UA154005U - Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та гіростабілізацією для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи - Google Patents

Abstract

Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та гіростабілізацією для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Δνм, модифікований 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 завад, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями з б-введенням сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарату, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "і", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, 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 о биттів і МБД та розширеними можливостями для полігонного випробувального комплексу" (1), що 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 Лум, модифікований блок дефлекторів (МБД), перемикач для частот міжмодових биттів Аум і 2Аум, передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), інформаційний блок з розширеними можливостями (ІБРМ) з б-введенням сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата (ЛА), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), тригер "1"|"О" (Тр), схему "ії" ("7"), лічильники (Лч), фільтр з заданою смугою пропускання (Фп), детектор (Дет), диференційовану оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційовані ланцюжки (ДЛ), випрямлячі (Вип) та електронну обчислювальну машину (ЕОМ).

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

Найбільш близьким аналогом корисної моделі є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та кібернетичним захистом отриманої інформації" (2), що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Лум, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Аум і 2Аум, передавальну оптику, радіолокаційний модуль (РЛМ), який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями з б-введенням сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, тригер, схему "і", лічильники, фільтр з заданою смугою пропускання, детектор,

Зо 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 ос; і місця р.

В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та гіростабілізацією для МОЇІВС, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, його захоплення, стійке кутове автоматичне супроводження, високоточне вимірювання 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, дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і ВМ по кутах азимута ос і місця ДВ, багатоканальну (М) передачу команд керування ЛА на частотах міжмодових биттів УДАум...МАума, збереження і захист інформації, яка оброблена під час проведення випробувань та, в разі необхідності, пошук ЛА у заданій зоні простору за заданим законом сканування діаграмами спрямованості (ДС) та, завдяки використанню поляризаційних ознак ЛА, що отримуються, детально розпізнавати його за короткий час.

Поставлена задача вирішується тим, що в канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та гіростабілізацією для МОЇІВС, що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Дум, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Лум і 2Аум, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально- передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями з б-введенням сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "ї", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник та спеціалізовану електронну обчислювальну машину, згідно з корисною моделлю, додатково введено гіростабілізовану бо платформу (ГСП).

Побудова каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та гіростабілізацією для МОЇВС пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу вимірювання (|ІЗІ, РЛМ, СЕОМ та ГОСП.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у виявленні ЛА, його захопленні, 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, багатоканальній передачі команд керування на ЛА на частотах міжмодових биттів, збереженні і захисті інформації, яка оброблена та, в разі необхідності, пошуку ЛА у заданій зоні простору і детальному розпізнаванні.

Корисна модель пояснюється графічними зображеннями, де: на фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми каналу, де: | - вимірювальний сигнал; ЇЇ - інформаційний сигнал та сигнал з просторовою модуляцією поляризації; ПІ - радіолокаційний сигнал; б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА; на фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема каналу; на фіг. З приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною

ДС лазерного випромінювання (ЛВ) у невеликому куті і окремо 4-ма ДС ЛВ в ортогональних площинах; на фіг. 4 приведено створення лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації; на фіг. 5 приведені епюри напруг з виходів блоків каналу, де: а) - від блока опорного сигналу; б) - від блока відбитого сигналу.

Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та гіростабілізацією для МОЇВС 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 Лум, модифікований блок дефлекторів 5, перемикач для частот міжмодових биттів Дум і 2Лум, передавальну оптику б, радіолокаційний модуль 7, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику 8, фотодетектори 9, широкосмуговий підсилювач 10, інформаційний блок з

Зо розширеними можливостями 11 з б-введенням сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів 13, схему "її" 14, фільтр із заданою смугою пропускання 15, диференційовані ланцюжки 16, випрямлячі 17, тригер 18, детектор 19, диференційовану оптику 20, підсилювач 21, фільтр 22, лічильник 23, спеціалізовану електронну обчислювальну машину 24 та гіростабілізовану платформу 25.

Робота каналу вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та гіростабілізацією для МОЇВС полягає у наступному.

Зі спектру 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 ЛуУтої-у10-у1-9Аум, ... МАумп); - лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з двох подовжніх мод (несучих частот уп, упг); - РОН 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)

Дувд-ув5-уд-ДУМ, Дувт-у9-у7-оДум, АУвз-Уув-Уз-ЗАум, ДЛУуво-ув-у2-ОДуУм.

Лазерний сигнал, що складений з частот міжмодових биттів МАумп, минаючи МБД, надходить на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБРМ та формує багатоканальний (М) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (фіг. 1, 3).

Також, за допомогою СПМ БРК та ІБРМ створюється лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом створення ЛВ з двох несучих частот (уп та упг) у вигляді двох променів з вертикальною (уп) та горизонтальною (упг) поляризацією (фіг. 4). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурній площині МОЮ рознесені на відомій відстані Аха. 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 змінюються від точки до точки.

