Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета



Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета
Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета
Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета
Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета
Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета
Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета
G08G9/02 - устройства для предотвращения столкновений

Владельцы патента RU 2672578:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к радиолокационным системам посадки вертолета и может быть использовано при их разработке. Достигаемый технический результат - повышение вероятности обнаружения препятствий в зоне посадки за счет приема эхо-сигналов непосредственно из зоны посадки вертолета независимо от его высоты. Сущность изобретения состоит в том, что в процессе вертикального снижения осуществляют прием отраженных сигналов с угловых направлений N приемниками, установленными в секторах с , при этом ось ДН n-ой антенны направляют в точку с полярными координатами и , где n=1…N, α0=0, R - радиус зоны посадки, измерение высоты полета вертолета осуществляют антенной с шириной ДН , где H0 - высота зависания вертолета перед началом посадки, измеряют дальности до земной поверхности в каждом секторе, рассчитывают по дальности высоту, сравнивают модуль разности измеренной и расчетной высот Δn с пороговым значением к hΔ и при выполнении условия |Δn|≥hΔ принимают решение о наличие препятствия в этом секторе, когда Δn>0, или в центральной области зоны посадки в противоположном случае. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиолокационным системам посадки вертолета и может быть использовано при их разработке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета (прототипом к предполагаемому изобретению) является способ, основанный на применении радиолокационной станции обеспечения безопасной посадки вертолета в условиях отсутствия или ограниченной видимости [описание патента RU 2561496 С1 «Радиолокационная станция обеспечения безопасной посадки вертолета в условиях отсутствия или ограниченной видимости», опубл. 27.08.2015, МПК G01S 13/93].

Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета, основанный на применении радиолокационной станции обеспечения безопасной посадки вертолета в условиях отсутствия или ограниченной видимости, включает в себя следующие основные этапы функционирования: излучение радиосигналов по направлению к земной поверхности, прием эхо-сигналов с угловых направлений и по нормали, измерение высоты полета вертолета и обнаружение препятствий.

Недостатком способа-прототипа является низкая вероятность обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета из-за обзора земной поверхности в виде сужающегося (расширяющегося) кольца при снижении (взлете) вертолета.

Техническим результатом изобретения способа является повышение вероятности обнаружения препятствий в зоне посадки за счет приема эхо-сигналов непосредственно из зоны посадки вертолета независимо от его высоты.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета, заключающемся в излучении сигналов по направлению к земной поверхности, приеме эхо-сигналов с угловых направлений и по нормали и измерении высоты полета вертолета Hиз, в процессе вертикального снижения осуществляют прием отраженных сигналов с угловых направлений N приемниками, установленными в секторах с , при этом ось ДН n-ой антенны направляют в точку с полярными координатами и , где n=1…N, α0=0, R - радиус зоны посадки, измерение высоты полета вертолета осуществляют антенной с шириной ДН , где H0 - высота зависания вертолета перед началом посадки, измеряют дальности до земной поверхности в каждом секторе, рассчитывают по дальности высоту, сравнивают модуль разности измеренной и расчетной высот Δn с пороговым значением hΔ и при выполнении условия |Δn|≥hΔ принимают решение о наличие препятствия в этом секторе, когда Δn>0 или в центральной области зоны посадки в противоположном случае.

Сущность заявляемого способа состоит в том, что в процессе вертикального снижения осуществляют прием отраженных сигналов с угловых направлении N приемниками, установленными в секторах с , при этом ось ДН n-ой антенны направляют в точку с полярными координатами и , где n=1…N, α0=0, R - радиус зоны посадки, измерение высоты полета вертолета осуществляют антенной с шириной ДН , где H0 - высота зависания вертолета перед началом посадки, измеряют дальности до земной поверхности в каждом секторе, рассчитывают по дальности высоту, сравнивают модуль разности измеренной и расчетной высот Δn с пороговым значением hΔ и при выполнении условия |Δn|≥hΔ принимают решение о наличие препятствия в этом секторе, когда Δn>0 или в центральной области зоны посадки в противоположном случае.

