет Оборони України Імені Івана Черняховського
Priority date: 2023-02-10
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2023-07-26

Abstract

Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів, можливістю формування і обробки їх зображення та гіростабілізацією містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Δνм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Δνм і 2Δνм, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від перешкод, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, налаштовані 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 спеціалізовану електронну обчислювальну машину. Додатково введено гіростабілізовану платформу.

Description

Корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи (МОЇІВС).

Відомий "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу" |1), який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів (СПМ БРК), призми для частоти міжмодових биттів Дмм, блок дефлекторів (БД), перемикач для частот міжмодових биттів Амм і 2Амм, передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), модифікований інформаційний блок (МІБ), резонансні підсилювачі (РП), налаштовані на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), тригер "1"І"О" (Тр), схему "їі" ("І"), лічильники (Ле), фільтр із заданою смугою пропускання (Фп), детектор (Дет), диференційовану оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційовані ланцюжки (ДЛ), випрямлячі (Вип), електронну обчислювальну машину (ЕОМ).

Недоліком відомого каналу є те, що він не може проводити зовнішньо-траєкторні вимірювання і пошук літального апарата (ЛА) у несприятливих умовах та не забезпечує кібернетичний захист інформації, що отримана.

Найближчим аналогом корисної моделі є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки їх зображення з кібернетичним захистом отриманої інформації" (2), який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Дмм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Дмм і 2Амм, передавальну оптику, радіолокаційний модуль (РЛМ), який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від перешкод, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, налаштовані на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер, схему ,ї", лічильники, фільтр із заданою смугою пропускання, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, диференційовані ланцюжки, випрямлячі та спеціалізовану електронну обчислювальну машину (СЕОМ).

Недоліком найближчого аналога 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.

В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів, можливістю формування і обробки їх зображення та гіростабілізацією, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, його захват, високоточне вимірювання похилої дальності до ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, у будь-який час року, доби і за будь-якої погоди, у будь-якій точці і за будь-яким рельєфом місцевості полігону, дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і

ВМ по кутах азимута а і місця Д, багатоканальний (М) інформаційний взаємозв'язок з ЛА на частотах міжмодових биттів УАмм ... МАммп, збереження і захист інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА та, в разі необхідності, формування і обробку його зображення.

Поставлена задача вирішується тим, що у канал найближчого аналога, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Дмм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Дмм і 2Амм, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від перешкод, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, налаштовані на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "ії", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник та спеціалізовану електронну обчислювальну машину, згідно з корисною моделлю, додатково введено гіростабілізовану платформу (ГОСП).

Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів, можливістю формування і обробки їх зображення та гіростабілізацією пов'язана з використанням одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу вимірювання |З), РЛМ та ГОСП.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у виявленні ЛА, його захваті, високоточному вимірюванні похилої дальності у широкому діапазоні дальностей, у будь-який час року, доби і за будь-якої погоди, у будь-якій точці і за будь-яким рельєфом місцевості полігону, багатоканальному інформаційному взаємозв'язку з ЛА, збереженні і захисті інформації, що оброблена під час проведення випробувань ЛА та, в разі необхідності, формуванні і обробки його зображення.

На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; ІІ - інформаційний сигнал; ПІ - радіолокаційний сигнал.

На фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу.

На фіг. З приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) у 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 використанням частот міжмодових биттів, можливістю формування і обробки їх зображення та гіростабілізацією містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів 4, призми для частоти міжмодових биттів Дмм, блок дефлекторів 5, перемикач для частот міжмодових биттів

Дмм і 2Амми, передавальну оптику 6, радіолокаційний модуль 7, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від перешкод, приймальну оптику 8, фотодетектори 9, широкосмуговий підсилювач 10, модифікований інформаційний блок 11, резонансні підсилювачі 12, налаштовані на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів 13, схему "і" 14, фільтр із заданою смугою пропускання 15, диференційований ланцюжок 16, випрямляч 17, тригер 18, детектор 19, диференційовану оптику 20, підсилювач 21, фільтр 22, лічильник 23, спеціалізовану електронну обчислювальну машину 24 та гіростабілізовану платформу 25.

Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів, можливістю формування і обробки їх зображення та

Зо гіростабілізацією полягає у наступному.

Зі спектра випромінювання одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод лазера-передавача (Лю) за допомогою СПМ БРК виділяються необхідні пари частот для створення: багатоканального (М) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналів комбінацій подовжніх мод (на різницевій частоті міжмодових биттів Дміо1--М10-м1-У9Амм, ... МАммп);

РСН на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки 4-м парціальним ДС ЛВ, що частково перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів)

Дмватм5-махДмм, Дме?-имо-м7-2 Амм,

Дмвз-Ме-М3-ЗАмм, Амв2-мв-м2-6ДАми; лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот мп, Мпг).

