RU2782475C1 - Noise-resistant optoelectronic icing detector of an unmanned aircraft airframe - Google Patents
Noise-resistant optoelectronic icing detector of an unmanned aircraft airframe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782475C1 RU2782475C1 RU2021138009A RU2021138009A RU2782475C1 RU 2782475 C1 RU2782475 C1 RU 2782475C1 RU 2021138009 A RU2021138009 A RU 2021138009A RU 2021138009 A RU2021138009 A RU 2021138009A RU 2782475 C1 RU2782475 C1 RU 2782475C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- icing
- output
- photodetector
- optical emitter
- Prior art date
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 47
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000003750 conditioning Effects 0.000 claims 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам сигнализации, реагирующим на образование или ожидаемое образование льда, и может быть использовано для своевременного обнаружения обледенения аэродинамических поверхностей планеров беспилотных воздушных судов самолетного типа малого класса.SUBSTANCE: invention relates to signaling means responsive to formation or expected formation of ice, and can be used for timely detection of icing on aerodynamic surfaces of gliders of unmanned small aircraft type aircraft.
Известен оптоэлектронный сигнализатор обледенения (патент РФ на изобретение №2332724, МПК G08B 19/02, опубл. 27.08.2008, Бюл. №24), состоящий из: оптического излучателя; передающего и приемного световодов; фотоприемника; блока обработки сигналов; индикатора наличия обледенения; модулятора, который подключен к оптическому излучателю, оптически сопряженному через передающий световод, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя, оптически прозрачный обтекатель фотоприемника с управляемым обогревом, анализатор и приемный световод с фотоприемником, к выходу которого подключен блок обработки сигналов; устройства управления, вход которого соединен с выходом блока обработки сигналов, а выход одновременно с входом индикатора наличия обледенения, управляющим входом оптически прозрачного обтекателя с управляемым подогревом и входом устройства измерения интенсивности обледенения. Плоскость поляризации анализатора повернута на 90° относительно плоскости поляризации поляризатора, поэтому при отсутствии льда на поверхности обтекателя фотоприемника излучение на выход анализатора не проходит и оптический сигнал на вход фотоприемника не поступает. При появлении льда на обтекателе фотоприемника происходит деполяризация проходящего через лед оптического излучения, в результате чего возрастает амплитуда сигнала на выходе фотоприемника, что является основанием для формирования сигнала о наличии обледенения.Known optoelectronic icing detector (RF patent for the invention No. 2332724, IPC G08B 19/02, publ. 27.08.2008, Bull. No. 24), consisting of: an optical emitter; transmitting and receiving light guides; photodetector; signal processing unit; icing indicator; a modulator that is connected to an optical emitter optically coupled through a transmitting light guide, a polarizer, an optically transparent heated emitter fairing, an optically transparent photodetector fairing with controlled heating, an analyzer and a receiving light guide with a photodetector, to the output of which a signal processing unit is connected; control device, the input of which is connected to the output of the signal processing unit, and the output is simultaneously connected to the input of the icing presence indicator, the control input of the optically transparent fairing with controlled heating, and the input of the icing intensity measurement device. The analyzer polarization plane is rotated by 90° relative to the polarizer polarization plane, therefore, in the absence of ice on the surface of the photodetector fairing, the radiation does not pass to the analyzer output and the optical signal does not arrive at the photodetector input. When ice appears on the fairing of the photodetector, the optical radiation passing through the ice is depolarized, as a result of which the amplitude of the signal at the output of the photodetector increases, which is the basis for generating a signal about the presence of icing.
