UA135103U - Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної однопунктної суміщеної лазерної вимірювальної системи - Google Patents

Abstract

Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної однопунктної суміщеної лазерної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазове автопідстрювання частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ∆∆п, формувач імпульсів, схему "і", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями з введенням б, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та ∆∆м - введення опорної частоти (∆∆м оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата, причому додатково введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем.

Description

Запропонована корисна модель належить до галузі електрозв'язку і може бути використана для побудови мобільної однопунктної суміщеної лазерної вимірювальної системи (ОСЛВС).

Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної вимірювальної системи" (1), який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Ли), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), блок дефлекторів (БД), передавальну оптику (ПРДО), оптико- електронний модуль (ОЕМ), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів (Фі), схеми ,і" ("І"), лічильники (Лч), змішувачі (ЗМ), фільтри (Ф), формувачі мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДШ), фазове автопідстроювання частоти (ФАПУ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки Дмп, електронну обчислювальну машину (ЕОМ), блок з розширеними можливостями (БРМ) з введенням б, гіростабілізовану платформу (ГСП) та Дуп - введення опорної частоти (Дум оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата (ЛА).

Недоліком відомого каналу є те, що він не здійснює обмін інформацією за радіоканалом зі споживачами центрального командного пункту (ЦКП).

Найближчим аналогом до запропонованої корисної моделі є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи" (2)|, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазове автопідстроювання частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Дмп, формувач імпульсів, схему і", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями з введенням б, апаратуру обміну даними (АОД), гіростабілізовану платформу та

Ко) Дум - введення опорної частоти (Дум оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

Недоліком каналу найближчого аналога є те, що він здійснює оперативну високоточну навігацію.

В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної однопунктної суміщеної лазерної вимірювальної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання радіальної швидкості ЛА у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, об'єктивний контроль у нічний і денний час доби, обробку, відображення, збереження і передачу споживачам на ЦКП інформацію, яка отримана під час проведення випробувань ЛА, дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і ВМ по кутах а ї В, оперативна високоточна навігація та, завдяки використанню поляризаційних ознак ЛА, що отримуються, детально розпізнавати його за короткий час.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у канал, найближчий аналогу, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазове автопідстроювання частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Дуп, формувач імпульсів, схему ,ї", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями з введенням б, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та Дум - введення опорної частоти (Дум оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА, додатково введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем (АСРНО).

Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної однопунктної суміщеної лазерної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу (ЧЧУМ) вимірювання |З) 60 таоєм.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у високоточному вимірюванні радіальної швидкості ЛА, здійсненні об'єктивного контролю у денних і нічних умовах, оперативних обробці, відображенні, збереженні і видачі споживачам інформації, яка отримана, високоточній навігації та, в разі необхідності, розпізнаванні ЛА.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням.

На Фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА; І - вимірювальний сигнал; ІІ - сигнал з просторовою модуляцією поляризації, ПШ - комбінований сигнал у видимому і інфрачервоному діапазонах.

На Фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-ма діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) в ортогональних площинах.

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

Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної однопунктної суміщеної лазерної вимірювальної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 4, блок дефлекторів 5, передавальну оптику 6, оптико- електронний модуль 7, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, резонансні підсилювачі 11, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі (ЗМ 1-12 і ЗМ 2-13), фільтри (фФ 1-14 і ф 2- 15), фазове автопідстроювання частоти на частоті міжмодових биттів 16, керуючий генератор 17, опорний генератор 18 з частотою підставки Дуп, формувач імпульсів 19, схему ,і" 20, формувач мірних імпульсів 21, лічильник 22, дешифратор 23, електронну обчислювальну машину 24, блок з розширеними можливостями 25 з введенням б, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем 26, апаратуру обміну даними 27, гіростабілізовану платформу 28 та

Дум - введення опорної частоти (Дум оп) від передавального лазера, б -введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної однопунктної суміщеної лазерної вимірювальної системи полягає у наступному.

Зо Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера- передавача за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот мп);

РСН на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки частково 4-ом парціальним ДС ЛВ, які перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів)

Дмва-м5-М4-Дум, Аме7-ме-м7-2Дум, АМе3-мв-м3-ЗАум, Амво- Мв-М2-бДум,

За допомогою МСПМ та БРМ формується лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом створення ЛВ з двох несучих частот (ми та мпг) у вигляді двох променів з вертикальною (ми)) та горизонтальною (упг) поляризаціями (Фіг. 3). При цьому випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурній плоскості МО рознесені на відомій відстані Думу. Різність ходу пучків до картинної плоскості ЛА ХОУ змінюється вдовж осі Х від точки до точки. Обумовлена цим різність фаз (амплітуд) між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинної плоскості також змінюється від точки до точки.

В залежності від різності фаз (амплітуд) у картинній плоскості змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної до начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами ДЛуд та відстанню до картинної плоскості ЯН. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито в даній ділянці поверхні ЛА.

Сигнал частот міжмодових биттів Дум, 2Аум, ЗДум та бДум надходить на БД, що складається 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 уву-Дум, у9,У7т2Дум, Уув,узиЗДум та ув,у2г-бДум фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин сі В (або Х і У). При цьому лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації (на несучих частотах (ми та (упг) проходить вдовж РСН (Фіг. 2).

Прийняті ПРМО від ЛА лазерні імпульсні сигнали і огинаючі сигнали ДС ЛВ, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС ЛВ, за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на несучій частоті і різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються: в БРМ для обробки відбитого від поверхні ЛА лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує; по РП, які настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів Дум від., 2Аум від., ЗДум від, бДУм від...

