Глиссадный радиомаяк Советский патент 1985 года по МПК G01S1/16 

первой и второй мачт п - коэффициент, равный OJ 0,5 1,5i 2,0,.., причем для знаки членов формул ук заны в скобках; /1 - длина волны излучаемого си нала . 3. Радиомаяк по п.1, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения достоверности и полноты контроля параметров сигналов глиссадного радиомаяка путем контроля крутизны зоны, введен блок контроля крутизны зоны, содержащий последова тельно соединенные Приемную антенну установленную на второй мачте, приемник, измеритель глубин модуляции, блок вычитания и пороговьй блок,при чем выход измерителя разности глубин модуляции блока контроля угла глиссады соединен с вторым входом блока вычитания и угол между прямы53ми, соединяющими основание первой мачты с основанием второй мачты и с оптическим центром приемной антенны блока контроля крутизны зоны равен 0,880 или 0,. 4. Радиомаяк по п.1, о т л ичающийся тем, что с целью Iповышения достоверности и полноты контроля параметров сигналов глиссадного радиомаяка путем контроля клиренса, йведен блок контроля клиренса, содержащий последовательно сое-, диненные приемную антенну, установленную на второй мачте, приемник, измеритель разности глубин модулйции и пороговый блок, причем угол между прямыми, соединяющими основание первой мачты с основанием второй мачты и с оптическим центром приемной блока контроля клиренса (0,2-0,4)0„.

ГЛИССАДНЫЙ РАДИОМАЯК, содержащий передатчик, размещенные на первой мачте М передающих антенн, где М 2, с поперечным относительно оси взлетно-посадочной полосы взаимным разносом, блок контроля угла глиссады, содержащий последовательно соединенные приемную антенну, приемник, измеритель разности глубин модуляции и пороговый блок, причем приемная антенна блока контроля угла глиссады установлена на второй мачте, угол между прямыми,соединяющими основание первой мачты с основанием второй мачты и оптическим центром приемной антенны блока контроля угла глиссады, равен номи- нальному углу глиссады (©,), отличающийся тем, что, с цепью повышения достоверности и полноты контроля параметров сигналов глиссадного радиомаяка, введены М фазовращателей, причем М выходов передатчика соединены через М фазовращателей с входами М передающих антенн, которые взаимно разнесены в продольном относительно оси взлетно-посадочной полосы направлении, а прямая, проходящая через основания первой и второй мачт, непараллельна оси взлетно-посадочной полосы. 2. Радиомаяк по п.1,0 т л и ч а ющ и и с я т ем, что величины поперечного d и продольного D разносов каждой 1-ой передающей антенны относительно первой (нижней) передающей антенны оавны (;)p,;(i-Cosoc.f--p.(i-eMri).,,i.) Smot,(I-Coe,)S,«d.,(l-CoSti ) (t)р. &поЦ,( Slnot - „ А в;„л Di d-Cosot.) Smd,-fl-Cosd lSmol где i 2,3,...М Н - Hf «oi 2R, . i где Hj - высота расположения над Ч ел землей i-ой передающей антенны i с Н высота расположения над зёйлей первой (нижней) передающей антенны, - расстояние от первой мачты до опорной точки радиомаячной системы - Щ - ну в 2R. где R - расстояние между первой и оэ второй мачтамиi ел со fltg - угол мевду прямой, проходящей через первую мачту параллельно оси взлетно-посадочной полосы, и прямой, проходящей через первую мачту и опорную точку радиомаячной системы; - угол,мелиу прямой, проходящей через первую мачту параллельно оси взлетно-посадочной полосы, и прямой, проходящей через основания

