Оптическая система определения координат летательного аппарата, основанная на монофотонной уф-с технологии для навигационного обеспечения захода на посадку воздушного судна

Изобретение относится к области авиации, в частности к аэродромному и бортовому самолетному оборудованию. Оптическая система определения координат летательного аппарата содержит наземный оптический излучатель-маяк, расположенный в начале взлетно-посадочной полосы и устройство для приема излучения, размещенное на борту воздушного судна. По обе стороны от взлетно-посадочной полосы размещено не менее двух приемников излучения с известными заранее координатами в виде монофотонных устройств. На воздушном судне размещен как минимум один приемник излучения, в качестве которого применено монофотонное устройство и как минимум один излучатель-маяк ультрафиолетового излучения, сигналы от которого регистрируются наземными приемниками излучения и используются для определения углов места и азимута воздушного судна. Достигается повышение надежности и безопасности посадки воздушного судна. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области авиации, в частности к аэродромному и бортовому самолетному оборудованию, которое может быть использовано для обеспечения посадки воздушных судов (ВС).

Существуют три системы обеспечения захода на посадку воздушных судов: радиотехническая курсоглиссадная система (КГС), которая в терминологии (на английском языке называется instrument landing system - ILS), микроволновая система посадки (МСП) (на английском языке Microwave Landing System - MLS), спутниковая система посадки самолетов ЛККС (сокращенно на английском - GLS). В настоящее время в России используются следующие средства посадки: КГС и ЛККС.

Однако КГС практически не обладает пространственным (координатным) разрешением, т.е. получаемые с их помощью данные носят характер «ориентировочных сведений». Светосигнальная система не обладает достаточной информативностью и не обеспечивает необходимую безопасность посадки вследствие низкой помехоустойчивости при плохих метеоусловиях: гидрометеоры, туман. Локальные (радиолокационные) системы обладают низкой точностью определения координат воздушного судна. Глобальные системы (основанные на применении технологий GPS/ГЛОНАСС) являются наиболее популярными из-за того, что необходимость в установке собственных маяков отсутствует, т.к. в качестве таковых выступают спутники. Тем не менее, широкое применение глобальных систем ставит их в зависимость от работоспособности спутниковой сети, причем работоспособности как чисто технической, так и политической, например, в случае возникновения международной конфликтной ситуации. Кроме того, система спутниковой навигации уязвима просто из-за возможности поставить мощный источник помех (возможно, даже на базе обычного спутника связи), а при установке маяков на земле источником помех становится рельеф местности.

Таким образом, все указанные системы посадки уязвимы с точки зрения обеспечения гарантированной надежности и, следовательно, нуждаются в резервировании. В этом плане целесообразно иметь дополнительную систему, которая не подвержена действию внешних помех (например, глушению в радиодиапазоне), не зависит от политической ситуации в мире, от работоспособности спутников, передатчиков и имеет свой полностью независимый тракт как на земле, так и на борту. Желательна максимальная точность системы в непосредственной близости от взлетно-посадочной полосы (ВПП), чтобы иметь возможность при посадке по приборам дублировать работу спутниковых систем.

Известна система посадки летательных аппаратов, содержащая наземную систему маяков - излучателей и приемника излучения, установленного на борту воздушного судна (патент RU №2108943, «Система посадки», МПК B64F 1/18 опубл. 20.04.1998). Наземные маяки-излучатели и приемник на борту воздушного судна функционируют в инфракрасном диапазоне излучения.

Целью этого изобретения являлось увеличение точности системы захода на посадку летательного аппарата в результате формирования информационного поля, образующего курсоглиссаду в начале посадочной полосы, в ИК-диапазоне. Эта система, используя излучение в ИК-диапазоне, образует в пространстве информационное поле в виде трех- или четырехлучевой диаграммы излучения. Так как ИК-излучатели имеют малые размеры, то они могут быть расположены непосредственно на поверхности в начале ВПП. Каждый из лучей модулирован по амплитуде своими кодами импульсов в соответствии с присвоенными им кодами комбинации или тональной частоты. Информационное поле формируется диаграммой излучения курсоглиссады, при отклонении от оси которой на выходе оптико-приемного устройства, расположенного на борту ЛА, формируются командные сигналы, используемые для приведения траектории планирования летательного аппарата к оси курсоглиссады, вплоть до достижения аппаратом значения высоты начала выравнивания перед приземлением.

