UA154573U - Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем та гіростабілізацією для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи - Google Patents

Abstract

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем та гіростабілізацією для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери, схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, електронну обчислювальну машину та а-введення опорного сигналу з частотою м від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата. Додатково введено гіростабілізовану платформу.

Description

! й бю ой и пп ях щи фооесемодн донні Пн ру ей 15 зовн. мезо КВ З .

В Х вхо Хднннкндрнрєннняй Ка по ож ; і ж З. З Я у Я зол тнокх і Вена ЕД . З ,

Ек Шо а. па Кая п ЕЕ я да і ї

Пе нн ії ее Я т зом 16 РК 13 7 ї я щ Ой

Пон рон 5 ж її і ї5 Г-- я з Я за . ; Ї Я Шк і Ба Яку ке КО и хккхккі Мене Злиття о. / ню ЖЕ р ри г

КТ ТТ рн А нн ВН рр бен ДОР оохюхучнняя В кнкі - рої

АТ з рн З в вч і 7

Но ж не ой Я Бех Можюсою Мрожкжкснй М Долю сне. Крооюкктжюкюнскі.

ГО би ня Я Ада с о як т зві А о жа зе ЦІ веннр рн

Фіг.

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

Відомий "Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з МСПМ для ЛІВС полігонного випробувального комплексу" (1|Ї, який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), інформаційний блок (ІБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори (Дет), фільтри (Ф), формувачі імпульсів (ФІ), тригери 171,0" «Тр), схеми "ії" ("І"), лінії затримки (Л3), лічильники (Лч), цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП), фільтри нижніх частот (ФНУ), підсилювачі (фільтри) сигналу похибки (ПСП), виконавчі механізми (ВМ), електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та а-введення опорного сигналу з частотою Думм від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата (ЛА).

Недоліком відомого каналу є те, що він не може проводити вимірювання параметрів руху ЛА і його пошук у несприятливих погодних умовах.

Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є "Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи" |2), який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, радіолокаційний модуль (РЛМ), який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери, схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро-аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, електронну обчислювальну машину та а-введення опорного сигналу з частотою Лум від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

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

Зо стабілізації платформи, на якій розміщується суміщена приймально-передавальна апаратура та

ВМ по кутах азимута а і місця В.

В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем та гіростабілізацією для МОЇІВС, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, його захват, стійке кутове автоматичне супроводження, високоточне вимірювання кутів азимута ос і місця Д 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 р багатоканальна (М) передача команд керування ЛА на несучих частотах (ми) і за радіоканалом та збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем та гіростабілізацією для (МОІВС), який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери, схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро- аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, електронну обчислювальну машину та а-введення опорного сигналу з частотою Аум від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА, згідно з корисною моделлю, додатково введено гіростабілізовану платформу (ГСП).

Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем та гіростабілізацією для МОЇ!ВС пов'язана з використанням одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу |З), РЛМ та ГОСП.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у виявленні ЛА, його захваті, стійкому кутовому автоматичному супроводженні, високоточному бо вимірюванні кутів азимута і місця 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, багатоканальну передачу команд керування ЛА на несучих частотах і за радіоканалом та збереженні інформації, яка оброблена під час проведення випробувань.

На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: а-введення опорного сигналу з частотою Дум (ЗАум) від передавального лазера; б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей (07 та р) ЛА; І - вимірювальний сигнал; І - інформаційний сигнал; І - радіолокаційний сигнал.

На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) у ортогональних площинах.

На фіг. З приведені епюри напруг з виходів блоків каналу.

На фіг. 4 приведені епюри напруг з виходів блоків запропонованого каналу, які визначають полярність, де: а) - для визначення знаку "як"; б) - для визначення знаку "-".

На фіг. 5 приведено кут відхилення ЛА від РОН відносно МОІВС.

Запропонований канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем та гіростабілізацією для МОЇВС містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 4, 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, інформаційний блок 11, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори 13, фільтри 14, формувачі імпульсів (ФІ1-15, ФІ 2-16), тригери 17, схеми "і" 18, лінії затримки 19, лічильники 20, цифро-аналогові перетворювачі 21, фільтри нижніх частот 22, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки 23, виконавчі механізми 24, електронну обчислювальну машину 25, гіростабілізовану платформу 26 та а-введення опорного сигналу з частотою Аум від передавального лазера, б- введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем та гіростабілізацією для МОЇВС полягає у наступному.

Зі спектра випромінювання одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод лазера-передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні частоти та їх комбінації для

Зо створення: - багатоканальної (М) передачі інформації на ЛА, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот ми); - 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)

ДувБахМ5-Ма-Дум, АмУ97-Уу9-у7-оАум,

Дувз-ув-уз-ЗАум, Дуво-ув-уг2-бДум.