При відбитті лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА змінюються амплітудні ії фазові співвідношення між ортогонально поляризаційними компонентами, параметри їх поляризаційні і, відповідно, комплексні коефіцієнти когерентності відбитого поля. Просторовий розподіл поляризаційних характеристик такого відбитого сигналу по зміні контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо, яка відображається у ЕОМ. Тому у

БРМ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається.

Так як канал, що пропонується, використовується в структурі ОСЛВС, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП Дум від) формують сигнал радіальної швидкості, а РП 2 (РП 2ДАДум від), РП З (РП З Дум від) і РП 4 (РП бдДум від) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів (Фіг. 1).

Принцип вимірювання радіальної швидкості ЛА полягає у наступному.

На ЗМІ від РП 4 (РПбдум від) подається сигнал з частотою бдум від, ЯКИЙ змішується через зворотний зв'язок з сумішшю частот бдум від'-Мм п від КГ та фільтрується. У ФАПЧ на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою мп від ОГ.

Отриманий сигнал з частотою Ду; з виходу А керуючого генератора подається на вхід ЗМ2, де змішується з опорною частотою бдДум. Сигнал різницевої частоти бдум від. -(Дум від. - Мм п), отриманий з виходу Ф2, через ФІ надходить на схему "І".

На Лч проходить пачка імпульсів, обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена ДШ кількість рахункових імпульсів, пропорційна частоті ум дол.. перетворюється в ЕОМ у цифро-

Зо аналоговий сигнал, який у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА.

Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ЛА, який супроводжується.

Відображення інформації про об'єктивний контроль та радіальну швидкість ЛА відбувається на моніторі ЕОМ.

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

ЕОМ 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, що надходить на ЕОМ здійснюється за рахунок розпаралелення процесу побудови одного дерева рішень та їх ансамблів.

Вимірювальна інформація про кутові швидкості ЛА використовується у БРМ, де завдяки додатковій обробці елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля забезпечується точне значення кутових швидкостей ЛА, розширюється набір ознак його розпізнавання, підвищується ефективність розпізнавання ЛА, що супроводжується.

Апаратура супутникових радіонавігаційних систем забезпечує можливість в будь-якій точці земної поверхні, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди визначити (уточнити) параметри ОСЛВС - три координати і три складові вектора швидкості.

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

Гіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якої розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута а і місця ВД.

Формування ДС ЛВ та створення РСН пов'язано із задоволенням жорстких вимог, що 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 107049, Україна, МПК 201 5 17/42, 201 5 17/66. Канал бо вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної вимірювальної системи /1.В. Щипанський, П.В. Опенько, О.В. Коломійцев та ін. - Мо ц201508051; заяв. 12.08.2015; опубл. 25.05.2016; Бюл. Мо 10. - 9 с. 2. Патент на корисну модель Мо 127650, Україна, МПК С01 5 17/42, 25401 5 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи /В.В. Тюрін, П.В. Опенько, А.Г. Салій та ін. - Мо ц201803575; Заяв. 03.04.2018; Опубл. 10.08.2018; Бюл. Мо 15. - 8 с. 3. Патент на корисну модель Мо 55645, Україна, МПК 201 5 17/42, 301 5 17/66. Частотно- часовий метод пошуку, розпізнавання та вимірювання параметрів руху літального апарату /0.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 радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями для мобільної однопунктної суміщеної лазерної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, блок дефлекторів, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, фільтри, фазове автопідстроювання частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Дмуп, формувач імпульсів, схему "ї", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями з введенням б, апаратуру обміну даними, гіростабілізовану платформу та Дум - введення опорної частоти (Дум оп) від передавального лазера, б - введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата, який відрізняється тим, що додатково введено апаратуру супутникових радіонавігаційних систем. я Її її ху ща : ; ще і КЛ Ши: шиї т ШИ ще ди ХУдоді Гр тр рт Еш рен У «х феннефрня донна ну 17 ж 13 я їв в од 5. т Код ення Метт ! | рек НИ КО онменння я «ТЕ Я від 7 Мр т КЕ ЕНН Еш НЕ НЕ ЕН | | не пи В ЧЕН за Ту ш-онр З ше: Й А Гн | ше оідреаУм віз і де «а КА А. З яку Зм віх САМ дм рр рр Я |до рт ру тр ря рр ро рр -к 15 і ІЗ і 19 Е з в ку І НЕ У 1 ЗАжаев ГА х Пенн і ЩЕ : Ї дн Уже Шк Р нин НЕ і НУ ! ра Й 3 Н ше Ж шШ Бобанн-Яо Хо Двіштших Кох

   ЗВ. КР | Геенірювальних в КІ - 4 і дні хи жаналів ОСЛЕВЄ нини б дхнн ее за

   Фіг. 1

   АУум я Й ню пн, ков ва я С оду комбінонаннй КО Кок ши че жна сигинаа Я х ще АС, Н Й попе ки Чи ши ше х я ї А я ех ;

   тих. й іч Як ей Ще ко с мая РОН НО син й й й гй й К Б Ж Кі ж. пнкнаннкннкня той ий ши «Ами Е й р - Я ОСЛО

   Фіг. 2

   ЛА й й я ще ав КО Же МК пк кг М ну ЯК і НЕ Кан ; Аме , Уві Я. Уа

   Фіг. З