радиотехническая система навигации летательных аппаратов
Классы МПК: | G01S1/54 системы с узким лучом, обеспечивающие получение в приемнике импульсного сигнала огибающей несущего колебания луча, момент прихода которого зависит от угла между направлением с приемника на маяк и опорным направлением от маяка; системы с перекрывающимися широкими лучами, определяющие узкую зону и обеспечивающие получение в приемнике импульсного сигнала огибающей несущего колебания луча, момент прихода которого зависит от угла между направлением с приемника на маяк и опорным направлением с маяка |
Автор(ы): | Антонов В.А., Игнатьев Ю.А., Филаретов Ю.С. |
Патентообладатель(и): | Всесоюзный научно-исследовательский институт радиоаппаратуры |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-04-22 публикация патента:
30.08.1994 |
Сущность изобретения: радиотехническая система навигации летательных аппаратов содержит азимутально-дальномерный радиомаяк 1, приемную антенну 2, два приемника 3, 7, передатчик 5, блок 4 измерения азимута и дальности, передающую антенну 6, блок 8 передачи данных, измеритель 9 временных интервалов, вычислительный блок 10 и дешифратор 11. 2 - 3 - 4 - 8 - 5 - 6, 2 - 7 - 9 - 10, 7 - 11 - 10, 4 - 5, 3 - 8. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА НАВИГАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, содержащая наземный азимутально-дальномерный радиомаяк радиотехнической системы ближней навигации и бортовое оборудование n летательных аппаратов, где n![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018050/8805.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для навигационного обеспечения летательных аппаратов (ЛА) всех классов и назначения, в частности низколетящих ЛА. Известны импульсные радиотехнические системы определения местоположения подвижных объектов, использующие разностно-дальномерный принцип (см., например, Г.П.Астафьев, В.С.Шабшаевич, Ю.А.Юрков, Радионавигационные устройства и системы. М.: Сов.радио, с.656), состоящие из бортовых приемоиндикаторов, расположенных на подвижных объектах, и цепочки синхронизированных стационарных наземных станций. Известны также спутниковые разностно-дальномерные и псевдодальномерные радионавигационные системы (Радиотехнические системы. /Под ред.Ю.М.Казаринова. М.: Высшая школа, 1990, с.302-321), включающие, кроме бортовых измерителей, созвездие активных спутников и сеть наземных контрольных станций. Указанные системы обладают достаточно высокой точностью определения местоположения, большой дальностью действия и обеспечивают навигацию низколетящих ЛА. Недостатки этих систем: значительная сложность и стоимость, а также высокая уязвимость с военной точки зрения. Известны и широко эксплуатируются радиотехнические системы ближней навигации (РСБН) ЛА, построенные по азимутально-дальномерному принципу (см. Современные системы ближней радионавигации летательных аппаратов. / Под ред. Г.А.Пахолкова. М.: Транспорт, 1986), состоящие из наземного радиомаяка и оборудования, установленного на борту ЛА. Бортовое оборудование, включающее приемник, передатчик и блок измерения обеспечивают измерение дальности методом запрос-ответ (роль ответчика выполняет наземный радиомаяк) и азимута на борту путем измерения временного интервала между моментами разворота равномерно вращающейся направленной антенны наземного радиомаяка на север ("северный сигнал", формируемый как результат совпадения всенаправленно излучаемых радиомаяком "опорных" сигналов) и на данный ЛА (азимутальный сигнал). Известна модификация системы РСБН, бортовое оборудование которой содержит дополнительные блок аппаратуры передачи данных (АПД) и приемник, работающий на частоте бортового передатчика, обеспечивающие обмен информацией между ЛА, работающими в системе, или между каждым ЛА и наземным радиомаяком. Эта модификация аппаратуры является прототипом изобретения. Простота и малая стоимость оборудования РСБН обусловили его широкое распространение (в эксплуатации находятся несколько тысяч наземных радиомаяков и десятки тысяч бортов). Большое количество радиомаяков обеспечивает его малую уязвимость в условиях боевых действий. Однако дальность действия системы РСБН ограничена радиогоризонтом (500 км на высоте 20000 м и около 30 км на высоте 50 м) и на малых высотах полета ЛА оказывается существенно ниже предельной дальности, определяемой линией связи (500 км). Цель изобретения - увеличение дальности действия системы на малых высотах. Это достигается тем, что в состав бортового оборудования системы РСБН, содержащего последовательно соединенные приемную антенну, первый приемник, блок измерения, передатчик и передающую антенну, подключенный к приемной антенне второй приемник, а также блок АПД, первый вход которого подключен к выходу первого приемника, а выход - к второму входу передатчика, введены измеритель временных интервалов, вычислитель и дешифратор, причем входы измерителя временных интервалов и дешифратора подключены к выходу второго приемника, выходы измерителя временных интервалов и дешифратора - к соответствующим входам вычислителя, а второй вход блока АПД соединен с вторым выходом блока измерения. Сущность изобретения заключается в том, что ЛА, не имеющие связи с наземным радиомаяком, определяют свое местоположение разностно-дальномерным методом по сигналам АПД трех ЛА, имеющих в данный момент времени связь с