Патент ссср 160838

 

Оодт1снал группа ЛВ 149

И. Л. Гилль

СПОСОБ ОДНОЗНАЧНОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ МЕЖДУ

САМОЛЕТОМ И ДВУМЯ ИЛИ БОЛЕЕ НАЗЕМНЬ1МИ СТАНЦИЯМИ-ОТВЕТЧИКАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ЭТОГО СПОСОБА

При аэрофотосъемочных или геодезических работах бывает необходимым высокоточное измерение расстояний ме>кду самолетом и двумя или Оолее назем ныл!и cTBIILlilsIXIII-Ответчиками. Известные самолетные радиодальномерные устройства дают недостаточную точность измерений.

Наземные радиогеодезические системы типа

«Теллурох!етр», а также система, предложенная в авт. св. М 12148б от 19.1Х.1958 г., работают с высокой точностью, но не могут быть использованы для измерений с самолета, так как не обеспечивают необходимой в условиях полета быстроты определения расстояшш.

Предлагаемый способ однозначного измерения расстояний между самолетом и наземными станциями-ответчиками ускоряет измерения, а также позволяет упростить аппаратуру, что сделает возх!О>кным измерять расстояния до нескольких ответчиков непосредственно на борту самолета при помощи только одной самолетной станции, а индикацию измеренных расстояний осуществлять на одной электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) .

В устройстве для осуществления способа используется принцип работы радиодальномерной системы по авт. св. г! 121486, обеспечивающий необходимую точность измерений.

Сущность способа заключается в том. что в самолетном многока!гальном приемнике, число каналов которого соответствует числу ответчиков, сш палы, несуLL>IIc информацию о непрерывно изменяющихся расстояниях до отвстчиКОв, разделя!отея одним гетеродинным сигналом, наводимым на приемную антенну от генератора УВ 1-персдат шка. Выделснныс с выхода детекторов каж.!ОГО 1 авала lip!le! IIIIIIxа неодинаковые по частоте импульсы подаются на од:!и смеситсль и;!пульсов для запуска развертки ЭЛТ, а вы:ic !си!11!е также с вы. од;1 детекторов неодинаковые по частоте низкочастотные снчусоидаль1!ь!с колебания прсобраЗ ЮТC. I В 1! !1:! Г, Ib Ь! !1 СО!!11 T:IO С ВЫХОД!1Ы11!! импульсамн смесителя по1а!отея на другой смеситсль импульсов для получения на экра!!с

ЭЛТ изображения измерительных яркостных отметок. Показания с экрана непрерывно фотографируются на движущуюся фот оп1cнку фоторегистратора. Полное расстояние определяют по разрывам в sai!»OII I;pill bi непрерывно изменяющихся расстояш!й, ооразующимся в моменты псрек,bio«cII»» частот колебани!1, модулируюцц!х несущие частоты curíà IoB самолетной ста;шци 1! ответчиков.

Переключение частот осуществляют в зада п!ые моменты измерения расстояний. Для

3 прав. !pill il э зс! т ) О!111!э1 ко;! 1 т11тОпО. с № 160838 целью одновременного переключения частот кварцевых генераторов в самолетной станции и ответчиках к выходу детектора приемника каждого ответчика подключен канал управления, состоящий из резонансного усилителя, выделяющего колебания разной частоты, возни ка!ОГцие после каждого Г!ереклГО Гения на самолетной станции частоты модуляции, дополнительных детекторов и дифференцирующих цепочек.

На фнг. 1 изображена скелетная схема самолетной станции; па фиг. 2 — скелетная схема наземной станции-ответчика; а фиг. 3 представлен вид записи на пленке фоторегистратора при работе с двумя ответчиками.

Самолетная станция состоит из передатчика, приемника и индикатора. Передатчик самолетной станции содержит блок 1, состоящий из генератора УВЧ и модулятора, кварцевые генераторы 2, 8 и 4 с резонансными усилителями, генерирующие колебания частотой F!, F>=Fy — 0,1Р!, Р:=Р! — 0,01Р! и электронный ком мутатор 5.

Многока>Гальны!! приемник самолетной станции (число каналов его должно соответствовать числу ответчиков) содержит блок б, состоящий из счесителя, усилителя промежуточной частоты (УП"1) и детектора, фильтр нижних частот 7, усилитель низкой частоты 8, импульсный каскад 9, фильтр верхних частот 10, видеоусилитель 11 и смесители импульсов 12 и 18. Блоки второго канала ба — 11а аналогичны блокам первого канала, Индикатор самолетной станции содер>кит линию задер>кки 14, видеоусилители 15 и 16, генератор линейной ждущей развертки 17 и

ЭЛТ 18.