Описанное выше изобретение обладает рядом существенных недостатков. Одними из них являются упомянутые в патенте ограниченность дальности действия и предназначение этой системы для легких маневренных летательных аппаратов. Особенно сильное негативное влияние на работу системы посадки в ИК-диапазоне оказывают гидрометеоры, которые приводят к существенному ослаблению принимаемого сигнала и, как следствие, к резкому уменьшению дальности действия и снижению точности (см. В.В. Коротаев, Г.С. Мельников, С.В. Михеев, Основы тепловидения, СПб: НИУ ИТМО. 2012. 122 с.). Кроме того, так как данная система работоспособна только при малых дальностях, то необходимо на уровне дальней приводной станции обеспечение высокой точности вывода ЛА в зону курсоглиссады.

Технической задачей, решаемой в рамках предлагаемого изобретения, является создание оптической системы определения координат летательного аппарата, основанной на монофотонной УФ-С технологии для навигационного обеспечения захода на посадку воздушного судна, лишенной указанных недостатков прототипа в результате применения ультрафиолетового излучения в диапазоне 250-280 нм с использованием УФ-С монофотонной технологии (см. Белов А.А., Егоров В.В., Калинин А.П., Коровин Н.А., Родионов А.И., Родионов И.Д., Степанов С.Н. Монофотонный сенсор ультрафиолетового диапазона «Корона». Датчики и системы. №12. 2012. С. 58-60).

Техническим результатом применения изобретения является повышение надежности и безопасности посадки воздушного судна в результате применения инструментального метода получения цифровой информации о текущих координатах самолета относительно ВПП.

Поставленная задача и необходимый технический результат достигаются тем, что в оптической системе определения координат летательного аппарата, основанной на монофотонной УФ-С технологии для навигационного обеспечения захода на посадку воздушного судна, содержащей наземный оптический излучатель - маяк ультрафиолетового излучения, расположенный в начале взлетно-посадочной полосы, а также не менее двух приемников излучения, в качестве которых применены монофотонные устройства с известными заранее координатами, расположенных по обе стороны от взлетно-посадочной полосы и работающих в ультрафиолетом диапазоне. На воздушном судне размещены не менее одного приемника излучения, в качестве которого применено монофотонное устройство, работающее в ультрафиолетом диапазоне, а также не менее одного излучателя - маяка ультрафиолетового излучения, сигналы от которого регистрируются наземными приемниками излучения и используются для определения углов места и азимута воздушного судна, что необходимо для определения его координат относительно взлетно-посадочной полосы. Эти координаты с помощью наземного излучателя-маяка передают на борт воздушного судна для обеспечения вывода воздушного судна на посадку.

Наземные оптические излучатели-маяки и оптические излучатели-маяки, установленный на борту ВС, а также приемники излучения, размещенные на земле и борту ВС, функционируют в диапазоне ультрафиолетового излучения 250-280 нм (УФ-С диапазон), обеспечивающим солнечно-слепой режим. При этом в качестве излучателей-маяков возможно применение программно-модулированных излучателей на базе эксимерных ламп, либо когерентных лазеров, либо светодиодов, функционирующих в диапазоне ультрафиолетового излучения 250-280 нм.

Сущность изобретения поясняется схемой на чертеже.

Оптическая система определения координат летательного аппарата, основанная на монофотонной УФ-С технологии для навигационного обеспечения захода на посадку воздушного судна содержит, по крайней мере, два наземных приемника 1, 2 ультрафиолетового излучения, которые установлены по обеим сторонам от взлетно-посадочной полосы (ВВП). В начале ВВП установлен излучатель-маяк ультрафиолетового излучения 3. На борту ВС 4 размещен излучатель-маяк ультрафиолетового излучения 5, а также приемник ультрафиолетового излучения 6. В качестве приемников ультрафиолетового излучения как наземных, так и бортового используют монофотонные устройства. Излучатели-маяки 3, 5 ультрафиолетового диапазона выполнены в виде программно-модулированных излучателей на базе эксимерной лампы, функционирующей в УФ-С диапазоне. В качестве излучателей-маяков 3, 5 также возможно применение когерентных лазеров или светодиодов, функционирующих в диапазоне ультрафиолетового излучения 250-280 нм.