Залежно 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 Луд та відстанню до картинної площини К. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано за гармонійним законом з коефіцієнтом модуляції та дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито в даній ділянці поверхні ЛА.

Водночас імпульсний лазерний сигнал (вимірювальний) частот міжмодових биттів Лум, 2Аум,

ЗАум та бАум надходить на МБД, що складається з 4-х п'єзоелектричних дефлекторів.

Парціальні ДС ЛВ попарно зустрічно сканують МБД у кожній з двох ортогональних площин (фіг. 3). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живиться від КЕ.

Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот ув,у-Дум, у9,у7-2ДУм, Ув,Уз-ЗАум та ув,м2-бАум 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 УАум...МАумп та лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації на несучих частотах мпі, Маг» проходять вдовж

РСН (фіг. 3).

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

На передавальному боці

Виділена СПМ БРК зі спектра ЛВ перша пара частот уза, розщеплюється під дією розщеплювача (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний (а) - сканується МЕД під певним кутом (з часом Таор, 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 (б) - перетворюється ФТІД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття Дум та надходить на ФІ, де відбувається виділення "пачок" імпульсів, прийнятих схемою "І".

Зо Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС ЛВ, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС ЛВ, за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучих частотах і різницевих частотах міжмодових биттів.

Підсилені ШП вони розподіляються: - в ІБРМ 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 Дум від, 2Лум від, ЗЛуУм від, бЛуУм від.

Імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП Аум, формують сигнал про похилу дальність до ЛА, а РП бАум, РП 2Аум та РП ЗАум - сигнали для інших вимірювальних каналів

МОЇІВС.

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 тощо, що відображається у СЕОМ. Тому, у ІБРМ також здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається.

Отриманий від ФТД додатковий оптичний сигнал частоти уза з "бСланкуючими" імпульсами, перетворений в сигнал Лум, здобуває чіткі границі "Сланкуючого" імпульсу та, проходячи ДО, підсилюється.

Фільтр зі смугою пропускання П-1/хі (де ті - тривалість імпульсу) виділяє з загального сигналу "бланкуючі" імпульси - в імпульси сигнали, які, проходячи ДЛ і Вип - (ФІ-ДЛеВип), 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 уза у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал Лум, підсилюється ШП, виділяється в РП як сигнал міжмодової частоти Аум і, проходячи через Дет, перетворюється таким самим чином,

як і додатковий електричний сигнал (б) частоти Аум, 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, 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 включення перемикача ("П") (формування "бланкуючого" імпульсу).

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

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

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

Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА та обробка (вимірювання) похилої дальності 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).

Вимірювальна інформація про кутові швидкості ЛА від каналу вимірювання кутових швидкостей використовується в ІБРМ, де, завдяки додаткової обробки елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля (суми сигналів різної поляризації), забезпечується точне значення кутових швидкостей ЛА, розширюється набір ознак

Зо його розпізнавання, підвищується ефективність та скорочується час на розпізнавання ЛА, що супроводжується.

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

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 несприятливих погодних умов (дощ, сніг тощо) захоплення 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.

ГПіростабілізована 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.

Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель Мо 88623, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з використанням частот міжмодових биттів і МБД та розширеними можливостями для полігонного випробувального комплексу. /0.В.

Коломійцев, І.І. Сачук, Г.В. Альошин та ін. Заявка Мо и201311808; заяв. 07.10.2013; опубл. 25.03.2014; Бюл. Мо 6. - С. 8. 2. Патент України на корисну модель Мо 151910, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та кібернетичним захистом отриманої інформації. /О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, О.С. Балабуха та ін. - Заявка Мо и202201887; заяв. 01.06.2022; опубл. 29.09.2022; Бюл. Мо 39. - С. 8.

З. Патент України на корисну модель Мо 55645, МПК 5015 17/42, (5015 17/66. Частотно- часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату. /О.В. Коломійцев. - Заявка Мо и201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. Мо 24. - б. 14. 60

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з розширеними можливостями та гіростабілізацією для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи, що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, селектор подовжніх мод з багаточастотним розділенням каналів, призми для частоти міжмодових биттів Дмм, модифікований блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Дмм і 2АДум, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально- передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок з розширеними можливостями з б-введенням сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "ї", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційовані ланцюжки, випрямлячі, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник та спеціалізовану електронну обчислювальну машину, який відрізняється тим, що додатково введено гіростабілізовану платформу. ежеккж их пднлакнтркрннннй ЕЕ Е - г пеня ; ема | до каналу Може і рення | ВИМІВНВАННЯ тк 5 я ! | 9 Її т-Ж 13 гук Р чу й. І І | ' Ж, с даності до ЛА др і : Я ! ТВ врРЯ З мнвву о. Муха рт й Ї Мер» ва ЯК ов ння | і ГТ ї-я де СОМ (бинт | | Мн я доівщих вимірювальних ' | ! З Аме жів камалів МОТНС он а ту чі йо Жанну ; 5 б Аунща

   Фіг.