УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЯНОЧНОГО КУРСА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 1996 года по МПК G01C21/24 

Изобретение касается измерений и может быть использовано при определении стояночного курса летательного аппарата (ЛА).

Известно устройство определения и устранения девиации, содержащее блок выставки с теодолитом, установленный на корпусе гироплатформы инерциальной системы ЛА, и наземный ориентир с известным азимутом относительно точки привязки ЛА. Недостатком данной системы является ее полуавтономность, обусловленная необходимостью привязки ЛА к точке с заранее известным азимутом относительно наземного ориентира.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения стояночного курса ЛА, включающее сопряженные инерциальную навигационную систему (ИНС), задающую базовое направление меридиана, и оптический теодолит, выдающий значение стояночного курса на средства индикации по измерениям относительно двух реперных точек, расположенных вдоль продольной оси ЛА. Недостатком данного устройства является длительное время определения стояночного курса группы ЛА, что связано с необходимостью его последовательного перемещения от ЛА к ЛА, а также зависимостью точности определения от аргономических (субъективных) способностей оператора.

Задача изобретения сокращение времени определения стояночного курса ЛА и тем самым уменьшение времени подготовки самолета к вылету.

Задача решается за счет того, что в устройстве определения стояночного курса летательного аппарата, содержащем инерциальную навигационную систему, оптический теодолит и средство индикации, дополнительно введены лазерный дальномер, сопряженный с оптическим теодолитом, два съемных уголковых отражателя, блок управления измерениями и вычислитель, первый и второй входы которого связаны соответственно с выходами оптического теодолита и лазерного дальномера, входы которых связаны с выходом блока управления измерениями и третьим входом вычислителя, четвертый вход которого связан с ИНС, а выход соединен со входом средства индикации, а два съемных уголковых отражателя установлены на фюзеляже вдоль продольной оси ЛА.

Кроме того вычислитель содержит первый и второй триггеры, первый, второй, третий и четвертый блоки вычитания, первый и второй сумматоры, первый и второй блоки умножения, блок деления, первый и второй функциональные преобразователи, причем первые входы первого и второго триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя, а вторые входы с третьим входом вычислителя, четвертый вход которого соединен со вторым входом второго сумматора, первый вход которого через первый блок умножения соединен с выходом первого блока вычитания, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами первого триггера, первый и второй выходы второго триггера соединены соответственно с первым входами второго блока вычитания и первого сумматора, и вторыми входами второго блока вычитания и первого сумматора, выходы которого соединены со входами первого блока деления, выход которого соединен со вторым входом второго блока умножения, первый вход которого через второй функциональный преобразователь соединен с выходом первого блока умножения, выход второго блока умножения через первый функциональный преобразователь соединен с первым входом третьего блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, выход третьего блока вычитания соединен с первым входом четвертого блока вычитания, второй вход которого соединен с первым выходом первого триггера, а выход с выходом блока вычислителя.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются:
связи между новыми и известными признаками, т.е. новая схема устройства;
схема вычислителя.

Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных технических решениях не обнаружены.

Применение всех новых признаков позволяет сократить время определения стояночного курса ЛА за счет замены длительного процесса наведения вычислениями и размещением устройства стационарно в определенном месте аэродрома и последовательного определения стояночного курса группы ЛА без перемещения устройства к каждому самолету.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для определения стояночного курса ЛА; на фиг. 2 структурная схема вычислителя; на фиг. 3 схема процесса измерения стояночного курса.

Устройство для определения стояночного курса ЛА содержит ИНС 1, оптический теодолит 2 и средства индикации 3, а также дополнительно введенные лазерный дальномер 4, два съемных уголковых отражателя 5, блок 6 управления измерениями и вычислитель 7, первый и второй входы которого связаны соответственно с выходами оптического теодолита 2 и лазерного дальномера 4, входы которых связаны с выходом блока 6 управления измерениями и третьим входом вычислителя 7, четвертый вход которого связан с инерциальной навигационной системой 1, а выход соединен со входом средства индикации 3, два съемных уголковых отражателя 5 устанавливаются на фюзеляже вдоль продольной оси ЛА.

Кроме того, указанная цель достигается тем, что вычислитель содержит первый 8 и второй 9 триггеры, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 блоки вычитания, первый 14 и второй 15 сумматоры, первый 16 и второй 17 блоки умножения, блок 18 деления, первый 19 и второй 20 функциональные преобразователи, причем первые входы первого 8 и второго 9 триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя 7, а вторые входы с третьим входом вычислителя 7, четвертый вход которого соединен со вторым входом второго 15 сумматора, первый вход которого через первый блок 16 умножения соединен с выходом первого блока 10 вычитания, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами первого 8 триггера, первый и второй выходы второго 9 триггера соединены соответственно с первыми входами второго блока 11 вычитания и первого 14 сумматора, и вторыми входами второго блока 11 вычитания и первого 14 сумматора, выходы которых соединены со входами блока 18 деления, выход которого соединен со вторым входом второго блока 17 умножения, первый вход которого через второй 20 функциональный преобразователь соединен с выходом первого блока 16 умножения, выход второго блока 17 умножения через первый 19 функциональный преобразователь соединен с первым входом третьего блока 12 вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго 15 сумматора, выход третьего блока 12 вычитания соединен с первым входом четвертого блока 13 вычитания, второй вход которого соединен с первым выходом первого 8 триггера, а выход с выходом вычислителя 7.