радиомаяком и жестко синхронизированных его опорными сигналами. Ввиду того, что ЛА этой группы находятся выше над поверхностью земли, чем антенны радиомаяка, границы радиогоризонта существенно раздвигаются и дальность действия системы резко увеличивается. На чертеже приведена структурная схема предлагаемой системы. Она состоит из азимутально-дальномерного радиомаяка РСБН 1 и четырех или более ЛА, бортовое оборудование которых включает последовательно соединенные приемную антенну 2, первый приемник 3, блок измерения 4, передатчик 5 и передающую антенну 6. Кроме того, в состав бортового оборудования входят подключенный к приемной антенне второй приемник 7, соединенные с ним последовательно измеритель временных интервалов 9 и вычислитель 10, а также блок аппаратуры передачи данных 8, первый вход которого подключен к выходу первого приемника 3, второй вход - к выходу блока измерения 4, а выход - к второму входу передатчика 5, и дешифратор 11, вход которого соединен с выходом второго приемника 7, а выход - с вторым входом вычислителя 10. Система работает следующим образом. Азимутальные и опорные сигналы радиомаяка 1 через приемную антенну 2 и приемник 3 попадают на вход блока измерения 4, на выходе которого образуется измеренное значение азимута данного ЛА относительно наземного радиомаяка. Кроме того, блок измерения 4 формирует и через передатчик 5 и антенну 6 излучает запросные сигналы дальности, которые ретранслируются наземным радиомаяком, через приемную антенну 2 и приемник 3 попадают на вход блока измерения 4, а последний образует на выходе измеренное значение дальности от данного ЛА до наземного радиомаяка. Измеренные значения азимута и дальности с выхода блока измерения поступают на вход блока аппаратуры передачи данных 8, где они кодируются и через передатчик 5 и передающую антенну 6 излучаются в эфир в виде импульсной посылки, привязанной к одному из двухградусных опорных сигналов наземного радиомаяка, появившихся на выходе приемника 3. Таким образом работают все ЛА, имеющие непосредственный радиоконтакт с наземным маяком. Эти ЛА работают в обычной системе РСБН. Единственное отличие - обязательное наличие информации об азимуте и дальности в информационной посылке системы-прототипа. При этом все ЛА, в том числе и не имеющие в данный момент времени связи с наземным радиомаяком, принимают сигналы других ЛА, работающих в данный момент времени с наземным радиомаяком с помощью приемника 7. Принятые сигналы с выхода приемника 7 попадают на измеритель временных интервалов 9, один из вариантов реализации которого - последовательно соединенные дешифратор кода номера ЛА и преобразователь время-цифровой код, определяющий разницу во времени прихода сигналов АПД от различных ЛА. Значения разностей поступают в вычислитель 10 (в случае, если блок 9 выполнен в указанном варианте, вычислитель 10 представляет собой цифровое вычислительное устройство). С другой стороны информационная посылка с приемника 7 поступает на вход дешифратора 11, идентичного дешифратору, установленному в блоке АПД (блок АПД представляет собой шифратор-дешифратор с цепями коммутации, управления, накопления и "упаковки" передаваемой и принимаемой информации), декодируется в нем и данные о координатах ЛА (R, Q), сигналы которого принимаются в данный момент времени, также попадают на вход вычислителя 10. Функции вычислителя 10 сводятся к расчету координат Х0, У0 ЛА, на котором он установлен, по координатам Хм, Ум наземного радиомаяка РСБН, полярным координатам R1, Q1, R2, Q2 и R3, Q3относительно точки установки наземного радиомаяка трех ЛА, имеющих в данный момент времени связь с этим радиомаяком, и разностям t12, t13времени прихода сигналов АПД соответственно от первого-второго и первого-третьего ЛА с использованием известных разностно-дальномерных алгоритмов. Координаты Х0, У0 могут быть вычислены путем решения системы двух уравнений с двумя неизвестными![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-2t.gif)
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-3t.gif)
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-4t.gif)
Дкм=4,12(
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-5t.gif)
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-6t.gif)
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-7t.gif)
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-8t.gif)
Если работа ведется с другим ЛА, находящимся на высоте Н3 = 100 м, то дальность действия здесь составит
Дкм=4,12(
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-9t.gif)
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-10t.gif)
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-11t.gif)
![радиотехническая система навигации летательных аппаратов, патент № 2018855](/images/patents/455/2018855/2018855-12t.gif)
Класс G01S1/54 системы с узким лучом, обеспечивающие получение в приемнике импульсного сигнала огибающей несущего колебания луча, момент прихода которого зависит от угла между направлением с приемника на маяк и опорным направлением от маяка; системы с перекрывающимися широкими лучами, определяющие узкую зону и обеспечивающие получение в приемнике импульсного сигнала огибающей несущего колебания луча, момент прихода которого зависит от угла между направлением с приемника на маяк и опорным направлением с маяка
коврик для молитвы мусульманина - патент 2506604 (10.02.2014) |