UA155117U - Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для забезпечення зовнішньотраєкторних вимірювань - Google Patents

Abstract

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для забезпечення зовнішньотраєкторних вимірювань містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, введено радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок з введенням б, 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, спеціалізовану електронну обчислювальну машину, гіростабілізовану платформу та а-введення опорного сигналу з частотою м від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата. Крім цього, додатково введено апаратуру обміну даними.

Description

Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи (МОЇВС), що забезпечить полігонні випробування модернізованих і перспективних зразків літальних апаратів (ЛА).

Відомий "Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи" (1), який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Ли), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), модифікований блок дефлекторів (МБД), передавальну оптику (ПРДО), радіолокаційний модуль (РЛМ), який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), багатофункціональний інформаційний блок (БІБ) з введенням б, резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори (Дет), фільтри (Ф), формувачі імпульсів (ФІ), тригери "1"|"0" (Тр), схеми "і" ("І"), лінії затримки (ЛЗ), лічильники (Лч), цифро- аналогові перетворювачі (ЦАП), фільтри нижніх частот (ФНУ), підсилювачі (фільтри) сигналу похибки (ПСП), виконавчі механізми (ВМ), спеціалізовану електронну обчислювальну машину (СЕОМ) та а-введення опорного сигналу з частотою Лум від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

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

Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є "Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для зовнішньотраєкторних вимірювань" (2), який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок з введенням б, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів,

Зо детектори, фільтри, формувачі імпульсів, тригери, схеми "їі", лінії затримки, лічильники, цифро- аналогові перетворювачі, фільтри нижніх частот, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки, виконавчі механізми, спеціалізовану електронну обчислювальну машину, гіростабілізіровану платформу (ГСП) та а-введення опорного сигналу з частотою Лум від передавального лазера, б- введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

Недоліком каналу найближчого аналогу є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом з центральним командним пунктом (ЦКП).

В основу корисної моделі поставлена задача створити канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для забезпечення зовнішньотраєкторних вимірювань, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, його захват, стійке кутове автосупроводження, високоточне вимірювання кутів азимута с і місця Д у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, у будь-якій точці і за будь-яким рельєфом місцевості полігону, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди, багатоканальний (М) інформаційний взаємозв'язок з ЛА на несучих частотах уп, збереження і захист інформації, що оброблена під час проведення випробувань ЛА, обмін інформацією (даними) зі споживачами, які знаходяться на ЦКП, дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і

ВМ по кутах азимута с. і місця ВД та, в разі потреби, його розпізнавання.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для забезпечення зовнішньотраєкторних вимірювань, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок з введенням б, 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, спеціалізовану електронну обчислювальну машину, гіростабілізовану платформу та а-введення опорного сигналу з частотою Лум від передавального лазера, б-

введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА, згідно з корисною моделлю, додатково введено апаратуру обміну даними (АОД).

Побудова каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для забезпечення зовнішньотраєкторних вимірювань пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу вимірювання |З), РЛМ,

СЕОМ та АОД.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА, його захваті, стійкому кутовому автосупроводженні, високоточному вимірюванні кутів азимута і місця у широкому діапазоні дальностей, у будь-якій точці і за будь-яким рельєфом місцевості полігону, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди, багатоканальному інформаційному взаємозв'язку з ЛА, захисту і збереженні інформації, що оброблена під час проведення випробувань, обміну інформацією зі споживачами та, в разі потреби, розпізнаванні ЛА.

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 (о і р) ЛА; і - вимірювальний сигнал; І - інформаційний сигнал; ПІІ - радіолокаційний сигнал.

На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) у невеликому куті і окремо 4-ма

ДС в ортогональних площинах.

На фіг. З приведені епюри напруг з виходів блоків запропонованого 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 МОЇІВС.

Запропонований канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для забезпечення зовнішньотраєкторних вимірювань містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 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, багатофункціональний інформаційний блок 11 з введенням б, резонансні підсилювачі 12, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори 13, фільтри 14, формувачі імпульсів (ФІ 1-15, 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, спеціалізовану електронну обчислювальну машину 25, гіростабілізовану платформу 26, апаратуру обміну даними 27 та - введення опорного сигналу з частотою Лум від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

Робота запропонованого каналу автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для забезпечення зовнішньотраєкторних вимірювань полягає у наступному.

Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера- передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: - багатоканального (М) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот уп); - рівносигнального напрямку на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки 4-м парціальним ДС, що частково перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод

Спідфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів)

Дува-у5-уд-Дум, Ау97-у9-у7-еАум, АУв3-Ув-Уз-ЗАум, ДУуво-ув-у2-6Аум.

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

Водночас сигнал частот міжмодових биттів ЛДум, 2Аум, ЗАум та бАум потрапляє на МЕД, який створений 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 ув,у-Дум, 60 Упо,Уп7-еДуУм, Ув,Уз-ЗЛум та ув, у2-6Лум фокусується у скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин сшір(ХіУ).

При цьому інформаційний сигнал на несучих частотах уппроходить вдовж РСН (фіг. 2).

Прийняті ПРМО від ЛА інформаційні та лазерні імпульсні сигнали і обвідні сигнали ДС ЛВ, відбиті у процесі сканування чотирьох ДС, за допомогою ФТД перетворюються у електричні імпульсні сигнали на несучих частотах і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються: - У БІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА та його розпізнавання; - по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів ДЛум від, 2ЛуУм від, ЗЛуУм від, бАУм від.

При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП Лум від і РП 2Аум від формують сигнал похибки по куту со, а РП ЗЛум від і РП блЛум від - по куту Р (фіг. 1).