Груповий сигнал, який складений з несучих частот уп, минаючи БД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від ІБ та формує багатоканальний (М) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (фіг. 1, 2).

Водночас сигнал частот міжмодових биттів Лум, 2Аум, ЗАум та блум потрапляє на БД, який створений 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 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, М інформаційні на несучих частотах уп та радіолокаційні сигнали проходять вдовж РОН (фіг. 2).

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

Підсилені ШП вони розподіляються: - у ІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА; - по РП, що настроєні на відповідні частоти Лум, 2Аум, ЗАум, бАум.

При цьому, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РПАум і РП2Аум формують сигнал похибки по куту с, а РпЗАум і РПбАум - по куту р.

Формування сигналу похибки по куту а полягає у наступному.

Введення імпульсного сигналу (а) з опорного каналу Аум, перетвореного ФІ!Ї у "пачки" опорних імпульсів на частоті Дум оп, надходить на схему "І". Виділений і підсилений імпульсний сигнал з РПАум від частоти міжродових биттів Лум від (фіг. З, 4) детектується Дет у вигляді огинаючої сигналу, що змінюється за законом руху ДС ЛВ їі, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у точках переходів періодів сканування у імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на Тр "1", перекидуючи його.

У цей же час, виділений і підсилений РПаАум від імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2 Аум від детектується Дет, виділяючи огинаючу сигналу, що змінюється за таким же законом і, проходячи Ф, перетворюється у Фі2 у точках переходів періодів коливань у імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на Тр "0", встановлюючи його у вихідний стан.

Задача вимірювання часового інтервалу у схемі "І" їз заданою точністю полягає у встановленні критерію початку і кінця відліку часового інтервалу по визначених характеристиках значення імпульсних сигналів, що надходять на входи схеми "І".

У зв'язку з тим, що передній фронт імпульсу досить малий порівняно з дозволом, що вимагається за часом, характерними значеннями сигналу, що визначають початок і кінець відліку часового інтервалу, є граничне значення п (порогове значення напруги) (фіг. 3).

Завдяки періодичному за цикл сканування відкриттю і закриттю Тр схеми "І", регулюється проходження імпульсів у схемі "І" від ФІТ, тобто відбувається виділення "пачок" імпульсів, число яких пропорційно куту відхилення ЛА від РСН (фіг. 4, 5). Підраховані Лч імпульси перетворюються ЦАП у аналоговий сигнал похибки з необхідним знаком, що змішується у ФНЧ з імпульсним сигналом від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА (б) для уточнення похибки збігу по кутах.

Завдяки врахуванню вимірювальної інформації від каналу вимірювання кутових швидкостей (б) у ФНЧ усуваються динамічна і флуктуаційна похибки фільтрації. Отриманий сигнал, відфільтрований у ФНЧ ії підсилений ПСП, відпрацьовується за допомогою ВМ (с), надходить від ПСП» на вхід ЕОМ та виділяється у неї у вигляді числа, що пропорційне вимірюваному куту азимута с.

За умови, якщо ЛА знаходиться вище РСН, то на схему "І" першим надходить імпульс з Фі2 міжмодової частоти Дум від, а на Тр надходить другим імпульс з ФІ?2 міжмодової частоти 2Аум від

Зо (фіг. 1, 3-5). На схему "І" від Тр подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал вимірюється методом рахунка імпульсів частоти міжмодових биттів Лум.

Оскільки тривалість строба залежить лише від величини відхилення ЛА від РСН, а не від сторони відхилення, то спрацьовує схема визначення полярності сигналу похибки ("" або "-").

За умови, якщо ЛА буде розташований нижче РСН, то першим надійде імпульс від Фі2 з каналу 2Аум від, а другим - з каналу ДАум від.

Визначення знаку "к" або "-", або сторони відхилення ЛА від РОН полягає у наступному (фіг. 1; 4 а, 6).

За умови, якщо ЛА знаходиться вище РСН, то перший імпульс (1) від каналу Дум від випереджає другий імпульс (2) каналу 2Аум від (фіг. 1, 4 а). Оскільки строб від Тр затримується на час, який перевищує тривалість першого імпульсу (або другого), то схема збігів "І" не спрацьовує, тому що перший імпульс не збігається у часі з даним стробом. Знак сигналу похибки по куту є залишається позитивним ("7").

За умови, якщо ЛА знаходиться нижче РСН, то перший імпульс відстає від другого імпульсу, тому він збігається у часі зі стробом (фіг. 4 6). Схема "І" спрацьовує і змінює знак ("-" або полярність) напруги сигналу похибки по куту с. Імпульс зі схеми "І" подається на знаковий розряд Лч імпульсів з частотою Дум. Число імпульсів у Лч пропорційно куту відхилення с від

РСН.

