Система приборной аэронавигации

 

О П И С А Н И Е 6 5586

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф.ёР

lг. == (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 12.12.74 (21) 2089894/18-09 (51)М.К.. G 01S1!16 (23) Приоритет — (32) 14.12.73

28.03.74 Государственный комитет

СССР

I ло делам изобретений и открытий

l I (33) Франция (31) 7344802

7410898

I (43) Опубликовано 30.10.79. Бюллетень № 40 (45) Дата опубликования описания 20.12.79 (53) УДК 621.39ф. .933:527.8 (088.8) (72) Авторы

:изобретения

Иностранцы

Робер Жандре и Морис Шаба (франция) Иностранная фирма

«Томсон-ЦСФ» (Франция) (71) Заявитель ч

I (54) СИСТЕМА ПРИБОРНОИ АЭРОНАВИГАЦИИ

Изобретение относится:к радйонавигации.

Известна система приборной аэронавигации, содержащая на борту летательного аппарата импульсный метеорологическчй приемопередатчик, соединенный через блок высокочастотного разделения с антенной, блок механического управления антенной, соединенный с индикатором метеообста новки, вход которою соединен с выходом .импульсного метеорологического приемопередатчика, блок обработки, выход которого подключен к блоку индикации, а один,из входов = к блоку механического управления антенной, и по крайней мере один наземный радиомаяк ответчик 11)...

Однако в известной системе навигации на,всех этапах,полета:и посадкИ необходимо устанавливать иа борту летательного аппарата две отдельные .радйойокацФОнные станции (метеорологическую и радиолока, ционную станцию посадки П.М), что обыч но затруднительно из-за дефыцита свободного места, Цель изобретения — упрощение системы путем использования сигналов .метеорологического радиолокатора,на этапе полета и посадки по приборам.

Поставленная цель достигается тем, что ,в систему приборной аэронавигации, содержалящую на борту летательного аппарата импульсный метеорологический приемолередатчик, соединенный через блок высокочастотного разделения с антенной, блок ме5 !ханического управления, антенной, соединенный с индикатором метеообстановки, вход которого соединен с.выходом импульсного метеорологМесиого- приемопередатчика, блок обработки, выход которого подключен к блоку, индикации, а один из входоз — к блоку механического управления антенной, и по крайней мере один наземный радиомаяк-ответчик, между блоком высокочастотного разделения и бл оком обработки включен приемник системы посадки по приборам ILM, работающий на частоте, отличной от частоты импульсного метеорологического приемопередатчика, при этом приемник системы посадки по прибора м

ILM содержит последовательно соединенные цепь синхронизации и широкополос:ную приемную цепь, каждый из выходов которой подключен к соответствующим входам компаратора и сумматора, при этом

25 вход цепи синхронизации приемника соединен через блок высокочастотного разделе" ния с входом синхронизации импульсного метеорологического приемопередатчика, вход широкополосной приемной цепи соединен "с другим выходом блока высокочастот-!

695586 його "разделенйя, выходы компаратора", "сФ ммаътора й- цейи "синхронизации являются

= ВЬГТХбДаЪ4И ПРИЕМНИКа СИСТЕМЫ ПОСаДКИ ПО приборам ILM и подключены к входам блока обработки, а входы цепи синхронизации и широкополосной приемной цепи являются

"" ="его входами;"а также" тем, что широкопо"лбсная пртиемная пепь" содержит" разделительный фильтр, каждый из выходОв .кото" " рого через последовательно соединеннь|е смеситель, предварительный усилитель, логарифмический усилитель и детектор иод«лючены соответственно к входатм cj>%rfvra opa и компаратора приемника системы .посадки,,по приборам ILM, вторые входы смесителей объединены и соединены с соотвтегствующим выходом цепи синхронизации приемника системы посадки. по приборам

П.М, а также тем, что широкополосная приемная цепь содержит последовательно соединенные полосовой фильтр, смеситель, широкололосный предварительный усилитель и разделительный фильтр, каждый из двух выходов которого через последовательно соединенные логарифмический усйлйтъель и детектор подключены соответственно к входам сумматора и компаратора приемника системы посадки по приборам П.М.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенной системы;на фиг. 2 — структурная электрическая схема приемника системы посадки по приборам ILM;.на фиг. 3 и 4 — варианты реализации широкополосной приемной цепи.

