UA141420U

UA141420U - Канал вимірювання похилої дальності до об'єкта випробування з можливістю формування та обробки його зображення для мобільної однопунктної вимірювальної системи

Info

Publication number: UA141420U
Application number: UAU201909002U
Authority: UA
Inventors: Олексій Володимирович Коломійцев; Ігор Іванович Сачук; Андрій Миколайович Булай; Володимир Ігорович Захаров; Сергій Іванович Клівець; Володимир Петрович Мороз; Олег Володимирович Нейчев; Іван Миколайович Сіроклин; Олександр Валерійович Сопітько; Сергій Олексійович Червоний
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2020-04-10

Abstract

Канал вимірювання похилої дальності до об'єкта випробування з можливістю формування та обробки його зображення для мобільної однопунктної вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів ΔΔм, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів ΔΔм і 2ΔΔм, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "і", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник, електронну обчислювальну машину, блок формування зображення, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем, апаратуру обміну даними та гіростабілізовану платформу. Додатково введено радіолокаційний модуль.

Description

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

Відомий "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи" (|, який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), призми для частоти міжмодових биттів Дмм, блок дефлекторів (БД), перемикач для частот міжмодових биттів Дмм і 2

Дум, передавальну оптику (ПРДО), оптико-електронний модуль (ОЕМ), який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику (ПРМО), фотодетектори (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів (ФІ), тригер ("1"1"0"), схему "і" ("І"), лічильник (Лч), фільтр із заданою смугою пропускання (Фп), детектор (Д), диференційовану оптику (ДО), підсилювач (П), фільтр (Ф), диференційований ланцюжок (ДЛ), випрямляч (Вип), електронну обчислювальну машину (ЕОМ), блок формування зображення (БФЗ), апаратуру обміну даними (АОД) та гіростабілізовану платформу (ГОСП).

Недоліком відомого каналу є те, що він не здійснює оперативну високоточну навігацію.

Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є "Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань" (2), який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Дум блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Дум і 2 Дум, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "і", фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник, електронну обчислювальну машину, блок формування зображення, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем (АСРНС), апаратуру обміну даними та гіростабілізовану платформу.

Зо Недоліком каналу найближчого аналогу є те, що він не може проводити зовнішньо- траєкторні вимірювання і пошук об'єкту випробування (ОВ) у несприятливих умовах.

В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання похилої дальності до об'єкта випробування з можливістю формування та обробки його зображення для мобільної однопунктної вимірювальної системи, який дозволить здійснювати високоточне вимірювання похилої дальності до ОВ в широкому діапазоні дальностей, об'єктивний контроль, збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ОВ і її передачу до споживачів, оперативну високоточну навігацію та, в разі необхідності, пошук ОВ, формування і обробку його зображення в будь-якій точці полігону, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди.

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, призми для частоти міжмодових биттів Дум, блок дефлекторів, перемикач для частот міжродових биттів Дум і 2 Дум, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "і" фільтр із заданою смугою пропускання, диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику, підсилювач, фільтр, лічильник, електронну обчислювальну машину, блок формування зображення, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем, апаратуру обміну даними та гіростабілізовану платформу, згідно з корисною моделлю, додатково введено радіолокаційний модуль (РЛМ).

Побудова каналу вимірювання похилої дальності до об'єкта випробування з можливістю формування та обробки його зображення для мобільної однопунктної вимірювальної системи пов'язана з використанням одномодового богаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу ЧЧМ |З), ОЕМ та РЛМ.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у високоточному вимірюванні похилої дальності до ОВ, оперативних обробці, відображенні, збереженні і видачі споживачам інформації, яка отримана, високоточній навігації та, в разі необхідності, пошуку ОВ, формуванні і обробці його зображення в будь-якій точці полігону, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди.

На Фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; ІІ - сигнал з просторовою модуляцією поляризації, ПІ - 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.

На Фіг. 4 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу.

На Фіг. 5 приведені епюри напруг з виходів блоків вимірювання похилої дальності до ОВ, де: а) від блоку опорного сигналу; б) від блока відбитого сигналу.

