Способы определения знака и величины отклонения самолета от курса и глиссады на конечном этапе его посадки на аэродром и устройства для их осуществления



Способы определения знака и величины отклонения самолета от курса и глиссады на конечном этапе его посадки на аэродром и устройства для их осуществления

 


Владельцы патента RU 2492495:

Семенов Виктор Леонидович (RU)

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы для формирования ошибок рассогласования, используемых для принятия решения о посадке самолета на аэродром, в частности для посадки самолета на палубную взлетно-посадочную полосу авианосца. Достигаемый технический результат - повышение надежности посадки самолетов. Указанный результат достигается за счет более быстрого и точного дополнительного определения величины и знака ошибки рассогласования между истинными и реальными значениями курса и глиссады на конечном этапе посадки самолета, ошибки рассогласования нужного знака формируют на выходах двух фазовых детекторов, являющихся: один нагрузкой двух идентичных курсовых радиолокационных станций (РЛС), антенны которых располагают на оси, параллельной продольной оси самолета, а второй нагрузкой двух идентичных глиссадных РЛС, антенны которых располагают по оси, параллельной вертикальной оси самолета, при этом каждая из четырех разнесенных в пространстве РЛС излучает непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону в сторону отражателя радиоволн, установленному в начале взлетно-посадочной полосы аэродрома на ее продольной оси. Заявленные способы реализуются с помощью устройства определения знака и величины отклонения самолета от курса на конечном этапе его посадки на аэродром и устройства определения знака и величины отклонения самолета от глиссады на конечном этапе его посадки на аэродром. 4 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы для формирования ошибки рассогласования, используемых для принятия решения о посадке самолета на аэродром, в частности, для посадки самолета на палубную взлетно-посадочную полосу авианосца.

Известно, что посадить самолет на аэродром можно, если использовать курс - глиссадный радиолокатор, располагаемый вблизи взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэродрома, узконаправленные диаграммы антенн которого сканируют: одна в вертикальной, а другая в горизонтальной плоскостях. При этом оператор на индикаторах радиолокатора отслеживает величины и знаки отклонения самолета от курса и глиссады и сообщает об этом летчику, который устраняет рассогласования воздействуя на рули самолета.

Недостатком данного способа посадки самолета является сравнительно большое время, затрачиваемое на выявление и устранение ошибок рассогласования складываемое из времени принятия решения оператором, времени передачи информации от оператора к летчику, времени принятия решения летчиком и т.п.

Известны [патент 2374597, RU, F41H 11/02] способ и устройство формирования команды на пуск защитного боеприпаса, заключающийся в том, что импульс - команду на пуск защитного боеприпаса формируют только при совпадении во времени моментов выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, устанавливаемых по началу возникновения и обнаружения на двух РЛС, разнесенных в пространстве, сигналов с частотой Fдо=2Vofo/С, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном Do+(Vi/Vo)Do,

где С - скорость света,

Vi - радиальная скорость цели,

fo - средняя частота излучаемого РЛС непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, выбираемая из условия: Do/Vo=fo/Fm dfm,

где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,

Do и Vo выбираемые известные величины расстояния и скорости,

Однако данное устройство имеет совершенно иное предназначение, не связанное с посадкой самолетов на аэродром.

Целью изобретения является повышение надежности посадки самолетов.

Поставленная цель достигается за счет более быстрого и точного дополнительного определения величины и знака ошибки рассогласования между истинными и реальными значениями курса и глиссады на конечном этапе посадки самолета.

Определение знака и величины отклонения самолета от курса или глиссады на конечном этапе его посадки на аэродром осуществляют после радиолокационного облучения цели непрерывными сигналами с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону и формирования импульс-команд на двух разнесенных в пространстве радиолокационных станциях определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС) по началу возникновения и обнаружения на них сигналов частотой 3Fдо=3(2Vo fo)/С, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном 3Do+(Vi/Vo)Do,

где С - скорость света,

Vi - радиальная скорость цели,

fo - средняя частота излучаемого РЛС непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, выбираемая из условия: Do/Vo=fo/Fm dfm,

где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,

Do и Vo выбираемые известные величины расстояния и скорости.