Система (фиг. 1) содержит импульсный метеорологический лриемопередатчик 1, ъантенну 2, блок 3 высокочастотного разделения, индикатор 4 метеообстановки, блок 6 механического управления антенной, приемник 6 системы посадки по приборам ILM, блок 7 обработки, блок 8 индикацйи и радиомаяк-ответчик 9.

Приемнйкт системы посадки по йриборам ILM (фиг. 2) содержит цепь синхронизации 10, широкополосную приемную цепь

l1, компаратор 12 и сумматор 13.

Широкополосная .приемная цепь (фиг. 3) содержит разделительный, фильтр 14, смесители 1$ H 16, предварйтельные усилители

17 и 18, логарифмические усйлители 19 и

20 и детекторы 21 и 22.

Широкополосная приемная |цепь (фиг. 4) содержит полосовой фильтр 23, сМеситель

24, широкополосный ..предварительный усилитель 25, разделительный фильтр 26, логарифмические усилители 27.и 28 и детекторы

29 и 30.

Система приборной аэронавигации рабо. тает следующим образом.

При передаче сигналы излучаются в виде импульсов большой длительности, выдаваемых метеорологическим приемопередатчиком 1. В обычном режиме аередачи метеоинфор аации эти,импульсы не позволяют ттътттт тъ ъ тттъть т ътт тъттттть ттъттттть ттлъттъттттт

4 скольку трудно выделить нужный объект среди других""отраженных от земли сигналов и метеорологический приемник использует не всю информаЦию, содержащуюся в отражен ном сигнале. Для достижения необходимой точности наземные радиомаяки ретранслируют, сигналы, принятые на метеочастоте с другой частотой. Приемник 6 системы посадки по приборам ILM рабоto тает .на частоте, отличной от частоты метеорологического приемопередатчика 1, в полосе- частот, достаточно .широкой для ис поъльзоватййя всей информации, содержащеися в каждом принятом, импульсе, и, содержит средства для подавления сигналов

:на рабочей частоте метеорологического приемопередатчика.

Приемник 6, который принимает информацию для посадки по приборам, подключен к блоку 3 высокочастотного разделения

:и,к антенне 2.. с .

Импульсы, излучаемые ;метеорологическлм и риемопередатчиком 1, например, на частоте Fo-" ретранслируются наземными

g5 радиомаяками=ответчиками 9, но с другой частотой F, + ЛР. Сигналы, принимаемые антенной 2 в зависимости от типа последней, включают в себя обычно сигнал .приема,или сигнал суммы Х и один или два сигзо нала углового измерения, обозначаемых в целом через Л, если речь идет об антенне моноимпульсного типа. Сигнал Z поступает в приемник 6 через блок 3 высокочастотноФо разделения. Синхронизирующий сигнал

S, соответствующий части излучаемого,им35 пульса, также передаемся в приемник 6 че.рез блок 3 для создания возможности изме рения дальности путем измерения временных интервалов между, сигналами S,è Z.

40 На этапе полета по маршруту сигналы Х соответствуют сигналам, отраженньгм от блоков или от земли,и постулают непосредственно в метео1рологический и риемопередатчик 1. При этом сигналы;имеют ту же

45 частоту F, что и при излучении.

На этапе посадки роль блока 3 состоит в .йаправтлении сигналов, принимаемых от радиомаяков и .имеющих частоту Fp+AF, в приемник 6. Один или,несколько сигна50 лов углового, измерения Л, которые не представляют интереса для метеорологического приемника, подаются непосредственно в п.рие,мник 6.

