УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЯ ВЕРТОЛЕТА С ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ ЛИНИЯМИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ Российский патент 2010 года по МПК G01S13/93 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для обеспечения безопасности полета вертолетов на малых высотах, а именно для предупреждения пилотов вертолетов об опасности столкновений с высоковольтными линиями электропередач (ЛЭП).

Известно устройство для предупреждения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач, которое содержит антенну, включенную на входе приемника, первый и второй ключи, входы которых объединены и подсоединены к выходу приемника, первый пороговый блок, первый триггер, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, а первый и второй выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, последовательно соединенные перестраиваемый фильтр, вход которого соединен с выходом второго ключа, второй пороговый блок, n-разрядный регистр сдвига, обнаружитель типа k/n, первую схему И, второй триггер и яркостный индикатор, последовательно соединенные первую схему ИЛИ и третий триггер, включенные между выходом первой схемы И и входом звукового индикатора, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вторую схему И, делитель частоты, вторую схему ИЛИ и 1-разрядный счетчик, а также логический блок, входы и выходы которого соединены соответственно с 1-выходами одноразрядного счетчика и r-управляющими входами перестраиваемого фильтра, и последовательно соединенные первый и второй блоки задержки, включенные между выходом первой схемы ИЛИ и вторым входом третьего триггера, при этом второй выход первого триггера подсоединен к второму входу первой схемы И и второму входу второй схемы И, выход которой подключен к второму входу n-разрядного регистра сдвига и второму входу одноразрядного счетчика, выход первого блока задержки соединен с вторым входом первого триггера, выход второго блока задержки подключен к второму входу второй схемы ИЛИ и второму входу второго триггера, выход делителя частоты соединен с n+1 входом обнаружителя типа k/n, а вход первого порогового блока подсоединен к выходу первого ключа (патент РФ на изобретение №2176400, кл. G01S 13/93, опубликован 27.11.2001 г.).

Недостатком данного устройства является невозможность определения углового положения линии электропередач в вертикальной плоскости, а отсутствие данной информации может привести к столкновению вертолета с линией электропередач.

Наиболее близким изобретением является устройство для предупреждения столкновения вертолета с высоковольтными линиями электропередач, содержащее первую всенаправленную антенну, приемник, первый и второй ключи, первый пороговый блок, первый триггер, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, а первый и второй выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, последовательно соединенные перестраиваемый фильтр, вход которого подсоединен к выходу второго ключа, второй пороговый блок, n-разрядный регистр сдвига, обнаружитель типа k/n, первую схему И, второй триггер и яркостный индикатор, звуковой индикатор, последовательно соединенные первую схему ИЛИ и третий триггер, при этом выход первой схемы И соединен с входом первый схемы ИЛИ, выход третьего триггера соединен со входом звукового индикатора, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вторую схему И, делитель частоты, вторую схему ИЛИ и одноразрядный счетчик, а также логический блок, выполненный с возможностью преобразования одноразрядного числа в r-разрядное число, входы и выходы которого соединены соответственно с 1-выходами одноразрядного счетчика и r-управляющими входами перестраиваемого фильтра, и последовательно соединенные первый и второй блоки задержки, включенные между выходом первой схемы ИЛИ и вторым входом третьего триггера, при этом второй выход первого триггера подсоединен к второму входу первой схемы И и второму входу второй схемы И, выход которой подключен к второму входу n-разрядного регистра сдвига и второму входу одноразрядного счетчика, выход первого блока задержки соединен с вторым входом первого триггера, выход второго блока задержки подключен к второму входу второй схемы ИЛИ и второму входу второго триггера, выход делителя частоты соединен с n+1 входом обнаружителя типа k/n, а вход первого порогового блока подсоединен к выходу первого ключа, введены вторая узконаправленная антенна, третий и четвертый ключи, блок обработки информации, индикатор углового положения ЛЭП, индикатор команды «отворот», причем первый, второй и третий входы блока обработки информации соединены соответственно с выходом генератора импульсов, первой схемы И и выходом второго триггера, а первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока обработки информации соединены соответственно с входом второй узконаправленной антенны, со вторыми входами третьего и четвертого ключей, n-входами индикатора углового положения ЛЭП и входом индикатора «отворот», выходы первой всенаправленной и второй узконаправленной антенн соединены с входами приемника через третий и четвертый ключи соответственно.