Система посадки летательных аппаратов функционирует следующим образом.

Установленный на борту ВС 4 излучатель-маяк 5 передает модулированный сигнал в УФ-С диапазоне в виде последовательности ультракоротких импульсов. Эти сигналы принимаются наземными приемниками излучения 1 и 2. Информация, полученная с названных приемников, используется для определения углов места и азимута ВС, под которыми виден маяк ВС, с последующим вычислением его положения (координат) относительно ВПП. Эти координаты затем передают на борт ВС по УФ-С каналу связи (наземный излучатель 3 - бортовой приемник 6), что позволяет вывести ВС на заданную линию захода на посадку.

Так как система предназначена для обеспечения посадки нескольких ВС, то в излучении с борта должна содержаться информация об его идентификации.

Проведенные экспериментальные работы подтвердили промышленную применимость предлагаемого изобретения.

1. Оптическая система определения координат летательного аппарата, основанная на монофотонной УФ-С технологии для навигационного обеспечения захода на посадку воздушного судна, содержащая наземный оптический излучатель-маяк, расположенный в начале взлетно-посадочной полосы, а также устройство для приема излучения, размещенное на борту воздушного судна, отличающаяся тем, что по обе стороны от взлетно-посадочной полосы размещено не менее двух приемников излучения с известными заранее координатами, в качестве которых применены монофотонные устройства, работающие в ультрафиолетовом диапазоне, а на воздушном судне дополнительно к не менее чем к одному приемнику излучения, в качестве которого применено монофотонное устройство, работающее в ультрафиолетом диапазоне, размещено не менее одного излучателя-маяка ультрафиолетового излучения, сигналы от которого регистрируются наземными приемниками излучения и используются для определения углов места и азимута воздушного судна, что необходимо для определения координат воздушного судна относительно взлетно-посадочной полосы, которые передает на него наземный излучатель - маяк для обеспечения вывода воздушного судна на посадку.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что наземные оптические излучатели-маяки и оптические излучатели-маяки, установленные на борту воздушного судна, а также приемники излучения, размещенные на земле и борту воздушного судна, функционируют в диапазоне ультрафиолетового излучения 250-280 нм, обеспечивающем солнечно-слепой режим.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве излучателей-маяков применяют УФ-С программно-модулированные излучатели на базе эксимерной лампы.

4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве излучателей-маяков применяют когерентные лазеры.

5. Система по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве излучателей-маяков применяют светодиоды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам посадки воздушных судов. Способ посадки воздушного судна на взлетно-посадочную полосу осуществляется при помощи ультрафиолетовых приемников.

Лазерная система посадки летательных аппаратов (ЛА) на малоразмерные взлетно-посадочные площадки (ВПП) содержит два лазерных излучателя слева и справа вблизи ВПП со стороны захода на посадку, лучи которых направлены параллельно плоскости ВПП в сторону двух оптических устройств, выполненных с возможностью поворота направления лучей лазерных излучателей в плоскость глиссады.

Способ визуальной посадки летательного аппарата (ЛА) заключается в выводе ЛА в посадочный коридор, определении положения ЛА относительно плоскости глиссады и посадочного курса, определении соответствия текущей скорости ЛА, заданной по виду лазерного луча, направленного под углом к плоскости глиссады сбоку от ЛА.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения, а именно к оборудованию для автоматического управления посадкой летательного аппарата. Лазерная система автоматического управления посадкой летательного аппарата состоит из двух полусферических датчиков лазерного излучения, имеющих встроенные лазеры и радио-приемопередатчики, и четырех цилиндрических датчиков лазерного излучения, содержащих встроенные радио-приемопередатчики, и радио-приемопередатчика, сферического датчика лазерного излучения и лазерного излучателя.