Сущность изобретения поясняется фигурой 1, где обозначено: 1 - точка на земной поверхности с полярными координатами αn и β куда направляется ось ДН n-ой антенны приемника, установленного в секторе с , 2 - зона приема эхо-сигналов, ограниченная шириной ДН его n-ой антенны, 3 - зона приема эхо-сигналов антенны с шириной ДН β0, R - радиус зоны посадки, H0 - высота зависания вертолета перед началом этапа посадки.

На этапе посадки вертолета с высоты H0 прием эхо-сигналов осуществляют с угловых направлений N приемниками, установленными в секторах с , при этом ось ДН n-ой антенны направляют в точку 1. Как видно из фигуры 1, это обеспечивает 360° зону приема вокруг вертолета, внешне напоминающую кольцо, ширина которого равна ДН антенны в вертикальной плоскости. Угол, образованный осью ДН n-ой антенны и нормалью к земной поверхности β, согласно формуле , зависит от Hиз. В процессе снижения вертолета, например, с высоты H0 до высоты увеличивают этот угол, обеспечивая тем самым прием эхо-сигналов с одной и той же области земной поверхности.

По принятым эхо-сигналам определяют дальности до земной поверхности Дn в каждом секторе [Дудник П.И. Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский и др. - М.: Изд. ВВИА им. проф Н.Е. Жуковского. 2006, с. 15]. При этом эту дальность определяют по первому принятому эхо-сигналу в этом секторе и в случае наличия препятствия, дальность Дn будет равна расстоянию до этого препятствия. Полученные значения дальностей для каждого сектора приема эхо-сигналов пересчитывают в высоты по формуле Hnn cosβ.

Для определения высоты Hиз используют приемник направленный вертикально вниз, ДНА которого обеспечивает прием эхо-сигналов с участка земной поверхности непосредственно под вертолетом. На высоте H0 этот участок равен размеру зоны посадки с радиусом R, а в процессе снижения вертолета сужается к центру зоны посадки. Так, например, на высоте размеры этого участка уменьшаются вдвое. При этом высоту Hиз определяют так же по первому принятому эхо-сигналу и в случае наличия препятствия, высота Hиз будет равна расстоянию до этого препятствия. Осуществляют сравнение полученных высот Hиз и Hn для каждого сектора приема эхо-сигналов и при превышении модулем разности Δn=Hиз-Hn порогового значения hΔ принимают решение о наличие препятствия в зоне посадки, а с учетом знака этой разности определяют место нахождения препятствия в центральной области или n-ом секторе на границе зоны посадки.

Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета может быть реализован, например, с помощью устройства, размещаемого в нижней части фюзеляжа вертолета, схема которого приведена на фигуре 2, где обозначено: 1 - приемный блок определения Hиз, 2 - блок измерения Hиз, 3 - блок вычисления β, 4 - устройство управления, 5 - приемный блок определения Hn, 6 - блок измерения Дn, 7 - блок вычисления Hn, 8 - блок вычисления Δn, 9 - схема сравнения, 10 - блок знаковой функции, 11 - решающее устройство.

Блок 3 осуществляет вычисление угла β наклона антенн приемных блоков определения Hn по формуле . В процессе снижения вертолета этот угол пересчитываете из-за уменьшения Hиз.

Устройство управления 4 предназначено для управления угловым положением антенн приемных блоков определения Hиз, и может быть выполнено, например, на основе механического привода с синхронным изменением углового положения антенн во всех N приемниках.

Приемный блок определения Hn 5 предназначен для приема эхо-сигналов от одного и того же участка земной поверхности с центром в полярных координатах αn и β вне зависимости от высоты полета вертолета. Он может быть выполнен, например, на основе узконаправленной рупорной антенны в вертикальной плоскости с раскрывом α по горизонтали. В количестве N приемные блоки определения Hn обеспечивают 360° зону приема вокруг вертолета, внешне напоминающую кольцо, ширина которого равна ДН антенн в вертикальной плоскости.

