Информационная система посадки
Изобретение относится к авиационному приборостроению, в частности к информационным системам посадки летательных аппаратов. Целью изобретения является повышение точности информационного обеспечения режима посадки. Это достигается тем, что в информационную систему посадки введены блок коррекции, блок формирования корректируемой дальности и блок формирования поправок, что позволяет за счет наличия в системе спутникового датчика координат датчика полярных координат ориентира и определяемых пультом управления режимов захвата ориентира осуществлять точную коррекцию высоты и горизонтальной дальности. 4 ил.
Изобретение относится к авиационному приборостроению, в частности к информационным средствам посадки летательных аппаратов ЛА.
Известен спутниковый датчик координат (СДК), измеряющий географические координаты местоположения ЛА [1]. Погрешности современных СДК по координатам составляют 1 = 2 =20 м, что практически не позволяет осуществлять посадку. Известен датчик полярных координат ориентира (ДПКО) с пультом управления ПУ с лазерным каналом измерения дальности до ориентира, изменяющий дальность Do и угол визирования ориентира o [2]. Координаты ЛА относительно ориентира (например обрез полосы) имеют вид Ho = Dosin ( o - V) = Dosin , Lo = Docos ( o- V) = Docos , где V - угол тангажа; Do = D + D, D = 5 м, V = 0,5o - практически постоянные погрешности за время посадки. Соответственно погрешности Н = D sin + V L; L = D cos - V H, где L - горизонтальная дальность до ориентира; Н - высота ЛА относительно ориентира, что, например, при L = 2000 v, D = 5 м, сos < 1, Н = 200 м составляет L = 7 м, Н = 25 м, что также практически не позволяет осуществить посадку. Система, содержащая спутниковый датчик координат СДК, датчик полярных координат ориентира ДПКО, пульт управления ПУ с двумя выходами, выбирается в качестве прототипа [3]. Недостатком этой системы является наличие указанных погрешностей. Цель изобретения - повышение точности информационного обеспечения режима посадки. Это достигается тем, что в информационную систему посадки, содержащую последовательно соединенные пульт управления и датчик полярных координат ориентира, а также спутниковый датчик координат, дополнительно введены блок коррекции, блок формирования корректируемой дальности и блок формирования поправки, причем входы блока коррекции с первого по девятый соединены соответственно с выходом датчика полярных координат ориентира, с первым и вторым выходами спутникового датчика координат, с выходами с первого по четвертый блока формирования поправки и с первым и вторым выходами блока формирования корректируемой дальности, входы которого с первого по четвертый соединены соответственно с выходами с первого по четвертый блока коррекции, входы блока формирования поправки с первого по шестой соединены соответственно с пятым, шестым и вторым входами блока коррекции, выходом датчика полярных координат ориентира и вторым выходом пульта управления, при этом блок коррекции выполнен на основе шести блоков разности, причем первые входы первого и второго блоков разности объединены и являются первым входом блока коррекции, объединенные первые входы третьего и четвертого блоков разности являются его вторым входом, объединенные первые входы пятого и шестого блоков разности являются его третьим входом, вторые входы третьего, пятого, четвертого, шестого, второго и первого блоков разности являются соответственно входами блока коррекции с четвертого по девятый, соответственно выходами блока коррекции с первого по шестой являются выходы третьего, шестого, четвертого, пятого, первого и второго блоков разности. Блок формирования корректируемой дальности выполнен на основе четырех квадраторов, двух сумматоров и двух блоков извлечения квадратного корня, причем первый и второй входы соответственно первого и второго сумматоров соединены с выходами первого и четвертого, второго и третьего квадраторов, выход первого сумматора через первый блок извлечения квадратного корня соединены с первым выходом блока формирования корректируемой дальности, выход второго сумматора соединен через второй блок извлечения квадратного корня с вторым выходом блока формирования корректируемой дальности, соответственно объединенные первый и второй входы квадраторов с первого по четвертый являются входами блока формирования корректируемой дальности с первого по четвертый, блок формирования поправок выполнен на основе десяти блоков умножения, шести блоков деления, пяти