UA153765U - Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю їх пошуку, формування і обробки зображення та гіростабілізацією для мобільної однопунктної інформаційної вимірювальної системи - Google Patents

Abstract

Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю їх пошуку, формування і обробки зображення та гіростабілізацією для мобільної однопунктної інформаційної вимірювальної системи (МОІВС) містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, радіолокаційний модуль. Радіолокаційний модуль складається з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми "I", схеми порівняння, спеціалізовану електронну обчислювальну машину та ,vм oп-введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (вvм oп, 2 vм oп, 3,vм oп, 6,vм oп) від передавального лазера. Додатково введено гіростабілізовану платформу.

Description

кт шк 1 сені Знов онннняй нн НЕЇ ї 13 і ; їх йо ооо Жнкюкнннюкну ск КЕ

ЩЕ ще ба тт пер ї ; жк поїв що: Яожж з ХЕ Е ве кох п Те со я нини її ве ї вк ЖК ІВ Мен пен ; : Її Те її р Е і Є Поакмамахх Меоноснянй Мем со і е Е і шк НН сої КВ то : ї ї

Кокс енок Я ооо КК де ) ї і

Е з п : Ж : ї : ШОК ЧНО т з з ї : Зх : ж М МОУ жк о Її: ОО ЖЕК бююм з ШІ деки : СЖкм и : я її х іб Б м Ї і Її т ГУ Її

Ту "я ш | й | Я 5 З : Хмемнннннююннюй бннееенннкей 0 Меееенннннннн Знос рей :

З Ж як ї З ока Е ЕН рожа шо піп г ех ши Ей Одууюен вену рення, рн Ії пу; МК Е ко ; яко 03. с Же я Е г ! і ЕЕ Ор вну снення ЖК ТИН В ня

З х ня Ку 2 жи ПИ о х КЕ Ки - ся і

З УУКркня З Му КЕ лнКЯК, ї ек 3 денно ся. Хооокюююссюто онешскрнї кеондженої КЕ

Бе НН: ооо 0000 КВ, То ї Е

Бі ЖОВ ОВЕН ху і ОАЕ й вояки зомамі мін проханні рі

УНН Її - ЗЕ юАМх і вки жевк Дт ге ї хі фо р ренні і змен о ї ро КЕ : Я ру ї та г їй ЕЕ їх Ї ШЕ: ! Я . Е 3 ком м їЕ й сири їз Хннмкнкумунуююих Кннннкннненннн Хо я в і рееееко они іс З ЮК іессесесооодоос сс 5 ВО. ! - х й ї Кк а скккжкккикккк ЖАКА КнкКнКкя сккккккккккКкнк: я ; з ; 1 І ЗА Кору рн : «З ї ЖЖ З У жа

Хехкккооюєккккоюююю екю Коди зеееоеіеіннннннчннн 13 х 3 В веж 15 їв : о ЗАчивх ЕН з КЕ ї

ФЕВ сроллєєєєтттттюттєо 3 з М сок : ШЕ в 3 ее ОО вія ве 4 Тов «В :

З ; В жо Я х і КН

З 5 а ї 3 їх Хосе са пт Кк КО Я ж с й Жижиинииииииииихх х м ко СУ о З не шх ї 50 Мнетткетюнснннняя СО ЕК я А Я ї Хек Шк З ж дкюююкиююсюю ї І ї х х : х

З же 5 в Зессссбевненок. З Зеення -е

З сккікжжіци а : Зоо Її пани о 4

Ти кв. дрнчннкнкнкнкк підівсйнякннкну - ркікяківннкяк І

КА ? ! Оу 0 и і

САУ м ку В «ккесююсюсісесосео Й кВ ся ше рення о к й я ї

Е В) чаї ї : М у дня - ї хх йаАУм щіз фееееннм ї те ї

КЕ 1 ї

Я В х ; ої

Ї Кі ї ї фхллляннккнкянй Хлилллякннимй с Кккккккнкннкк

Фіг. 1

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

Відомий канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю пошуку, формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу |1)Ї, який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів (СПМБРК), модифікований блок дефлекторів (МБД), передавальну оптику (ГТРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), модифікований інформаційний блок (МІБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (Фі), тригери "1"71",0" (Тр), схеми "І", реверсивні лічильники (РЛч), схеми порівняння (СП), електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та Амм оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Амм оп, 2Амм оп, ЗАМмооп, бАМм оп) Від передавального лазера.

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.

Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю їх пошуку, формування і обробки зображення та кібернетичним захистом отриманої інформації |2), який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багато частотним розділенням каналів, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, радіолокаційний модуль (РЛМ), який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, схеми "І", реверсивні лічильники, схеми порівняння, спеціалізовану електронну обчислювальну машину (СЕОМ) та Амм оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (ДМмм оп, 2АМм оп, ЗАМм оп, блАМм оп) Від передавального лазера.