Блок обработки информации содержит антенный коммутатор, сдвиговый регистр, n - первых элементов И, второй элемент И, делитель частоты, n - ключей и пороговый блок, первый и второй задатчики сигналов, первую и вторую схему ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь, дифференцирующую цепь, элемент И-НЕ, а также триггер, при этом первый, второй, третий входы блока обработки информации являются соответственно входом делителя частоты, вторыми входами n - первых элементов И, входом триггера, первый и второй выходы триггера являются соответственно вторым и третьим выходами блока обработки информации, первый выход триггера соединен со вторым входом второго элемента И, выход делителя частоты соединен через первый вход второго элемента И с входом сдвигового регистра, n - выходов которого соединено одновременно с n - входами антенного коммутатора и с n - первыми входами n - первых элементов И, выход антенного коммутатора является первым выходом блока обработки сигналов, выходы n - первых элементов И соединены с первыми входами n - ключей, вторые входы которых соединены с выходом первого задатчика, выходы n - ключей соединены с n - входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход которого является четвертым выходом блока обработки информации, выход второго элемента ИЛИ соединен одновременно с входом дифференцирующей цепи и с первым входом порогового блока, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика сигналов, выход порогового блока соединен с входом элемента И-НЕ, выход которого является пятым выходом блока обработки информации, выход дифференцирующей цепи соединен со вторым входом триггера (патент РФ на изобретение №2326407, кл. G01S 13/93, опубл. 10.07.2008 г.).

Недостатком устройства является возможность столкновений с линиями электропередач в случае запаздывания летчиком воздействий на исполнительный механизм системы управления вертолета при выполнении маневра «отворот».

Технической задачей данного изобретения является создание устройства, обеспечивающего предотвращение столкновений вертолета с препятствиями в виде ЛЭП за счет автоматического изменении траектории движения вертолета в случае замедления летчиком выполнении маневра «отворот».

Для решения технической задачи предлагается устройство для предупреждения столкновения вертолета с высоковольтными линиями электропередач, содержащее первую всенаправленную антенну, приемник, первый и второй ключи, первый пороговый блок, первый триггер, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, а первый и второй выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, последовательно соединенные перестраиваемый фильтр, вход которого подсоединен к выходу второго ключа, второй пороговый блок, n-разрядный регистр сдвига, обнаружитель типа k/n, первую схему И, второй триггер и яркостный индикатор, последовательно соединенные первую схему ИЛИ, третий триггер и звуковой индикатор, при этом выход первой схемы И соединен со входом первый схемы ИЛИ, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вторую схему И, делитель частоты, вторую схему ИЛИ и одноразрядный счетчик, а также логический блок, выполненный с возможностью преобразования одноразрядного числа в r - разрядное число, входы и выходы которого соединены соответственно с 1 - выходами одноразрядного счетчика и r - управляющими входами перестраиваемого фильтра, и последовательно соединенные первый и второй блоки задержки, включенные между выходом первой схемы ИЛИ и вторым входом третьего триггера, при этом второй выход первого триггера подсоединен к второму входу первой схемы И и второму входу второй схемы И, выход которой подключен к второму входу n - разрядного регистра сдвига и второму входу одноразрядного счетчика, выход первого блока задержки соединен с вторым входом первого триггера, выход второго блока задержки подключен к второму входу второй схемы ИЛИ и второму входу второго триггера, выход делителя частоты соединен с n+1 входом обнаружителя типа k/n, а вход первого порогового блока подсоединен к выходу первого ключа, вторую узконаправленную антенну, третий и четвертый ключи, блок обработки информации, индикатор углового положения ЛЭП, индикатор команды «отворот», причем первый, второй и третий входы блока обработки информации соединены соответственно с выходом генератора тактовых импульсов, первой схемы И и выходом второго триггера, а первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока обработки информации соединены соответственно с входом второй узконаправленной антенны, со вторыми входами третьего и четвертого ключей, n - входами индикатора углового положения ЛЭП и входом индикатора команды «отворот», выходы первой всенаправленной и второй узконаправленной антенн соединены с входом приемника через третий и четвертый ключ соответственно, с выхода приемника, в поисковом режиме, сигнал через первый ключ поступает на вход первого порогового блока, а в режиме обнаружения сигнал с выхода приемника поступает на второй ключ, блок обработки информации содержит антенный коммутатор, сдвиговый регистр, n - первых элементов И, второй элемент И, делитель частоты, n - ключей и пороговый блок, первый и второй задатчики сигналов, первую и вторую схемы ИЛИ, аналого - цифровой преобразователь, дифференцирующую цепь, элемент И-НЕ, а также триггер, при этом первый, второй, третий входы блока обработки информации являются соответственно входом делителя частоты, вторыми входами n - первых элементов И и входом триггера, первый и второй выходы триггера являются соответственно вторым и третьим выходами блока обработки информации, первый выход триггера соединен со вторым входом второго элемента И, выход делителя частоты соединен через первый вход второго элемента И с входом сдвигового регистра, n - выходов которого соединено одновременно с n - входами антенного коммутатора и с n - первыми входами n - первых элементов И, выход антенного коммутатора является первым выходом блока обработки информации, выходы n - первых элементов И соединены с первыми входами n - ключей, вторые входы которых соединены с выходом первого задатчика сигналов, выходы n - ключей соединены с n - входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с аналого - цифровым преобразователем, выход которого является четвертым выходом блока обработки информации, выход второго элемента ИЛИ соединен одновременно с входом дифференцирующей цепи и с первым входом порогового блока, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика сигналов, выход порогового блока соединен с входом элемента И-НЕ, выход которого является пятым выходом блока обработки информации, выход дифференцирующей цепи соединен со вторым входом триггера, дополнительно имеет блок анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком, при этом первый и второй входы которого соединены с четвертым и пятым выходами блока обработки информации, а выход соединен с входом системы управления вертолетом.

