UA149153U

UA149153U - Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування і обробки зображення літальних апаратів для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи

Info

Publication number: UA149153U
Application number: UAU202102960U
Authority: UA
Inventors: Віталій Вікторович Тюрін; Павло Вікторович Опенько; Максим Вікторович Кас'яненко; Анатолій Григорович Салій; Анатолій Володимирович Ткаченко; Михайло Антонович Левченко; Олександр Володимирович Пуховий; Дмитро Іванович Дуленко; Олексій Володимирович Коломійцев; Ігор Іванович Сачук
Original assignee: Національний Університет Оборони України Імені Івана Черняховського
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2021-10-20

Abstract

Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування і обробки зображення літальних апаратів для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ввп, фільтр, схему "і", лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та 666м - введення опорної частоти (666м оп) від передавального лазера (Лн+МСПМ). Після ЕОМ виведено блок відображення інформації про радіальну швидкість літального апарата та додатково введено радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від перешкод.

Description

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

Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА" |1), який містить керуючий елемент (КЕ), блок керування дефлекторами (БКД), лазер з накачкою (Лн), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), модифікований блок дефлекторів (МБД), передавальну оптику (ПРДО), приймальну оптику (ПРМО), фотодетектор (ФТД), широкосмуговий підсилювач (ШП), модифікований інформаційний блок (МІБ), резонансні підсилювачі (РП), настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему "ії" ("І"), лічильник (Лич), змішувачі (ЗМ), фільтр (Ф), формувач мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДТІТ), фазове автопідстроювання частоти (ФАПУ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки Дмп, електронно-дифрову обчислювальну машину (ЕЦОМ), блок відображення інформації (БВІ) про радіальну швидкість К літального апарату (ЛА) та бАмм - введення опорної частоти (бдум оп) від передавального лазера (Лн-МСПМ).

Недоліком відомого каналу є те, що він не забезпечує збереження інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА.

Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу" |2), який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, формувачі імпульсів, схему "їі", лічильник, змішувачі, фільтр, формувач мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Ауп, електронну обчислювальну машину, блок відображення інформації про радіальну швидкість КЕ ЛА та блАум - введення опорної частоти (бЛум оп) від передавального лазера (Лн-МСпПМ).

Недоліком каналу найближчого аналогу є те, що він не може проводити зовнішньо-

Зо траєкторні вимірювання і пошук ЛА у несприятливих умовах.

В основу корисної моделі поставлена задача створити канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування і обробки зображення літальних апаратів для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, захват, високоточне вимірювання радіальної швидкості у широкому діапазоні дальностей, починаючи з початкового моменту його польоту, у будь-якій точці полігону, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди, багатоканальний (М) інформаційний взаємозв'язок з ЛА на несучих частотах уп, обробку, відображення і збереження інформації, що отримана під час проведення випробувань ЛА та, в разі необхідності, формування і обробку його зображення.

Поставлена задача вирішується тим, що канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування і обробки зображення літальних апаратів для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Ли), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Луп, фільтр, схему "і", лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та бАум - введення опорної частоти (блЛум оп) від передавального лазера (Ли-МСПМ). Після ЕОМ виведено блок відображення інформації про радіальну швидкість літального апарата та додатково введено радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від перешкод.

Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування і обробки зображення літальних апаратів для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи пов'язана З використанням одномодового багаточастотного з синхронізацією подовжніх мод випромінювання єдиного лазера-передавача, частотно-часового методу вимірювання |З| та РЛМ.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у виявленні ЛА, захваті, високоточному вимірюванні радіальної швидкості у широкому діапазоні 60 дальностей, у будь-якій точці полігону, у будь-який час року і доби, за будь-якої погоди,

багатоканальному інформаційному взаємозв'язку з ЛА, здійсненні оперативних обробці, відображенні і збереженні інформації, що отримана під час проведення випробувань та, в разі необхідності, формуванні і обробці його зображення.

Суть корисної моделі пояснюють креслення

На фіг. 1 приведено передавальний бік узагальненої структурної схеми запропонованого каналу, де: І - вимірювальний сигнал; ІЇ - інформаційний сигнал та сигнал з просторовою модуляцією поляризації; ІІ - радіолокаційний сигнал.

На фіг. 2 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: І - структурна схема реалізації слідкуючого принципу вимірювання; І - структурна схема вимірювання радіальної швидкості ЛА.