Лазерний сигнал, який складений з частот міжмодових биттів МАммп, минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (М) інформаційний сигнал, що передається ЛА (створення взаємозв'язку) (фіг. 1, 2).

За допомогою СПМ БРК та МіІБ створюються два лазерні сигнали з просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення ЛВ (кожної несучої частоти му і м") на два променя з поворотом плоскості поляризації на кут 90 градусів в одному 3 них (Мпа, Мпіб, і Мпга, Мпоб, Фіг. 2,

З).

При цьому, випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурній площині ПОМ рознесені на відстані р. Різність ходу пучків до картинної площини ЛА ХОУ змінюється вдовж осі

Х від точки до точки. Обумовлена цим різниця фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній площині також змінюється від точки до точки. Залежно від різності фаз 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 р та відстанню до картинної площини А. Розподіл інтенсивності у реєстрованому зображенні ЛА промодульовано за гармонійним законом з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня бо поляризації випромінювання, що відбито, у даній ділянці поверхні ЛА.

Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів Дмм, 2Амм,

ЗДАмм та бДмм 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.

Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот м5,ма-Дмм, ме,м7т2Дмм, мв,Мз-ЗАмм та мв,ма-бАмм фокусується у скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин сір(хХіУ).

При цьому, груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот У9Дми ... МАДмп, лазерні сигнали з просторовою модуляцією поляризації (Мпа, Мпіб і Мпга, Мпгб) та радіолокаційний сигнал проходять вдовж РСН (фіг. 2).

Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА полягає у наступному (фіг. 2, 5).

На передавальному боці.

Виділена селектором подовжніх мод зі спектра випромінювання лазера перша пара частот м5.4, розщеплюється під дією розщеплювача (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний (а) - сканується 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, та надходить на ПРДО і далі на

ЛА; 2) додатковий (б) - перетворюється ФТД у електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття Дмм та надходить на Фі!ї, де відбувається виділення "пачок" імпульсів, прийнятих схемою "І".

Прийняті ПРМО від ЛА, відбиті у процесі сканування 4-ох ДС ЛВ, лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС ЛВ за допомогою ФТД перетворюються у електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів.

Підсилені ШП, вони розподіляються: - У МІБ для обробки інформації (9Амм від ... М АДммп), яка приймається від ЛА і відбитих лазерних сигналів з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА;

Зо - по РП, що налаштовані на відповідні частоти Дум від, 2 Дмм від, З ДМм від, Є ДМм від.

При цьому, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП Дмм від, формують сигнал про похилу дальність до ЛА, а РП 2 АДми від, РП З Дмм від та РП 6 Дум від до інших вимірювальних каналів МОІВС.

При відбитті лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА змінюються амплітудні і фазові співвідношення між ортогонально поляризаційними компонентами, їх поляризаційні параметри і, відповідно, комплексні коефіцієнти когерентності відбитого поля.

Просторовий розподіл поляризаційних характеристик такого відбитого сигналу за зміною контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо, тому у модифікованому інформаційному блоці здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається.

Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти уза з "бСланкуючими" імпульсами, перетворений у сигнал АДум, здобуває чіткі границі "бСланкуючого" імпульсу та, проходячи ДО, підсилюється.

Фільтр зі смугою пропускання П-1/ті (де ті - тривалість імпульсу) виділяє з загального сигналу "бланкуючі" імпульси - у імпульсні сигнали, які, проходячи ДЛ і Вип - (ФІ-ДЛ.еВип), виділяються у вигляді одного короткого імпульсу за початок "бланкуючого" імпульсу та надходять на Тр з індексом "1", включаючи його.

На приймальному боці.

Відбитий від ЛА основний сигнал частот М54 у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД у електричний імпульсний сигнал Дмм, підсилюється ШП, виділяється в

РП, як сигнал міжмодової частоти Амум і, проходячи через Дет, перетворюється таким же чином, як і додатковий електричний сигнал 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 ФІ1, що підраховуються Лч та відпрацьовуються у вигляді числа про похилу дальність до ЛА у СЕОМ.

Таким чином відбувається вимірювання похилої дальності до ЛА на грубій шкалі. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення бо включення перемикача ("П") (формування "бланкуючого" імпульсу).

Так як канал вимірювання похилої дальності до ЛА вводиться до складу структури МОЇІВС, то вмикання і вимикання перемикача (П) відбувається одночасно для 2-х (пар) частот мб, і Мо».

Апаратурні похибки вимірювання похилої дальності до ЛА у запропонованому каналі - це похибки визначення початку і кінця відліку часового інтервалу, похибки за рахунок дискретності та нестабільності частоти проходження тактових (рахункових) імпульсів.

Точність оцінки інтервалу визначається крутістю огинаючої при заданому граничному значенні напруги Шп та залежить від форми скануючої ДС ЛВ та відношення сигнал/шум.

Кількість інформаційних каналів (М) залежить від кількості комбінацій парних мод (несучих частот мп), які мають необхідні вихідні характеристики для використання.