Блок 6 измеряет дальность Дn до земной поверхности в зоне приема блока 5 по первому принятому эхо-сигналу и может функционировать, например, на основе метода определения дальности [Кондратенков Г.С. Авиационные системы радиовидения. Монография / Под ред. Г.С. Кондратенкова. - М.: Радиотехника. 2015, с. 31].

В блоке вычисления Hn 7 производится операция определения значения расчетной высоты по формуле Hnn cosβ по информации от блоков 3 и 6. Блок 8 вычисляет разность измеренной и расчетной высот Δn=Hиз-Hn и может быть выполнен на основе вычитающего устройства. Схема сравнения 9 осуществляет сравнение модуля разности Δn с пороговым значением hΔ, а в блоке знаковой функции 10 производится определение, какое значение имеет разность Δn положительное или отрицательное.

Решающее устройство 11 предназначено для формирования сигнала о наличие препятствия в зоне посадки, на основе поступающих данных со схем сравнения 9 и блоков знаковой функции 10 и может быть выполнено, например, с использованием элементов «и» и «или». Выход с блока 11 является выходом устройства.

Устройство функционирует следующим образом.

После облучения зоны посадки зондирующим сигналом в приемный блок определения Hиз 1 поступают эхо-сигналы. По первому из них в блоке 2 определяется высота Hиз, значение которой поступает в блок вычисления β 3 и блок вычисления Δn 8. В блоке 3 рассчитывается значение угла наклона антенн приемных блоков 5 β, которое поступает в устройство управления 4 и блок вычисления Hn 7. Устройство управления 4 осуществляет управление ДНА приемного модуля 5 для направления ее оси в одну точку на земной поверхности с полярными координатами и , вне зависимости от высоты полета вертолета.

С выхода приемного блока определения Hn 5 эхо-сигналы, принятые с угловых направлений от участка земной поверхности находящегося на границе зоны посадки вертолета и центром в точке с полярными координатами αn и β, поступают в блок 6. По первому из них в блоке 6 определяется дальность Дn, значение которой поступает в блок вычисления Hn 7, где производится расчет высоты Hn по формуле Hnn cos β. Далее в блоке 8 вычисляется разность измеренной и расчетной высот Δn=Hиз-Hn, значение которой поступает на схему сравнения 9 и в блок 10. Здесь модуль разности Δn сравнивается с порогом hΔ и определяется в какой области лежит ее значение в положительной или отрицательной. С выходов схемы сравнения 9 и блока знаковой функции 10 данные поступают на вход решающего устройства 11, где при выполнении условия |Δn|≥hΔ и Δn>0 принимается решение о наличие препятствия в n-м секторе на границе зоны посадки вертолета или в центральной области - при условии |Δn| ≥hΔ и Δn<0.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из доступных источников неизвестен способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета, заключающийся в приеме эхо-сигналов непосредственно из зоны посадки вертолета независимо от его высоты.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявляемый способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета обеспечивает повышение вероятности обнаружения препятствий в зоне посадки за счет приема эхо-сигналов непосредственно из зоны посадки вертолета независимо от его высоты.

Способ обнаружения препятствий в зоне посадки вертолета, заключающийся в излучении сигналов по направлению к земной поверхности, приеме эхо-сигналов с угловых направлений и по нормали и измерении высоты полета вертолета Низ, отличающийся тем, что в процессе вертикального снижения осуществляют прием отраженных сигналов с угловых направлений N приемниками, установленными в секторах с при этом ось ДН n-й антенны направляют в точку с полярными координатами и где α - угол, образованный центрами диаграмм направленности соседних антенн приемников, - угол в горизонтальной плоскости между продольной осью вертолета и осью ДН n-ой антенны, β - угол в вертикальной плоскости между осью ДН n-ой антенны и нормалью к земной поверхности, n=1…N, α0=0, R - радиус зоны посадки, измерение высоты полета вертолета осуществляют антенной с шириной ДН где H0 - высота зависания вертолета перед началом посадки, измеряют дальности до земной поверхности в каждом секторе, рассчитывают по дальности высоту, сравнивают модуль разности измеренной и расчетной высот с пороговым значением hΔ и при выполнении условия принимают решение о наличие препятствия в этом секторе, когда , или в центральной области зоны посадки в противоположном случае.