Кроме того, блок анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком состоит из первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого элемента И, первого, второго, третьего и четвертого порогового устройства, первого и второго сдвигового регистра, генератора импульсов, первого, второго и третьего элемента И-НЕ, первого и второго счетчиков, суммирующего устройства, вычитающего устройства, интегратора и задатчика сигналов, причем первым и вторым входом блока анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком являются соответственно первые и вторые входы первого, второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого, второго и третьего пороговых устройств, вторые входы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами задатчика сигналов, четвертый выход которого соединен с первым входом четвертого порогового устройства, выходы первого, второго пороговых устройств соединены соответственно с первым, вторым входами первого сдвигового регистра, кроме того, выход второго порогового устройства соединен с первым входом второго сдвигового регистра, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового устройства, первый и второй выходы первого и второго сдвиговых регистров соединены соответственно с первым входом четвертого элемента И, входом элемента первого элемента И-НЕ, первым входом пятого элемента И, входом второго элемента И-НЕ, выходы четвертого и пятого элементов И соединены с первыми входами первого и второго счетчиков, вторые входы которых и третьи входы первого и второго сдвиговых регистров соединены с выходом генератора импульсов, выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с первым и вторым входами вычитающего устройства, кроме того, выход первого счетчика соединен с первым входом суммирующего устройства, второй вход которого через интегратор соединен с выходом делителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом вычитающего устройства и выходом второго счетчика, выход суммирующего устройства соединен со вторым входом четвертого порогового устройства, выход которого через третий элемент И-НЕ соединен со вторым входом шестого элемента И, первый вход которого соединен со вторым входом блока анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком, выход шестого элемента И является выходом блока анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком.

Существенными отличительными признаками изобретения по устройству являются следующие элементы схемы: блок анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком, а также связи между известными и новыми элементами.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для предупреждения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач, на фиг.2 - структурная схема блока обработки информации, на фиг.3 - блок анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком.

Устройство для предупреждения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач содержит первую 1 всенаправленную антенну, приемник 2, первый 3 и второй 4 ключи, первый 5 пороговый блок, первый 6 триггер, первый вход которого соединен с выходом первого 5 порогового блока, а первый и второй выходы подключены соответственно к управляющим входам первого 3 и второго 4 ключей, последовательно соединенные перестраиваемый фильтр 7, вход которого подсоединен к выходу второго 4 ключа, второй 8 пороговый блок, n-разрядный регистр 9 сдвига, обнаружитель 10 типа k/n, первую 11 схему И, второй 12 триггер и яркостный индикатор 13, последовательно соединенные первую 14 схему ИЛИ и третий 15 триггер, звуковой индикатор 16, выход первой 11 схемы И соединен со входом первой 11 схемы ИЛИ, выход третьего 15 триггера соединен со входом звукового индикатора 16, последовательно соединенные генератор 17 тактовых импульсов, вторую 18 схему И, делитель 19 частоты, вторую 20 схему ИЛИ и одноразрядный счетчик 21, а также логический блок 22, выполненный с возможностью преобразования одноразрядного числа в r-разрядное число, входы и выходы которого соединены соответственно с 1-выходами одноразрядного счетчика 21 и r-управляющими входами перестраиваемого фильтра 7, и последовательно соединенные первый 23 и второй 24 блоки задержки, включенные между выходом первой 14 схемы ИЛИ и вторым входом третьего 15 триггера, при этом второй выход первого 6 триггера подсоединен к второму входу первой 11 схемы И и второму входу второй 18 схемы И, выход которой подключен к второму входу n-разрядного регистра 9 сдвига и второму входу одноразрядного счетчика 21, выход первого 23 блока задержки соединен с вторым входом первого 6 триггера, выход второго 24 блока задержки подключен к второму входу второй 20 схемы ИЛИ и второму входу второго 12 триггера, выход делителя 19 частоты соединен с n+1 входом обнаружителя 10 типа k/n, а вход первого 5 порогового блока подсоединен к выходу первого 3 ключа, вторую 25 узконаправленную антенну, третий 26 и четвертый 27 ключи и блок 28 обработки информации, индикатор 29 углового положения ЛЭП, индикатор 30 команды «отворот», блок 31 анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком, причем первый, второй и третий входы блока 28 обработки информации соединены соответственно с выходом генератора 17 импульсов, первой 11 схемы И и выходом второго 12 триггера, а первый, второй, третий, группа n - четвертых и пятый выходы блока 28 обработки информации соединены соответственно с входом второй 25 узконаправленной антенны, со вторыми входами третьего 3 и четвертого 4 ключей, n - входами индикатора 29 углового положения ЛЭП и входом индикатора 30 «отворот», выходы первой 1 всенаправленной и второй 25 узконаправленной антенн соединены с входом приемника 2 через третий 26 и четвертый 27 ключи соответственно, кроме того, группа n - четвертых и пятый выходы блока 28 обработки информации соединены соответственно с первым и вторым входами блока 31 анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком.

