UA155251U

UA155251U - Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з кібернетичним захистом інформації та радіоканалом для мобільної однопунктної вимірювальної системи

Info

Publication number: UA155251U
Application number: UAU202304287U
Authority: UA
Inventors: Олексій Володимирович Коломійцев; Костянтин Станіславович Васюта; Олег Миколайович Місюра; Віктор Миколайович Бойко; Михайло Петрович Долина; Вероніка Валеріївна Калачова; Василь Петрович Коцюба; Іван Володимирович Лаптєв; Олексій Миколайович Луценко; Володимир Геннадійович Малюга; Андрій Володимирович Малюга; Сергій Вікторович Панасенко; Сергій Володимирович Піскун; Володимир Віталійович Помогайбо; Оксана Сергіївна Саїдова
Original assignee: Харківський Національний Університет Повітряних Сил Імені Івана Кожедуба
Priority date: 2023-09-11
Filing date: 2023-09-11
Publication date: 2024-01-31

Abstract

Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з кібернетичним захистом інформації та радіоканалом для мобільної однопунктної вимірювальної системи містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, 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, змішувачі, фільтри, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки ΔΔп, формувач імпульсів, схему "і", формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, спеціалізовану електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями із введенням б, гіростабілізовану платформу та ΔΔм-введення опорної частоти (Δ(м oп) від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата. Додатково введено апаратуру обміну даними.

Description

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

Відомий "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями та кібернетичним захистом інформації" (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), 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, формувачі імпульсів (ФІ), схеми "ії" ("І"), лічильники (Лч), змішувачі (ЗМ), фільтри (Ф), формувачі мірних імпульсів (ФМІ), дешифратор (ДШ), фазову автопідстройку частоти (ФАПУ) на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор (КГ), опорний генератор (ОГ) з частотою підставки Дуп, спеціалізовану електронну обчислювальну машину (СЕОМ), блок з розширеними можливостями (БРМ) із введенням б та Дукм-введення опорної частоти (АмУум оп) від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата (ЛА).

Недоліком відомого каналу є те, що він не забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи, на якій розміщується суміщена приймально-передавальна апаратура та виконавчі механізми (ВМ) по кутах азимута а і місця ВД.

Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є "Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями, гідростабілізацією та кібернетичним захистом інформації для мобільної однопунктної вимірювальної системи" (21, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, 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, формувачі імпульсів, схеми "і", лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний

Зо генератор з частотою підставки Ауп, спеціалізовану електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями із введенням б, гіростабілізовану платформу (ГСП) та Дук- введення опорної частоти (ЛАум сп) від передавального лазера, б-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 вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з кібернетичним захистом інформації та радіоканалом для мобільної однопунктної вимірювальної системи, який дозволить здійснювати виявлення ЛА, його захват, високоточне вимірювання радіальної швидкості 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 якій розміщуються суміщена приймально-передавальна апаратура і

ВМ по кутах азимута ос і місця ВД, збереження і захист інформації, яка оброблена під час проведення випробувань ЛА, обмін інформацією (даними) зі споживачами, які знаходяться на

ЦКП та розширення набору поляризаційних ознак розпізнавання ЛА, що отримуються, та скорочення часу на його розпізнавання.

Поставлена задача вирішується тим, що у канал найближчого аналога, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, 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, формувачі імпульсів, схеми "і", лічильники, змішувачі, фільтри, формувачі мірних імпульсів, дешифратор, фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Дуп, спеціалізовану електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями із введенням б, гіростабілізовану платформу та Аум-введення опорної частоти (Аум оп) від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА, додатково введено апаратуру обміну даними (АОД).

Побудова каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з кібернетичним бо захистом інформації та радіоканалом для мобільної однопунктної вимірювальної системи 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, високоточному вимірюванні радіальної швидкості 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, збереженні і захисті інформації, що оброблена під час проведення випробувань ЛА, обміну інформацією зі споживачами та, за необхідності, його детальному розпізнаванні.

На фіг. 1 приведена узагальнена структурна схема запропонованого каналу, де: б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата; І - вимірювальний сигнал; Ії - сигнал з просторовою модуляцією поляризації, ПІ - радіолокаційний сигнал.

На фіг. 2 приведено створення рівносигнального напрямку (РСН) та сканування 4-мя діаграмами спрямованості (ДС) лазерного випромінювання (ЛВ) у ортогональних площинах.

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

Запропонований канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з кібернетичним захистом інформації та радіоканалом для мобільної однопунктної 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, 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, змішувачі (ЗМ 1-12 ії ЗМ 2-13), фільтри (Ф 1-14 і Ф 2-15), фазову автопідстройку частоти на частоті міжмодових биттів 16, керуючий генератор 17, опорний генератор 18 з частотою підставки Амп, формувач імпульсів 19, схему "і" 20, формувач мірних імпульсів 21, лічильник 22, дешифратор 23, спеціалізовану електронну обчислювальну машину 24, блок з розширеними можливостями 25 із введенням б, гіростабілізовану платформу 26, апаратуру обміну даними 27 та Аум-введення опорної частоти (Лум сп) від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей ЛА.

Зо Робота запропонованого каналу вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з кібернетичним захистом інформації та радіоканалом 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: - лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, за умови використання сигналу з подовжніх мод (несучих частот мп); - РОН 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-м5-ма-ДуУм, Дув7-у9-у7-еДуУм, ДуУвз-уУв-Уз-ЗДуУм,

Дуво-ув-у2-бдДум.

За допомогою МСПМ та блока з розширеними можливостями формується лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації шляхом створення ЛВ з двох несучих частот (уп та мупг) у вигляді двох променів з вертикальною (уп) та горизонтальною (угг) поляризацією (фіг. 3).