Наземная станция-ответчик состоит из приемника и передатчика. Приемник содер>кит блок 19 (сч. фиг. 2), состоящий из счесителя, УПЧ и детектора, фильтр нижних частот 20, усилитель низкой частоты 21, импульсный каскад 22, канал управления электронным коммутатором, состоящий из резонансного усилителя 28, содер>кащего контуры, настроенные на частоты (F!+AF) — F) и (F!+AF) — F,„ детекторов 24, 25 и дифференцирующих цепочек 2б, 27.

Передатчик содер>кит генератор УВЧ 28, модулятор 29, кварцевые генераторы 80, 81, 82 и 88 с резонансными усилителями, генерирующие колебания частотой Р,+АР; F.+ЛР;

Fg+AF и F! — ЛР, импульсный модулятор 84 и электронный коммутатор 85.

Величина ЛР для каждого ответчика выбирается различной и намного меньшей частоты, излучаемой передатчиком самолетной станции (например, для первого ответчика

ЛР >; — — 900 гц, для второго ЛРв =1000 гГГ).

Работа радиодальномерного устройсгва и способ измерения расстояний заключаются в следующем.

Генератор УВЧ блока 1 самолетной станции излучает в сторону своих наземных станцийответчиков колебания несущей частоты Рл, модулированные по амплитуде высокостабильными синусоидальными колебаниями частоты

F! от кварцевого генератора 2, на которых для измерения расстояния производится определение сдвига фаз.

Излучаемые самолетной станцией колебания попадают на смеситель блока 19 наземной станции-ответчика, куда также попадают колебания частотой Рд, излучаемые генератором УВЧ 28 передатчика этой же станцииответчика.

Колебания несущей частоты Рв, излучаемые ответчиком, также модулируются по амплитуде высокостабильными синусоидальными колебаниями от кварцевого генератора 80.

Таким образом, на смеситель блока 19 попадает два вида модулированных колебаний.

На выходе УПЧ образуются колебания промежуточной частоты, равные разности частот

Р,à — Рд, поомодулированчые по амплитуде низкочастотным синусоидальным сигналом ЛР, фаза которого используется для определения расстояния.

Колебания частотой AF выделяются детектором блока 19, проходят через фильтр нижних частот 20 и усиливаются усилителем низкой частоты 21, далее при помощи импульсного каскада 22 преобразуются в импульсы.

Этими импульсами, усиленными в импульсном модуляторе 84, модулируется генератор УВЧ

28 станции-ответчика.

Таким ооразом, генератор УВЧ 28 одновременно модулируется синусоидальными колебаниями частоты F — ЛР и импульсами, имеющими частоты следования ЛР.

На приемную антенну самолетной станции действуют сигналы от собственного передатчика частотой Рд и от ответчиков частотой

РБ иРв .

На выходе УПЧ одного из каналов приемника образуются колебания промежуточной частоты, равные разности частот F> — Рд, модулированные колебаниями сложной формы, которые содержат импульсный и синусоидальный сигналы частоты ЛР. При двух ответчиках приемник самолетной станции имеет два канала. Усилитель промежуточной частоты одного из каналов настроен на частоту

Р,! — F д, а второго — на частоту Р,à — Рв

Разделение сигналов, поступающих от ответчиков, осуществляется одним гетеродинным сигналом. На выходе детектора одного из каналов приемника возникают синусоидальный и импульсный сигналы частотой ЛРГ;, а другого — частотой ЛРв . № 160838

Этот сигнал с выхода детектора одного из каналов проходит через фильтр нижних частот 7, усилитель низкой частоты 8 и с помощью импульсного каскада 9 преобразуется в импульсы. Этот же сигнал с выхода детектора проходит через фильтр верхних частот 10 и видеоусилитель 11, которые выделяют и усиливают импульсные сигналы. В другом канале приемника происходят аналогичные процессы.