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
- сложность его реализации, неприемлемая для использования на объектах с ограничениями по массогабаритным показателям, каковыми являются беспилотные воздушные суда самолетного типа малого класса;- the complexity of its implementation, unacceptable for use at facilities with restrictions on weight and size indicators, which are unmanned aerial vehicles of a small class aircraft type;
- необходимость осуществления поляризации излучения оптического излучателя, что является нежелательным на объектах с ограниченным энергетическим потенциалом, каковыми являются беспилотные воздушные суда самолетного типа малого класса, так как большая часть электрической энергии, подведенной к оптическому излучателю используется нерационально.- the need to polarize the radiation of the optical emitter, which is undesirable on objects with a limited energy potential, such as unmanned aerial vehicles of a small class aircraft type, since most of the electrical energy supplied to the optical emitter is used irrationally.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является оптоэлектронный сигнализатор обледенения планера беспилотного воздушного судна (патент РФ на изобретение №2758565, МПК G08B 19/02, В64С 99/00, опубл. 29.10.2021, Бюл. №31), состоящий из: генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1, контроллера питания оптического излучателя 2, оптического излучателя 3, оптически прозрачного элемента участка аэродинамической поверхности планера, подверженного обледенению 4, фотоприемника 5, пикового детектора с закрытым входом 6, формирователя прямоугольного импульса 7, логического элемента «И» 8, счетчика импульсов 9, счетчика импульсов 10, компаратора кодов 11, устройства формирования сигнала об обледенении 12, при этом к первому выходу генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 одновременно подключены управляющий вход контроллера питания оптического излучателя 2, первым вход логического элемента «И» 8, вход счетчика импульсов 9, ко второму выходу генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 подключен управляющий вход компаратора кодов 11, к третьему выходу генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 одновременно подключены входы сброса в начальное состояние счетчика 9 и счетчика 10, выход контроллера питания оптического излучателя 2 соединен с входом оптического излучателя 3, оптический излучатель 3 последовательно через оптически прозрачный элемент участка аэродинамической поверхности, подверженный обледенению 4 (в прямом направлении), за счет отражения и рассеяния слоем льда 13, через оптически прозрачный элемент участка аэродинамической поверхности, подверженный обледенению 4 (в обратном направлении) оптически сопряжен с входом фотоприемника 5, выход фотоприемника 5 соединен с входом пикового детектора с закрытым входом 6, выход пикового детектора с закрытым входом 6 соединен со вторым входом логического элемента «И» 8, выход логического элемента «И» 8 соединен с входом счетчика импульсов 10, входы компаратора кодов 11 соединены с выходами счетчика 9 и счетчика 10, а выход - с входом устройства формирования сигнала об обледенении 12.The closest in technical essence to the proposed invention is an optoelectronic icing indicator for an unmanned aircraft airframe (RF patent for the invention No. 2758565, IPC G08B 19/02, B64C 99/00, publ. 29.10.2021, Bull. No. 31), consisting of: generator of bursts of rectangular pulses and control signals 1, power controller of the optical emitter 2, optical emitter 3, optically transparent element of the section of the aerodynamic surface of the airframe subject to
Недостатком данного устройства является возможное влияние на корректность его функционирования внешних импульсных оптических излучений естественного и искусственного происхождения.The disadvantage of this device is the possible impact on the correctness of its functioning of external pulsed optical radiation of natural and artificial origin.
Технической задачей изобретения является обеспечение возможности функционирования оптоэлектронного сигнализатора обледенения планера беспилотного воздушного судна в условиях возможного воздействия внешних импульсных оптических излучений естественного и искусственного происхождения.The technical objective of the invention is to enable the operation of an optoelectronic icing indicator for an unmanned aircraft airframe under conditions of possible exposure to external pulsed optical radiation of natural and artificial origin.
Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости оптоэлектронного сигнализатора обледенения планера беспилотного воздушного судна.EFFECT: technical result consists in increasing the noise immunity of the optoelectronic icing signaling device of an unmanned aircraft airframe.
Это достигается тем, что в известном оптоэлектронном сигнализаторе обледенения планера беспилотного воздушного судна, содержащем генератор пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов, контроллер питания оптического излучателя, оптический излучатель, оптически прозрачный элемент участка аэродинамической поверхности планера, подверженный обледенению, фотоприемник, пиковый детектор с закрытым входом, формирователь прямоугольного импульса, логический элемент «И», счетчик импульсов, счетчик импульсов, компаратор кодов, устройство формирования сигнала об обледенении имеются следующие отличия в составе: введены компаратор, второй оптический излучатель и второй оптически прозрачный элемент участка аэродинамической поверхности.This is achieved by the fact that in the well-known optoelectronic airframe icing detector of an unmanned aircraft, containing a generator of bursts of rectangular pulses and control signals, an optical emitter power controller, an optical emitter, an optically transparent element of the airframe aerodynamic surface area subject to icing, a photodetector, a peak detector with a closed input , a rectangular pulse shaper, an AND logic element, a pulse counter, a pulse counter, a code comparator, an icing signal generation device, there are the following differences in composition: a comparator, a second optical emitter and a second optically transparent element of the aerodynamic surface section are introduced.