Блок 28 обработки информации содержит антенный коммутатор 32, сдвиговый регистр 33, n - первых 34 и второй 35 элемент И, делитель частоты 36, n - ключей 37, пороговый блок 38, первый 39 и второй 40 задатчики сигналов, первую 41 и вторую 42 схемы ИЛИ, аналого - цифровой преобразователь 43, дифференцирующую цепь 44, элемент И-НЕ 45, а также триггер 46.

При этом первый, второй, третий входы блока 28 обработки информации являются соответственно входом делителя 36 частоты, вторыми входами n - первых 34 элементов И, входом триггера 46, первый и второй выходы которого являются соответственно вторым и третьим выходами блока 28 обработки информации, первый вход триггера 46 соединен со вторым входом второго 35 элемента И, выход делителя 36 частоты соединен через первый вход второго 35 элемента И с входом сдвигового регистра 33, n - выходов которого соединено одновременно с n - входами антенного коммутатора 32 и с n - первыми входами n - первых 34 элементов И, выход антенного коммутатора 32 является первым выходом блока 28 обработки информации, выходы n - первых 34 элементов И соединены с первыми входами n - ключей 37, вторые входы которых соединены с выходом первого 39 задатчика, выходы n - ключей 37 соединены с n - входами первого 41 и второго 42 элемента ИЛИ, выход первого 41 элемента ИЛИ соединен с аналого - цифровым преобразователем 43, выход которого является четвертыми выходом блока 28 обработки информации, выход второго 42 элемента ИЛИ соединен одновременно с входом дифференцирующей цепи 44 и с первым входом порогового блока 38, второй вход которого соединен с выходом второго 40 задатчика сигналов, выход порогового блока 38 соединен с входом элемента И-НЕ 45, выход которого является пятым выходом блока 28 обработки информации, выход дифференцирующей цепи 44 соединен со вторым входом триггера 46.

Блок 31 анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком состоит из первого 47, второго 48, третьего 49, четвертого 50, пятого 51, шестого 52 элемента И, первого 53, второго 54, третьего 55 и четвертого 56 порогового устройства, первого 57 и второго 58 сдвигового регистра, генератора 59 импульсов, первого 60, второго 61 и третьего 62 элемента И-НЕ, первого 63 и второго 64 счетчиков, вычитающего 65 устройства, делителя 66, интегратора 67, суммирующего устройства 68 и задатчика 69 сигналов, причем первым и вторым входом блока 31 анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком являются соответственно первые и вторые входы первого 47, второго 48 и третьего 49 элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого 53, второго 54 и третьего 55 пороговых устройств, вторые входы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами задатчика 69 сигналов, четвертый выход которого соединен с первым входом четвертого 56 порогового устройства, выходы первого 53, второго 54 пороговых устройств соединены соответственно с первым, вторым входами первого 57 сдвигового регистра, кроме того, выход второго 54 порогового устройства соединен с первым входом второго 58 сдвигового регистра, второй вход которого соединен с выходом третьего 55 порогового устройства, первый и второй выходы первого 57 и второго 58 сдвиговых регистров соединены соответственно с первым входом четвертого 50 элемента И, входом элемента первого 60 элемента И-НЕ, первым входом пятого 51 элемента И, входом второго 61 элемента И-НЕ, выходы четвертого 50 и пятого 51 элементов И соединены с первыми входами первого 63 и второго 64 счетчиков, вторые входы которых и третьи входы первого 57 и второго 58 сдвиговых регистров соединены с выходом генератора 59 импульсов, выходы первого 63 и второго 64 счетчиков соединены соответственно с первым и вторым входами вычитающего устройства 65, кроме того, выход первого 63 счетчика соединен с первым входом суммирующего устройства 68, второй вход которого через интегратор 67 соединен с выходом делителя 66, первый и второй входы которого соединены с выходом вычитающего устройства 65 и выходом второго 64 счетчика, выход суммирующего устройства 68 соединен со вторым входом четвертого 56 порогового устройства, выход которого через третий 62 элемент И-НЕ соединен со вторым входом шестого 52 элемента И, первый вход которого соединен со вторым входом блока 31 анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком, выход шестого 52 элемента И является выходом блока 31 анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком.

Для обнаружения ЛЭП используются сигналы, излучаемые ее проводами. Эти сигналы образуются за счет искровых разрядов на изоляторах ЛЭП. Исследование излучаемых проводами ЛЭП сигналов показало, что они располагаются в широком спектре радиочастот и по интенсивности вполне достаточны для обнаружения ЛЭП на необходимом для выполнения маневра вертолета расстоянии. Излучаемые проводами ЛЭП сигналы являются непрерывными шумоподобными сигналами. Наличие в заявляемом устройстве указанных блоков и их соединение обеспечивает надежный и достоверный прием сигналов, излучаемых проводами высоковольтных линий электропередач.