На фіг. З приведено створення рівно сигнального напрямку (РСН) та сканування сумарною діаграмою спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) у невеликому куті і окремо 4-мя

ДС в ортогональних площинах.

На фіг. 4 приведено створення лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації.

Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування і обробки зображення літальних апаратів для мобільної однопунктної інформаційно-вимірювальної системи 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 перешкод, приймальну оптику 8, фотодетектор 9, широкосмуговий підсилювач 10, модифікований інформаційний блок 11, резонансні підсилювачі 12, налаштовані на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі (ЗМ 1-13 ї ЗМ 2-14), формувачі імпульсів 15, фазове автопідстроювання частоти на частоті міжмодових биттів 16, керуючий генератор 17, опорний генератор з частотою підставки Дуп 18, фільтр 19, схему "і" 20, лічильник 21, формувач мірних імпульсів 22, дешифратор 23, електронну обчислювальну машину 24 та блАум - введення опорної частоти (блЛум оп) від передавального лазера (Ли-МСПМ).

Робота каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування і обробки зображення літальних апаратів для мобільної однопунктної

Зо інформаційно-вимірювальної системи полягає у наступному. Із синхронізованого одномодового багаточастотного спектра випромінювання лазера-передавача (Ли) за допомогою МСПМ виділяються необхідні пари частот і окремі частоти для створення: багатоканального (М) інформаційного зв'язку, за умови використання сигналу подовжніх мод (несучих частот уп); лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжньої МОДИ мп (В ПОДалЬШОМУ уп, Упг);

РСН на основі формування сумарної ДС ЛВ, завдяки частково перетинаючих 4-х парціальних ДС, за умови використання комбінацій подовжніх мод ("підфарбованих" різницевими частотами міжмодових биттів):

Дуба - убв-м4-Дум, Ам97-у9-у7-2ЛуУм, ЛУвз-Уув-Ууз-ЗАмм, ДЛУува-ув-у2-ОЛум.

Груповий сигнал, який складений з несучих частот ул, минаючи МБД, потрапляє на ПРДО, де змішується (модулюється) з інформаційним сигналом від МІБ та формує багатоканальний (М) інформаційний сигнал, що передається на ЛА (фіг. 1-3).

Також, за допомогою МСПМ та МіБ створюється лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом розведення ЛВ (несучої частоти уп) на два променя (уп та мг) з поворотом площини поляризації на кут 90" в одному з них (фіг. 3). При цьому, випромінювання апертури першого і другого каналів в апертурної площині ОШОМ 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 картинної 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 до початкової і т. і. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами р та відстанню до картинної площини К. Розподіл інтенсивності у реєстрованому зображенні ЛА промодульовано за гармонійним законом з коефіцієнтом модуляції, що дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито, у даній ділянці поверхні ЛА.

Водночас сигнал частот міжмодових биттів Лум, 2Аум, ЗАум та блум 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 60 разом з Лн живляться від КЕ.

Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот ув, уд-ДуУм, хв, ут-2ДуУм, ув, уз-ЗДум та ув, ум2-6ДАум фокусується у точки простору, що скануються, оскільки здійснюється зустрічне сканування двома парами ДС ЛВ у кожній з двох ортогональних площин сів або х і У. При цьому, інформаційний сигнал на частотах М уп та сигнал з просторовою модуляцією поляризації упі, улг Проходять вдовж РСН (фіг. 2).

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

Підсилені ШП вони розподіляються: у МІБ для обробки інформації, що приймається від ЛА та відбитого лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від його поверхні; по РП, що настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів Дум від, 2Лум від, ЗАуУм від, бЛУм від.

При цьому, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП 4 (РП блЛум від) формують сигнал радіальної швидкості, а РП 1 (РП Аум від), РП 2 (РП 2Аум від) і РП З (РП ЗАум від) - для інших вимірювальних каналів ЛІВС.

При відбитті від поверхні ЛА лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, змінюються амплітудні і фазові співвідношення між ортогонально поляризаційними компонентами, їх поляризаційні параметри 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. Тому, у МіБ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається.

Принцип вимірювання радіальної швидкості К' ЛА полягає у наступному (фіг. 1, 2).