Недоліком каналу найближчого аналога є те, що він не забезпечує дотримання просторової

Зо стабілізації платформи, на якій розміщується суміщена приймально-передавальна апаратура та виконавчі механізми (ВМ) по кутах азимута ос. і місця р.

В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю їх пошуку, формування і обробки зображення та гіростабілізацією для МОЇВС, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, його захват, стійке кутове автоматичне супроводження, високоточне вимірювання кутових швидкостей (прискорення сс і ВД) 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, дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і

ВМ по кутах азимута с. і місця Др багатоканальну (М) передачу команд керування ЛА на частотах міжмодових биттів УАмм...МАммп, збереження і захист інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, в разі необхідності, додатковий пошук ЛА сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) у заданій зоні простору за заданим законом сканування, формування і обробку його зображення.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал найближчого аналога, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально- передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, схеми "і", реверсивні лічильники, схеми порівняння, спеціалізовану електронну обчислювальну машину та

Амм оп - Введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Амм оп, 2АмМм оп, ЗАМм оп, бАМм оп) від передавального лазера, додатково введено гіростабілізовану платформу (ГОСП).

Побудова каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю їх пошуку, формування і обробки зображення та гіростабілізацією для МОЇВС пов'язана з використанням одномодового богаточастотного 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 бо виявленні ЛА, його захваті, стійкому кутовому автоматичному супроводженні, високоточному вимірюванні кутових швидкостей 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, багатоканальній (М) передачі команд керування на ЛА на частотах міжмодових биттів, збереженні і захисті інформації, яка оброблена та, в разі необхідності, додаткового пошуку ЛА у заданій зоні простору, формуванні і обробки його зображення.

На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; І - інформаційний сигнал та сигнал з просторовою модуляцією поляризації; ШІ - радіолокаційний сигнал; ЛМмм оп... - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Амм оп, 2АМм оп, ЗАМм оп, бАМм оп) Від передавального лазера.

На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною

ДС ЛВ у невеликому куті і окремо 4-мя ДС ЛВ у ортогональних площинах.

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

На фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків пропонуємого каналу.

Запропонований канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю їх пошуку, формування і обробки зображення та гіростабілізацією для МОЇВС містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів 4, модифікований блок дефлекторів 5, передавальну оптику 6, радіолокаційний модуль 7, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику 8, фотодетектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, модифікований інформаційний блок 11, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (ФІ 1-13, ФІ 2-14, ФІ 3-15), тригери 16, реверсивні лічильники 17, схеми "І" 18, схеми порівняння 19, спеціалізовану електронну обчислювальну машину 20, гіростабілізовану платформу 21 та Аумм оп - введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (ДМмм оп, 2АМм оп, ЗАМм оп, блАМм оп) Від передавального лазера.

Робота запропонованого каналу вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю їх пошуку, формування і обробки зображення та гіростабілізацією для МОЇІВС 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 Ам'ої-м10-м1-9Амм, ... МАммп); лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот ми, Мпг);

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)

ДМБа-М5-Ма-АмМм, АМе?-Мм9-М7-2 мм,

Амв3-мв-у3-ЗАмм, АМв2-Мв-м2-6АмМм.

Лазерний сигнал, який складений з частот міжмодових биттів МАммпь, минаючи МЕД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (М) інформаційний сигнал (команди керування), що передається на

БПЛА (фіг. 1, 2).

За допомогою СПМ БРК та МіІБ створюються два лазерні сигнали з просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення ЛВ (кожної несучої частоти мпі та мпг) на два променя (вертикальної і горизонтальної поляризаціями) з поворотом плоскості поляризації на кут 90" в одному з них (Мпа, Мпиіб, Та Мпга, Мпгб, фіг. 2, З).

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

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

Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів Амм, 2Амм, 60 ЗАмм, бАмм надходить на МЕД, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів. Парціальні

ДС ЛВ 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 м5,м4-Дум,

Мме,м7-2АМм, М6,М3-ЗАМм та м8,м2-6ЛАМм фокусується у скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин сшір(ХіУ).

При цьому, груповий (інформаційний) лазерний сигнал частот ОАмм... МАммп та лазерні сигнали з просторовою модуляцією поляризації (Мпа, Мпіб, Та Мпга, Мпгб) Проходять ВДовжЖ РСН (фіг. 2).

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 за зміною контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо, відображається у СЕОМ. Тому, у МІБ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається.

Прийняті ПРМО від ЛА, відбиті в 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, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні для формування і обробки зображення ЛА; по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів ДАмм від, 2АмМм від, ЗАМм від, бЛАМм від.

Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП Амм від Її РП 2Амм від, формують сигнал прискорення сг, а РП ЗАмм від і РП бАмм від - прискорення р".