Приемник 6 выдает видеочастотные сиг55 палы, которые используются блоком 7 обработки, также подключенный к блоку 6 механического управления антенной, сообща|ощему ему о лоложении антенны в каждый момент времени, и и блоку 8 .индикации, который прдставляет пилоту обработанную, информацию.

В -предлтат аемой системе метеорологический .приемопередатчик 1 является таким образом общим для,метеорологической ра.. т вт т * nттт\тть rnrr тттттттт тт rr nrr nrrnmrrrrr т

695586

Измерение малых дальностей становит- 50 ся возможным прежде всего благодаря тому, что рабочая частота в режиме :приема системы 1LM отличается от частоты- излу чения. Таким образом, создается возможностыработы приемника б до окончания азILM. ÀHòåHHà 2 и блок 5 также являются общими для этих систем. Однако антенна мо жет быть модифицироваца нли заменена другой антечной для того, чтобы создать один или два сигнала углового- иЗМерення, 5

На этапе пооадки,излучаемые сигналы по ступают на полуактивные радиомаяки-ответчиии 9, установленные на взлетно-посадочной полосе.

Принягые сигналы затем обрабатывают- 10 ся приемником. б и блоком 7 обра ботки.

При этом в известной системе вид излучаемых сигналов- задан, характеристики метеорологической РЛС определены заранее. Длительность импульсов является 15 большой (5 — 6 мк/с), что при использовании обычного приемн ика, настроенного на импульсы такой длительности, приводит к сред ней ошибке по дальности порядка 80 м и не позволит измерять дальность меньше щ

800 м. Антенна сканирует в пространстве с малой скоростью (60 град/с) в большом угловом диапазоне (90), что приводит к низкой - частоте обновления информации (один ход антенны примерно за четыре се- 25 кунды). Наконец, частота повторения им пульсов является низкой (200 au), что частично компенсируется медленностью сканйромания за BpeMst прохождения луча антен ны по мишени, последняя принимает"при - 30 мерно десять импульсов, Эти характеристики недостаточны для выполнения .надлежащим образом посадки по приборам, .при которой необходимо иметь высокую точность по дальности до 35 очень малой дальности при высокой частотв обновления информации.

Хотя длительность и частота повторения импульсов, а также cNopocTb сканирования антенны остаются такими же, как-и в мете - 40 орологической РЛС, тем,не менее согласно изобретению можно будет получать информацию, достаточную для созданйя возможности посадки по приборам.

Точность по дальности достигается" за 45 счет осуществления измерений не по .пол..ным импульсам, а по их передним фронтам .

В связи с этим приемник б содержит прием ные цепи с полосой пропускания в 10—

20 раз более широкой, чем полоса пропус- 50 кания метеорологического,йриемннка, для создания возможности четкого выделенйя фронтов импульсов. Дальность измеряется путем определения временнопо "интервала между передним фронтом излучаемого им- 55 пульса и передним фронтом принимаемого .импульса. При этом ошибка по дальности может составлять менее 10 м. лучения импульсов и измерения очень малых дальностей..

Наконец, точность по углу достигается за счет применения метода сравнения амплитуд либо на уровне антенны, если .последняя является аЖ енной моноимпульсного типа, либо,на уровне радиомаяка. Эта точность повышается здесь за счет согласования полосы пропуокания одной или нескольких цепей каналов измерения угла с длительнб стью принимаемых импульсоВ.

Это тем более возможно, что радиомаяки представляют собой точечные мишени, освобождаемые от окружающих отраженных сигналов за счет"сдвига частоты Л1..

Как указывалось, метеорологический приемопередатчик 1 связан с антенной 2 через блок 3, который при приеме,направляет сигналы радиомаяков-счетчиков 9 в приемник б. В последний с блока 3 поступают принимаемый сигнал, идущий из циркулятора 31, и синхронизирующий сигнал, выдаваемый блоком 32 связи в момент излуче ния.