При цьому, випромінювання апертури першого і другого поляризаційних каналів в апертурній плоскості МОЮ рознесені на відомій відстані Ахд. 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 картинній плоскості також змінюється від точки до точки.

Залежно 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 початкової і т.д. Період зміни вигляду поляризації визначається базою між випромінювачами луд та відстанню до картинної плоскості К. Розподіл інтенсивності в реєстрованому зображенні ЛА промодульовано по гармонійному закону з коефіцієнтом модуляції, дорівнює значенню ступеня поляризації випромінювання, що відбито у даній ділянці поверхні ЛА.

Сигнал частот міжмодових биттів Лум, 2Аум, ЗАум та бАум 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 60 живляться від КЕ.

Проходячи через ПРДО, груповий лазерний імпульсний сигнал пар частот: ув,у4-ДуУм,

Уу9,у7-2ДУм, Ув,уз-ЗДум 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, лазерний сигнал з просторовою модуляцією поляризації (на несучих частотах уп та упг)у проходить вдовж РОН (фіг. 2).

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

Підсилені ШП вони розподіляються: - у 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, 2Лум від, ЗЛУм від, бЛУм від.

При відбитті лазерного сигналу з просторовою модуляцією поляризації, що зондує, від поверхні ЛА змінюються амплітудні і фазові співвідношення між ортогонально поляризаційними компонентами, параметри їх поляризаційні і, відповідно, комплексні коефіцієнти когерентності відбитого поля.

Просторовий розподіл поляризаційних характеристик такого відбитого сигналу за зміною контрасту модуляційної структури зображення несе також інформацію про типи матеріалів у складі поверхні ЛА, їх характеристики і тощо, яка відображається у СЕОМ. Тому, у БРМ здійснюється поляризаційна обробка поля, що приймається.

Так як канал, що пропонується, використовується у структурі МОВС, імпульсні сигнали радіочастоти, що надходять з РП Дум від, формують сигнал радіальної швидкості, а РП 2Аум від,

РП ЗАум від та РП блЛум від - формують сигнали для інших вимірювальних каналів (фіг. 1).

Принцип вимірювання радіальної швидкості ЛА полягає у наступному (фіг. 1).

На ЗМІ від РПблдум від подається сигнал з частотою бдум від, ЯКИЙ змішується через зворотній зв'язок зі сумішшю частот бдум від -- Дум п від КГ та фільтрується. У ФАПЧ на частоті міжмодових биттів цей сигнал змішується з частотою уп від ОГ.

Зо Отриманий сигнал з частотою Ам; з виходу А керуючого генератора подається на вхід ЗМ2, де змішується з опорною частотою бум. Сигнал різницевої частоти бдДум від-(ДУм-Ум п), отриманий з виходу Ф2, через ФІ надходить на схему "І".

На Лч проходить пачка імпульсів, що обумовлена мірним інтервалом від ФМІ. Виділена ДШ кількість рахункових імпульсів, пропорційна частоті ум доп; перетворюється у СЕОМ у цифроаналоговий сигнал, який у цифровому вигляді відображає радіальну швидкість ЛА.

Відображення та обробка вимірювальної інформації про радіальну швидкість 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).

Вимірювальна інформація про кутові швидкості ЛА використовується у БРМ, де завдяки додаткової обробці елементів поляризаційної матриці розсіяння ЛА від отриманого поляризаційного поля (суми сигналів різної поляризації) забезпечується точне значення кутових швидкостей ЛА, розширюється набір ознак його розпізнавання, підвищується ефективність та скорочується час на розпізнавання ЛА, що супроводжується.

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

За несприятливими погодними умовами (дощ, сніг і тощо) захоплення (захват) 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.

ГПіростабілізована платформа забезпечує дотримання просторової стабілізації платформи каналу, на якій розміщена суміщена приймально-передавальна апаратура та ВМ по кутах азимута а і місця В, що дозволяє застосовувати МОВС на випробувальному полігоні 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 Мо 149838, Україна, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями та кібернетичним захистом інформації /О.В. Коломійцев, М.В. Бартош, О.А. Усачова та ін. - Мо и202103903; заяв. 05.07.2021; опубл. 09.12.2021; Бюл. Мо 49. - 5 с. 2. Патент на корисну модель Мо 152800, Україна, МПК 5015 17/42, 5015 17/66. Канал вимірювання радіальної швидкості літальних апаратів з розширеними можливостями, гіростабілізацією та кібернетичним захистом інформації для мобільної однопунктної вимірювальної системи /О0.В. Коломійцев, К.С. Васюта, В.О. Комаров та ін. - Мо и202203471; заяв. 19.09.2022; опубл. 13.04.2023; Бюл. Мо 15. - 5 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 апарата /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 кібернетичним захистом інформації та радіоканалом для мобільної однопунктної вимірювальної системи, який містить керуючий елемент, блок керування дефлекторами, лазер з накачкою, модифікований селектор подовжніх мод, 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, змішувачі, фільтри, фазову автопідстройку Зо частоти на частоті міжмодових биттів, керуючий генератор, опорний генератор з частотою підставки Дуп, формувач імпульсів, схему "ії" формувач мірних імпульсів, лічильник, дешифратор, спеціалізовану електронну обчислювальну машину, блок з розширеними можливостями із введенням б, гіростабілізовану платформу та Дум-введення опорної частоти (Дум сп) від передавального лазера, б-введення сигналу від каналу вимірювання кутових швидкостей літального апарата, який відрізняється тим, що додатково введено апаратуру обміну даними.