Сущность изобретения поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором показаны: генератор пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1; контроллер питания оптического излучателя 2; оптический излучатель 3; оптически прозрачный элемент подверженного обледенению участка аэродинамической поверхности планера 4; оптически прозрачный элемент подверженного обледенению участка аэродинамической поверхности планера 5; фотоприемник 6; фотоприемник 7; компаратор 8; пиковый детектор с закрытым входом 9; формирователь прямоугольного импульса 10; логический элемент «И» 11; счетчик импульсов 12; счетчик импульсов 13; компаратор кодов 14; устройство формирования сигнала об обледенении 15; слой льда 16, образующийся на оптически прозрачных элементах подверженных обледенению участков аэродинамической поверхности планера 4 и 5.The essence of the invention is illustrated by the drawing (Fig. 1), which shows: a generator of bursts of rectangular pulses and control signals 1; power controller of the optical emitter 2; optical emitter 3; an optically transparent element of the aerodynamic surface of the
К первому выходу генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 одновременно подключены: управляющий вход контроллера питания оптического излучателя 2, первым вход логического элемента «И» 11, вход счетчика импульсов 12. Ко второму выходу генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 подключен управляющий вход компаратора кодов 14. К третьему выходу генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 одновременно подключены входы сброса в начальное состояние счетчика 12 и счетчика 13. Выход контроллера питания оптического излучателя 2 соединен с входом оптического излучателя 3. Оптический излучатель 3 последовательно: через оптически прозрачный элемент подверженного обледенению участка аэродинамической поверхности 4 (в прямом направлении), за счет отражения и рассеяния слоем льда 16, через оптически прозрачный элемент подверженного обледенению участка аэродинамической поверхности 4 (в обратном направлении) оптически сопряжен с входом фотоприемника 6. Оптический излучатель 3 и фотоприемник 6 размещаются в непосредственной близости друг от друга так, чтобы диаграмма направленности оптического излучателя 3 и поле зрения фотоприемника 6 не пересекались в пространстве, фотоприемник 7 и оптически прозрачный элемент подверженного обледенению участка аэродинамической поверхности 5 размещаются так, чтобы исключить возможность попадания на них излучения оптического излучателя 3. Выход фотоприемника 6 соединен с первым входом компаратора 8, выход фотоприемника 7 соединен со вторым входом компаратора 8. Выход компаратора 8 соединен с входом пикового детектора с закрытым входом 9. Выход пикового детектора с закрытым входом 9 соединен с входом формирователя прямоугольного импульса 10. Выход формирователя прямоугольного импульса 10 соединен со вторым входом логического элемента «И» 11. Выход логического элемента «И» 11 соединен с входом счетчика импульсов 13. Входы компаратора кодов 14 соединены с выходами счетчика 12 и счетчика 13, а выход - с входом устройства формирования сигнала об обледенении 15.The following are simultaneously connected to the first output of the generator of bursts of rectangular pulses and control signals 1: the control input of the power controller of the optical emitter 2, the first input of the logic element "AND" 11, the input of the
Помехоустойчивый оптоэлектронный сигнализатор обледенения планера беспилотного воздушного судна работает следующим образом.Anti-jamming optoelectronic icing alarm for an unmanned aircraft airframe works as follows.
Генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 вырабатывает последовательность пачек прямоугольных импульсов (с первого выхода, Фиг. 2), поступающих одновременно на: управляющий вход контроллера питания оптического излучателя 2, первый вход логического элемента «И 1, вход счетчика импульсов 12, в соответствии с которыми контроллер питания оптического излучателя 2 осуществляет подачу питания на оптический излучатель 3.The generator of bursts of rectangular pulses and control signals 1 generates a sequence of bursts of rectangular pulses (from the first output, Fig. 2), arriving simultaneously at: the control input of the power controller of the optical emitter 2, the first input of the logic element "AND 1, the input of the
При отсутствии слоя льда 16 на оптически прозрачных элементах подверженных обледенению участков аэродинамической поверхности планера, 4 и 5, оптическое сопряжение оптического излучателя 3 и фотоприемника 6 отсутствует, так как излученные оптическим излучателем 3 оптические сигналы уходят в пространство: на входы фотоприемников 6 и 7 воздействует только внешнее излучение (излучение, исходящее от естественных и искусственных источников), поэтому электрические сигналы на выходах фотоприемников 6 и 7, вследствие тождества их характеристик будут изменяться синфазно, и иметь равные (или практически равные) значения в каждый момент времени, вследствие чего на выходе компаратора 8 сигнал будет отсутствовать (или присутствовать постоянная составляющая), поэтому на выходе пикового детектора с закрытым входом 9 сигнал будет отсутствовать, следовательно, в цепи, образованной формирователем прямоугольного импульса 10, вторым входом и выходом логического элемента «И» И, входом счетчика импульсов 13 всегда будет логический «0», вследствие чего, после прихода на управляющий вход компаратора кодов 14 импульса со второго выхода генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 (Фиг. 3), компаратор кодов 14 выдаст на устройство формирования сигнала об обледенении 15 сигнал, соответствующий несовпадению состояний счетчиков 12 и 13, т.е. отсутствию обледенения, затем счетчики 12 и 13 будут сброшены в начальное состояние импульсом с третьего выхода генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 (Фиг. 4).In the absence of a layer of
При наличии слоя льда 16 на оптически прозрачных элементах подверженных обледенению участков аэродинамической поверхности планера 4 и 5, оптический излучатель 3 и фотоприемник 6 оказываются оптически сопряжены, так как между ними возникает оптический канал через оптически прозрачный элемент подверженного обледенению участка аэродинамической поверхности планера 4 (в прямом направлении), за счет отражения и рассеяния слоем льда 16, через оптически прозрачный элемент подверженного обледенению участка аэродинамической поверхности планера 4 (в обратном направлении) вследствие чего на вход фотоприемника 6 поступает часть излученных оптическим излучателем 3 оптических сигналов и внешнее излучение (излучение, исходящее от естественных и искусственных источников), тогда как на вход фотоприемник 7 воздействует только внешнее излучение (излучение, исходящее от естественных и искусственных источников), поэтому электрические сигналы на выходах фотоприемников 6 и 7, будут изменяться неодинаково, вследствие чего на выходе компаратора 8 будет присутствовать сигнал, меняющийся во времени пропорционально излученным оптическим излучателем 3 оптических сигналов, поэтому на выходе пикового детектора с закрытым входом 9 будет формироваться импульсная последовательность с временными параметрами пачки прямоугольных импульсов, из которой формирователем прямоугольного импульса 10, будет формироваться пачка прямоугольных импульсов, и подаваться на второй вход логического элемента «И» 11, вследствие чего с его выхода на вход счетчика импульсов 13 поступит количество импульсов, равное количеству импульсов поступивших на вход счетчика импульсов 12, вследствие чего, после прихода на управляющий вход компаратора кодов 14 импульса со второго выхода генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 (Фиг. 3), компаратор кодов 14 выдаст на устройство формирования сигнала об обледенении 15 сигнал, соответствующий совпадению состояний счетчиков 12 и 13, т.е. наличию обледенения, затем счетчики 12 и 13 будут сброшены в начальное состояние импульсом с третьего выхода генератора пачек прямоугольных импульсов и управляющих сигналов 1 (Фиг. 4). Устройство формирования сигнала об обледенении 15, путем накопления за заданный временной интервал непрерывающейся последовательности состояний компаратора кодов 14, соответствующей наличию обледенения формирует управляющий сигнал, обеспечивающий реализацию алгоритма функционирования исполнительного устройства, предусмотренного конструкцией произвольного беспилотного воздушного судна.In the presence of a layer of
