Устройство для предупреждения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач

 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для обеспечения безопасности полета вертолетов на малых высотах, а именно для предупреждения пилотов вертолетов об опасности столкновений с высоковольтными линиями электропередач (ЛЭП). Технический результат заключается в создании системы, обеспечивающей предотвращение столкновений вертолета с препятствиями в виде ЛЭП за счет надежного их обнаружения и своевременного предупреждения пилота вертолета. Технический результат достигается за счет того, что устройство для предупреждения столкновений вертолета с ЛЭП содержит антенну, приемник, первый и второй ключи, первый пороговый блок, первый триггер, перестраиваемый фильтр, второй пороговый блок, n-разрядный регистр сдвига, обнаружитель типа k/n, первую схему И, второй триггер, яркостный индикатор, первую схему ИЛИ, третий триггер, звуковой индикатор, генератор тактовых импульсов, вторую схему И, делитель частоты, вторую схему ИЛИ, 1-разрядный счетчик, логический блок, первый и второй блоки задержки. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для обеспечения безопасности полета вертолетов на малых высотах, а именно для предупреждения пилотов вертолетов об опасности столкновений с высоковольтными линиями электропередач (ЛЭП).

Существует автономная система предупреждения пилота вертолета об опасности столкновений с препятствиями, созданная на основе активной радиолокационной станции сантиметрового диапазона, содержащая антенну с приемником, на выходе которого включен пороговый блок с индикатором [1]. Известная система не может эффективно использоваться для обнаружения ЛЭП, поскольку в радиолокационном варианте эффективная площадь рассеяния проводов высоковольтной ЛЭП очень мала, и поэтому отраженный от них сигнал будет слабым, т.е. неразличим на фоне отражений от подстилающей поверхности.

Все известные системы для своей работы используют зондирующие сигналы различных частот, поэтому эти сигналы могут быть использованы для обнаружения вертолета и для наведения на него различного оружия. Таким образом, все известные системы предупреждения пилотов вертолетов об опасности столкновений с ЛЭП неэффективны и, кроме того, вертолет становится уязвим для оружия противника, так как он излучает зондирующие сигналы.

Технической задачей данного изобретения является создание системы, обеспечивающей предотвращение столкновений вертолета с препятствиями в виде ЛЭП за счет надежного их обнаружения и своевременного предупреждения пилота вертолета.

Поставленная задача решается в устройстве для предупреждения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач, содержащем антенну, включенную на входе приемника, первый пороговый блок и звуковой индикатор, в которое введены первый и второй ключи, входы которых объединены и подсоединены к выходу приемника, первый триггер, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, а первый и второй выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, последовательно соединенные перестраиваемый фильтр, вход которого подсоединен к выходу второго ключа, второй пороговый блок, n-разрядный регистр сдвига, обнаружитель типа k/n, первую схему И, второй триггер и яркостный индикатор, последовательно соединенные первую схему ИЛИ и третий триггер, включенные между выходом первой схемы И и входом звукового индикатора, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вторую схему И, делитель частоты, вторую схему ИЛИ и 1-разрядный счетчик, а также логический блок, выполненный с возможностью преобразования l-разрядного числа в r-разрядное число, входы и выходы которого соединены соответственно с l-выходами 1-разрядного счетчика и r-управляющими входами перестраиваемого фильтра, и последовательно соединенные первый и второй блоки задержки, включенные между выходом первой схемы ИЛИ и вторым входом третьего триггера, при этом второй выход первого триггера подсоединен к второму входу первой схемы И и второму входу второй схемы И, выход которой подключен к второму входу n-разрядного регистра сдвига и второму входу l-разрядного счетчика, выход первого блока задержки соединен с вторым входом первого триггера, выход второго блока задержки подключен к второму входу второй схемы ИЛИ и второму входу второго триггера, выход делителя частоты соединен с n + 1 входом обнаружителя типа k/n, а вход первого порогового блока подсоединен к выходу первого ключа.