Устройство работает следующим образом.

Излучение высоковольтной линии электропередач, имеющее широкий спектр, принимается антенной 1 и далее подается на вход приемника 2, который пропускает только низкочастотную часть шириной ΔF этого спектра.

В поисковом режиме сигнал с выхода приемника 2 поступает через первый ключ 3 на вход первого порогового блока 5, имеющего порог U₀, и в том случае, когда порог обнаружения U₀ будет превышен, пороговый блок 5 выдает сигнал об окончании поискового режима и переходе в режим обнаружения. В режиме обнаружения сигнал с выхода приемника 2 поступает на второй ключ 4 и далее через перестраиваемый фильтр 7, который имеет полосу пропускания Δf и обладает возможностью последовательно изменять центральные частоты f_i в диапазоне значений i=1,2,…n, где , подается на второй пороговый блок 8, имеющий порог U₁. При этом переключение с одного режима на другой осуществляется с помощью первого триггера 6.

Если в поисковом режиме первый пороговый блок 5 выдал сигнал обнаружения, то первый триггер 6 закрывает первый ключ 3 и открывает второй ключ 4 для обеспечения режима обнаружения.

В этом режиме происходит последовательная перестройка центральной частоты f_i перестраиваемого фильтра 7 в пределах полосы пропускания F приемника 2, причем на каждом такте перестройки сигнал с выхода второго порогового блока 8 записывается в младший разряд регистра сдвига 9, имеющего n разрядов, после чего содержимое регистра сдвига 9 проверяется с помощью обнаружителя типа k/n 10 на предмет наличия k или более "единиц" в регистре сдвига 9.

Когда указанное условие выполнится, обнаружитель типа k/n 10 выработает сигнал обнаружения излучения высоковольтной линии электропередач.

Работа устройства обеспечивается наличием генератора тактовых импульсов 17, задающего тактность перестройки центральной частоты f_i перестраиваемого фильтра 7 с помощью последовательного введения "единиц "в двоичный одноразрядный счетчик 21. 1-разрядное число с выхода счетчика 21 преобразуется в логическом блоке 22 в r-разрядное число, соответствующее настройке перестраиваемого фильтра 7 на то или иное значение центральной частоты f_i; здесь 1=]log n[, где величина 1=]А[равна ближайшему большему числу А, а r=1, в частном случае, а также наличием второй схемы И 18, которая открывается первым триггером 8 на время работы в режиме обнаружения излучения высоковольтной линии электропередач, и делителем частоты 19, обладающим коэффициентом деления n. При этом импульсы генератора тактовых импульсов 17, прошедшие вторую схему И 18, подаются на n-разрядный регистр сдвига 9 для выполнения операции сдвига и на одноразрядный счетчик 21 для принудительного изменения находящегося в нем двоичного числа на единицу. Выходные импульсы делителя частоты 19 обеспечивают установку в нулевое состояние как обнаружителя типа k/n 10, так и через вторую схему ИЛИ 20 одноразрядного счетчика 21 после каждых n - тактов работы устройства.

В случае обнаружения излучения высоковольтной линии электропередачи импульс с выхода обнаружителя типа k/n 10 поступает на первую схему И11, открытую первым триггером 6, и далее подается на второй триггер 12, который включает яркостный индикатор 13, а также заводится на первую схему ИЛИ 14, предназначенную для объединения сигналов обнаружения излучения высоковольтной линии электропередач, полученных от других m-направлений приема сигналов, излученных высоковольтными линиями электропередач. Импульс с выхода первой схемы ИЛИ 14 поступает также на третий триггер 15, включающий звуковой индикатор 16, на первый блок задержки 23, время задержки которого выбирается из условия обеспечения угасания переходных процессов при возвращении из режима обнаружения излучения высоковольтной линией электропередач в поисковый режим. Второй блок задержки 24, на который поступает сигнал с выхода первого блока задержки 23, предназначен для устранения влияния переходных процессов, связанных с угасанием сигнала на выходе перестраиваемого фильтра 7. Срабатывание звукового и яркостного индикаторов 16 и 13 свидетельствует о наличии высоковольтной линии электропередач.

Для определения углового положения линии электропередач относительно вертолета осуществляют сканирование узконаправленной антенной в направлении траектории полета вертолета.

При этом через третий 26 ключ отключается выход первой 1 всенаправленной антенны от входа приемника 2 и подключается через четвертый 27 ключ выхода второй 25 узконаправленной антенны. Отключение первой 1 и подключение второй 25 антенны осуществляется за счет выдачи сигналов с первого и второго выходов триггера 46 на вторые входы третьего 26 и четвертого 27 ключей, триггер 46 срабатывает в случае подачи сигнала с триггера 12, на выходе которого сигнал присутствует в случае наличия ЛЭП. Кроме того, с первого выхода триггера 46 сигнал поступает на второй вход второго элемента И 35 БОИ 28, обеспечивая прохождения импульсов с генератора 17 импульсов через делитель 36 частоты, через первый вход элемента И 35, на вход сдвигового регистра 33.