интеграторов, четырех блоков дифференцирования, двух блоков разности (седьмого и восьмого), двух сумматоров (третьего и четвертого), двух блоков весового суммирования, задатчика постоянных коэффициентов и текущего времени причем задатчик постоянных коэффициентов и текущего времени, первый интегратор, первый блок весового суммирования, первый блок умножения, первый блок деления, второй блок умножения, третий блок умножения и второй интегратор соединены последовательно, второй блок деления, первый блок дифференцирования, четвертый блок умножения, третий блок деления, пятый блок умножения, шестой блок умножения и третий интегратор соединены последовательно, четвертый блок деления, второй блок дифференцирования, выход которого соединен также с вторым входом первого блока умножения, третий блок дифференцирования, седьмой блок умножения и седьмой блок разности соединены последовательно, выход седьмого блока разности соединен с вторым входом третьего блока умножения, третий сумматор, первый вход которого соединен с вторым выходом задатчика постоянных коэффициентов и текущего времени, и восьмой блок умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока дифференцирования, а выход - с вторым входом седьмого блока разности, соединены последовательно, четвертый сумматор, первый вход которого соединен с третьим выходом задатчика постоянных коэффициентов и текущего времени, девятый блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока дифференцирования, и восьмой блок разности соединены последовательно, второй вход восьмого блока разности соединен с выходом второго блока деления, третий вход восьмого блока разности через последовательно соединенные четвертый блок дифференцирования и десятый блок умножения соединен с выходом первого блока дифференцирования, выход пятого блока деления соединен с вторым входом первого блока деления, выход шестого блока деления соединен с вторым входом третьего блока деления, выход пятого блока умножения соединен также с входом четвертого интегратора, выход второго блока умножения соединен с входом пятого интегратора, выход четвертого блока деления соединен с третьим входом седьмого блока разности, выход первого блока весового суммирования соединен также с вторым входом седьмого блока умножения, выход восьмого блока разности соединен с вторым входом шестого блока умножения, второй вход первого блока весового суммирования, второй вход третьего сумматора, второй вход четвертого сумматора и первый вход второго блока весового суммирования объединены и соединены с входом первого интегратора, третий вход первого блока весового суммирования соединен с четвертым выходом задатчика постоянных коэффициентов и текущего времени, второй вход второго блока весового суммирования соединен с пятым выходом задатчика постоянных коэффициентов и текущего времени, третий вход второго блока весового суммирования соединен с выходом первого интегратора, выход второго блока весового суммирования соединен с вторыми входами четвертого блока умножения и десятого блока умножения, при этом входами блока формирования поправок с первого по шестой являются соответственно второй вход второго блока умножения, второй вход пятого блока умножения, объединенные пеpвые входы второго, четвертого и шестого блоков деления, объединенные первый вход пятого блока деления, второй вход четвертого блока деления и второй вход второго блока деления, объединенные вторые входы пятого и шестого блоков деления и вход задатчика постоянных коэффициентов и текущего времени, выходами блока формирования поправки с первого по четвертый являются соответственно выходы пятого интегратора, второго интегратора, третьего интегратора и четвертого интегратора. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой системы, содержащей спутниковый датчик координат СДК 1, датчик полярных координат ориентира ДПКО 2 с пультом управления ПУ 3, блок формирования поправок БФП 4, блок коррекции БК 5, блок формирования корректируемой дальности БФКД 6. На фиг.2 - структурная схема БК 5, содержащего первый-шестой блоки разности БР1(1), БР2(12), БРЗ(7), БР4(8), БР5(9), БР6(10). На фиг.3 - структурная схема БФКД6, содержащего первый-четвертый квадраторы К1(14), К2(15), К3(16), К4(13), первый и второй сумматоры СI(17), С2(18), первый и второй блоки извлечения корня квадратного БИКI(19), БИК2(20). На фиг. 4 представлена структурная схема БФП4, содержащего первый-десятый блоки умножения БУI(24), БУ2(26), БУЗ(27), БУ4(31), БУ5(33), БУ6(34), БУ7(39), БУ8(42), БУ9(44), БУ10(47), первый-шестой