Для обнаружения ЛЭП используются сигналы, излучаемые проводами самой ЛЭП. Эти сигналы образуются за счет искровых разрядов на изоляторах ЛЭП. Исследование излучаемых проводами ЛЭП сигналов показало, что они располагаются в широком спектре радиочастот и по интенсивности вполне достаточны для обнаружения ЛЭП на необходимом для выполнения маневра вертолета расстоянии. Излучаемые проводами ЛЭП сигналы являются непрерывными шумоподобными сигналами. Наличие в заявляемом устройстве указанных блоков и их соединение обеспечивает надежный и достоверный прием сигналов, излучаемых проводами высоковольтных линий электропередач.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для предупреждения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач.

Устройство для предупреждения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач, содержит антенну 1, включенную на входе приемника 2, первый и второй ключи 3, 4, входы которых объединены и подсоединены к выходу приемника 2, первый пороговый блок 5, первый триггер 6, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока 5, а первый и второй выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей 3, 4, последовательно соединенные перестраиваемый фильтр 7, вход которого соединен с выходом второго ключа 4, второй пороговый блок 8, n-разрядный регистр сдвига 9, обнаружитель типа k/n 10, первую схему И 11, второй триггер 12 и яркостный индикатор 13, последовательно соединенные первую схему ИЛИ 14 и третий триггер 15, включенные между выходом первой схемы И 11 и входом звукового индикатора 16, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов 17, вторую схему И 18, делитель частоты 19, вторую схему ИЛИ 20 и l-разрядный счетчик 21, а также логический блок 22, входы и выходы которого соединены соответственно с l-выходами l-разрядного счетчика 21 и r-управляющими входами перестраиваемого фильтра 7, и последовательно соединенные первый и второй блоки задержки 23, 24, включенные между выходом первой схемы ИЛИ 14 и вторым входом третьего триггера 15, при этом второй выход первого триггера 6 подсоединен к второму входу первой схемы И 11 и второму входу второй схемы И 18, выход которой подключен к второму входу n-разрядного регистра сдвига 9 и второму входу l-разрядного счетчика 21, выход первого блока задержки 23 соединен с вторым входом первого триггера 6, выход второго блока задержки 24 подключен к второму входу второй схемы ИЛИ 20 и второму входу второго триггера 12, выход делителя частоты 19 соединен с n + 1 входом обнаружителя типа k/n 10, а вход первого порогового блока 5 подсоединен к выходу первого ключа 3.

Устройство работает следующим образом.

Излучение высоковольтной линии электропередач, имеющее широкий спектр, принимается антенной 1 и далее подается на вход приемника 2, который пропускает только низкочастотную часть шириной ΔF этого спектра. В поисковом режиме сигнал с выхода приемника 2 поступает через первый ключ 3 на вход первого порогового блока 5, имеющего порог U₀, и в том случае, когда порог обнаружения U₀ будет превышен, пороговый блок 5 выдает сигнал об окончании поискового режима и перехода в режим обнаружения. В режиме обнаружения сигнал с выхода приемника 2 поступает на второй ключ 4 и далее через перестраиваемый фильтр 7, который имеет полосу пропускания Δf и обладает возможностью последовательно изменять центральные частоты f_i в диапазоне значений i= 1,2,...n, где подается на второй пороговый блок 8, имеющий порог U₁. При этом переключение с одного режима на другой осуществляется с помощью первого триггера 6.

Если в поисковом режиме первый пороговый блок 5 выдал сигнал обнаружения, то первый триггер 6 закрывает первый ключ 3 и открывает второй ключ 4 для обеспечения режима обнаружения. В этом режиме происходит последовательная перестройка центральной частоты f_i перестраиваемого фильтра 7 в пределах полосы пропускания ΔF приемника 2, причем на каждом такте перестройки сигнал с выхода второго порогового блока 8 записывается в младший разряд регистра сдвига 9, имеющего n разрядов, после чего содержимое регистра сдвига 9 проверяется с помощью обнаружителя типа k/n 10 на предмет наличия k или более "единиц " в регистре сдвига 9. Когда указанное условие выполнится, обнаружитель типа k/n 10 выработает сигнал обнаружения излучения высоковольтной линии электропередач.