Сдвиговый регистр 33 обеспечивает сканирование узконаправленной антенны 27 в направлении траектории полета вертолета за счет выдачи сигналов с n - выходов на n - входы антенного коммутатора 32. С выхода антенного коммутатора сигнал поступает на вход узконаправленной антенны 27, осуществляя ее сканирование.

Определение углового положения местонахождения линии электропередач относительно вертолета в соответствии с угловым положением антенны в момент соответствия спектра отраженного сигнала заданным значениям определяется моментом совпадения сигналов на первом и втором входах одного из n - элементов 34.

Наличие сигнала, поступившего от первого элемента И 11 на втором входе одного из n - элементов 34, свидетельствует о наличии ЛЭП, наличие сигнала на первом входе одного из n- элементов И 34, поступающего с одного из n - выходов сдвигового регистра 33, свидетельствует об определенном угловом положении антенны.

Таким образом, срабатывание одного из n - первых элементов И 34 обеспечивает определение углового положения ЛЭП.

При этом обнаружение ЛЭП происходит следующим образом: с выхода узконаправленной антенны 25 сигнал через четвертый 27 ключ поступает на вход приемника 2, с выхода которого поступает на второй ключ 4 и далее через перестраиваемый фильтр 7 на второй пороговый блок 8, имеющий порог U₁.

В этом режиме происходит последовательная перестройка центральной частоты f_i перестраиваемого фильтра 7 в пределах полосы пропускания F приемника 2, причем на каждом такте перестройки сигнал с выхода второго порогового блока 8 записывается в младший разряд регистра сдвига 9, имеющего n разрядов, после чего содержимое регистра сдвига 9 проверяется с помощью обнаружителя типа k/n 10 на предмет наличия k или более "единиц" в регистре сдвига 9.

Когда указанное условие выполнится, обнаружитель типа k/n 10 выработает сигнал обнаружения излучения высоковольтной линии электропередачи.

Работа устройства обеспечивается наличием генератора тактовых импульсов 17, задающего тактность перестройки центральной частоты f_i перестраиваемого фильтра 7 с помощью последовательного введения "единиц" в двоичный одноразрядный счетчик 21 (одноразрядное число с выхода счетчика 21 преобразуется в логическом блоке 22 в r-разрядное число, соответствующее настройке перестраиваемого фильтра 7 на то или иное значение центральной частоты f_i здесь 1=]log n[, где величина 1=]А[равна ближайшему большему числу А, а r=1), в частном случае, а также наличием второй схемы И 18, которая открывается первым триггером 8 на время работы в режиме обнаружения излучения высоковольтной линии электропередач, и делителем частоты 19, обладающим коэффициентом деления n. При этом импульсы генератора тактовых импульсов 17, прошедшие вторую схему И 18, подаются на n-разрядный регистр сдвига 9 для выполнения операции сдвига и на одноразрядный счетчик 21 для принудительного изменения находящегося в нем двоичного числа на единицу. Выходные импульсы делителя частоты 19 обеспечивают установку в нулевое состояние как обнаружителя типа k/n 10, так и через вторую схему ИЛИ 20 одноразрядного счетчика 21 после каждых n - тактов работы устройства.

В случае обнаружения излучения высоковольтной линии электропередач импульс с выхода обнаружителя типа k/n 10 поступает на первую схему И 11, открытую первым триггером 6, и далее подается на второй триггер 12.

С выходов одного из n - первых 34 элементов И сигнал поступает на один из первых входов n - ключей 37, на вторые входы которых поступают сигналы с n - выходов первого 39 задатчика. С выхода одного из n - ключей 37 сигнал через первую 41 схему ИЛИ, аналого - цифровой преобразователь 43 поступает на вход индикатора 29 углового положения ЛЭП.

Затем происходит сравнение текущих значений углового положения антенны с заданными значениями, и в случае если текущие значения углового положения антенны будут меньше заданных будет происходить выдача команды летчику об изменении маршрута движения.

Сигнал с выхода одного из ключей 37 поступает на n - входы второго 42 элемента, с выхода которого поступает на первый вход второго 38 порогового блока, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго 40 задатчика сигналов.

В случае если угловое положение ЛЭП окажется меньше заданного, сигнал с выхода порогового устройства 38 снимается, при этом появляется сигнал на выходе элемента И-НЕ 45, который выдается на индикатор начала выполнения команды «отворот». Выход элемента И-НЕ 45 является пятым выходом блока 28 обработки информации.

Блок 31 анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком осуществляет выдачу команды на автоматическое выполнения команды «отворот» в случае, если динамика изменений углового положения вертолета не превышает заданного значения.

Это осуществляется следующим образом.