На перший змішувач (ЗМ 1) від РП 4 (РП блЛум) подається сигнал з частотою бдДум від, який змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот бАум від «ж ум п від КГ та фільтрується. У

ФАПЧ на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою уп від ОГ. Отриманий сигнал з частотою ДАуг з виходу А керуючого генератора подається на вхід ЗМ 2, де змішується з опорною частотою блАум.

Сигнал різницевої частоти блум від - (ЛуУм - ум п), отриманий з виходу фільтра, через ФІ,

Зо надходить на схему "І". На Лч проходить пачка імпульсів, що обумовлена мірним інтервалом від

ФМІ.

Виділена дешифратором кількість рахункових імпульсів пропорційна частоті ум допл, перетворюється у ЕОМ у цифровий сигнал.

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

В разі необхідності виявлення ЛА у заданої точці простору груповий сигнал, що складений з частот міжмодових биттів і несучих частот уп, сканується у заданій зоні за заданим законом сканування сумарною ДС ЛВ за допомогою МЕД, де кут та напрямок відхилення сумарної ДС задається БКД.

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

Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель Мо 51039, Україна, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування та обробки зображення ЛА /0. В. Коломійцев, Г. В. Альошин, Д. Г. Васильєв та ін. - Ме и201001245; заяв. 08.02.2010; опубл. 25.06.2010; Бюл. Мо 12. - 10 с. 2. Патент на корисну модель Мо 74267, Україна, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з МСПМ та можливістю формування і обробки зображення ЛА для ЛІВС полігонного випробувального комплексу /0. В. Коломійцев, 0.

С. Балабуха, Д. Г. Васильєв та ін. - Мо и201203428; заяв. 22.03.2012; опубл. 25.10.2012; Бюл. Мо 20.-56.

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 и201005225; заяв. 29.04.2010; опубл. 27.12.2010; Бюл. Мо 24. - 14 с.

Claims

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з можливістю формування і обробки зображення літальних апаратів для мобільної однопунктної інформаційно- вимірювальної системи, що містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою (Ли), модифікований селектор подовжніх мод (МСПМ), модифікований блок дефлекторів, передавальну оптику, приймальну оптику, фотодетектор, широкосмуговий підсилювач, модифікований інформаційний блок, резонансні підсилювачі, настроєні на відповідні частоти міжмодових биттів, змішувачі, формувачі імпульсів, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Дуп, фільтр, схему "і", лічильник, формувач мірних імпульсів, дешифратор, електронну обчислювальну машину (ЕОМ) та блАум - введення опорної частоти (блЛум оп) від передавального лазера (ЛЯ-МСПМ), який відрізняється тим, що після ЕОМ виведено блок відображення інформації про радіальну швидкість літального апарата та додатково введено радіолокаційний модуль, який складений з антени, приймально-передавальної апаратури і апаратури захисту від перешкод. С шини нин Й Дюрепектюенво» и я ши й и ся ебчвовюваньнкя . в - й І Р маш Я ДІ ОЕМ б ідо обрії 5 знбозмаці по ЛА ї Іі ке і х І Ї : ях ХЕ У ї ВК З Хл Х Же ЖЖою зок х -ї Ку КЗ МО ОДА їх КОМИ Й Це Е шк. а : і їі ВиМмНаюВаНя НИ в нн: ше Ше ЩЕ ние ИН п я і ії нок ЩЕ БО ! ф 5. дільнесті де А с пи В Шо те ШЕ ЩЕ шини в У НИ НН а. | Во б о Кава зерен кома ЖК 7 З ІЗ Ж Х суд 3 ПАН УК ї ення | ннюдннннн І ще хз жерування Ла жа ЯКУ Кошнех їх З Кк. Я ще ох, жо щі є - т й п. Ії . ню Дт Я Вормувени обробив ТЗ С Х НЕ ВЕ ЗИ ши и Її ПАТ | ши ше ни Я й кного зображених ТЕ: З З ї Е 54 Же Жжоу Хукрат юю ї | ж. | Мотря ! У ї І ЦЕН г : Озон ї вимо ВБОЗьниХ ВЕ Її Е З шен і сш важку Еш ЯК с- 0 КаНаЛіВ МСННС жи Мскнн ІЗ що фея я ск лю Бах ще со пий КЕ у нш о рВецельно шен укОєВ ма. кв ххх Сн ма «ріг. 1