научная статья по теме ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА В КОРАБЕЛЬНЫХ СВЕТОСИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА В КОРАБЕЛЬНЫХ СВЕТОСИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ»

СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

СУДОСТРОЕНИЕ 1'2002

дик построения подсистемы контроля и диагностики проведено моделирование выявления конкретных сбоев в системе управления движением судна при движении по заданному путевому углу. Полученные результаты подтвердили целесообразность построения такой подсистемы контроля и диагностики.

Заключение. 1. Существующие системы управления движением не соответствуют современным требованиям живучести, так как отсутствует контроль исправности основных узлов системы, а также индикация о появлении в каком-либо узле сбоя в процессе эксплуатации.

2. Предложены методики восстановления фазовых координат системы управления движением судна с использованием кинематических зависимостей для построения подсистемы контроля.

3. Рассмотрены методики моделирования процесса движения судна с использованием электронных моделей движения судна для построения подсистемы контроля.

4. Предложены способы диагностирования неисправного блока в системе управления движением судна путем использования логических зависимостей в системе управления движением.

Литература

1. Дмитриев С. П., Осипов А. В. Автономный контроль целостности спутниковой навигационной системы на основе многоальтернативной фильтрации//7-я С.-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2000 г.

2. Дмитриев С. П., Степанов О. А. Многоальтернативная фильтрация в задачах обработки навигационной информации//8-я С.-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2001 г.

3. Дмитриев С. П., Степанов О. А., Пелевин А. Е. Неинвариантные алгоритмы обработки информации инерциально-спутниковых навигационных систем в задачах управления движе-нием//7-я С.-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2000 г.

4. Патент России № 2155142 с приоритетом от 07.05.1999 г.

ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА В КОРАБЕЛЬНЫХ СВЕТОСИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ

А. А. Катанович, докт. техн. наук (НИЦ связи ВМФ)

УДК 629.5.066.28:621.327.088.8

Несмотря на наличие корабельной радиосвязи, в качестве резервной связи используются и обычные прожектора.

Радиосигналы могут обнаруживаться на больших расстояниях, раскрывая противнику местоположения кораблей или оперативных соединений. Радиоизлучение может использоваться для самонаведения управляемых ракет на конечном участке траектории. Такая угроза устраняется, если связь между кораблями осуществляется с помощью скрытой ограничительной линией горизонта оптической связи. В условиях магнитных бурь, преднамеренных помех или перегрузки радиоканалов также необходимо использование оптической связи.

Из сказанного следует, что оптическая связь, при всех ее ограничениях, была, есть и будет оставаться важной системой обмена информацией между кораблями и судами [1, 2].

Как известно, передача информации наиболее часто осуществляется при помощи электромагнитных колебаний, которые промодулирова-ны соответствующими информационными сигналами. Промодулирован-ный сигнал затем распространяется в канале и поступает на приемное устройство, где осуществляется демодуляция и выделение информацион-

ного сообщения. В оптических системах связи колебания несущей частоты занимают оптическую область спектра, которая включает инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый диапазоны.

Главные достоинства оптической системы связи — потенциальная возможность передачи большого объема информации за короткое время и энергетический выигрыш. В оптическом диапазоне волн полоса частот, доступная для передачи информации, в 105 раз больше, чем в радиодиапазоне. Такая возможность весьма привлекательна для проектирования систем связи с большой пропускной способностью. Кроме того, возможность концентрировать всю мощность передатчика в полезное электромагнитное излучение также возрастает с ростом частоты несущей. Следовательно, использование более высокой частоты несущей приводит к большей плотности полезного сигнала, что, в свою очередь, повышает эффективность связи. Связь на оптических частотах имеет и свои недостатки: поскольку длины волн оптического диапазона весьма малы, возникают трудности в технологии изготовления оптических элементов. Другой недостаток оптической связи — влияние трассы распространения на оптический сигнал. Однако совершенствование в

последнее время оптических элементов, появление новых технологических процессов для их изготовления, а также разработка новейших моделей распространения оптического излучения в каналах дают основания для дальнейшего развития систем оптической связи [3].

Типовая оптическая система связи (рис. 1) включает в себя стандартные блоки, присущие любой схеме связи. От источника сообщений поступает непрерывная или цифровая информация. Далее сигнал оптической несущей модулируется и передается в канал. Оптический сигнал в виде светового поля луча распрост-

Источник информации

Световой модулятор

Световой канал

Световой приемник

Фотодетектор

Рис 1. Структурная схема типовой оптической связи

раняется в канале (свободное пространство, турбулентная атмосфера, волоконный светодиод и др.). На приемной стороне оптическое поле собирается оптикой приемника и преобразуется фотодетектором [3]. Как видно, за исключением того факта, что сигнал передается в оптическом диапазоне электромагнитного спектра, функциональные операции оптической системы — те же, что и в любой системе связи. Оптический передатчик содержит источник оптического излучения, модулятор и оптическую антенну. Для модуляции оптической несущей информационным сигналом используются частотная, фазовая и амплитудная модуляции. В качестве источника излучения используют лазеры, светодио-ды, лампы. Модуляция оптического

СУДОСТРОЕНИЕ 1'2002

СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРЛаЛЕН^Я

излучения информационным сигналом может осуществляться либо в процессе генерации света (внутренняя модуляция), либо специальным модулятором, установленным на выходе источника излучения (внешняя модуляция).