На первый и второй входы блока 31 анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком поступают сигналы, соответствующие угловому положению вертолета относительно линий электропередач и моменту начала выполнения команды «отворот», при этом сигналы поступают соответственно на первые и вторые входы первого 47, второго 48 и третьего 49 элементов И, с выходов которых сигналы поступают на первые входы соответственно первого 53, второго 54 и третьего 55 пороговых устройств, на вторые входы которых поступают соответственно сигналы с первого, второго и третьего выходов задатчика 67 сигналов.

Пороговые устройства (53, 54, 55) обеспечивают на основе сравнения текущих угловых положений вертолета относительно линий электропередач с заданными значениями анализ динамики изменения угловых положений вертолета.

Это осуществляется следующим образом.

С выходов первого 53, второго 54 пороговых устройств сигналы поступают соответственно на первый и второй входы первого 57 сдвигового регистра, кроме того, с выхода второго 54 порогового устройства сигнал поступает на первый вход второго 58 сдвигового регистра, на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего 55 порогового устройства.

С первого и второго выходов первого 57 и второго 58 сдвиговых регистров сигналы последовательно поступают соответственно на первый вход четвертого 50 элемента И, вход первого 60 элемента И-НЕ, первый вход пятого 52 элемента И, вход второго 61 элемента И-НЕ.

С выходов четвертого 50 и пятого 51 элементов И сигналы поступают на первые входы первого 63 и второго 64 счетчиков, на вторые входы которых и третьи входы первого 57 и второго 58 сдвиговых регистров поступают сигналы с выхода генератора 59 импульсов.

С выходов первого 63 и второго 64 счетчиков сигналы, соответствующие скорости изменения угловых положений вертолета относительно линий электропередач, поступают соответственно на первый и второй входы вычитающего устройства 65, с выхода которого сигнал поступает на первый вход делителя 66, на второй вход которого поступает с выхода второго 64 счетчика. С выхода делителя 66 сигнал через интегратор 67 поступает на первый вход суммирующего устройства 68, на второй вход которого поступает сигнал с выхода первого 63 счетчика.

С выхода суммирующего устройства 68 сигнал, соответствующий скорости изменений угловых положений вертолета относительно линий электропередач, поступает на второй вход четвертого 56 порогового устройства, на первый вход которого поступает сигнал с четвертого выхода задатчика 69 сигналов.

В случае если сигнал соответствующей скорости изменения угловых положений вертолета относительно линий электропередач имеет малое значение, то четвертое 56 пороговое устройство не сработает, при этом через третий 63 элемент И-НЕ сигнал поступает на второй вход шестого 52 элемента И, на первый вход которого поступает сигнал со второго входа блока 31 анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком. С выхода шестого 52 элемента И сигнал поступает на систему автоматического выполнения команды «отворот» вертолета и в данном случае осуществляется выполнение маневра отворот без участия летчика.

Таким образом, устройство позволяет оценить динамику выполнения команды «отворот», и в случае, если летчик выполняет команду «отворот» с запозданием, происходит автоматическое выполнения команды «отворот».

Источники информации

1. Патент РФ на изобретение №2176400, кл. G01S 13/93, опубл. 27.11.2001 г.

2. Патент РФ на изобретение №2326407, кл. G01S 13/93, опубл. 10.07.2008 г.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для обеспечения безопасности полета вертолетов на малых высотах, а именно для предупреждения пилотов вертолетов об опасности столкновений с высоковольтными линиями электропередач (ЛЭП). Достигаемый технический результат заключается в повышении безопасности полета вертолета. Устройство для предупреждения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач содержит всенаправленную антенну, приемник, четыре ключа, два пороговых блока, три триггера, перестраиваемый фильтр, n-разрядный регистр сдвига, обнаружитель типа k/n, две схемы И, яркостный индикатор, две схемы ИЛИ, звуковой индикатор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, одноразрядный счетчик, логический блок, два блока задержки, узконаправленную антенну, блок обработки информации, индикатор углового положения ЛЭП, индикатор команды «отворот», блок анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком, соединенные определенным образом между собой. 3 ил.