При этом в качестве цели используют отражатель радиоволн, устанавливаемый в начале взлетно-посадочной полосы аэродрома, на ее продольной оси, а ошибки отклонения самолета от курса и глиссады нужного знака формируют на выходах двух фазовых детекторов, являющихся: один нагрузкой двух идентичных курсовых РЛС, антенны которых располагают на оси параллельной продольной оси самолета, а второй, нагрузкой двух идентичных глиссадных РЛС, антенны которых располагают по оси параллельной вертикальной оси самолета.

На фиг.1 приведены рисунки, поясняющие способ определения знака и величины отклонения самолета от курса или глиссады на конечном этапе его посадки на аэродром. При этом, если антенны двух РЛС установить на удалении АВ друг от друга по оси параллельной поперечной оси самолета, то такая система позволит определить знак и величину отклонения самолета от курса, а если две антенны двух других РЛС установить аналогично, но по оси параллельной вертикальной оси самолета то такая система образует датчик определения знака и величины отклонения самолета от глиссады.

Если проанализировать работу известной РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (далее РЛС) и известного устройства формирования данной команды, то можно сделать следующие выводы:

- при неточном приближении самолета по курсу или глиссаде к отражателю С, установленному вначале ВПП, на ее продольной оси, на выходах РЛС-А (фиг.2а, г) и РЛС-В (фиг.2б, д) начнут формироваться импульс команды, когда между антеннами РЛС и отражателем будут расстояния A1C или В1С, теоретически вычисляемые при решении уравнения:

2A1C Fm dfm/С-2 Vi fo/С=3(2Vo fo/С),

а на выходах РЛС-А (фиг.2б, д) и РЛС-В (фиг.2а, г) когда между антеннами РЛС и отражателем будут расстояния АС или ВС, теоретически вычисляемые при решении системы уравнений:

2АС Fm dfm/С-2Vi Cosk fo/С=3(2Vo fo/C)

AC=АВ/Sinк

Очевидно, что величина интервала времени

A 1 A / V i и л и B 1 B / V i = ( A 1 C ( B C ) 2 ( A B ) 2 ) / V i

определяет уровень отклонения самолета от курса (фиг 2.а, б) или от глиссады (фиг.2г, д), а очередность начала формирования импульс-команд на РЛС определяет знак отклонения самолета от нужного направления (влево или вправо от курса или вверх или вниз от глиссады), что фазовым детектором (см. У. Титце, К. Шенк, Полупроводниковая схемотехника, М, Мир, 1982 г., стр.494-495) может быть преобразовано в ошибку рассогласования нужного знака и величины для, например, управления рулями самолета;

- при точном приближении по курсу и глиссаде самолета к отражателю С, на выходе РЛС-А и РЛС-В (фиг.2 в, с) импульс-команды начнут формироваться одновременно когда между антеннами РЛС и отражателем будет расстояние АС или ВС, теоретически вычисляемые при решении системы уравнений:

2АС Fm dfm/C-2Vi Cosк1 fo/С=3(2Vo fo/C)

AC=0,5AB/Sinк1,

- при других выбранных величинах Vo и Do и других параметрах излучаемого сигнала изменятся и дальности между отражателем С и антеннами РЛС (самолетом), при которых начнут формироваться на РЛС импульс-команды. Так, например, в известном формирователе команды на пуск защитного боеприпаса это будет происходить на удалении самолета от отражателя С порядка 18 м, т.е. при значительном запасе времени на окончательное принятие решения летчиком: сажать или не сажать самолет, равном 18 м/(9 м/с)=2 с.

Рассмотрим на примере работу датчика знака и величины отклонения самолета от курса или глиссады.

Пусть через приемо-передающие антенны РЛС, установленные друг от друга на расстоянии АВ=0,75 м, излучают и принимают непрерывные СВЧ сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону с параметрами: fo=100 ГГц, Fm=50 кГц, dfm=200 мГц, выбранными при Do=1,5 м и Vo=150 м/с, а также на второй смеситель в РЛС подают опорный сигнал частотой 100 кГц и пусть самолет точно заходит на посадку по глиссаде и чуть левее курса (фиг.1а). Тогда, при приближении самолета к отражателю С, на выходе РЛС-А импульс-команда начнет формироваться, когда между антенной РЛС и отражателем будет расстояние А1С=4,59 м, а на выходе РЛС-В, когда между антенной РЛС и отражателем будет расстояние ВС=4,591 м, т.е. когда угол K будут равен 9,405 град. При этом интервал времени A1A/Vi определится величиной 0,006883 с. Очевидно, что при больших отклонениях чем 0,75 м самолета от курса, величины интервалов времени A1A/Vi будут большими. Сказанное правомерно и при отклонении самолета вправо от курса или вниз от глиссады, за исключением того, что импульс-команды вперед начнут формироваться на РЛС-В чем на РЛС-А.