элементы деления БДI(25), БД2(29), БД3(32), БД4(36), БД5(48), БД6(49), первый-пятый интеграторы И1(22), И2(28), И3(35), И4(50), И5(51), первый-четвертый блоки дифференцирования БДИI(30), БДИ2(37), БДИ3(38), БДИ4(46), первый и второй блоки весового суммирования БВС1(23), БВС2(52), третий и четвертый сумматоры С3(41), С4(43), седьмой и восьмой блоки разности БР7(40), БР8(45), задатчик постоянных коэффициентов и текущего времени ЗП(21). Система работает следующим образом. Подачей команды с одного выхода ПУ 3 летчик (оператор) наводит ДПКО 2 на ориентир, сигнал измеряемой дальности Дo = Д + (Д - действительное значение дальности, - постоянная погрешность) до ориентира с выхода ДПКО 2) поступает на первый вход БК 5 и на пятый вход БФА 4, после устойчивого наведения на ориентир летчик (оператор) с другого выхода ПУ 3 выдает команду (соответствующую началу совместной работы системы), поступающую на шестой вход БФП 4. СДК 1 измеряет текущие значения координат от ЛА от ориентира с известными координатами: высоту Нс = Н + 1 и горизонтальную дальность Lc = L + 2 (Lc, Нс - действительные значения координат; 1 ,2- погрешности, практически постоянные за время процесса посадки 1-3 мин); сигналы Нс и Lc c одного и другого выходов СДК 1 поступают на второй и третий входы БК5, на четвертый - седьмой входы которого с первого-четвертого выходов БФП 4 поступают сигналы 1 , 2 , 11 ,12, на восьмой и девятый вход БК 5 поступают сигналы Dk1 и Dk2 c первого и второго выходов БФКД (6). В БК5 (см. фиг. 2) второй вход (сигнал Нс) подключен к одному входу БРЗ(7) и к одному входу БР4(8), третий вход (сигнал Lc) подключен к одному входу БР5(9) и к одному входу БР6(10), первый вход (сигнал Do) подключен к одному входу БРI(11) и к одному входу БР2(12), на другой вход которого подключен восьмой вход БК(5), в БР2(12) формируется сигнал Х2 = Dк2 - Do, поступающий на шестой выход БК5, на другой вход БРI(11) поступает сигнал Dк1 с девятого входа БК5, в БР1(11) формируется сигнал Х1 = Dк1 - Do, поступающий на пятый выход БК 5, на другой вход БР6(10) поступает сигнал 21 с седьмого входа БК 5, в БР6(10) формируется сигнал Lк = Lc - 21, поступающий на второй выход БК 5, с пятого входа БК 5 сигнал 2поступает на другой вход БР5(9), где формируется сигнал Lк1 = Lc - 2, поступающий на четвертый выход БК5 сигнал 11 поступает на другой вход БР4(8), где формируется сигнал НК1 = Нс - 11, поступающий на третий выход БК5, с четвертого выхода БК5 сигнал 1поступает на другой вход БР3(7), где формируется сигнал Нк = Нс - 1поступающий на первый выход БК5. С пятого и шестого выходов БК5 сигналы Х1 и Х2 поступают соответственно на первый и второй выходы БФП 4, на третий и четвертый входы которого поступают соответственно сигналы Нк и Lк c первого и второго выходов БК 5, с третьего и четвертого выходов которого сигналы Нк1 и Lк1 поступают соответственно на третий и четвертый входы БФКД 6, на первый и второй входы которого поступают соответственно сигналы Нк и Lк c первого и второго выходов БК5. В БФКД6 (см.фиг.3) первый вход (сигналы Нк) подключен к одному и другому входам К1(14), где формируется сигнал Н2К, поступающий на один вход C1(17); второй вход (сигнал Lк) подключен к одному и другому входам К2(15), где формируется сигнал L2к, поступающий на один вход С2(18); третий вход (сигнал Нк1) подключен к одному и другому входам К3(16), где формируется сигнал Н2к1, поступающий на другой вход С2(18), где формируется сигнал D2к2 = H2к1 + L2к, поступающий на вход БИК2(20), где формируется сигнал DK2= , поступающий на второй выход БФКД6; четвертый вход (сигнал Lк1) подключен к одному и другому входам К4(13), где формируется сигнал L2к1, поступающий на другой вход С1(17), где формируется сигнал D2к1 = Н2к + L2к1, поступающий на вход БИК1(19), где формируется сигнал DK1= , поступающий на первый выход БФКД6. При этом имеют место следующие соответствующие при малых сигналах 1 , 2 , 1 , 2 , 11 , 21 : ( (1)(2)
X1= DK1-D0= (1-1) +(2-2) - ,
(3)
X2= DK2-D0= (1-11) +(2-21) -
(4)