Устройство для предупреждения столкновения вертолета с высоковольтными линиями электропередач (ЛЭП), содержащее первую всенаправленную антенну, приемник, первый и второй ключи, первый пороговый блок, первый триггер, первый вход которого соединен с выходом первого порогового блока, а первый и второй выходы подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, последовательно соединенные перестраиваемый фильтр, вход которого подсоединен к выходу второго ключа, второй пороговый блок, n-разрядный регистр сдвига, обнаружитель типа k/n, первую схему И, второй триггер и яркостный индикатор, последовательно соединенные первую схему ИЛИ, третий триггер и звуковой индикатор, при этом выход первой схемы И соединен с входом первый схемы ИЛИ, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вторую схему И, делитель частоты, вторую схему ИЛИ и одноразрядный счетчик, а также логический блок, выполненный с возможностью преобразования одноразрядного числа в r-разрядное число, входы и выходы которого соединены соответственно с первыми выходами одноразрядного счетчика и r-управляющими входами перестраиваемого фильтра, и последовательно соединенные первый и второй блоки задержки, включенные между выходом первой схемы ИЛИ и вторым входом третьего триггера, при этом второй выход первого триггера подсоединен к второму входу первой схемы И и второму входу второй схемы И, выход которой подключен к второму входу n-разрядного регистра сдвига и второму входу одноразрядного счетчика, выход первого блока задержки соединен с вторым входом первого триггера, выход второго блока задержки подключен к второму входу второй схемы ИЛИ и второму входу второго триггера, выход делителя частоты соединен с n+1 входом обнаружителя типа k/n, а вход первого порогового блока подсоединен к выходу первого ключа, вторую узконаправленную антенну, третий и четвертый ключи, блок обработки информации, индикатор углового положения ЛЭП, индикатор команды «отворот», причем первый, второй и третий входы блока обработки информации соединены соответственно с выходом генератора тактовых импульсов, первой схемы И и выходом второго триггера, а первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока обработки информации соединены соответственно с входом второй узконаправленной антенны, со вторыми входами третьего и четвертого ключей, n-входами индикатора углового положения ЛЭП и входом индикатора команды «отворот», выходы первой всенаправленной и второй узконаправленной антенн соединены с входом приемника через третий и четвертый ключи соответственно, с выхода приемника в поисковом режиме сигнал через первый ключ поступает на вход первого порогового блока, а в режиме обнаружения сигнал с выхода приемника поступает на второй вход второго ключа, блок обработки информации содержит антенный коммутатор, сдвиговый регистр, n-первых элементов И, второй элемент И, делитель частоты, n-ключей и пороговый блок, первый и второй задатчики сигналов, первую и вторую схемы ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь, дифференцирующую цепь, элемент И-НЕ, а также триггер, при этом первый, второй, третий входы блока обработки информации являются соответственно входом делителя частоты, вторыми входами n-первых элементов И и входом триггера, первый и второй выходы триггера являются соответственно вторым и третьим выходами блока обработки информации, первый выход триггера соединен со вторым входом второго элемента И, выход делителя частоты соединен через первый вход второго элемента И с входом сдвигового регистра, n-выходов которого соединены одновременно с n-входами антенного коммутатора и с n-первыми входами n-первых элементов И, выход антенного коммутатора является первым выходом блока обработки информации, выходы n-первых элементов И соединены с первыми входами n-ключей, вторые входы которых соединены с выходом первого задатчика сигналов, выходы n-ключей соединены с n-входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с аналого-цифровым преобразователем, выход которого является четвертым выходом блока обработки информации, выход второго элемента ИЛИ соединен одновременно с входом дифференцирующей цепи и с первым входом порогового блока, второй вход которого соединен с выходом второго задатчика сигналов, выход порогового блока соединен с входом элемента И-НЕ, выход которого является пятым выходом блока обработки информации, выход дифференцирующей цепи соединен со вторым входом триггера, отличающееся тем, что дополнительно введен блок анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком, первый и второй входы которого соединены с четвертым и пятым выходами блока обработки информации, а выход соединен с входом системы управления вертолетом, при этом блок анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком состоит из первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого элементов И, первого, второго, третьего и четвертого пороговых устройств, первого и второго сдвиговых регистров, генератора импульсов, первого, второго и третьего элементов И-НЕ, первого и второго счетчиков, вычитающего устройства, делителя, интегратора, суммирующего устройства и задатчика сигналов, причем первым и вторым входами блока анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком являются соответственно первые и вторые входы первого, второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого, второго и третьего пороговых устройств, вторые входы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами задатчика сигналов, четвертый выход которого соединен с первым входом четвертого порогового устройства, выходы первого, второго пороговых устройств соединены соответственно с первым, вторым входами первого сдвигового регистра, кроме того, выход второго порогового устройства соединен с первым входом второго сдвигового регистра, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового устройства, первый и второй выходы первого и второго сдвиговых регистров соединены соответственно с первым входом четвертого элемента И, входом элемента первого элемента И-НЕ, первым входом пятого элемента И, входом второго элемента И-НЕ, выходы четвертого и пятого элементов И соединены с первыми входами первого и второго счетчиков, вторые входы которых и третьи входы первого и второго сдвиговых регистров соединены с выходом генератора импульсов, выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с первым и вторым входами вычитающего устройства, кроме того, выход первого счетчика соединен с первым входом суммирующего устройства, второй вход которого через интегратор соединен с выходом делителя, первый и второй входы которого соединены с выходом вычитающего устройства и выходом второго счетчика, выход суммирующего устройства соединен со вторым входом четвертого порогового устройства, выход которого через третий элемент И-НЕ соединен со вторым входом шестого элемента И, первый вход которого соединен со вторым входом блока анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком, выход шестого элемента И является выходом блока анализа динамики выполнения команды «отворот» летчиком.