UA155178U - Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю обміну інформацією для мобільної однопунктної вимірювальної системи - Google Patents

Abstract

Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю обміну інформацією для мобільної однопунктної вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, 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, 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 Δνм від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата. Додатково введено апаратуру обміну даними.

Description

нене е гекессекесекеккккекскккекк шк

Ж и а нн КЕ : Доєоєссоккє я не ї ще З Е « пи дек 1 я пев же

ТЖ ХЕ З В джоожежнжкнх ен ке е | | | І

І : | І 7 ск чесннн, Те з її | Ї зеоож з 7 , й в ї сс ї жо З ії ! адлдкй ; дес є Ж її ооо ! іх к Ї ІЙ . 4 і ее ї зе З Ж Бооооо ЖЕ й ШІ 16 ! з Е що В, На ге Й : й Кескрх : оо пря їЗ | 8 БІ СЕ ї- я

Ї й - | Ме сто Се ге - Ей | й с : - ке У но ще лк ь сутх ї

З жит; ї о одоососко, я пря ї сеесекосее ЩЕ зх т . и й 7 г ЖЕ її їєе Ши з за ХО о за ; 1 х х її. ї с: че в се : ї з г Й шк І 5

З Ме рен Як КИ жк я СК. г Веб с: ї з | . у й не Е і дя сни Й т фо 1: | в дитя ї : З ! | в . сш зе , - - :

Бек сестро Її че з Е- г пня шк ЕН й

З ом ї і лом ; ля да ЗЕ: ї й ях щи де | ш . ї Ка х З їх Я 1 Мекки На петанк ! НЕ " в | | х Ї | - все | чинів Ш не

ТЕ Е Бе Ж: х ік; ЗК, о не : т

БЕ дення З Ї з стр : ти п 1 ши . | я я ті ше за

І / | Ї лу ше Г. з нт ї її т Зх С р г з ; й е ЦП ї в я -Е їв пе 1 Кс ї ЗХ : іх Н мкВ яд -рекесх Що Х 1 | - пт е ; те а ї з . Ов іі їз з

Я хххжкх р-я -ї -4 і і й -45 ще ан з и т х «ріг.

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

Відомий "Канал автоматичного супроводження літальних апаратів з кібернетичним захистом інформації для мобільної однопунктної вимірювальної системи" |1Ї, який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), селектор подовжніх мод (СПМ), 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), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори (Дет), фільтри (Ф), формувачі імпульсів (ФІ), тригери "1"|"О" «Тр), схеми "і" ("І"), лінії затримки (ЛЗ), лічильники (Лч), цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП), фільтри нижніх частот (ФНЧ), 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 літального апарата (ЛА).

Недоліком відомого каналу є те, що він не може забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи, на якої розміщується суміщена приймально-передавальна апаратура та

ВМ по кутах азимута о. і місця рД.

Найближчим аналогом корисної моделі є "Канал автоматичного супроводження літальних апаратів з кібернетичним захистом інформації та гіростабілізацією для мобільної однопунктної вимірювальної системи" (2), який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, 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, 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, гіростабілізіровану платформу (ГОСП) та а-введення опорного сигналу з частотою Дум від передавального лазера, б-

Зо введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

Недоліком каналу найближчого аналога 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 з можливістю обміну інформацією для мобільної однопунктної вимірювальної системи, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, його захоплення, стійке кутове автоматичне супроводження при одночасному високоточному вимірюванні кутів азимута о і місця ВД 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 якої розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і ВМ по кутах азимута с; і місця р, збереження і захист інформації, що оброблена під час проведення випробувань ЛА, обмін інформацією (даними) зі споживачами, які знаходяться на ЦКП та, в разі необхідності, додатковий пошук ЛА у заданій зоні.

Поставлена задача вирішується за тим, що у канал найближчий аналогу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, 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, 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 Аум 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 з можливістю обміну інформацією для мобільної однопунктної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу вимірювання |ІЗІ, РЛМ, СЕОМ та АОД.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА, його захопленні, стійкому кутовому автоматичному супроводженні, високоточному 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, захисті і збереженні інформації, що оброблена під час проведення випробувань ЛА, обміну інформацією зі споживачами та, в разі необхідності, його пошуку у заданій зоні.

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 і ДВ) ЛА; | - вимірювальний сигнал; І - радіолокаційний сигнал.

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

ДС ЛВ у 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 знака ""; б) - для визначення знака "-".

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

Запропонований канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю обміну інформацією для мобільної однопунктної вимірювальної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, 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, резонансні підсилювачі 11, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, детектори 12, фільтри 13, формувачі імпульсів (ФІ1-14, ФІ2-15), тригери 16, схеми "і" 17, лінії затримки 18, лічильники 19, цифро- аналогові перетворювачі 20, фільтри нижніх частот 21, підсилювачі (фільтри) сигналу похибки 22, виконавчі механізми 23, спеціалізовану електронну обчислювальну машину 24, гіростабілізовану платформу 25, апаратуру обміну даними 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 можливістю обміну інформацією для мобільної однопунктної вимірювальної системи полягає у наступному.

Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера- передавача (Лн) за допомогою СПМ виділяються необхідні пари частот для створення 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):

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

Груповий сигнал частот міжмодових биттів Лум, 2Аум, ЗАум та блум 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. 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 сі ДР (Х і У) (фіг. 2).

Прийняті ПРМО від ЛА, відбиті у процесі сканування чотирьох 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 по РП, що настроєні на відповідні частоти: Дум від, 2Аум від, ЗАУм від, бАУм від. ІМПУульсНні сигнали радіочастоти, що надходять з РП Лум від і РП 2Аум від, формують сигнал похибки по куту с, а РП

ЗдДум від і РП блЛум від - ПО Куту р.

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 детектується Дет у вигляді огинаючої 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) та надходить на Тр "1", перекидаючи його (фіг. 3, 4). У цей же час, виділений і підсилений РП2 Аум вд ІмПпУЛЬСНИЙ сигнал частоти міжмодових биттів 2Лум від детектується, виділяючи огинаючу сигналу, яка змінюється за таким же законом і, проходячи Ф, перетворюється у ФіІ2 у точках переходів періодів коливань в імпульси (один імпульс за період сканування) та надходить на Тр "0", встановлюючи його у вихідний стан.

Задача вимірювання часового інтервалу в 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 "1". У зв'язку з тим, що передній фронт імпульсу досить малий у порівнянні з дозволом, що вимагається за часом, характерними значеннями сигналу, що визначають начало і кінець відліку часового інтервалу є граничне значення Шп (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 СЕОМ та виділяється у неї у вигляді числа, що пропорційно 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 ФіІ2 міжмодової частоти 2Аум від (фіг. 1, 3-5). На схему "І" від Тр подається строб, тривалість якого пропорційна відхиленню ЛА від РСН. Цей часовий інтервал виміряється методом рахунка імпульсів частоти міжмодових биттів Аум. Оскільки тривалість строба залежить лише від величини відхилення ЛА від РСН, а не від сторони відхилення, тоді 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 "к" або "-", або сторони відхилення ЛА від РОН полягає у наступному (фіг. 1; 4а, 6).

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

За умови, якщо ЛА знаходиться нижче РСН, то імпульс 1 відстає від імпульсу 2, тому він збігається у часі зі стробом (фіг. 46). Схема "І" спрацьовує і змінює знак ("-" або полярність) напруги сигналу похибки по куту сс.

Імпульс зі схеми "І" подається на знаковий розряд Лс імпульсів з частотою Дум. Число імпульсів у Лч пропорційно куту відхилення с; від РОН.

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

ВМ. ії ВМ» розвертають приймально-передавальну платформу таким чином, щоб ЛА знаходився на РОН каналу, що пропонується, тобто на РОН сумарної ДС ЛВ.

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

Відображення та обробка вимірювальної інформації про кути азимута о і місця р 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).

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.

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 за заданим законом сканування, де кут та напрямок відхилення ДС ЛВ задається БКД (фіг. 1, 2).

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

Формування сумарної ДС ЛВ, створення РСН, інформаційного каналу для каналу, що пропонується, пов'язано із дотриманням жорстких вимог, які пред'являються до спектру випромінювання одномодового багаточастотного лазера-передавача, тобто високоточної синхронізації подовжніх мод і стабілізації частот міжмодових биттів.

Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель Мо 149225, Україна, МПК 501 5 17/42, 501 5 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів з кібернетичним захистом інформації для мобільної однопунктної вимірювальної системи/О.В. Коломійцев, І.І. Сачук, О.О. Звєрєв та ін. -

Мо и202102857; заяв. 31.05.2021; опубл. 28.10.2021; Бюл. Мо 43. -6 с. 2. Патент на корисну модель Мо 152617, Україна, МПК 501 5 17/42, 501 5 17/66. Канал автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з кібернетичним захистом інформації та гіростабілізацією для мобільної однопунктної вимірювальної системи/О.В.

Коломійцев, Г.В. Альошин, К.С. Васюта та ін. - Ме и202203260; заяв. 05.09.2022; опубл. 23.03.2023; Бюл. Мо 12. -6 б. 3. Патент на корисну модель Мо 55645, Україна, МПК 01 5 17/42, 501 5 17/66. Частотно- часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату/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 автоматичного супроводження літальних апаратів за напрямком з можливістю обміну інформацією для мобільної однопунктної вимірювальної системи, що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, 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, резонансні підсилювачі,

   настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, 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, гіростабілізовану платформу та а-введення опорного сигналу з частотою Думи від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата, який відрізняється тим, що додатково введено апаратуру обміну даними.