Расстояние между самолетной станцией и ответчиками определяют с помощью индикатора, измеряющего разность фаз низкочастотного синусоидального и импульсного сигналов, которая пропорциональна измеряемому расстоянию. Для этой цели импульсы с выхода видеоусилителей 11 и 11а всех каналов самолетного приемника подают на смеситель импульсов 12, а импульсы с выхода импульсных каскадов 9 и 9ci всех каналов совместно с выходными сигналами смесителя 12 подают на другой смеситель 18. Импульсами с выхода смесителя 12 после их усиления видеоусилителем 1б запускают с помощью генератора линейной ждущей развертки 17 развертку ЭЛТ

l8, а импульсами с выхода смесителя 18 после их задержки линией задержки 14 и усиления видеоусилителем 15 засвечивают ЭЛТ 18.

Последняя отпирается в момент прихода импульса, и на ее экране появляется светящаяся точка. Период развертки выбирают немного большим (яа 10 — 15 jpi периода запускающих импульсов. Так как частота следования импульсов для каждого канала самолетного приемника различна, запуск развертки будет происходить попеременно импульсами одного из каналов. Необходимая для фиксации засветка экрана будет происходить под действием импульсов того канала, от которого в данный момент запущена развертка. Импульсы от другого канала будут вызывать засветку в различных точках экрана, давая в этих местах лишь слабое свечение.

Под действием засвечивающих импульсов при двух ответчиках с левого края экрана

ЭЛТ 18 образуется одна неподвижная светящаяся точка, а с правого края — две рядом расположенные точки. Между неподви>кными светящимися точками образуются две подвижные светящиеся точки, местоположение которых по отношению к неподвижным точкам зависит от расстояний между самолетом и наземными станциями-ответчиками.

Непрерывная фиксация изменения расстояний производится на движущуюся фотопленку фоторегистратора (на чертежах не показан), на которую светящиеся точки с экрана

ЭЛТ 18 проектируются с помощью оптики.

На пленке фоторегистратора неподвижные светящиеся точки запишут одну прямую линию 8б (см. фиг. 3) с левого края и две прямые линии 87 и 88 с правого. Всс три линии параллельны между сооой. Расстояише между линией 86 и 87 соответствует полной шкале расстояний до одного из ответчиков, а расстояние до другои;инни 38 -- полной шкале для другого ответчика.

Между указанными прямыми ли>шями две подвижные светящиеся точки запишут две наклонные кривые линии 89 и 40, которые характеризуют изменение расстсяшш между самолетом и ответчиками, Определение пол»ого расстогишя между самолетом и ответчиками производят в заданные моменты времени. Для этой цели с помощью электронного коммутатора 5 в передатчике самолетной станции переключают мочулируюшие частоты путем поочередного подключения дополнительных кварцевых генераторов 8 и 4 с одновременным отключением основного генератора 2. После первого отключения генератора 2 подключают генератор 8, а затем производят обратное переключение.

Далее вторично отключают геисратор 2 и под,ключают генератор 4, затем также производят обратное переключение.

В момент первого переключения в псрс1атчике самолетной сташцш модулирующих частот на выходе детектора блока 19 иаэс>шой станции-ответчика возникает синусоидальньш сигнал частотой (Г - - AF) — Fi, который выделяется и усиливается резонансным у силителем 28 и с помощью дополнительного детектора 24 и дифференцирующсй цепочки 25 преобразуется в импульсный сип ал, испо",üaiñì!.ø для запуска электронного комму-лорд >5>.

При втором переключении модули1.ующих частот на самолетной станции на выходе детектора блока 19 ответчика возникает сигнал частотой (Р,+ЛЕ) — F;-,, также вы еляемый усилителем 28, но он преобразуется в импульсы с помощью детектора 25 и дифферешшрующей цепочки 27 и также используется для запуска коммутатора 85.

Под действием полученных импульсных сигналов электронный коммутатор 85 переключает модулирующпе частоты передатчика станции-ответчика, поочередно включая в работу дополнительные кварцевые генераторы

81 и 82, причем время действия модулирующего колебания частотой F+Bi,F и F) ЛЕ выбирают меньшим времени действия модулирующего колебания F «F;, что приводит к появлению разрывов в записи.

Путем такого автоматического последовательного переключения модулируюгцнх частот разрешается многозначность измерений.

Для исключения погрешностей, вызываемых фазовыми задержками в цепях станций, опрсделение разности фаз производят два раза: одно при включенном кварцевом генераторе № 160838

80, а второе — при включенном генераторе 88.

Полуразность результатов обоих измерс1шй дает результат без указанных погрешностеи.

Для уменьшения инерции перекл1очения электронный коммутатор коммутирует резонансные уси;штели кварцевых генераторов

2, 8, 4, 80, 81, 82 и 88. Сами же указанные кварцевые генераторы остаются возбу1кденными в течение всего времени работы ста:ппш.