Формування сигналу похибки по куту р відбувається таким же чином, як для сигналу похибки по куту с.

ВМ» і ВМе розвертають приймально-передаючу платформу МОЇВС таким чином, щоб ЛА знаходився на РОН запропонованого каналу, тобто на РОН сумарної ДС ЛВ.

Відображення інформації, що приймається (передається) від ЛА та обробка вимірювальної інформації про кути азимута ос; і місця Д відбувається у ЕОМ. Для збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, у пам'яті ЕОМ 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

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

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

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 ЕОМ.

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 МОЇС на випробувальному полігоні у будь-якій точці та за будь-яким рельєфом місцевості.

Формування ДС ЛВ, 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 78039, Україна, МПК 2015 17/42, 2015 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з МСПМ для ЛІВС полігонного випробувального комплексу. / О.В. Коломійцев, Г.В. Альошин, А.М. Булай та ін. - Мо и201208719; заяв. 16.07.2012; Опубл. 11.03.2013; Бюл. Мо 5. - 5 с. 2. Патент на корисну модель Мо 152068, Україна, МПК 2015 17/42, 2015 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи. /О0.8В. Коломійцев, В.О.

Комаров, В.І. Василишин та ін. - Мо и202202120; заяв. 20.06.2022; опубл. 20.10.2022; Бюл. Мо 42. -56. 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 апарата. /О.В. Коломійцев - Мо ци201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. Мо 24. - 14 с.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

   Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з радіолокаційним модулем та гіростабілізацією для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи, що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику,

   радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери, схеми "і", лінії затримки, лічильники, цифро- аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки,

   виконавчі механізми, електронну обчислювальну машину та а-введення опорного сигналу з частотою Аум від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата, який відрізняється тим, що додатково введено гіростабілізовану платформу.

   г у ! | Е Ах і вдих М скжнх? Сежкжееькжанкя п | Е шли | НЕ зізнанавічіті м ПІ Ся подала лили тр | я- Енея 1 ння ІВ Долини м ШИК ' я - кт дення ПОЗ НМ Ен» НЕ - ннаботоня Грбооюнн 1 Ще (Зам ення СЕ ! -

   -к. | Нана наал риє нен 13 1-13 4 А 16 -- 23.

   Фіг. 1 лм у. сл шк А як я 4 Б фе бля Ки ! КОХ, КО пгт уччччнеетрттневлн З з к. з їЕ х ТТ чу по ї КооеЙтю КЕ Же Я ТА ах погодою уж де ї м Ко жк : ший х. Я х ї я 5, я і Кі р" і і Є У фуннкя ев хи ж й К-е я ! йо ЗА радімюкацінння с й й Ар тут» сненай є р й У г. и - НЯ шк я Ся ре я Кк и 7 й шк Що мене.

   Фіг.

   «- ШІ и : я ї ОК ХК М ки. "м ау з А ЖОВ ення Кр МАРІН КА ЕОМ Ї ПАН АК АДНОВ ж Теж и « Не Ах ка и нн УК хи нин РУК я ПАМ й Ме я і; А е У піти кУу її У х5 ДК (У 1 кН ОД ДМ - Я РЕ ТЕРРІ. ; Та ох з ет. Й ї дру я я чК я й о ци в ЩЕ Мо ееееоеоеее ЕЕ Крос уостеетеееесет т одогогтетоотесессеееей ьо вен, ХО код одини це ж ща і сх г : : нн се І ско рооД нд жнннкккк юю юку : х З. і я мо кр Ї | ц Е че ри т ї КМТ тт нн ААНКАЮ КНТ : ще рен, джен дини ніку Е яд т до У Її ан вкл шк окт плн ке зЯ як хе ї п нн нн Е і чі і а Коса : Що «Я й В І дпоюлюкююотовруєесютекти т тот оековоротсюситею т Вед тека о ккдесюлюсосиеееееетеент все Тен В Це КЕКВ ПІВ: ЕЕ НЕК: ПЕН сш ше Мети

   Фіг. й я. з и й | з НО т и шк | є Я інте чне ск нетттттттттттят нний Кієксснтнлттлттянтннтя кт жтжкккєєюєктттятти В Хоєкнюютюкттеюс юс дннкнтекнеккк єкт КК Канта екс туктюсюкннлннн я ж з і а юань Кі її КУКИ тт ТКА Дух кит тт тт НТ КААНАТЮ КК ЮК печтчтвченоТ ше І . Хр к юю ЮК і пп лот тт тенет тік пужу ють ью секта тат т ВАТ поети, Ах Алли или і | ! З З 3 ї

   Ко. дкккюююююююсяї, кю соснові ї Як. сфріг. 4 МОСС ше в Ь п. Сон ах

   0. вч

   Фіг. 5