Таким образом, предложенный помехоустойчивый оптоэлектронный сигнализатор обледенения планера беспилотного воздушного судна позволяет обеспечить возможности сигнализации об обледенении аэродинамических поверхностей беспилотных воздушных судов самолетного типа малого класса в условиях возможного воздействия внешних импульсных оптических излучений естественного и искусственного происхождения.Thus, the proposed noise-resistant optoelectronic icing indicator for an unmanned aircraft airframe makes it possible to signal the icing of aerodynamic surfaces of small-class aircraft-type unmanned aircraft under conditions of possible exposure to external pulsed optical radiation of natural and artificial origin.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2782475C1 true RU2782475C1 (en) | 2022-10-28 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2809346C1 (en) * | 2023-05-24 | 2023-12-11 | Олег Петрович Ильин | Ice detector |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1688016A1 (en) * | 1989-04-04 | 1991-10-30 | Киевский Филиал Орловского Научно-Исследовательского Института Легкого Машиностроения | Device for checking working zone of production equipment |
EP1391382B1 (en) * | 2002-08-22 | 2007-04-25 | Rosemount Aerospace Inc. | Advanced warning ice detection system for aircraft |
RU2332724C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-08-27 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Мифотекс" | Optoelectronic icing indicator |
RU2445707C1 (en) * | 2010-11-17 | 2012-03-20 | Олег Петрович Ильин | Icing indicator |
RU2530293C2 (en) * | 2013-01-21 | 2014-10-10 | Олег Петрович Ильин | Icing indicator |
CA2857891C (en) * | 2013-10-10 | 2017-09-05 | The Boeing Company | Methods and apparatus for detecting ice formation on aircraft |
RU2019125441A (en) * | 2018-09-07 | 2021-02-12 | Зе Боинг Компани | AIRCRAFT ICE DETECTION SYSTEMS AND RELATED METHODS |
RU2758565C9 (en) * | 2021-03-29 | 2021-12-06 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий" (АО "НИИ СТТ") | Optoelectronic ice signaling system for an unmanned aircraft |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1688016A1 (en) * | 1989-04-04 | 1991-10-30 | Киевский Филиал Орловского Научно-Исследовательского Института Легкого Машиностроения | Device for checking working zone of production equipment |
EP1391382B1 (en) * | 2002-08-22 | 2007-04-25 | Rosemount Aerospace Inc. | Advanced warning ice detection system for aircraft |
RU2332724C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-08-27 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Мифотекс" | Optoelectronic icing indicator |
RU2445707C1 (en) * | 2010-11-17 | 2012-03-20 | Олег Петрович Ильин | Icing indicator |
RU2530293C2 (en) * | 2013-01-21 | 2014-10-10 | Олег Петрович Ильин | Icing indicator |
CA2857891C (en) * | 2013-10-10 | 2017-09-05 | The Boeing Company | Methods and apparatus for detecting ice formation on aircraft |
RU2019125441A (en) * | 2018-09-07 | 2021-02-12 | Зе Боинг Компани | AIRCRAFT ICE DETECTION SYSTEMS AND RELATED METHODS |
RU2758565C9 (en) * | 2021-03-29 | 2021-12-06 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий" (АО "НИИ СТТ") | Optoelectronic ice signaling system for an unmanned aircraft |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2809346C1 (en) * | 2023-05-24 | 2023-12-11 | Олег Петрович Ильин | Ice detector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4859054A (en) | Proximity fuze | |
US9383447B2 (en) | LIDAR method for measuring speeds and LIDAR device with time-controlled detection | |
CA2396695C (en) | System and method for monitoring changes in state of matter with terahertz radiation | |
US3540025A (en) | Ice detector | |
WO2018228355A1 (en) | System for controlling parallelism of laser emitting optical axis and target tracking optical axis | |
US6943868B2 (en) | Apparatus for and method of optical detection and analysis of an object | |
RU2782475C1 (en) | Noise-resistant optoelectronic icing detector of an unmanned aircraft airframe | |
GB2213931A (en) | Rotor blade tracking device | |
CN111670384A (en) | Light emission method, light emission device and scanning system | |
RU2335434C1 (en) | Icing indicator of helicopter propeller blades | |
US4197006A (en) | Laser telemeter | |
RU2758565C9 (en) | Optoelectronic ice signaling system for an unmanned aircraft | |
CN102216727A (en) | Method, measuring arrangement and apparatus for optically measuring by interferometry the thickness of an object | |
RU2655006C1 (en) | Receiver of pulse laser signals | |
US20180095169A1 (en) | A detection counter measure method and apparatus | |
EP2324369B1 (en) | Test arrangement for a laser threats identifying system of an aircraft | |
CN106646427B (en) | A kind of optical telescope of low shot noise | |
RU2791724C1 (en) | Ice detector | |
RU65253U1 (en) | TRANSMITTING UNIT OF LIGHT CLOSER METER OF THE CLOW LOWER BORDER ALTITUDE | |
Brun | Gallium arsenide eyesafe laser rangefinder | |
RU2688907C1 (en) | Photodetector | |
Kaur et al. | Study of different measurement systems and design of circuitry with intensity modulated measuring the velocity of projectile | |
Korkmaz | Optical system design of direct detection short-pulsed laser proximity sensor | |
Paulson et al. | Infrared landing system for a mini remotely-piloted vehicle | |
GB2301883A (en) | Laser scatter detector |