 

Похожие патенты:

На пункте управления воздушным движением измеряют с помощью радиолокационных средств в последовательные моменты измерений с установленной периодичностью значения координат, скорости и курса движения летательного аппарата и каждого воздушного объекта, находящихся в его зоне ответственности.

Изобретение относится к области авиационной техники, к учебно-тренировочным системам. Полиэргатический тренажерный комплекс (ПТК) обучения предупреждения столкновения летательных аппаратов включает рабочие места пилотов в кабинах двух летательных аппаратов (ЛА), содержащих систему органов управления самолетом и автомат тяги двигателей, самолетный бортовой вычислитель, связанный с центральным вычислителем и связанный через адаптеры ввода с пилотажным навигационным оборудованием, систему отображения информации, аппаратуру межсамолетного обмена.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, пилотажно-навигационным комплексам, и предназначено для установки на летательные аппараты (ЛА). .

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления и контроля для обеспечения санкционированного безопасного трафика полета беспилотного воздушного судна (БВС).

Группа изобретений относится к способу предупреждения столкновения летательного аппарата (ЛА) с препятствиями и видеосистеме. Видеосистема содержит видеоблок с объективом, сетевой коммутатор, блок обработки данных, группу аналоговых преобразователей и группу АЦП-преобразователей, спутниковый навигационный приемник, табло для отображения времени до столкновения ЛА с препятствием, динамик звукового предупреждения, группу средств подсветки препятствия.

Предложен способ автоматизированного управления эксплуатацией беспилотного воздушного судна (БВС) при полетах в общем воздушном пространстве, объединяющий все этапы жизненного цикла, каждое (БВС) оборудовано бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, бортовым вычислителем и приемо-передающей радиостанцией для цифровой радиосвязи с базовой радиостанцией, со стационарным или подвижным пунктами управления, которые оборудованы автоматизированным рабочим местом оператора.

Группа изобретений относится к способу и системе предупреждения столкновений пилотируемого летательного аппарата с земной поверхностью, а также многофункциональному маневренному самолету.

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления и контроля для обеспечения санкционированного безопасного трафика полета беспилотного воздушного судна (БВС).

Изобретение относится к способу траекторного управления беспилотным летательным аппаратом (БЛА). Способ заключается в том, что производят вывод БЛА с диспетчерского пункта на траекторию с заданным углом наклона, корректируют угол наклона траектории при сближении с группой препятствий, каждое из которых аппроксимируют определенным образом.

Способ навигации беспилотного аппарата в присутствии по меньшей мере одного постороннего летательного аппарата в зоне пространства, окружающего беспилотный аппарат, согласно которому на основании мощности принимаемого сигнала вычисляют оценочное расстояние между беспилотным аппаратом и посторонним летательным аппаратом и подтверждают его, если оценочное значение данных позиционирования, вычисленное беспилотным аппаратом с использованием оценочного расстояния, по существу, соответствует измеренному значению данных позиционирования.

Для комплексного управления эксплуатацией беспилотного воздушного судна (БВС) с использованием информационных технологий каждый беспилотный летательный аппарат (БЛА) оборудован бортовой автоматической системой управления, спутниковой навигационной системой, высокоточными синхронизированными часами, бортовым вычислителем и приемо-передающей радиостанцией для цифровой радиосвязи с базовой радиостанцией, со стационарным или подвижным пунктами управления, которые оборудованы автоматизированным рабочим местом оператора.

Относится к радиотехническим методам определения местоположения объектов в воздушном пространстве и может быть использовано для предупреждения столкновений воздушных судов, в частности легких маневренных самолетов, имеющих минимум приборного оборудования и находящихся в зонах пониженной плотности воздушного движения при отсутствии диспетчерской поддержки.

Группа изобретений относится к беспилотной авиационной системе, беспилотному летательному аппарату и способу предотвращения столкновений при его полете. Беспилотный летательный аппарат содержит систему создания подъемной силы и тяги, систему управления полетом, систему предупреждения столкновений.