Формування сигналу похибки по куту с полягає у наступному.

Введення імпульсного сигналу (а) з опорного каналу Аум, перетвореного ФІїЇ у "пачки" опорних імпульсів на частоті Дум оп, надходить на схему "1". Виділений і підсилений імпульсний сигнал з РП Аум від частоти міжмодових биттів Лум від (фіг. 4, 5) детектується Дет у вигляді обвідної сигналу, що змінюється за законом руху ДС ЛВ і, після проходження Ф, перетворюється у ФІ2 у точках переходів періодів сканування у імпульси (один імпульс за період сканування), надходить на Тр "1", перекидуючи його.

У цей же час, виділений і посилений РП 2Аум від імпульсний сигнал частоти міжмодових биттів 2Аум від детектується, виділяючи обвідну 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 з заданою точністю в схемі "І" полягає у встановленні критерію початку і кінця відліку часового інтервалу за визначеними характеристиками значення імпульсних сигналів, що надходять на входи схеми "І".

У зв'язку з тим, що передній фронт імпульсу досить малий у порівнянні 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).

Зо 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 і підсилений ПСП, відпрацьовується за допомогою ВМ (с), надходить від ПСП» на вхід СЕОМ та виділяється у неї у вигляді числа, що пропорційне (відповідає) 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 Фі2 міжмодової частоти 2Аум від (фіг. 1, 3, 4). На схему "І" від Тр подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунку 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 Лум від.

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

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, що 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 а залишається позитивним ("я").

За умови, якщо ЛА знаходиться нижче РСН, то перший імпульс (1) відстає від другого імпульсу (2), тому він збігається у часі зі стробом (фіг. 4 б). Схема "І" спрацьовує і змінює знак ("- " або полярність) напруги сигналу похибки по куту сс. Імпульс зі схеми "!" подається на знаковий розряд Лч імпульсів з частотою Дум. Число імпульсів у Лч пропорційно куту відхилення с від

РСН.

Форматування сигналу похибки по куту ВД відбувається таким же чином, як для сигналу похибки по куту с.

Виконавчі механізми (ВМе і ВМе) розвертають приймально-передавальну платформу таким чином, щоб ЛА знаходився на РОН каналу АСН, тобто на РОН сумарної ДС ЛВ (фіг. 2, 5).

Відображення інформації, яка приймається (передається) від ЛА, та обробка вимірювальної інформації про кути азимута с; і місця Д 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 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).

Кількість інформаційних каналів, що формуються, залежить від кількості мод (мп), які мають необхідні вихідні характеристики для використання.

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

Вимірювальна інформація про кутові швидкості ЛА додатково використовується у БІБ для розпізнавання ЛА, що супроводжується.

В разі необхідності виявлення ЛА у заданої точці простору груповий сигнал, який складений з частот міжмодових биттів і несучих частот уп, сканується у заданій зоні за заданим законом сканування у вигляді сумарної ДС ЛВ за допомогою МБД, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС ЛВ задається БКД (фіг. 1, 2).

За несприятливих погодних умов (дощ, сніг тощо) захоплення (захват) РЛМ на супроводження ЛА починається шляхом перегляду області простору, де він знаходиться.

Зо Супроводження РЛМ триває до тих пір, поки не перейде на автоматичне супроводження сумарною ДС ЛВ. 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 Д, що дозволяє застосовувати МОЇ ВС на полігонному випробувально- обчислювальному комплексі 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 Мо148621, Україна, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи /О.В. Коломійцев,

ІЛ. Сачук, С.В. Ворошилов та ін. - Мо и202102157; заяв. 23.04.2021; опубл. 26.08.2021; Бюл. Мо 34.-9 б. 2. Патент на корисну модель Ме152339, Україна, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації для зовнішньо-траєкторних вимірювань /О0.В. Коломійцев, А.О. Рибальченко, Д.В.

Бердочник та ін. - Мо Ш202202820; заяв. 03.08.2022; опубл. 12.01.2023; Бюл. Мо 2. - 9 с.

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 апарату /0.В.

Коломійцев - Мо 0201005225; 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 кібернетичним захистом інформації для забезпечення зовнішньотраєкторних вимірювань, що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, введено радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від завад, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, багатофункціональний інформаційний блок з введенням б, 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, спеціалізовану електронну обчислювальну машину, гіростабілізовану платформу та а-введення опорного сигналу 3 частотою Лум від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата, який відрізняється тим, що додатково введено апаратуру обміну даними. й! і, я Мід І сСИ-

   6. пон тт в Маю У ДАЛЯ, ока ЗМ кн Ама мі п ПО еще о газ яв "ж М нини ниннннннииих а 15 | 118. Кк 0. І 1 ее ли А і " бони: І | у т р | (2 ! р

   Фіг.1

   --АУм ния оф» - / і ла | ту -- мим М / шо р І , РСИ ХК, --- Кк ши х и и Ам і и я У орт Ями МОЇІВС Фіг.2 б

   РП1 РП ЯМИ ТИ---- ЧАДА ДА Те й втік, ПИ я Пи» лій ПИНИИМх, є М ДАХ ФІ1 Тдум Дех я они ет Ме те, ї вів; ІЛ Ж с . Пере І2 Її 117 Детх пит тт ди дя-т Фф " : | ; ше я ше ФІЗ 17077111 дю «І» " Ме ТАм,

   Фіг.3

   ФІЗ ї е ї строб ОТ т П ї еп, ї а) ФІ е ї 1 ї стро б ГО І С 1

   «Й. Її 6)

   Фіг.4

   ЛА. МмОївВС ав в Шк ун що

   Фіг.5