Работа устройства обеспечивается наличием генератора тактовых импульсов 17, задающего тактность перестройки центральной частоты f_i перестраиваемого фильтра 7 с помощью последовательного введения "единиц "в двоичный l-разрядный счетчик 21. l-разрядное число с выхода счетчика 21 преобразуется в логическом блоке 22 в г-разрядное число, соответствующее настройке перестраиваемого фильтра 7 на то или иное значение центральной частоты f_i; здесь l = ]log n[, где величина l =]А[ равна ближайшему большему числу A, a r = l, в частном случае, а также наличием второй схемы И 18, которая открывается первым триггером 8 на время работы в режиме обнаружения излучения высоковольтной линии электропередач, и делителем частоты 19, обладающим коэффициентом деления n. При этом импульсы генератора тактовых импульсов 17, прошедшие вторую схему И 18, подаются на n-разрядный регистр сдвига 9 для выполнения операции сдвига и на l-разрядный счетчик 21 для принудительного изменения находящегося в нем двоичного числа на единицу. Выходные импульсы делителя частоты 19 обеспечивают установку в нулевое состояние как обнаружителя типа k/n 10, так и через вторую схему ИЛИ 20 l-разрядного счетчика 21 после каждых n - тактов работы устройства.

В случае обнаружения излучения высоковольтной линии электропередач импульс с выхода обнаружителя типа k/n 10 поступает на первую схему И 11, открытую первым триггером 6, и далее подается на второй триггер 12, который включает яркостный индикатор 13, а также заводится на первую схему ИЛИ 14, предназначенную для объединения сигналов обнаружения излучения высоковольтной линии электропередач, полученных от других m-направлений приема сигналов, излученных высоковольтными линиями электропередач. Импульс с выхода первой схемы ИЛИ 14 поступает также на третий триггер 15, включающий звуковой индикатор 16, на первый блок задержки 23, время задержки которого выбирается из условия обеспечения угасания переходных процессов при возвращении из режима обнаружения излучения высоковольтной линией электропередач в поисковый режим. Второй блок задержки 24, на который поступает сигнал с выхода первого блока задержки 23, предназначен для устранения влияния переходных процессов, связанных с угасанием сигнала на выходе перестраиваемого фильтра 7. Срабатывание звукового и яркостного индикаторов 16 и 13 свидетельствует о наличии высоковольтной линии электропередач. Для определения направления, в котором находится ЛЭП на вертолете, необходимо разместить несколько указанных устройств, антенны которых ориентированы в разных направлениях.

Источники информации 1. Заявка ФРГ N 3328340, кл. G 01 S 13/93, опублик. 1985 г. (прототип).

Формула изобретения

Устройство для предупреждения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач, содержащее антенну, включенную на входе приемника, первый пороговый блок и звуковой индикатор, отличающееся тем, что в него введены первый и второй ключи, входы которых объединены и подсоединены к выходу приемника, первый триггер, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, а первый и второй выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, последовательно соединенные перестраиваемый фильтp, вход которого подсоединен к выходу второго ключа, второй пороговый блок, n-разрядный регистр сдвига, обнаружитель типа k/n, первую схему И, второй триггер и яркостный индикатор, последовательно соединенные первую схему ИЛИ и третий триггер, включенные между выходом первой схемы И и входом звукового индикатора, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вторую схему И, делитель частоты, вторую схему ИЛИ и 1-разрядный счетчик, а также логический блок, выполненный с возможностью преобразования 1-разрядного числа в r-разрядное число, входы и выходы которого соединены соответственно с 1-выходами 1-разрядного счетчика и r-управляющими входами перестраиваемого фильтра, и последовательно соединенные первый и второй блоки задержки, включенные между выходом первой схемы ИЛИ и вторым входом третьего триггера, при этом второй выход первого триггера подсоединен к второму входу первой схемы И и второму входу второй схемы И, выход которой подключен к второму входу n-разрядного регистра сдвига и второму входу 1-разрядного счетчика, выход первого блока задержки соединен с вторым входом первого триггера, выход второго блока задержки подключен к второму входу второй схемы ИЛИ и второму входу второго триггера, выход делителя частоты соединен с n+1 входом обнаружителя типа k/n, а вход первого порогового блока подсоединен к выходу первого ключа.

РИСУНКИ

Рисунок 1