Формування сигналу прискорення сг полягає у наступному.

Виділені імпульси ФІ 1 першої (І) лінії від опорної частоти Амм оп надходять на РЛч 1 (фіг. 1, 4). У цей же час відбитий від ЛА оптичний сигнал частоти міжмодових биттів, який

Зо перетворюється ФТД у радіочастоту міжмодових биттів Лум від, Змінюється за законом руху ДС

ЛВ, перетворюється у другій лінії (ІІ) ФІ 2 у точках переходів півперіодів сканування у імпульси (один імпульс за півперіод сканування), надходить на Тр "1" та запускає його першим імпульсом.

Перший імпульс, який надходить від Тр, відкриває РЛч для рахування імпульсів від ФІ Її і схему "І" для перезапису на СП. Другий імпульс від Тр надходить на реверсивний вхід того ж

РЛУ, який здійснює зворотній рахунок імпульсів, що надходять через нього. Третій та наступні імпульси, надходять на Тр і роблять аналогічні дії першому.

Другий імпульс не надходить на схему "!", а третій імпульс, як і перший, надходить на ФІ 3, схему "І", пропускає різностне число на СП і т.д. Таким чином, в РЛч записується число імпульсів, що дорівнює різності подовженого та покороченого (руху ДС ЛВ) півперіоду сканування. Півперіод сканування подовжується тоді, коли швидкість ЛА співпадає зі швидкістю руху ДС ЛВ, а коли не співпадає - покорочується.

Формування сигналу прискорення р' відбувається таким же чином, як для прискорення сг.

Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА, та обробка (вимірювання) кутової швидкості відбувається у СЕОМ.

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

СЕОМ використовується база даних - сукупність взаємопов'язаних даних, організованих відповідно 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).

В разі необхідності виявлення ЛА під час його пошуку, груповий сигнал, який складений з частот міжмодових биттів, за допомогою МБД сканується сумарною ДС ЛВ у заданій зоні простору за заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС ЛВ задається БКД (фіг. 1, 2).

За несприятливими погодними умовами (дощ, сніг і 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 МОЇІВС. Інформація від РЛМ надходить на СЕОМ.

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

Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута с; і місця ВД, що дозволяє застосовувати МОЇВС 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 ЛВ, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів.

Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель Мо 85946, Україна, МПК 2015 17/42, 2015 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів та можливістю пошуку, формування і обробки зображення ЛА для полігонного випробувального комплексу /О0.В. Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. - Ме и201306336; заяв. 22.05.2013; опубл. 10.12.2013; Бюл. Мо 23. -6 с. 2. Патент на корисну модель Мо 151621, Україна, МПК 2015 17/42, 2015 17/66. Канал вимірювання кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю їх пошуку, формування і обробки зображення та кібернетичним захистом отриманої інформації /О.В. Коломійцев, О.Ю.

Заковоротний, Г.А. Кучук та ін. - Мо и202201710; заяв. 24.05.2022; опубл. 18.08.2022; Бюл. Мо 33. -6б. 3. Патент на корисну модель Ме 55645, Україна, МПК 2015 17/42, 2015 17/66. Частотно- часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарата.

О.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 кутових швидкостей літальних апаратів з можливістю їх пошуку, Зо формування і обробки зображення та гіростабілізацією для мобільної однопунктної інформаційної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, тригери, реверсивні лічильники, схеми "І", схеми порівняння, спеціалізовану електронну обчислювальну машину та Амм оп-введення опорних сигналів з частотами міжмодових биттів (Амм оп, 2АМм оп, ЗАМм оп, бАМм оп) Від передавального лазера, який відрізняється тим, що додатково введено гіростабілізовану платформу.

   й т е п ЕН щі -- дн ! Шона у ема Го і ; ин че : і ке сх І Х Ко, » шо її ун Акта рик До не в 15 ТО не 25 пит и г ЯАмати т г . І ее чаю ся | Н 10 і н Ха . дом ШЕ феоюююто - і. 3 г дв ї тк ЕК ЗД Їнепсевневнсоноооннсьно їй ч іб Ті і ї За р Е : 7 3 ооо ) К Ким ; | ау часто ї Шк тт рн І іа пеня ї 28, ЕНН З 1 1 І Ми ой дк ї шк ни у : п. Педун хід шт В - . шо Ве 1 нн 14 Нв ; ЕІ та Минннннняо Кееннннннй Мене й «пжка -я 13 І що В: ма ків, ; ОА ак я 3 т Кв дкжскх во со ВАМ кевів з пен Я 6 15

   Фіг. 1 Аж Дух тю КК о . ЗА в Ї я | т біхум (Малениі ОК ТДА я пуху, і АОА А Є жна Уа ху Й, сн и Зиіва Мп І щ- Ма ж най РН одну ралівлекаційнай сх у ра я зд ння а й баку З мое

   Фіг. 2