Синхронизирующий сигнал обрабатывается в цепи синхронизации 10. Эта цепь содержит преобразователь, идентичный преобразователям радиомаяков, гетеродин, необходимый для преобразования частоты принятых сигналов, контур автоматической подстройки частоты для подстройки частоты гетеродина и детектор, выдающий видеоча тотный синхронизирующий сигнал в блок 7 обработки, который использует его чля осуществления,измерений дальности. Сигналы приема, снимаемые с циркулятора 31, подаются в широкополосную приемную цепь 11. Эта цепь является широкополосной, поскольку она принимает сигналы различных частот, ретранслируемые радиомаяками-ответчиками

9. Она содержит фильтрующие средства для выделения ситйалов от каждого радиомаяка; Это выделение может осуществляться на сверхвысоких частотах или на промежуточной частоте, Затем сигналы раздельно детектируготся И Яейь И выдает два сигнала S и S (или четыре сигнала, если радио маяки ретранслируют сигналы на четырех различных частотах). Эти сигналы. подаются на компаратор 12, который вырабатывает сигнал Л, зависящий от разности амплитуд сигналов S> и S>. Компаратор 12 йредставляет сббой,,например, дифференц иальный усилитель. В некоторых случаях может использоват ься су мм атор 13, который" принимает оба сигнала S и S и выдает сигнал, служащий для определения момейта приема сигналов радИомаяков. Измерение дальностей осуществляется по перед.нйй" или задйим фронтам излучаемых илн прийимаемйх импульсов. При этом сумматбр 13 должеи" иметь досФаточно широкую пблосу пропусеания для сохранения этих передних или"задййх фронтов. Затем сигна695586 лы Z и Л подаются,на блак 7 обработки.

Поскольку наземные радиомаяки находятся

:на различных расстояниях от самолета, соответствующие им сигналы принимаются не одновремен.но.

Таким образом, блок 7 обработки опознает и выделяет информацию о дальности и об угле для каждого радиомаяка.

На фиг. 3 приведен вариант выполнения приемной цепи 11, в которой разделение сигналов от,радиомаяков осуществляется

:на сверхвысоких частотах. Эта цепь содержит разделительный фильтр,14, в который поступают сигналы, принимаемые антенной

2 и натгравляемые блоком 8, .и который выдает два различных сигнала, один на частоте F>+AF, а другой на частоте Fp+AF>, где F< — частота излучения .метеорологической Р,ЛС; AF и hF — сдвиги частот, создаваемые каждым,ра диомаяком-ответчиком 9, Выходные сигналы разделительного фильтра 14 подаются,на два смесителя 15 ,и 1б, в которые поступает также сигнал гетеродина, находящегося в цепи синхронизация 10, и которые выдают соответствующие сигналы промежуточной частоты. Затем эти сигналы усиливаются двумя предварительными усилителями .17 и 18. Принятые сигналы остаются разделенньгми до выхода цепи. Они проходят последователыно через логарифмические усилители .19 и 20 и де текторы 21,и 22, а затем |подаются на компаратор 12 и на сумматор 18 (фиг. 2)

На фиг. 4 показана приемная цепь, в которой разделение сигналов осуществляется на промежуточной частоте.

В этой цепи полосовой фильтр 28 подавляет частоту передачи метеоинформации (т. е. сигналы этой частоты) и проП,ус кае т только сигналы радиомаяков,с частотами

1 о+ЛР1 и 1 о+Л1 . Эта цепь подавляет таким образом сигналы, отражаемые от земли, а в смеситель 24 поступает также mrнал гетеродина, находящегося в цепи синхронизации 10. Кроме того, приемная цепь содержит широкополосный предваритель ный усилитель 25 и .разделительный фильтр

2б, который осуществляет разделение сигналов каждого радиомаяка по промежуточной частоте. Последовательность приема такая же,,как .и в случае, представленном на фиг. 3. В случае, показанном на фиг. 4, си гналы остаются разделенными и проходят последовательно через одинаковые логарифмические усилители 27 и 28 и детекто ры 29 и 80. Затем они сравниваются в компараторе 12 и суммируются в сумматоре 18, после чего подаются в блок 7 обработки.