Очевидно, что точность и скорость дополнительного определения возможности посадки самолета на аэродром должны дать летчику дополнительную уверенность в принятии им окончательного решения на конечном этапе посадки самолета и тем самым повысить надежность посадки самолета в целом.

1. Способ определения знака и величины отклонения самолета от курса на конечном этапе его посадки на аэродром, заключающийся в радиолокационном облучении цели непрерывными сигналами с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону со стороны двух разнесенных в пространстве радиолокационных станций (РЛС), установленных на самолете, и формировании на каждой РЛС импульс-команд по началу возникновения и обнаружения на них сигналов частотой 3Fдо=3(2Vo fo)/C, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном 3Do+(Vi/Vo)Do,
где С - скорость света,
Vi - радиальная скорость цели,
fo - средняя частота излучаемого РЛС непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, выбираемая из условия: Do/Vo=fo/Fm dfm,
где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,
Do и Vо - выбираемые известные величины расстояния и скорости, отличающийся тем, что в качестве цели используют отражатель радиоволн, устанавливаемый в начале взлетно-посадочной полосы аэродрома, на ее продольной оси, а ошибку отклонения самолета от курса нужного знака формируют на выходах двух фазовых детекторов, являющихся нагрузкой двух идентичных курсовых РЛС, антенны которых располагают на оси параллельной продольной оси самолета.

2. Способ определения знака и величины отклонения самолета от глиссады на конечном этапе его посадки на аэродром, заключающийся в радиолокационном облучении цели непрерывными сигналами с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону со стороны двух разнесенных в пространстве радиолокационных станций (РЛС), установленных на самолете и формировании на каждой РЛС импульс-команд по началу возникновения и обнаружения на них сигналов частотой 3Fдо=3(2Vo fo)/C, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном 3Do+(Vi/Vo)Do,
где С - скорость света,
Vi - радиальная скорость цели,
fo - средняя частота излучаемого РЛС непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, выбираемая из условия: Do/Vo=fo/Fm dfm,
где Fm и dfm соответственно частота модуляции и девиация частоты сигнала,
Do и Vo - выбираемые известные величины расстояния и скорости, отличающийся тем, что в качестве цели используют отражатель радиоволн, устанавливаемый в начале взлетно-посадочной полосы аэродрома, на ее продольной оси, а ошибку отклонения самолета от глиссады нужного знака формируют на выходах двух фазовых детекторов, являющихся нагрузкой двух идентичных глиссадных РЛС, антенны которых располагают на оси параллельной вертикальной оси самолета.

3. Устройство определения знака и величины отклонения самолета от курса на конечном этапе его посадки на аэродром, содержащее две разнесенные в пространстве радиолокационные станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что выходы РЛС подключены к входам фазового детектора.

4. Устройство определения знака и величины отклонения самолета от глиссады на конечном этапе его посадки на аэродром, содержащее две разнесенные в пространстве радиолокационные станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что выходы РЛС подключены к входам фазового детектора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации, и может быть использовано для совмещенного поиска и пеленгования по угловым координатам с высокой точностью множества работающих передатчиков, одновременно попадающих в текущую полосу приема.

Изобретение относится к области радионавигации, а именно к определению местоположения подвижного объекта. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для пассивного обнаружения и пеленгования систем связи, локации и управления, использующих радиосигналы с расширенным спектром.

Изобретение относится к области ракетно-космической техники и может быть использовано для повышения эффективности работы систем наблюдения за космической обстановкой.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации, и может быть использовано в средствах радиомониторинга и пеленгования. .