Блок управления измерениями предназначен для синхронизации во времени по двум уголковым отражателям 5 путем управляющего воздействия на первый 8 и второй 9 триггеры. Средство индикации 3 представляет собой указатель стояночного курса ЛА.

Устройство для измерения стояночного курса работает следующим образом.

В произвольной точке аэродрома устанавливается электрооптическое угломерно-дальномерное устройство и задается базовое направление меридиана с помощью инерциальной навигационной системы 1, например типа МИС. На фюзеляже ЛА устанавливаются два уголковых отражателя 5 в точках их крепления, расположенных вдоль оси ЛА. С помощью теодолита 2 и лазерного дальномера 4 измеряется азимут А₁ и дальности L₁ до первого уголкового отражателя 5, установленного в носовой части ЛА, затем аналогично измеряются азимут А₂ и дальность L₂ до второго уголкового отражателя 5, расположенного в хвостовой части ЛА. В вычислительном устройстве на основании выполненных измерений вычисляется дополнительный угол β следующим образом. На фиг. 3 в треугольнике обозначим смежные с осью Х углы через α и κ. Тогда согласно (6) имеем:
tg ctg ; (1)
90^°- (2)
Из совместного решения (1) и (2) получим:
α 90^°- + arctg ctg (3)
С учетом того, что β 180^о α имеем:
β 90^°+ + arctg ctg (4)
С учетом вычисленного угла β стояночный курс ЛА определяется:
ψ_o А₁ β
Вычислитель 2, реализующий выражение (4) и (5), работает следующим образом.

На первые входы первого 8 и второго 9 триггеров поступают сигналы, пропорциональные азимутам А₁, А₂ и дальностям L₁, L₂ до уголковых отражателей 5, а на вторые их входы поступают сигналы от блока 6 управления измерениями и осуществляется синхронизация измерений по времени. Сигналы с выходов триггеров поступают на первый 10 и второй 11 блоки вычитания и первый 17 сумматор, где формируются сигналы А₁ А₂, L₁ L₂, L₁ + L₂ соответственно. Сигнал А₂ А₁ с первого блока 10 вычитания поступает на первый блок 14 умножения, где умножается на 0,5. С выхода первого 14 блока умножения полученный сигнал поступает на вход второго 20 функционального преобразователя, а также на первый вход второго 18 сумматора, на второй вход которого поступает сигнал со сдвигом на 90^о от ИНС. Сформированный на входе второго 20 функционального преобразователя сигнал
ctg поступает на первый вход второго блока 15 умножения, а сформированный на выходе второго 19 сумматора сигнал
90^°+ поступает на второй вход третьего блока 12 вычитания. Разность L₂ L₁ с выхода второго блока 11 вычитания и сумма 2 + 1 с выхода первого 17 сумматора поступают на блок 16 деления и далее на второй вход второго блока 15 умножения. Сформированный на выходе второго блока 15 умножения сигнал
ctg поступает на вход первого 19 функционального преобразователя, где формируется сигнал
arctg ctg
Полученный сигнал поступает на первый вход третьего блока 12 вычитания и вычитается из сигнала
90^°+
Полученный на выходе третьего блока 12 вычитания сигнал равен дополнительному углу β. Данный сигнал поступает на первый вход четвертого блока 14 вычитания, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный углу А₁, а с выхода снимается сигнал, пропорциональный стояночному курсу ЛА ψ_o.

Применение предлагаемого устройства для определения стояночного курса ЛА позволяет сократить время определения его стояночного курса.

Изобретение предназначено для определения стояночного курса как одиночного, так и группы летательных аппаратов (ЛА). Принцип действия устройства заключается в поочередном визировании сопряженными лазерным дальномером и оптическим теодолитом двух уголковых отражателей, установленных на ЛА, и измерении азимутальных углов и дальностей до них. Определение стояночного курса осуществляется относительно базового направления меридиана, задаваемого ИНС, в вычислителе. За счет размещения устройства стационарно и вычислений возможно существенное сокращение времени определения стояночного курса, особенно в группе ЛА. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЯНОЧНОГО КУРСА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащее инерциальную навигационну, систему (ИНС), оптический теодолит и средство индикации, отличающееся тем, что в него дополнительно введены лазерный дальномер, сопряженный с оптическим теодолитом, два съемных уголковых отражателя, блок управления измерениями и вычислитель, первый и второй входы которого связаны соответственно с выходами оптического теодолита и лазерного дальномера, связанных своими входами с выходом блока управления измерениями и третьим входом вычислителя, четвертый вход которого связан с выходом ИНС, выход - со средствами индикации, а два съемных уголковых отражателя установлены на фюзеляже летательного аппарата вдоль его строительной оси. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вычислитель содержит два триггера, четыре блока вычитания, два сумматора, два блока умножения, блок деления и два функциональных преобразователя, причем первые входы триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами вычислителя, а вторые входы - с третьим входом вычислителя, четвертый вход которого соединен с вторым входом второго сумматора, первый вход которого через первый блок умножения соединен с выходом первого блока вычитания, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами первого триггера, первый и второй выходы второго триггера соединены соответственно с первыми входами второго блока вычитания и первого сумматора и вторыми входами второго блока вычитания и первого сумматора, выходы которых соединены с входами блока деления, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения, первый вход которого через второй функциональный преобразователь соединен с выходом первого блока умножения, выход второго блока умножения через первый функциональный преобразователь соединен с первым входом третьего блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, выход третьего блока вычитания соединен с первым входом четвертого блока вычитания, второй вход которого соединен с первым выходом первого триггера, а выход соединен с выходом вычислителя.