Устройство определения параметров рельефа местности

 

Область применения: авиационная техника. Сущность: устройство определения параметров местности содержит радиолокатор, синусный и косинусный преобразователь, два умножителя, два запаздывающих звена, два сумматора, делитель, функциональный преобразователь arctg. 1 ил.

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для осуществления маловысотного полета.

Известно устройство определения высоты полета относительно рельефа непосредственно под вертолетом. Оно позволяет осуществлять маловысотный полет с огибанием рельефа в слабопересеченной, практически равнинной местности. В сильнопересеченной гористой местности формируемой этим устройством информации недостаточно для своевременных воздействий на вертолет и изменений высоты полета [1] Наиболее близким к заявленному является устройство, содержащее радиолокатор переднего обзора со сканирующей в вертикальной плоскости антенной, первый выходной сигнал которого пропорционален углу отклонения антенны от горизонтального положения, второй наклонной дальности от вертолета до рельефа при данном положении антенны, последовательно соединенный с первым выходом радиолокатора косинусный преобразователь и первый умножитель, второй вход которого соединен с вторым выходом радиолокатора, и последовательно соединенные с первым выходом радиолокатора синусный преобразователь и второй умножитель, второй вход которого соединен с вторым выходом радиолокатора.

Выходной сигнал первого умножителя пропорционален горизонтальной проекции наклонной дальности, а выходной сигнал второго умножителя ее вертикальной проекции. Эти два сигнала позволяют с упреждением контролировать значение относительной высоты, не допускать опасного сближения с рельефом и избыточного ухода вверх от него [2] Устройство не позволяет определять угол наклона рельефа впереди по полету. Это в свою очередь исключает возможность своевременного определения потребной вертикальной скорости вертолета, оценки осуществимости маловысотного полета с данной горизонтальной скоростью в выбранном направлении.

Заявляемое изобретение служит для определения угла наклона рельефа подстилающей местности впереди по полету и с помощью этого контроля условий пилотирования в маловысотном полете.

Для этого в устройство определения параметров рельефа местности, содержащее радиолокатор со сканирующей в вертикальной плоскости антенной, последовательно соединенные с его первым выходом косинусный преобразователь и первый умножитель, второй вход которого соединен со вторым выходом радиолокатора, и последовательное соединение с первым выходом радиолокатора, синусный преобразователь и второй умножитель, второй вход которого соединен со вторым выходом радиолокатора, введены связанный с выходом первого умножителя своим первым входом первый сумматор, первое запаздывающее звено, вход которого связан с выходом первого умножителя, а выход со вторым входом первого сумматора, второй сумматор, связанный своим входом с выходом звена, вход которого связан с выходом второго умножителя, выход с вторым входом второго сумматора, связанный с выходом второго сумматора своим первым входом и с выходом первого сумматора своим вторым входом делитель и функциональный преобразователь arctg, вход которого связан с выходом делителя, а его выход является выходом устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства определения параметров рельефа местности.

Устройство определения параметров рельефа местности содержит радиолокатор 1, синусный преобразователь 2, косинусный преобразователь 3, первый 4 и второй 5 умножители, первое и второе 7 запаздывающие звенья, первый 8 и второй 9 сумматоры, делитель 10 и функциональный преобразователь arctg 11.

Первый выход радиолокатора 1 по сигналу угла отклонения его антенны последовательно через вход и выход косинусного преобразователя 3, первый вход и выход второго умножителя 5, первый вход и выход первого сумматора 8, второй вход и выход делителя 10 соединен с функциональным преобразователем 11. Первый выход радиолокатора 1 дополнительно последовательно через вход и выход синусного преобразователя, первый вход и выход первого умножителя 4, первый вход и выход второго сумматора 9 соединен с первым входом делителя 10. Первый вход первого сумматора 8 дополнительно через первое запаздывающее звено 6 соединен с вторым входом первого сумматора 8. Первый вход второго сумматора 9 дополнительно через второе запаздывающее звено 7 соединено с вторым входом второго сумматора 9. Второй вход первого умножителя 4 и второй вход второго умножителя 5 соединены с вторым выходом радиолокатора 1 по сигналу наклонной дальности.

Предложенное устройство работает следующим образом. Антенна локатора совершает гармонические колебания в вертикальной плоскости с постоянной скоростью ω_o. При этом ее угловое положение относительно плоскости горизонта меняется в пределах ϕ_min ... ϕ_max, причем предельные значения выбираются так, чтобы измеряемая наклонная дальность не более чем на порядок превышала текущую высоту относительно рельефа. Время запаздывания сигнала в звеньях 6 и 7 выбирается таким образом, чтобы за это время тау задержка сигнала изменение Δϕ=ω_o·τ угла ϕ равнялось 1/20 угла v_min-ϕ_max. При прохождении через функциональные преобразователи 2 и 3 сигнал первого выхода локатора 1 преобразуется в величины sinϕ и cosϕ, которые после умножения соответственно в блоках 4 и 5 на сигнал наклонной дальности D второго выхода локатора 1 преобразуется в сигналы X_i=D_icosϕ_i; Y_i=D_isinϕ_i координат точки пересечения наклонного луча локатора 1 с подстилающим рельефом относительно вертолета. Ввиду непрерывности процесса сканирования антенны локатора выходной сигнал запаздывающих звеньев в произвольный момент времени t равен выходному сигналу умножителей 4 и 5 в момент времени t-ω_oτ, то есть X_i-1=D_i-1cosϕ_i-1, Y_i-1=D_i-1sinϕ_i-1.

На выходе сумматоров 8 и 9 в результате вычитания входных сигналов определяются величины ΔX_i=X_i-1-X_i, ΔY_i=Y_i-Y_i-1.

При движении антенны локатора сверху вниз эти величины будут положительными, если высота рельефа по ходу движения возрастает. Полученный на выходе делителя 11 угол рельефа μ получается положительным. При движении антенны локатора 1 снизу вверх в этом случае вычисляются DX_i < 0 и ΔY_i < 0, а угол μ также получается положительным. В случае отрицательного угла m рельефа определяются величины DX_i > 0 и ΔY_i < 0, а угол μ < 0.

Таким образом, в случае и положительного и отрицательного углов наклона рельефа при движении антенны локатора и вверх, и вниз угол μ определяется правильно, причем в каждом полупериоде просмотра определяется непрерывный ряд значений угла m в виде функции m(ϕ) угла сканирования антенны или в виде функции μ(X) координаты X контролируемой точки рельефа. Появляется возможность использовать на борту вертолета получаемую с упреждением информацию о рельефе, оценивать возможность отслеживания ожидаемых изменений высоты рельефа и принимать решение о способах продолжения полета.

Формула изобретения

Устройство определения параметров рельефа местности, содержащее радиолокатор со сканирующей в вертикальной плоскости антенной, последовательно связанные с его первым выходом по сигналу угла отклонения антенны косинусный преобразователь и второй умножитель, дополнительно связанные последовательно с первым выходом радиолокатора синусный преобразователь и первый умножитель, второй вход которого связан с вторым входом второго умножителя и вторым выходом радиолокатора по сигналу наклонной дальности, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно связанные с выходом второго умножителя своим первым входом и выходом первый сумматор, своим вторым входом и выходом делитель и функциональный преобразователь arctg, связанный с выходом первого умножителя своим входом второй сумматор, выход которого связан с первым входом делителя, первое запаздывающее звено, связанное своим входом и выходом соответственно первым и вторым входами первого сумматора, второе запаздывающее звено, вход и выход которого связаны соответственно с первым и вторым входами второго сумматора.