Изобретения предназначены для определения пеленга и угла места источника априорно неизвестного сигнала. Достигаемый технический результат - сокращение временных затрат на оценивание пространственных параметров сигналов - азимута и угла места. Сущность заявляемого способа заключается в последовательном синхронном преобразовании высокочастотных сигналов одновременно со всех N антенных элементов (АЭ) в цифровую форму, одновременном измерении в каждом частотном поддиапазоне на совпадающих интервалах времени комплексных спектров пар сигналов для всех используемых в обработке N·(N-1)/2 пар АЭ, определении свертки комплексно-сопряженых спектров, одновременном получении разности фаз радиосигналов Δφ1,h,изм(fν) для всех N·(N-1)/2 пар АЭ и каждого частотного поддиапазона путем преобразования Фурье, формировании и запоминании эталонных разностей фаз сигналов для всех возможных направлений прихода радиосигнала, вычислении значения функции дисперсии невязок разности фаз по всем угловым параметрам, формировании для каждой используемой пары АЭ на основе значений Δφ1,h,изм(fν) конечного семейства конусов возможных направлений на источник и набора непересекающихся окружностей направлений, запоминании точек пересечения окружностей направлений от разных пар АЭ, определении значений функции дисперсии невязок разностей фаз F(fν) для точек пересечения окружностей направлений и минимальной среди них minH(fν), локальной оптимизации minH(fν) путем сравнения с ближайшими к ней значениями H(fν), определении наиболее вероятного направления прихода радиосигнала по наименьшему значению minH(fν)опт. В пеленгаторе, реализующем способ, дополнительно введены блок формирования конусов и окружностей направлений, блок определения точек пересечения окружностей направлений и блок поиска глобального экстремума, соединенные определенным образом между собой и остальными элементами заявленного пеленгатора. 2 н.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Изобретения относятся к области радиотехники и могут быть использованы для определения местоположения объектов угломерно-дальномерным способом с летно-подъемного средства (ЛПС). Достигаемый технический результат - повышение точности определения координат объектов. Технический результат достигается благодаря более точному измерению вектора направления на объект V П i j →   в системе координат видеокамеры, уменьшению случайных ошибок оценивания за счет многократного определения координат объектов по серии кадров, а также благодаря учету особенностей рельефа местности в районе измерений. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области пеленгации, и может быть использовано для пеленгации (измерения азимутов) и измерения углов места ионосферных сигналов в условиях приема как одного, так и двух лучей в широком частотном диапазоне. Достигаемый технический результат - сокращение времени определения угловых параметров двулучевого ионосферного сигнала. Указанный результат достигается тем, что формируется новая антенная система с минимальной базой. По максимальному значению двумерной диаграммы направленности U ( α y ' , β y ' ) антенной системы с минимальной базой оценивается устойчивое однолучевое, в условиях приема двух лучей, значение азимута α y ' и угла места β y ' . это решение далее уточняется двулучевым решением U ^ ( α 1 ' , β 1 ' , α 2 ' , β 2 ' ) в пределах ограниченной четырехмерной площадки α 1 ' = α y ' ± 10   г р а д у с о в , α 2 ' = α y ' ± 10   г р а д у с о в , β 1 ' = β y ' ± 10   г р а д у с о в , β 2 ' = β y ' ± 10   г р а д у с о в . Двумерная диаграмма направленности U ( α y ' , β y ' ) формируется по определенному вычислительному выражению. Областью определения устойчивого однолучевого решения α y ' , β y ' является интервал азимутов 0÷360 градусов и интервал углов места 0÷90 градусов. Устойчивость оценок азимута и угла места и широкий частотный диапазон обеспечиваются использованием при формировании двумерной диаграммы направленности антенной системы разности фаз двух соседних вибраторов ψn+1-Ψn. 10 ил.