Запропонований канал вимірювання похилої дальності до об'єкта випробування з можливістю формування та обробки його зображення для мобільної однопунктної вимірювальної системи містить керуючий елемент 1, блок керування дефлекторами 2, лазер з накачкою 3, модифікований селектор подовжніх мод 4, призми для частоти міжмодових биттів

Дум, блок дефлекторів 5, перемикач для частот міжмодових биттів Дум і 2 Дум, передавальну оптику б, оптико-електронний модуль 7, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику 8, фотодетектори 9, широкосмуговий підсилювач 10, резонансні підсилювачі 11, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів 12, схему "і" 13, фільтр із заданою смугою пропускання 14, диференційований ланцюжок 15, випрямляч 16, тригер 17, детектор 18, диференційовану оптику 19, підсилювач 20, фільтр 21, лічильник 22, електронну обчислювальну машину 23, блок формування зображення 24, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем 25, апаратуру обміну даними 26, радіолокаційний модуль 27 та гіростабілізовану платформу 28.

Робота запропонованого каналу вимірювання похилої дальності до об'єкта випробування з можливістю формування та обробки його зображення для мобільної однопунктної вимірювальної системи полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера-передавача (Лн) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення:

РСН на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки 4-м парціальних ДС ЛВ, що частково перетинаються, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів) Дуб. -м5-маеДум, Дмое7-у9-у7-2Дум, Дувз-ув-узиЗДум,

Дуво-ув-м2-бДум; лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з пПОДОоВвЖНнЬОЇ МОДИ мп (В ПОДальшОмуУ уп, Упг)"

За допомогою МСІ1ТМ та БФЗ створюється лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення ЛВ (несучої частоти) на два променя з поворотом площини поляризації на кут 90" в одному з них (Фіг. 3).

При цьому випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурній площині ШОМ рознесені на відстані р. Різність ходу пучків до картинної площини ЛА ХОУ змінюється вдовж осі

Х від точки до точки. Обумовлена цім різність фаз між поляризованими компонентами, що ортогональні, поля у картинній площині також змінюється від точки до точки.

В залежності від різності фаз у картинній площині змінюється вигляд поляризації сумарного поля сигналу, що зондує від лінійної через еліптичну і циркулюючу до лінійної, ортогональної к начальної і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами р та відстанню до картинної площини В.

Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ОВ промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, в даній ділянці поверхні ОВ.

Сигнал частот міжмодових биттів Дум, 2Дум, 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. 2). Період сканування задається БКД, який разом з Лн живляться від КЕ.

Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот у, у«-Дум, уз, ут-2Дум, ув, УзжЗДум та ув, у2-6Дум фокусується в скановані точки простору, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин сі В (Х ї У). При цьому лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації (упі та упг) - проходить вдовж РСН (Фіг. 2).

Прийняті ПРМО від ОВ, відбиті в процесі сканування чотирьох ДС ЛВ, лазерні імпульсні сигнали і огинаючи сигнали ДС ЛВ, за допомогою ФТД перетворюються в електричні імпульсні сигнали на різницевих частотах міжмодових биттів. Підсилені ШП вони розподіляються:

в БФЗ для обробки відбитого лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА; по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів Дум від, 2Дум від, З Дум від, 6 ДУм від.

При цьому імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 1 (РП Дум від) формують сигнал про похилу дальність до ОВ, а РП2 (РП 2Дум від), РП З (РП З Дум від) і РП 4 (РП 6 Дум від) - формують сигнали для інших вимірювальних каналів МОВС (Фіг. 1).

При відбитті лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ОВ 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 ОВ, їх характеристики і тощо, яка відображається у ЕОМ. Тому у БФЗ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається.

Принцип роботи грубої шкали каналу вимірювання похилої дальності до ЛА полягає у наступному (Фіг. 2, 3).

На передавальному боці.

Виділена СПМ зі спектру випромінювання лазера перша пара частот у 5,4, розщеплюється під дією розщеплювача (призми) на два оптичні сигнали: 1) основний - сканується БД під певним кутом (з часом Тпр, що задається від БКД), який проходить через перемикач (П) для виділення "бланкуючого" імпульсу (бланк - нуль) і розщеплювач, де відбувається виділення додаткового сигналу (2), та надходить на ПРДО і далі на ОВ; 2) додатковий (1) - перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал різницевої частоти міжмодового биття Дум та надходить на Фі!ї, де відбувається виділення "пачок" імпульсів, прийнятих схемою "І".

Отриманий від ФТД, додатковий оптичний сигнал частоти у 5, « з "Сланкуючими" імпульсами, перетворений в сигнал Дум, здобуває чіткі границі "бСланкуючего" імпульсу, проходячи ДО,

Зо підсилюється. Фільтр зі смугою пропускання П:-1/ті; (де ті, - тривалість імпульсу) виділяє з загального сигналу "бланкуючі" імпульси - в імпульсні сигнали, які, проходячи ДЛ і Вип - (ФІ-ДЛюАВип), виділяються у вигляді одного короткого імпульсу за початок "бланкуючого" імпульсу та надходять на Тр з індексом "1", включаючи його.