За несприятливими погодними умовами (дощ, сніг ії тощо) захоплення (захват) РЛМ на супроводження ЛА починається шляхом перегляду області простору, де він знаходиться.

Супроводження РЛМ триває до тих пір, поки не перейде на автоматичне супроводження сумарною ДС ЛВ МОГО С Інформація від РЛМ надходить на СЕОМ.

Обробка та відображення вимірювальної інформації про похилу дальність до ЛА відбувається у СЕОМ.

Для збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, у пам'яті

СЕОМ 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 СЕОМ, здійснюється за рахунок використання технології синтезу часу параметризованих паралельних програм.

Комплексна програмно-технічна система захисту інформації (даних) у СЕОМ забезпечує уникнення ризиків витоку відомостей, що становлять закриту інформацію (захист від потенційних кібератак та незаконного заволодіння сторонніми особами).

ГПіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута а і місця ВД, що дозволяє застосовувати МОЇІЇВС на випробувальному полігоні у будь-якій точці та за будь-яким рельєфом місцевості.

Формування ДС ЛВ і 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 81457, Україна, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу /О0.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - Ме и201302054; заяв. 19.02.2013; опубл. 25.06.2013; Бюл. Мо 12. - 7 с. 2. Патент на корисну модель Мо 151173, Україна, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю формування і обробки їх зображення з кібернетичним захистом отриманої інформації /О.В. Коломійцев, Н.Ю. Любченко, ІА. Арєф'єв та ін. - Ме и202106120; заяв. 01.11.2021, опубл. 16.06.2022; Бюл. Мо 24. - 7 б.

З. Патент на корисну модель Мо 55645, Україна, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Частотно- часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата /0.В.

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

Claims

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів, можливістю формування і обробки їх зображення та гіростабілізацією, що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Дмм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Дмм і 2Амми, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від перешкод, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, налаштовані 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 спеціалізовану електронну обчислювальну машину, який відрізняється тим, що додатково введено гіростабілізовану платформу. СІ сем в-во Ії ї І! - її ї шо Ї днав (ло каналу ок - в і | вимірювання сни бен о ХП похоюї : жів : ! ще зтіу оті хування ку ТКА І й ни 0) бен. | дальності до ЛА тт Ця рю ду вамени Мам : | ЕК . п Шк Маре Уаів: Унва Ував нн носом С нні | -» ДО ШИНИ Х ВИЗОГЛЮВАЛЬНИХ : жах каншна МЕДВС ЖЕ паяння З х зв Б . 7 з Кк : ше В нення й й Аук ніх ріг. 1 Ге нин» о нів нів ІВ рн Те е лм і й: д Кит коми і пу Ж шва В «Коненеєтой фу в ВИ ВЯ ї РО е ній ! ПІТУую рт В - дум ве а Ду ; В ЩЕ й і ков В 4 Ж її ї З і: й ; сен З ах віщі 5 6 Г7 пеоуетре ПТК д ТИМ пит що У 2 дум Робін нн я від2 А. . во: віє вд Ук "ЩІ Ір ллкл тю в пічн С -ш ооо бен Амавиї МА ! ; поту 8 рт 9 в з о 6 ні 3 пяти Мдееєечюя дихжжттттнтннт, 5222-14-40 Є.........--54 петля... (Фіг. 2

ДАМУ

ЗА. дет ТК КЗ й З хо ех ення з Же . і: ; 4 з СВК в й с Кг З - А скуті Х ї і к Ж пи (СКАмові ся мила Я їж Задторнене і трдтотсс вн, Я и з ! ; я чок ! Мав: Мав Кі чі в ай я СН Ї х т , -щХ,К КЕ конк й ть ща ча Я. як Важ радіолекноннй я зо Ас енкнай Ж ря шк Ся М Я й й ш й Ку й Є К : я ї Ка і - й з Х У ак бод, вай Ще МНС

Фіг. З.

х. я

А . Ж - лих, рф Хв р | Мах

Фіг. 4 т мч РІ, -к ТУ я. КОТОВ лу оп ; АКАД А АА "І Й Тв «БИ

ПІ . вмм -1 Її Кк і | | | Ії яри і | | Є «НЕ сн і І Ї : ; і ! | : ї а а. дрон даяля тт тити пня надан тчцантф зі ее ; у ге А У ї їх - «М Я Ії С Ж «и - т Ї | і | | ї нет АН АААААААЛАААІ тт Аля «Я пня пяалляляялял. «ва | Шо НІ віз ! ' | І ї

І. ннччнуетрюютюЙ викине тут тутррожюююююс поет тюкодкююссюююссесссссснф «ч : ; гівені я ! ши Б

Фіг. 5 0 КомпютернаверсткаМ.Шамоніна.д/ 00000000 дО "Український національний офіс інтелектуальної власності та інновацій", вул. Глазунова, 1, м. Київ -42,01601.....