Способ посадки летательного аппарата, при котором используется штатные приводные радиолокационные и навигационные системы, а также лазерная система автоматического управления посадкой, содержащая два полусферических, сферический, четыре цилиндрических датчика лазерного излучения, контроллер лазерной системы, лазерный излучатель, включающий лазер и два электромеханических преобразователя, объединенные в двухкоординатный модуль поворота мощного лазера.

Изобретение относится к осветительному прибору для освещения летного поля аэродрома, в частности для подачи сигналов летательному аппарату. Техническим результатом является создание прибора, обладающего высокой отказоустойчивостью, уменьшение эксплуатационных затрат на монтаж и техническое облуживание.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к системам оптической навигации. Система визуальной посадки летательных аппаратов состоит из двух глиссадных лазерных излучателей, курсового и двух боковых лазерных излучателей, лазерной подсистемы визуальной индикации оси ВПП, подсистемы начального торца ВПП, подсистемы конечного торца ВПП и подсистемы конечного участка боковых границ ВПП.

Изобретение относится к системам посадки летательных аппаратов (ЛА), в частности к светосигнальным системам. Система индикации высоты ЛА над порогом взлетно-посадочной полосы (ВПП), включает установленные в конце ВПП на оси два лазерных излучателя видимого диапазона спектра с коллимированными лучами, направленными в сторону движущегося объекта под углом наклона к плоскости ВПП, меньшим угла траектории снижения ЛА при посадке, при этом лучи разведены под небольшими (до 5º) равными углами симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось ВПП.

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к светотехническим средствам обеспечения посадки летательных аппаратов. Способ включает использование одного излучателя света для формирования трех участков посадочной траектории, при этом на начальном этапе посадки формируют участок траектории пробивания облачности, для этого излучатель света разворачивают относительно плоскости горизонта так, чтобы угол отклонения его светового пучка от плоскости горизонта был равен требуемому для текущих метеоусловий углу пробивания облачности θпр и фиксируют излучатель света в этом положении.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам светооптической навигации с применением лазерных источников и оптических устройств. Изобретение предназначено для обеспечения точной посадки летательных аппаратов на малоразмерные посадочные площадки вертодромов, авианесущих кораблей и буровых платформ.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам посадки летательных аппаратов. Лазерная система посадки содержит электросиловой агрегат, курсовой лазерный излучатель, два боковых лазерных излучателя и оптический формирователь. Первый боковой лазерный излучатель расположен вблизи одной из боковых сторон ВПП и формирует первый глиссадный луч. Оптический формирователь расположен с другой стороны ВПП и формирует второй глиссадный луч, симметричный первому. Второй боковой излучатель расположен рядом с первым и его луч направлен на оптический формирователь. Первый боковой лазерный излучатель может быть дополнительно оснащен светоделительным устройством для формирования луча, направленного на оптический формирователь. Достигается сокращение времени на монтаж или демонтаж системы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Лазерная система посадки летательных аппаратов содержит курсовой, глиссадные, боковые и маркерные лазерные излучатели, расположенные определенным образом на взлетно-посадочной полосе (ВПП). Лучи каждого маркерного излучателя направлены под небольшим углом к плоскости глиссады и пересекают плоскость глиссады вблизи боковой границы посадочного коридора над маркерной точкой. Лучи маркерных излучателей отличаются спектральным составом от глиссадных и курсового излучателей и выполнены с возможностью амплитудной модуляции мощности излучения, доступной для зрения в целях различия индикации маркерных точек в зависимости от их удаления от порога ВПП. Обеспечивается точность ориентации летательного аппарата при движении по глиссаде. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам посадки самолета. Для определения параметров движения самолета при его посадке размещают одну телевизионную камеру около курсового радиомаяка на оси взлетно-посадочной полосы, а вторую около глиссадного радиомаяка, осуществляют слежение телевизионными камерами за выбранным фрагментом самолета путем поворота камер в горизонтальной и вертикальной плоскостях, измеряют углы поворота камер. По измеренным значениям вычисляют пространственные координаты самолета относительно взлетно-посадочной полосы и его отклонения от заданной глиссады в каждый момент времени. Передают вычисленные данные на борт самолета. Обеспечивается точность определения пространственных координат самолета. 1 ил.
Наверх