В БФП 4 (см. фиг.4) первый вход (сигнал Х1) подключен к одному входу БУ2(26), на другой вход которого поступает сигнал F1 c выхода БД1(25), в БУ2(26) формируется сигнал Х1F1, поступающий на вход И5(51) и на один вход БУЗ(27), на другой вход которого поступает сигнал F2 с выхода БР7(40), в БУЗ(27) формируется сигнал х1 F1 F2 ,поступающий на вход И2(28), где соответственно формируется сигнал 2= X1F1F2dt (t - текущее время), поступающий на второй выход БФП4, в И5(51) формируется сигнал 1= X1F1dt , поступающий на первый выход БФП4; второй вход (сигнал Х2) подключен к одному входу БУ5(33), на другой вход которого поступает сигнал F21 с выхода БД3(32), в БУ5(33) формируется сигнал Х2 .F21, поступающий на вход И4(50) и на один вход БУ6(34), на другой вход которого поступает сигнал F11 c выхода БР8(45), в БУ6(34) формируется сигнал Х2. F21 .F11, поступающий на вход И3(35), где формируется сигнал 11= X2F21F11dt , поступающий на третий выход БФП4, в И4(50) формируется сигнал 21= X2F21dt , поступающий на четвертый выход БФП4. По сигналу u, поступающему с шестого входа БФП4 на вход 3П(21), oн скачком выдает постоянные сигналы: b1 - c четвертого выхода поступает на третий вход БВС1(23), а1 - с второго выхода поступает на один вход С3(41), а2 - с третьего выхода поступает на один вход С4(43), b2 - с пятого выхода поступает на второй вход БВС2(52), сигнал текущего времени t, поступающий с первого выхода ЗП(21) на второй вход БВСI (23), на другой вход С3(41), на другой вход С4(43), на первый вход БВС2(52) и на вход И1(22), где формируется сигнал = tdt , который с выхода И1(22) поступает на третий вход БВС2(52) и на первый вход БВСI(23), где формируется суммарный весовой сигнал K1= b1+a1t + (а1 - весовой коэффициент), поступающий на один вход БУI(24) и на один вход БУ7(39), в БВС 2(52) формируется суммарный весовой сигнал K2= b2+a2t + (а2- весовой коэффициент), поступающий на один вход БУ4(31) и на один вход БУ10(47), в С3(41) формируется сигнал = t+a1, поступающий на один вход БУ8(42), в С4(43) формируется сигнал = t + a2, поступающий на один вход БУ9(44). Третий вход БФП4 (сигнал Нк) подключен к одним входам БД4(36), БД2(29) и БД6(49), четвертый вход БФП4 (сигнал Lк) подключен к одному входу БД5(48) и к другим входам БД2(29) и БД4(36), пятый вход БФП4(сигнал Do) подключен к другим входам БД6(49) и БД5(48), где формируется сигнал m1= поступающий на один вход БД1(25), в БД6(49) формируется сигнал m2= , поступающий на один вход БД3(32), в БД4(36) формируется сигнал n1= , поступающий на третий вход БР7(40) и на вход БДИ2(37), где формируется производная входного сигнала , поступающая на вход БДИ3(38), на вход БУ8(42) и на другой вход БУ1(24), где формируется сигнал k, поступающий на другой вход БД1(25), где формируется сигнал F1= , поступающий на другой вход БУ2(26), в БУ8(42) формируется сигнал , поступающий на второй вход БР7(40); в БДИ3(38) формируется сигнал второй производной , поступающий на другой вход БУ7(39), где формируется сигнал , поступающий на первый вход БР7(40), где формируется сигнал F2= -k-n1, поступающий на другой вход БУ3(27). В БД2(29) формируется сигнал n2= поступающий на второй вход БДИ1(30), где формируется сигнал производной , поступающий на другой вход БУ9(44), на вход БДИ4(46) и на другой вход БУ4(31), где формируется сигнал k2, поступающий на другой вход БД3(32), где формируется сигнал F21= , поступающий на другой вход БУ5(33), в БДИ4(46) формируется сигнал второй производной , поступающий на другой вход БУ10(47), где формируется сигнал k, поступающий на третий вход БР8(45), в БУ9(44) формируется сигнал , поступающий на первый вход БР8(45), где формируется сигнал F11= -k-n2, поступающий на другой вход БУ6(34). Так как = X1 F1, = X1F1F2, то в соответствии с зависимостью (3)
= (1-1)n1+2- F2dt-m1 при
F1= , F2= n1-k-n1,
k1+2+1= 1+ - , соответственно при
k1= b1+a1t +
(1k1) = 1+ - . Так как m1= = , n1= = tg ( - угол наклона траектории), то
= , = , = sin = , а так как при посадке sin << 1 и поскольку < 1 то 1 и (1k1) = 1+ , откуда
1= ,
откуда видно, что со временем 1_ 1, при этом выбором постоянных а1 и b1 обеспечивается необходимые качество и время переходного процесса, после окончания которого 1 1 соответственно на выходе БР3(7) и не первом выходе БК5 будет сигнал Нк = Нс -1 Н, т.е. осуществляется коррекция высоты. Так как = X2F11F21, = X2F21, то в соответствии с зависимостью (4)
= = 1- F11dt+(2-21)n2-m2 при
F11= -k-n2, F21=
k2+2k2+21= 2+ - соответственно при
k2= + a2t+b2
(21k2) = 2+ - , так как
m2= , n2= или
m2= , n2= , = ,
= , = cos 1,
(21k2) = 2-- ,
21= ,
откуда следует, что со временем 21 -> 2 - выбором постоянных а2 и b2 обеспечивается качество и время переходного процесса, после окончания которого 21 = 2 - соответственно на выходе БР6(10) и втором выходе БК5 будет сигнал Lк = Lc-2 + = L + , т.е. коррекция по горизонтальной дальности осуществляется с точностью << 2 . Таким образом повышается точность работы системы.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4