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в курсо-глиссадной системе инструментальной посадки самолетов. Цель изобретения - повьшение достоверности и ПОлноты контроля параметров сигналов глиссадного радиомаяка. На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предложенного радиомаякаJ на фиг. 2,3 - расположение передающих антенны и взле но-посадочной полосы (ВПП),на фиг.4 диаграмма, поясняющая работу радиоV маяка. Радиомаяк содержит передатчик 1, фазовращатели 2,3 и 4, передающие антенны 5,6 и 7, установленные на мачте 8, приемные антенны 9, 10 и 11, установленные на мачте 12, приемники 13, 14 и 15, три измерителя 16, 17 и 18 разности глубины модуляции, блок 19 вычитания, пороговые блоки 20, 21 и 22, при этом блоки 11, 15, 18 и 22 образуют блок контроля клиренса, блоки 10, 14, 17, 19 и 21 образуют блок контроля крутизны зоны, а блоки 9, 13, 16 и 20 образуют блок контроля угла глиссады. Глиссадный радиомаяк работает следуюпрм образом. Известно, что из-за различия высот подвеса над землей передающих антенн глиссадного радиомаяка (ГРМ) может . иметь место расфазировка полей этих антенн в точке приема. Величина этой расфазировки меняется в зависимости от расстояния от антенны до точки наблюдения. Разность хода лучей от двух пере дакщих антенн до точки наблюдения с учетом зеркального отражения можно определить по формуле Н - НЯ, 2R где Н. - высота подвеса i-ой антенны над землей, м; Н - высота подвеса нижней антенны над землей, м R - расстояние между мачтой с передакицими антеннами и мачтой с приемной антенной, м. Фокусировку полей передающих антенн на глиссаде, т.е. выравнивание 3 длин лучей, от этих антенн до точки приема производят с помощью горизон тального разноса передающих антенн, поперечного по отношению к оси ВПП (см.фиг.2). Величину этого разноса d. можно определить из уравнения Н - Щ sinoL О 2R где с.- угол визирования на точку наблюдения, т.е. угол между линиями проходящей через мачту с переданщими антеннами параллельно оси ВПП и направлением на точку приема. В дополнение к поперечному горизонтальному разносу передающих антенн 5,6,7 вводится продольный разнос этих антенн относительно оси ВПП, а мачту 12 с приемными антенна ми 9,10 и 11 нужно сместить в сторону от ВПП с линии, проходящей через мачту с передающими антеннами параллельно оси ВПП. Действие-продольного горизонталь ного разноса передающих антенн пояс няется на фиг.З, где изображен вид сверху на мачту с передающими антен нами. Для простоты взяты две передающих антенны И и И. Предположим, что нижняя передающая антенна И, вьщвинута вперед на расстояние D в точку А из точки В на линии 0-0, параллельной оси ВПП. Для компенсации продольного смещения антенны И в тракт этой антенны включен фазовращатель. Это м жет быть отрезок ВЧ-кабеля с электр ческой длиной, равной величине про дольного смещения D. Тогда наблюда тель, находящийся на линии 0-0, не заметит эффекта смещения излучателя И вперед для -него вьщвинутая вперед антенна И будет казаться излучающей из своей исходной точки В. При отклонении от линии 0-0 на угол визирования oi. наблюдатель бу. дет видеть вьщвинутую вперед антенну излучающей из точки С или С, в зависимости от направления отклонения. В обоих случаях выдвижение впере

антенны приводит к запаздыванию сигнала от этой антенны в точке наблюдения при углах визирования

Разумеется, в другом конкретном у случае может оказаться выгодней дополнить В до величины, кратной Л 3 сравнению с исходным положением. Из треугольника ABC (см.фиг.З) определяем разность хода лучей ЕС или от двух излучателей, расположенных в точке В и точке С. Функция Эпрод. - (1-coscC) - . четная, а функция р.„„,ренм. 2F -т- d sin оС - нечетная, поэтому в зависимости от направления отклонения от линии 0-0 эффекты продольного и поперечного разноса антенн могут либо складываться, либо вычитаться. Поскольку международные стандарты на системы посадки ILS и MLS (микроволновая система посадки) приводят все параметры радиомаяков к так называемому окну ошибок (к опорной точке системы посадки, т.е. к точке на высоте 15 м над серединой торца ВПП), зададимся целью обеспечить одновременно фокусировку излучения радиомаяка и опорной точке систем посадки (и далее на рабочем участке глиссады) и в точке (точках) контроля. Запишем систему уравнений для пары антенн D. (l-cosot.) 0; + d. sinoC 1 о d. sinot - D,- (1-cosot ) nKv где n 0, 0,5, 1, 1,5, 2,...; B - разность хода лучей от нижней и верхней антенн до опорной точкиJ поперечный разнос антенн, продольный разнос антенн угол визирования на опорную точкуJ угол визирования на точку контроля , - длина волны. Если п 0,5; 1,5J..., то излучение ГРМ будет сфокусировано, но знак РГМ изменится на противоположный. Поскольку обычно в В, то для компенсации В необходимо совместное действие продольного и поперечного разноса антенн, а для компенсации Вд достаточно продольного выноса йижней антенны. или и /2, а Kg компенсировать суммарным эффектом горизонтального про дольного и поперечного взаимного сдвига передающих антенн. Взяв нижнюю передающую антенну за опорную, можно определить величины d для каждого излучателя антенной системы ГРМ, Определив величины d,- и D,- для всех излучателей ГРМ, следует произвести проверку фокусировки излучения ГРМ на всем рабочем участке глиссады, начиная от опорной точки и до пределов дальности действия ГР а. также на краях стандартной зоны действия ГРМ в горизонтальной плоскости (± вотносительно оси ВПП). При этом вместо подставляют ся их значения в точке приема на глиссаде. По мере удаления от ГРМ члены первого уравнения 6 , d.sinotдИ D|(1-coso(. стремятся к нулю. Как правило, фокусировка излучения ГРМ на всей глиссаде обеспечивается с необходимой точностью, расфазировка полей ГРМ на краях зоны действия оказывается меньше, чем при традиционном способе фокусировки с помощью только поперечного горизонтального разноса передакяцих антенн Промодулированные ВЧ-сигналы поступают от передатчика 1 через фазовращатели 2,3,4 соответственно к первой (нижней) 5, второй (сред,ней) 6 и к третьей (верхней) антен |не 7. Фазовращатели 2,3,4 мопгт быть выполнены в виде плавных фазо .вращателей, например, типа тромбон или быть просто отрезками ВЧ-ка беля с электрической длиной, ра ной величине продольного сдвига ан тенны, в тракте которой установлен фазовращатель. Передающие антенны 5,6,7 установлены на мачте 8 на кронштейнах, которые позволяют производить как поперечный, так и продольный сдвиг антенны относительно оси ВШ. Величины продольного и поперечного сдвига передающих антенн определяются по приведенным формулам Величина поперечного сдвига при эт оказывается меньше, чем при извест ном способе фокусировки полей ГРМ на линии глиссады, а величина продольного выноса обычно не превышае длины волны л. 536 Перед мачтой 8 с передаюпщми антеннами 5,6,7 установлена мачта 12 с приемными антеннами 9, 10, 11 на расстоянии 114 м или более от мачты 8. Угол визирования на мачту 12 15-40°. Приемная антенна 9 тракта контроля угла глиссады размещена под углом места, равным номинальному углу глиссады 00 Приемная антенна канала контроля крутизны зоны размещена на краю нижнего полусектора (или сектора) зоны радиомаяка, т.е. под углом места соответственно 0,8860 или 0,76©, где & - номинальный угол глиссады. Причем подстилающая поверхность перед ГРМ - горизонтальная. Сигнал от антенны 9 поступает на приемник 13, а затем на измеритель 16разности глубин модуляции. Выход измерителя 16 соединен со входом порогового блока 20 тракта контроля угла глиссады. Приемная антенна 10 тракта контроля крутизны зоны (чувствительности к отклонению) соединена со входом приемника 14, выход которого подключен к измерителю 17 разности глубин модуляции. Выход измерителя 17подключен к одному из входов блока 19 вычитания, на второй вход которого поступает сигнал от измерителя 16 тракта контроля угла глиссады. Выход блока 19 вычитания подключен к пороговому блоку 21. Канал контроля грубого наведения (клиренса) содержит последовательно соединенные приемную антенну 11, приемник 15, измеритель 18, пороговый блок 22. Антенна 11 размещена под углом места 0,30. В канал контроля клиренса нет необходимости включать вычитающий блок, что связано с особенностью формирования канала клиренса и, главное, с отсутствием жестких требований на параметры дополнительного канала информации - клиренса, т.