В примерах, представлеенных:на фиг. 3

B 4, цепи должны иметь достаточно широ:кие полосы пропускания для передай Мередних .или задних фронтов, необходймых для измерения дальности. Однако при угловых измерениях в последующей обработке

10 участвует только амплитуда сигналов и достаточно иметь менее широкую полосу пропускания. Именно поэтому в этих вариантах можно предусмотреть, например, .перед разделительным фильтром отвод для подачи принятых сигналов в широкополосные цепи, предназначенные для измерения, дальности. При этом остальные схемы приемной цепи 11 обязательно должны иметь широкие .полосы пропускания. !

Формула изобретения

1. Система приборной аэронавигации, содержащая на борту летательного аппарата импульсный метеорологический приемопередатчик, соединенный через блок высокоI частотного разделения с антенной, блок мехаиического управления антенной, соединенный. с индикатором метеообстановки, вход, которого соединен с выходом импульсного метеорологического прямопередатчика, блок обработки, выход которого подключен к блоку индикации, а один,из входов — к

25 блоку механического упра;вления а.нтен;ной, :и по крайней мере один наземный радиомаяк- ответчик, отличающаяся тем, что, с целью упрощения системы путем .использования сигналов метеорологического, 30 радиолокатора на этапе полета и посадки по приборам, между блоком высокочастотного разделения и блоком об работки включен приемник системы посадки по приборам

ILM, .работающий:н а частоте, отличной от частогы импульсного метеорологического приемопередатчика, при этом приемник системы посадки по приборам ILM содержит последовательно соединенные цепь синхронизации и широкополосную .приемную

4р цепь, каждый из вымодов которой подключен к соответствующим входам компарато ра.и.сумматора, при этом вход цепи синхрониза ции приемника соединен через. блок высокочастотного разделения. с входом син45 хронизации импульсного метеорологическо- .го приемопередатчика, вход широкополосной приемной цепи соединен с другим выходом блока высокочастотного разделения, выходы компаратора, сумматора .и цепи синхронизации являются выходами прием:ника системы посадки по приборам П.M u подключены к входам блока обработки, а входы цепи синхронизации и широкополосйой приемной цепи являются его входами.

5s 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что широкополосная приемная цепь со держит разделительный фйльтр, каждый из выходов которого через последовательно соединенные смеситель,,предварительный бр усилитель, лога,рифмический усилитель и, детектор подключены соответственно .к вхо " дам -еум матора и компаратора приемника системы посадки по п риборам ILM, вторые входы смесителей объединены,и соединены

65 с соответствующим выходом .цепи синхро695586

Рие 2 низации приемника системы посадки по приборам П.М.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что широкополосная приемная цепь содержит последовательно соединенные полосовой фильтр, смеситель, широкополосный предварительный усилитель,и разделительный фильтр, каждый из двух выходов которого через последовательно соединенные логарифмический усилитель и детектор подключены соответственно к входам сумматора,и компа ратор а приемника:системы посадки по приборам П.М.

Приоритет по пунктам:

14.12.73 — по и. 1;

28.03.74 — по пп. 2 и 3.

Источник.информа|ции, принятый во внимание при экспертизе:

10 1. Патент Франции № 2199594, кл.

G 01 S 1/00, опублик. 17.05.74 (прототип).

695586 щйййв1мммйВгаяв — "-.-:аыййм к . = "- Ф ФФь|ак-:вймайй :: ь- ";-;".

Составитель Е. Погиблов 1

Редактор Н. Суханова Техред А, Камышникова Коррекrop C. Файн

Заказ 1208/1526 Изд. № 656 Тираж 681 .::- Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий р .-": 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»