На приймальному боці.

Відбитий від ОВ основний сигнал частот у 5,4, у сумі з груповим, минаючи ПРМО, перетворюється ФТД в електричний імпульсний сигнал Дум, підсилюється ШП, виділяється в

РП, як сигнал частоти міжмодового биття Дум і, проходячи через Дет, перетворюється таким же чином, як і додатковий електричний сигнал (2) частоти Дум 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!ї, що підраховуються Лч та відпрацьовуються у вигляді числа похилої дальності до ОВ у ЕОМ. Перехід на точну шкалу (генерація пікосекундних імпульсів) здійснюється одразу після припинення включення перемикача (формування "бланкуючого" імпульсу).

Так як канал вимірювання похилої дальності до ОВ пропонується ввести до складу структури МОВС, то вмикання та вимикання перемикача відбувається одночасно для 2-х (пар) частот у 5, і мо,7 (Фіг. 3).

Апаратурні похибки вимірювання похилої дальності до ОВ у запропонованому каналі - це похибки визначення початку і кінця відліку часового інтервалу, похибки за рахунок дискретності та нестабільності частоти проходження тактових (рахункових) імпульсів. Точність оцінки інтервалу визначається крутістю огинаючої при заданому граничному значенні напруги Ов та залежить від форми скануючої ДС ЛВ і відношення сигнал/шум.

Оптико-електронний модуль постійно здійснює у денних і нічних умовах у видимому та інфрачервоному діапазонах спостереження за ОВ, який супроводжується. Об'єктивний контроль та обробка (вимірювання) похилої дальності до ОВ відбувається в ЕОМ. Для збереження інформації яка оброблена під час проведення випробувань ОВ, 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, яка надходить на ЕОМ здійснюється за рахунок використання технології синтезу часупараметризованих паралельних програм.

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 МОВС - три координати і три складові вектору швидкості.

Видача інформації, яка отримана під час проведення випробувань ОВ, споживачам та отримання додаткової інформації від керівництва здійснюється за допомогою апаратури обміну даними за радіоканалом.

За погодними умовами (дощ, сніг і тощо) захоплення РЛМ на супроводження ОВ починається шляхом перегляду області простору, де знаходиться ОВ. Супроводження РЛМ триває до тих пір, поки не перейде на автоматичне супроводження ОЕМ (сумарною ДС ЛВ).

Інформація від РЛМ надходить на ЕОМ.

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

Формування сумарної ДС ЛВ та 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 Ме114945, Україна, МПК 201 5 17/42, 2401 5 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для мобільної суміщеної лазерної вимірювальної системи /0.В. Коломійцев, І.І.

Сачук, О.О. Звєрєв та ін. -Мо ци201610465; заяв. 17.10.2016; опубл. 27.03.2017; Бюл. Мо 6. - 7 с 2. Патент на корисну модель Мо 122885, Україна, МПКОО1 5 17/42, 201 5 17/66. Канал вимірювання похилої дальності до літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА для мобільної однопунктної системи зовнішньо-траєкторних вимірювань /О.В.

Коломійцев, І.Ї. Сачук, О.В. Висоцький та ін. - Меоци201709117; заяв. 14.09.2017; опубл. 25.01.2018; Бюл. Ме 2. - 8 с. 3. Патент на корисну модель Ме 55645, Україна, МПК 201 5 17/42, 501 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

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

Канал вимірювання похилої дальності до об'єкта випробування з можливістю формування та обробки його зображення для мобільної однопунктної вимірювальної системи, що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, призми для частоти міжмодових биттів Дум, блок дефлекторів, перемикач для частот міжмодових биттів Дум і 2Аум, передавальну оптику, оптико-електронний модуль, який складений з телевізійного і інфрачервоного каналів, приймальну оптику, фотодетектори, широкосмуговий підсилювач, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувач імпульсів, схему "і", фільтр із заданою смугою пропускання,

диференційований ланцюжок, випрямляч, тригер, детектор, диференційовану оптику,

підсилювач, фільтр, лічильник, електронну обчислювальну машину, блок формування зображення, апаратуру супутникових радіонавігаційних систем, апаратуру обміну даними та гіростабілізовану платформу, який відрізняється тим, що додатково введено радіолокаційний модуль.