Группа изобретений может быть использована для определения пространственных параметров радиоизлучений. Достигаемым техническим результатом является разработка малогабаритных амплитудных радиопеленгаторов (AP) при сохранении в значительной степени их высоких точностных характеристик. Технический результат достигается благодаря учету информации о поле сигнала в пространственно разнесенных точках. Первый (двухканальный) вариант реализации AP содержит последовательно соединенные восьмиэлементную антенную систему (AC), антенный коммутатор, двухканальное радиоприемное устройство (РПУ), двухканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый и второй вычислители, сумматор, блок поиска максимума, третий вычислитель, блок усреднения, блок индикации и тактовый генератор с соответствующими связями. Второй (восьмиканальный) вариант реализации AP содержит последовательно соединенные восьмиэлементную AC, восьмиканальное РПУ, восьмиканальное АЦП, первый вычислитель, сумматор, блок поиска максимума, второй вычислитель, блок усреднения, блок индикации и тактовый генератор с соответствующими связями. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл., Приложение.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Достигаемый технический результат - увеличение помехоустойчивости устройства. Указанный результат достигается тем, что устройство содержит магнитную первую и вторую антенны, размещенные взаимно перпендикулярно, восемь усилителей, три фильтра, три квадратора, сумматор, третью антенну, пять пороговых блоков, персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ или микропроцессор), блок системы единого времени (GPS или Глонасс), блок связи с абонентами, схему ИЛИ, таймер, две схемы И, счетчик, четыре цифроаналоговых преобразователя, три калибратора, формирователь, тактовый генератор, пять аналого-цифровых преобразователей. Все перечисленные средства определенным образом соединены между собой, при этом третья антенна выполнена магнитной и размещена перпендикулярно первой и второй антеннам, пороговые блоки выполнены с управлением по порогу, фильтры выполнены с управлением по полосе пропускания, усилители выполнены с управлением по полосе фазе и чувствительности, таймер выполнен с управлением по длительности выходного сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к антенной технике, а именно к антенным системам с электронным управлением лучом и применением кольцевых цифровых фазированных антенных решеток (ЦФАР) в мобильных и стационарных средствах связи. Способ формирования диаграммы направленности двухкольцевой цифровой фазированной антенной решетки включает: цифровую обработку СВЧ сигнала, формирование управляющих сигналов в соответствии с данными о требуемой ДН и передачу излучателям возбуждающих сигналов с амплитудно-фазовым распределением, определенным в соответствии с выбранным критерием, амплитуды Аnm и фазы φnm возбуждающих сигналов определяют, минимизируя функцию F среднеквадратического отклонения формируемой диаграммы направленности R(φ) от заданного распределения Е(φ) поля излучения антенной решетки, характеризующегося наименьшим уровнем боковых лепестков при данной ширине основного лепестка, при этом величина амплитуды Аnm не превышает 1. Техническим результатом является формирование диаграммы направленности с требуемым уровнем боковых лепестков. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть применено в системах моноимпульсной радиолокации и радиопеленгации, использующих антенную решетку и цифровую обработку сигналов. Достигаемый технический результат изобретения - повышение точностных характеристик и быстродействия, вплоть до определения угла прихода сигнала по единственной его реализации. Для достижения технического результата по первому варианту способа, до приема сигналов осуществляют моделирование процесса их приема и обработки, при котором используют весовую функцию Хэмминга, обеспечивающую соответствующий уровень боковых лепестков и далее определяемого значения угла смещения, ширину рабочей зоны пеленгации не менее двукратной ширины диаграммы направленности парциального канала по уровню половинной мощности, в процессе моделирования определяют на основе весовой функции и параметров антенной решетки конкретный вид функций, параметрически зависящих от угла смещения, разлагают нечетную функцию, описывающую пеленгационную характеристику, по нечетным степеням текущего угла в ряд Маклорена, определяют предварительное значение угла смещения, вычисляют окончательное значение угла смещения, использованную при моделировании весовую функцию и определенное в результате моделирования значение угла смещения используют при формировании диаграмм направленности антенной решетки, получают значение сигнала рассогласования и вычисляют значение угла прихода сигнала источника радиоизлучения соответствующим образом. Для достижения технического результата по второму варианту определяют окончательное значение угла смещения как результат решения задачи, обеспечивающий соответствие пеленгационной характеристики кубической функции с отклонением только в седьмом и более высоких порядках разложения, далее использованную при моделировании весовую функцию и определенное в результате моделирования значение угла смещения используют при формировании диаграмм направленности антенной решетки, приеме и обработке сигнала, получая значение сигнала рассогласования, после чего вычисляют значение угла прихода сигнала источника радиоизлучения определенным образом. Примером реализации способов по первому и второму вариантам является обзорный моноимпульсный амплитудный суммарно-разностный пеленгатор с использованием антенной решетки и цифровой обработки сигналов, выполненный определенным образом. 3 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх