ГЛИССАДНЫЙ РАДИОМАЯК Российский патент 1998 года по МПК G01S1/16 

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано в инструментальных системах посадки самолетов.

Известны глиссадные радиомаяки, в аппаратурном составе вынесенного контроля которых применяются две контрольные антенны [1, с. 182, рис. 6.17].

Известен глиссадный радиомаяк, в аппаратурном составе вынесенного контроля которого применены три контрольные антенны [2].

Существенным недостатком известных глиссадных радиомаяков является низкая точность допускового контроля угла наклона и чувствительности к смещению глиссады планирования при воздействии различных дестабилизирующих факторов, включая изменения отражающих свойств земной поверхности, обеспечивающей формирование глиссады планирования [1, с. 63, 21 строка сверху].

Цель изобретения - повышение точности допускового контроля угла наклона и чувствительности к смещению глиссады планирования.

Для этого в глиссадном радиомаяке, содержащем последовательно соединенные передатчик и модулятор, выход разностного сигнала которого соединен с входом первого делителя мощности, распределительный тракт, вход разностного сигнала которого соединен с первым выходом первого делителя мощности, а выход разностного сигнала - с передающей антенной решеткой разностного сигнала, второй делитель мощности, вход которого соединен с выходом суммарного сигнала модулятора, а первый выход - с входом суммарного сигнала распределительного тракта, выход суммарного сигнала которого соединен с входом передающей антенной решетки суммарного сигнала, блок контроля, вход разностного сигнала которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, а вход суммарного сигнала - с вторым выходом второго делителя мощности, первую, вторую и третью контрольные антенны, которые соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока контроля, относительно горизонтальной плоскости, проходящей через точку проекции передающей антенной решетки суммарного или разностного сигнала на подстилающую поверхность, углы места первой, второй и третьей контрольных антенн соответственно равны θ_o-Δθ,θ_o,θ_o+Δθ, где θ_o - номинальный угол наклона глиссады планирования для данного аэродрома, Δθ - величина отклонения угла места первой и третьей контрольных антенн относительно угла места второй контрольной антенны.

Существенным отличительным признаком изобретения является симметричное размещение первой и третьей контрольных антенн относительно второй контрольной антенны, что позволяет методом совместных измерений [3] оценить фактические величины угла наклона и чувствительности к смещению глиссады планирования при воздействии различных дестабилизирующих факторов, включая изменения отражающих свойств земной поверхности, обеспечивающей формирование глиссады планирования.

При сопоставительном анализе известных технических решений признаков, сходных с признаками, отличающими заявленное изобретение от прототипа, не обнаружено.

На фиг. 1 представлена функциональная схема глиссадного радиомаяка, обеспечивающего повышение точности допускаемого контроля угла наклона и чувствительности к смещению глиссады планирования.

На фиг.2 представлена функциональная схема блока контроля.

На фиг.3 представлена функциональная схема канала встроенного контроля.

На фиг.4 представлена функциональная схема канала вынесенного контроля.

Предложенный глиссадный радиомаяк содержит последовательно соединенные передатчик 1 и модулятор 2, выход разностного сигнала которого соединен с входом первого делителя 3 мощности, распределительный тракт 4, вход разностного сигнала которого соединен с первым выходом первого делителя 3 мощности, а выход разностного сигнала - с передающей антенной решеткой 5 разностного сигнала, второй делитель 6 мощности, вход которого соединен с выходом суммарного сигнала модулятора 2, а первый выход - с входом суммарного сигнала распределительного тракта 4, выход суммарного сигнала которого соединен с входом передающей антенной решетки 7 суммарного сигнала, блок 8 контроля, вход разностного сигнала которого соединен с вторым выходом первого делителя 3 мощности, а вход суммарного сигнала - с вторым выходом второго делителя 6 мощности, первую, вторую и третью контрольные антенны 9, 10, 11, которые соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока 8 контроля, а относительно горизонтальной плоскости, проходящей через точку проекции передающей антенной решетки 5, 7 суммарного или разностного сигнала на подстилающую поверхность, углы места первой, второй и третьей контрольных антенн 9, 10, 11 соответственно равны θ_o-Δθ,θ_o,θ_o+Δθ, где θ_o - номинальный угол наклона глиссады планирования для данного аэродрома, Δθ - величина отклонения угла места первой и третьей контрольных антенн 9, 11 относительно угла места второй контрольной антенны 10.

Предложенный глиссадный радиомаяк работает следующим образом.

Высокочастотные гармонические колебания передатчика 1 поступают на вход модулятора 2, который обеспечивает амплитудную модуляцию этих колебаний навигационными частотами F₁ и F₂.

На первом выходе модулятора 2 формируется разностный сигнал, а на втором выходе этого модулятора 2 - суммарный сигнал [1, с. 220, рис. 7.12.].

Разностный сигнал с первого выхода модулятора 2 поступает на вход первого делителя 3 мощности, а суммарный сигнал с второго выхода модулятора 2 поступает на вход второго делителя 6 мощности.

Разностный и суммарный сигналы с первых выходов первого и второго делителей 3, 6 мощности поступают на соответствующие входы распределительного тракта 4.

Распределительный тракт 4 представляет собой совокупность высокачастотных устройств, обеспечивающих требуемые амплитудно-фазовые соотношения сигналов в излучающих элементах передающих антенных решеток 5, 7 суммарного и разностного сигналов [1, с.221, рис. 7.14].

Передающие антенные решетки 5, 7 суммарного и разностного сигналов представляют собой мачтовое сооружение с соответствующим образом закрепленными на различных высотах подвеса над земной поверхностью не менее двумя излучающими элементами [1, с. 221, рис. 7.14].

Передающие антенные решетки 5, 7 суммарного и разностного сигналов формируют в пространстве суммарную и разностную диаграммы направленного излучения сигналов глиссадного радиомаяка. Результатом пространственного наложения этих диаграмм направленности является информационная величина сигналов излучения глиссадного радиомаяка в любой точке наблюдения [1, с. 76, рис. 4.7; с. 81, рис. 4.11].

В каждой точке приема сигналов излучения глиссадного радиомаяка могут быть измерены две информационные величины [1, табл.4.3]:
m_1i-m_2i=РГМ_i, (1)
m_1i+m_2i=СГМ_i, (2)
где
m_1i, m_2i - величины коэффициентов амплитудной модуляции навигационных частот F₁ и F₂ в i-й точке приема сигналов излучения глиссадного радиомаяка соответственно;
РГМ_i - разность коэффициентов амплитудной модуляции навигационных частот F₁ и F₂ в i-й точке приема сигналов излучения глиссадного радиомаяка;
СГМ_i - сумма коэффициентов амплитудной модуляции навигационных частот F₁ и F₂ в i-й точке приема сигналов излучения глиссадного радиомаяка.

Известно, что информационная величина сигналов излучения глиссадного радиомаяка зависит не только от местоположения точки наблюдения [1, с. 63,21 строка сверху], но и от следующих факторов:
амплитудно-фазового распределения суммарного и разностного сигналов между излучающими элементами передающей антенной системы глиссадного радиомаяка;
геометрического расположения излучающих элементов передающей антенной системы глиссадного радиомаяка относительно земной поверхности, обеспечивающей формирование глиссады планирования;
коэффициента отражения реальной структуры земной поверхности, обеспечивающей формирование глиссады планирования;
коэффициента направленного действия излучающих элементов передающей антенной системы глиссадного радиомаяка.

Следовательно, без учета переотражений от местных предметов и складок рельефа местности, называемых искривлениями глиссады планирования, оценка фактических величин угла наклона и чувствительности к смещению может быть обеспечена только методом совместных измерений [3, с.14, 11 строка снизу].

Сигналы контрольных антенн 9, 10, 11, углы места которых относительно горизонтальной плоскости, проходящей через точку проекции передающей антенной решетки 5, 7 суммарного или разностного сигналов на подстилающую поверхность, соответственно равны θ_o-Δθ,θ_o,θ_o+Δθ, поступают на соответствующие входы блока контроля 8. Кроме того, на разностный и суммарный входы блока 8 контроля поступают разностный и суммарный сигналы с вторых выходов первого и второго делителей мощности 3, 6.

Блок 8 контроля представляет собой совокупность устройств, которые обеспечивают измерение информационных величин сигналов, поступающих на входы этого блока.

Примером реализации блока 8 контроля может служить устройство, изображенное на фиг.2.

В общем случае блок 8 контроля содержит канал встроенного контроля 12, канал вынесенного контроля 13, сумматор 14, измерительный приемник 15, плату ввода-вывода 16, микропроцессор 17.

Разностный и суммарный сигналы с вторых выходов делителей мощности 3, 6 поступают соответственно на Вход Δ и Вход Σ канала встроенного контроля 12.

Плата ввода-вывода 16 обеспечивает поступление на первый вход сумматора 14 либо только одного суммарного сигнала, либо суммы разностного и суммарного сигналов, поступающих на входы канала встроенного контроля 12.

Сигналы контрольных антенн 9, 10, 11 поступают на соответствующие входы канала вынесенного контроля 13, а плата ввода-вывода 16 обеспечивает поочередное поступление этих сигналов на второй вход сумматора 14.

Кроме того, плата ввода-вывода 16 обеспечивает поочередное подключение сигнала с выхода встроенного контроля 12 и сигнала с выхода канала вынесенного контроля 13 к первому и второму входам сумматора 14.

Поступающие на выход сумматора 14 сигналы детектируются измерительным приемником 15.

Продетектированные сигналы с выхода измерительного приемника 15 через плату ввода-вывода 16 поступают в микропроцессор 17, где фиксируются величины разности и суммы глубин модуляции навигационными частотами F₁ и F₂ суммарного сигнала, соотношение амплитуд и фаз разностного и суммарного сигналов на входах распределительного тракта 4, величины разности и суммы глубин модуляции навигационными частотами F₁ и F₂ сигналов в точках установки контрольных антенн 9, 10, 11.

По результатам оценки величины суммы глубин модуляции навигационными частотами F₁ и F₂ суммарного сигнала и величин разности и суммы глубин модуляции навигационными частотами F₁ и F₂ сигналов излучения глиссадного радиомаяка в точках установки контрольных антенн 9, 10, 11, углы места которых фиксированы, микропроцессор 17 методом совместных измерений [3, с.167] вычисляет оценки угла наклона и чувствительности к смещению глиссады планирования.

Канал встроенного контроля 12 может быть реализован согласно фиг.3. Канал встроенного контроля содержит два переключателя 18, 19, две нагрузки 20, 21 и сумматор 22.

Переключатели 18, 19 управляются сигналами платы ввода-вывода 16.

Если оба переключателя 18, 19 включены, то на входы сумматора 22 поступают суммарный и разностный сигналы с выходов делителей 3, 6 мощности и на выходе сумматора 14 и присутствует сумма разностного и суммарного сигналов.

Если переключатель 18 отключен, а переключатель 19 включен, то на выходе сумматора 22 присутствует только суммарный сигнал.

Если переключатели 18, 19 отключены, то на выходе сумматора 22 сигнал отсутствует.

Нагрузки 20, 21 обеспечивают согласование тракта встроенного контроля при отключенных переключателях 18, 19.

Канал вынесенного контроля 13 может быть реализован согласно фиг.4. Канал вынесенного контроля 13 содержит три переключателя 23, 24, 25, два сумматора 26, 27 и три нагрузки 28, 29, 30.

Переключатели 28, 29, 30 управляются сигналами платы ввода-вывода 16.

При включении переключателя 23 сигнал контрольной антенны 9 поступает на вход сумматора 26 и далее на второй вход сумматора 14.

При включении переключателя 24 сигнал контрольной антенны 10 поступает на вход сумматора 26 через сумматор 27 и далее на второй вход сумматора 14.

При включении переключателя 25 сигнал контрольной антенны 11 поступает на вход сумматора 26 через второй вход сумматора 27 и далее на второй вход сумматора 14.

В отключенном состоянии переключателей 23, 24, 25 сигналы приемных антенн 9, 10, 11 поступают соответственно в нагрузки 28, 29, 30. Нагрузки 28, 29, 30 обеспечивают согласование тракта вынесенного контроля 13 при отключенных переключателях 23, 24, 25.

Предложенный радиомаяк может быть использован в составе инструментальных систем посадки как метрового, так и дециметрового диапазонов радиоволн.

Применение предлагаемого изобретения в сравнении с известными техническими решениями обеспечивает измерение угла наклона и чувствительности к смешению глиссады планирования и позволяет сократить объем летной поверки глиссадного радиомаяка.

Литература
1. Макаров К.В., Червенцов В.В., Шешин И.Ф., Волынец В.А. Радионавигационные системы аэропортов. М.: Транспорт, 1978, с. 336.

2. Авторское свидетельство N 1141353, кл. G 01 S 1/16, СССР.

3. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия, 1978, с. 262.

Глиссадный радиомаяк относится к области радионавигации и может быть использован в инструментальных системах посадки самолетов. Технический результат - повышение точности выносного контроля углового положения глиссады планирования. Глиссадный радиомаяк содержит передатчик, устройства формирования сигналов суммарного и разностного каналов, передающую антенную систему, блок контроля и три контрольные антенны. Новым в глиссадном радиомаяке является установка третьей контрольной антенны, обеспечивающей повышение точности выносного контроля. 4 ил.

Глиссадный радиомаяк, содержащий последовательно соединенные передатчик и модулятор, выход разностного сигнала которого соединен с входом первого делителя мощности, распределительный тракт, вход разностного сигнала которого соединен с первым выходом первого делителя мощности, а выход разностного сигнала - с передающей антенной решеткой разностного сигнала, второй делитель мощности, вход которого соединен с выходом суммарного сигнала модулятора, а первый выход - с входом суммарного сигнала распределительного тракта, выход суммарного сигнала которого соединен с входом передающей антенной решетки суммарного сигнала, блок контроля, вход разностного сигнала которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, а вход суммарного сигнала - с вторым выходом второго делителя мощности, первую, вторую и третью контрольные антенны, которые соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока контроля, отличающийся тем, что относительно горизонтальной плоскости, проходящей через точку проекции передающей антенной решетки суммарного или разностного сигнала на подстилающую поверхность, углы места первой, второй и третьей контрольных антенн соответственно равны θ₀- Δθ, θ₀, θ₀ + Δθ, где θ₀ - номинальный угол наклона глиссады планирования для данного аэродрома, Δθ - величина отклонения угла места первой и третьей контрольных антенн относительно угла места второй контрольной антенны.