е. канала грубого наведения. На фиг.2 показан план стандартного размещения мачты 8 с передающими ;антеннами. Если расстояние мачты 8 от оси ВШ1 150 м, а от проекции опорной точки, Кд - 322 м, то угол визирования на опорную точку ot равен 27°47. Выбираем такой же угол визирова ния на точку контроля о1.В результ те начало ВПП и точки контроля буд освещаться одинаковым уровнем диаграммы направленности передающи антенн ( «0,3 Е,). Расстояние R| от мачты 8 до мач ты 12 с приемными антеннами выбран 150 м, чтобы высота мачты 12 была не более 10 ми весь выносной конт рольный пункт (мачта, антенна, при емник) оказался не дороже, чем в прототипе. Рассчитанные значения разностей хода лучей от средней 6 и верхней антенн по сравнению с длиной пути ча от нижней антенны 5 до опорной точки и точки контроля приведены ниже: средняя антенна 6 ну- Щ 10,73 CMi Щ 23,07 см; 2Кк 7 верхняя антенна - Н, 28,6 см; 2Е„ Н:. - Н 61,5 см; 2R Определим величины продольного и поперечного разноса передающих а тенн. Для средней антенны 6 имеем вел чину поперечного сдвига d равнз ю d Ktt(i-coscf-o) - ВдгО-созо к) sinoi.(l-cose/ ) + sino/e(1-cosp Так как у нас . 13,25 см. 2 sinot. Величина продольного сдвига D, средней антенны 6 равна В04+ в 147 см 2 (l-cosoL) Поскольку при расчете Dj коэффи циент п взят равным нулю, это означает, что в точке контроля запаз дывание сигнала от средней антенны 6 должно быть скомпенсировано введением запаздывания с;игнала от нижней антенны 5, т.е. йыносом нижней антенны вперед по отношению к средней антенне. 53 . .8 В точке контроля величина больше значения Rg в опорной точке. поэтому компенсация В производится суммарным действием взаимного продольного и поперечного сдвига средней и нижней передающей антенн.Средняя антенна 6 должна быггь сдвинута на 13,25 см относительно нижней антенны 5 в сторону от ВПП. Поскольку в точке контроля величина близка к длине волны 90 см, целесообразно не компенсировать , а дополнить запаздывание сигнала от верхней антенны 7 относительнв нижней антенны 5 до 90 см. Тогда получим продольное смещение верхней антенны относительно нижней D, равное 90 - В - -0,434см. 2 (1 - созЫ ) Величина поперечного сдвига d -Вкз + fipb + 90 61,3 см. 2 sinoL Значением Dj можно пренебречь. Верхняя антенна 7 должна быть сдвинута на 61,3 см в сторону ВПП относительно нижней антенны 5. Итак, определено взаимное положение передающих антенн на мачте 8. Расфазировка сигналов от средней и нижней антенн такова, что отклонение крутизны зоны не превышает 5%, т.е. одной трети самого жесткого допуска (+15%) на этот параметр для ГРМ наивысшей третьей категории.Причем, это отклонение наблюдается лишь на рабочем участке длиной 400 м, которое самолет преодолевает менее, чем за 2 с. Более заметное отклонение крутизны зоны имеет место на нерабочем участке глиссады,т.е. после пролета опорной точки системы посадки. Поясним эффект от введения вычитающего блока 19 с помощью фиг.4. На фиг.4 показано, что при изменении уровня подстилающей поверхности перед радиомаяком происходит смещение вверх эффективного центра антенной системы ГРМ из точки О в точку О,. Новая плоскость глиссады проходит через точку 0 . Из-за изменения высот подвеса передающих антенн над подстилающей 91 поверхностью увеличивается угол глис сады на йО и происходит изменение крутизны зоны. Крутизна уменьшается что вызывает изменение углового положения края сектора зоны (полувектора). Если в исходном состоянии угловое положение нижнего края сектора зоны глиссады было 9 относительно плоскостей глиссады, то после изменения уровня подстилающей поверхности угловое изменение нижнего края сектора зоны глиссады стало / относительно новой плоскости глиссады т.е. появилось различие на угол&в. Фактически же канал контроля угла глиссады зафиксирует изменение угла глиссады на угол . канал контроля крутизны зоны отметит изменение РГМ, пропорциональное углу . Q.-uQ.,,. Как видим, для канала контроля угла глиссады погрешность измерения угла глиссады рабналв,,погрешность контроля нижнего края сектора зоны 3 глиссады, а значит контроля крутизны зоны будет соответствовать углу д© Д0 Вычитая из сигнала тракта контроля крутизны зоны РГМ CAQJ сигнал тракта контроля угла глиссады, т.е. РГМ (Д0), получим разность глубин модуляции, пропорциональную только смещению края сектора зоны глиссады. . Поскольку угловое положение контрольной антенны канала контроля крутизны известно, можно оценить и величину крутизны зоны глиссады в единицах Как видно на фиг.4 погрешность контроля угла глиссады Л0„г может быть С5пцественно уменьшена при отнесении мачты с контрольными антеннами дальше от передающих антенн. В предлагаемом ГРМ такая возможность обеспечивается, так как фокусировка полей ГРМ может быть сделана на любом удалении точки контроля от мачты с передающими антеннами.

d-

5