При переключении частот модуляции в записываемых кривых изменения расстояний 89 и 40 появляются разрывы 41, 42, 48 и 44. Моменту первого перек;почения модулирующих частот на самолетной станции соответствуег записанный на пленке разрыв 41, В камеральиых условиях результаты графического измерения в известном масштабе отстояния точек разрывов 45, 46, 47 и 48 от начальной прямой 86 используются для определения полных расстояний ме1кду самолетом и ответчиками.

Моменту обратного переключения частот соответствует записанньш на пленке разрыв 42.

В этот момент определения расстояний ис производят, Моменту вторичного переключения модулирующих частот соответстьуст разрыв 48. Результаты измерений иа пленке для этого момента в камсральных условиях так1ке используются для определения полных расстояний.

Моменту обратного гереключсния моду:шрующих частот на пленке соответствует разрыв 44, в которьш определение расстояний не> производится.

Образовавшиеся H записи кривых разрывы

HII tIIIIoTca метг(ОЙ, слм>кащен ZTIH olloaliailaIIIIII канала, к которому Относится запись. Ка>кдои наземной станции присваивается определенная длина метки.

Камеральная обработка результатов измерений осуществляется следующим образом.

По разрыву 41 определяют линейное расстояние мен(ду линиями 86 — 87 и 86 — 88 для установления масштаба записи (при

FI 1 498 470 гц эти расстояния соответствуют 100 л). С учетом вычисленного масштаоа записи определяют расстояние от линии 86 до точки 45 (для другого канала до точки t7), которое соответствует последни I двум знакам (до 100 л) и долям метра расстояния меи(ду самолетом и отг>етчиками. Расстояние мои(ду точками 45 и 46 дает знак, указыва1ощий количество сотен (для другого канала — между точками 47 и 48). Следующий знак расстояний получают измерением расстояния меи(ду точками 49 и 50 (для другого канала — ме>кду точками 51 и 52).

П рсдмет и зобретения

1. Способ однозначного измерения расстояний мси(ду самолетом и двумя или более наземными станциями-ответчиками, излучающими модулированные сииусоидальными и импульсными Ilaiipv»(eiiiillilll колебания на разли iilblx несущих IacTQTax, с использованием принципов работы фазовых радиодальномерIlbIx систем, отличающийся тем, что, с цель1О использования только одной самолетной станции, сокрашения времени измерения

paccToHIIIlll с иск:поченисм систематических ошибок и одновременной индикации этих расстояний на одной электронно-лучевой трубке с линейкой и(душей разверткой, разделение сигналов, несущих информацию о непрерывно изменяющихся расстояниях до ответчиков, осуществляется в многоканальном самолетном приемнике одним гстеродинным сигналом, наводимым на приемную антенну от генератора ультравысоких частот самолетного передатчика; выделенные с в lxo;la детекторов ка кдого к шала неодинаковые по частоте импульсы подают на один смеситель импульсов для запуска развертки электронно-лучевой трубки, а выделенные также с выхода детекторов неодинаковые по частоте синусоидальные колебания преобразуются в импульсы и совместно с выxoäIiûìè импульсами смесителя подаются на другой смеситель импульсов для получения на экране изображешгя измерительных яркостных отметок, показания с экрана электронно-лучевой трубки непрерывно фотографируются на дви1кущуюся фотопленку фоторегистратора, а для определения полны.; расстояний 13 заданные моменты времени производят одновременное переключение частот колеоаиий, модулиру1ощих несущие частоты сигналов самолетной станции и ответчиков, моменты переключения частот наблюдают на фотопленке в виде разрывов в записи кривых нспрерыи1о изменя1ощихся расстоян1ш, при этом расстояния определяют B камеральных условиях путем графического измерения на пленке в извести 1м масштабе отстояния точек разрывов от начальной линии.

2. Устройство для осуществления способа

iio п. 1, содержащее самолетную и не менее двух наземных станций-ответчиков, отлич а1о щ е с с я тем, что, с целью одновременного переключения частот кварцевых генераторов в самолетной станции и ответчиках, к выходу детектора приемника каи(дого ответчика подключен резонансный усилитель, содер каший контуры для выделения колебани11 разной частоты, возникающих после каждого переключения на самолетной станции частоты модуляции, выходы которых через дополнительные детекторы и дифференциру1ощие цепочки подк;почень1 к электронному коммутатору,