Оптическая система состоит из линзовой системы, которая фокусирует модулированное излучение и формирует световой луч. Как и любая электромагнитная антенна, оптическая антенна характеризуется ее диаграммой направленности, усилением и угловой расходимостью луча. Усиление антенны связано с максимальной плотностью мощности диаграммы направленности. Формальное усиление антенны оа определяется в виде

о = Р /Р ,

а max n '

где Pmax — максимальная плотность мощности диаграммы направленности; Pn — плотность мощности изотропной антенны.

Оптический приемник содержит приемную линзовую систему, фотодетектор и устройство последовательной обработки. Приемная линзовая система фильтрует и фокусирует принимаемое поле на детектор, где оптический сигнал преобразуется в электрический. Устройство последетекторной обработки осуществляет необходимое усиление и фильтрацию для выделения передаваемой информации. Фотодетекторы приемных устройств используются для преобразования оптического излучения в электрический сигнал — ток или напряжение, и затем электрический сигнал обрабатывается для выделения передаваемой информации.

Широко распространенными фотодетекторами являются фотодиоды, фотоумножители и фотосопротивления.

Мощность, регистрируемую оптическим приемником Рпр, ориентировочно можно определить формуле

Основные характеристики серийных светосигнальных приборов

Р

Р =

пр

п (Q • R)/4

■ S А* eaR ,

Наименование Тип лампы Сила света, кд Угол рассеяния, град Примечание

МСНП-125 СМ26-70 3Ч103 6 Заменяется

на МСП-20

МСНП-250М ПЖ110-300 12Ч103(3ЦВ) 10(3ЦВ) Заменяется

13Ч104(1ЦВ) 8(1ЦВ) на МСП-150

МСНП-250М-3 ПЖ24-100 12Ч103(3ЦВ) 7(3ЦВ) То же

МСНП-250М-4 СГА12-50 75Ч102(3ЦВ) 7(3ЦВ) »

МСП-150 КГМ27-150-1 20Ч104 7 —

МСП-20 КГМ12-20 8Ч103 7 —

МСПТ-л2,5 ПЖ12-50 315Ч103(3С) 1,6(3С) —

40Ч103(РАС) 16,5(РАС) 1,0(РАС)

МСПТ-л4,0 ПЖ110-550 72Ч104 2,5 Заменяется

ПЖ220-500 50Ч104 2,5 на МСП-45/2

МСП-л45/2 ПЖ127-1000-л 65Ч104(3С) 4(3С) —

70Ч103(РС) 36(РАС)

ПЖ220-1000-5 55Ч104(3С) 4(3С)

65Ч103(РАС) 36(РАС)

МСП-45к ДКсЭЛ-1 000-л 1 5Ч1 06(3С) 2(3С) —

30Ч104(РАС) 30(РАС)

«Проблеск» СГ24-200 7Ч104(без н.) 7

15Ч102(без н.) 7 на МСП-150

300(красная н.) 7

300(зеленая н.) 7

С-60М1 ПЖ110-3000 2,8Ч106 12 Заменяется

15Ч103(РАФ) 60(РАФ) на ПСК-60мф

К-35-Л ПЖ12-50 200Ч103(3С) 3 —

150Ч103(3СЖ) 3

15Ч103(РАС) 35-50

К-35-2 ПЖ24-220 700Ч103(3С) 3 —

500Ч103(3СЖ) 3

60Ч103(РАС) 35-50

К-35-3 К110-300 500Ч103(3С) 4 —

350Ч103(3СЖ) 4

50Ч103(РАС)

ПЗС-35М ПЖ220-600 12Ч104 7 Заменяется

ПЗС-45М ПЖ220-1000-4 25Ч104 7 на ПЗИ-700

ПСК-600М1 КГК220-2000 3,6Ч106 5 То же

КГК220-3000 3,6Ч106 5 —

Условные обозначения: 3ЦВ — трехцветная насадка; ЗС — защитное стекло; РАС — рассеиватель; РАСФ — расфокусированный; ЗСЖ — защитное стекло с жалюзи; н. — насадка.

где Рпер — мощность передатчика; А* — коэффициент, учитывающий форму диаграммы направленности антенны; А = ((О); ^ — половина угла раствора приемной антенны;

Эпр — площадь входного объектива; К — расстояние между передающим и приемным устройствами; О — угловая расходимость излучения; а — коэффициент ослабления светового излучения на трассе.

Зная пороговую чувствительность приемника Рпр = Рпер, определяемую типом фотодетектора и характеристиками тракта, и задавая параметры приемной и оптической антенны, данную формулу можно использовать и для оценки дальности светосигнальной связи.

В настоящее время обмен оптическими сигналами между кораблями на больших расстояниях требует применения мощных направленных прожекторов (таблица). Обычно в ВМФ применяется прожектор с лампой накаливания на 300 Вт переменного тока, который имеет максимальную

силу света около 130 000 кд и угол рассеяния в горизонтальной и вертикальной плоскостях 8о. Его дальность действия при наблюдении невооруженным глазом составляет 140 кб.

В 1995 г. были созданы корабельные прожекторы марок МСП-150 и МСП-20 с кварцевой галогенной лампой путем модификации прожектора с лампой накаливания, что сократило до минимума расходы на их разработку и закупку.

Эксплуатация корабельных

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Машиностроение»