Изобретение относится к транспортным средствам. Транспортное средство содержит источник движущей силы, автоматическую коробку передач и электронный блок управления (ЭБУ) для выполнения первого и второго режима движения.

Система автоматического управления дроном сопровождения водолаза содержит на борту оборудования водолаза гидрофон, два ждущих мультивибратора, логический элемент ИЛИ, счетчик, индикатор, датчик команд, акустический излучатель, генератор импульсов, а на борту дрона его устройство управления содержит акустический излучатель, генератор импульсов, счетчик, RS-триггер, ждущий мультивибратор, логический элемент И, D-триггер, логический элемент ИЛИ, контроллер маршевого движения, четыре многоканальных мультиплексора, четыре регистра, сервоприводы рулевого движителя, движителя глубины, маршевого движителя и поперечного движителя, контроллер динамического позиционирования, датчик векторного нуля, соединенные определенным образом.

Устройство управления движением транспортного средства содержит устройство (50) электроусилителя руля, поворачивающее колесо (5F) транспортного средства (1), устройство (30) рулевого управления с переменным передаточным отношением, способное изменять отношение угла поворота руля (21) и угла поворота рулевого управления для колеса (5F), и устройство управления (10), выполняющее управление автономным движением, которое управляет автономным движением транспортного средства (1).

Изобретение относится к способу предупреждения столкновения морских судов. Для предупреждения столкновения дистанционно регистрируют переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям определенным образом, формируя матрицу эхо-сигналов от корпуса судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, измеряют углы рыскания и угловую скорость рыскания, формируют нечеткую формальную систему управления безопасным расхождением судов, обеспечивают выполнение алгоритма контроля с использованием матрицы нечеткого управления, нейронной сети, генетического алгоритма, прогнозируют моменты времени возникновения неблагоприятной ситуации, выбирают оптимальные режимы проведения операций безопасного расхождения движущихся судов.

Изобретение относится к способу мониторинга устройства пилотирования воздушного судна, содержащего орган пилотирования и информационную систему электронного управления полетом.

Дистанционное управление движением и вооружением беспилотной боевой машиной осуществляется за счет рычагов и механических устройств управления. Внутри броневого корпуса предусмотрены механические устройства, которые приводятся в действие электродвигателями, управление которыми осуществляется посредством бортовой ЭВМ, которая может получать информацию с жесткого диска о трассе маршрута движения, скорости движения в любой момент времени, управлять пушкой (заряжать орудие, наводить на цель, производить выстрел в заданный момент времени с учетом непрерывно измеряемых параметров воздействия на полет снаряда, отслеживания точки попадания и коррекции наведения орудия на цель), управлять пулеметом и ракетной установкой, управлять рытьем траншеи для скрытного размещения капсулы и рытьем траншеи для скрытного размещения боевого устройства.

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к системам дистанционного управления самолетом в боковом движении. Применяют астатический (интегральный) контур отработки заданных значений угловой скорости крена и управляют сигналом с интегратора элеронами и рулем направления.

Изобретение относится к радиолокационным системам посадки вертолета и может быть использовано при их разработке. Достигаемый технический результат - повышение вероятности обнаружения препятствий в зоне посадки за счет приема эхо-сигналов непосредственно из зоны посадки вертолета независимо от его высоты. Сущность изобретения состоит в том, что в процессе вертикального снижения осуществляют прием отраженных сигналов с угловых направлений N приемниками, установленными в секторах с, при этом ось ДН n-ой антенны направляют в точку с полярными координатами и, где n1…N, α00, R - радиус зоны посадки, измерение высоты полета вертолета осуществляют антенной с шириной ДН, где H0 - высота зависания вертолета перед началом посадки, измеряют дальности до земной поверхности в каждом секторе, рассчитывают по дальности высоту, сравнивают модуль разности измеренной и расчетной высот Δn с пороговым значением к hΔ и при выполнении условия Δn≥hΔ принимают решение о наличие препятствия в этом секторе, когда Δn>0, или в центральной области зоны посадки в противоположном случае. 2 ил.

Наверх