КОМПЛЕКСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КООРДИНАТЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Советский патент 1995 года по МПК G01S13/86 

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в бортовой аппаратуре радиотехнических систем ближней навигации.

Цель изобретения повышение точности.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного измерителя.

Измеритель содержит автономный навигационный датчик 1, преобразователь 2 автономных навигационных данных, бытовую радиотехническую систему 3 ближней навигации (РСБН), преобразователь 4 радиотехнических данных, первый блок 5 вычитания, второй блок 6 вычитания, блок 7 фильтрации, включающий третий блок 8 вычитания, первый блок 9 умножения, блок 10 сложения, блок 11 задержки, второй блок 12 умножения, третий блок 13 умножения, первый блок 14 памяти, второй блок 15 памяти, третий блок 16 памяти и синхронизатор 17, преобразователь 18 напряжения в код, навигационный приемник 19, блок 20 измерения азимута и дальности, при этом навигационный приемник 19 содержит входной блок 21, усилитель 22 промежуточной частоты азимута, формирователь 23 азимутального импульса, УПЧ 24 дальности и дешифратор 25.

Комплексный измеритель работает следующим образом.

Автономный навигационный датчик 1 измеряет навигационные параметры движения летательного аппарата, например вектор воздушной скорости и курсовой угол ϑ В преобразователе 2 автономных навигационных данных осуществляется вычисление оценки Х_а(К) координаты Х по измеренным параметрам в дискретном времени kT, где Т период повторения сигналов радиомаяка. Например, в случае и ϕ осуществляется вычисление проекции вектора
и ее суммирование (интегрирование в дискретном времени)
V_mx(K) (K)sinΨ(K)
Сигналы радиомаяка РСБН поступают на вход радионавигационного приемника 19, входящего в состав бортового оборудования РСБН 3, где осуществляется их селекция по частоте и длительности, детектирование и декодирование. По выходным сигналам навигационного приемника 19 с автоматической регулировкой усиления в блоке 20 измерения азимута и дальности измеряются значения азимута (K) TV_mx(K) и дальности (K). В преобразователе 4 радиотехнических данных осуществляется вычисление оценки
(K).

Выходные сигналы преобразователей 2, 4 автономных и радиотехнических данных поступают на входы второго блока 6 вычитания, на выходе которого в дискретные моменты времени kT образуются разности сигналов (K) D_o(K)·sinα_p(K) которые поступают на вход блока 7 фильтрации.

На выходе блока 7 фильтрации образуется сигнал оценки равный
ΔX(K) (K)-(K), где К γ_i (К) последовательность значений коэффициентов усиления, записанная в i-й зоне памяти первого блока 14 памяти и поступающая на второй вход первого блока 9 умножения;
(K/K) (K/K-1)+K(K)(K/K-1) сигнал на выходе третьего блока 8 вычитания;
Н(К) последовательность коэффициентов, записанная в третьем блоке 16 памяти и поступающая на второй вход третьего блока 13 умножения;
(K/K-1) (K)-H(K)(K/K-1) сигнал оценки экстраполяции на выходе второго блока 12 умножения;
(K/K-1) Ф(K)(K-1/K-1) выходной сигнал блока 7 фильтрации, задержанный в блоке 11 задержки на период Т;
Ф(К) последовательность коэффициентов, записанная во втором блоке 15 памяти и поступающая на второй вход второго блока 13 умножения.

Значения коэффициентов с выходов первого 14, второго 15 и третьего 16 блоков памяти в виде чисел поступают на входы соответствующих блоков умножения по сигналу синхронизатора с периодом Т.

Выходным сигналом блока 7 фильтрации является сигнал оценки (K-1/K-1) погрешности измерения координаты автономным навигационным датчиком. Этот сигнал поступает на вход вычитаемого первого блока 5 вычитания, на второй вход которого поступает значение измеренной координаты (K/K). На выходе первого блока 5 вычитания образуется сигнал являющийся выходным сигналом комплексного измерителя.

На первом блоке 14 памяти выделено n зон памяти, в которых записаны последовательности значений коэффициентов К γ_i(К)(i= (K) (K)-ΔX(K/K)= X(K)+[ΔX_a(K)-(K/K)] ). Выход этих значений осуществляется таким образом, чтобы i-я последовательность Кγ_i(К) была оптимальной для фильтрации значений разности ΔХ(К) при дисперсиях погрешностей измерения азимута и дальности γ_i σ₂₀² и γ_iσ_Do²
Управление выбором зоны памяти в первом блоке 14 памяти осуществляется выходным сигналом преобразователя 18 напряжения в код и основано на выявленной зависимости между погрешностями Δ Х_p измерения координаты по данным бортового оборудования РСБН 3 и напряжением автоматической регулировки усиления V_АРУ навигационного приемника 19.

В описании известного устройства показано, что если коэффициенты усиления блока 7 фильтрации рассчитаны на дисперсию σ_o² входных данных, а последние имеют дисперсию γ σ_o² то дисперсия погрешности измерения также возрастает в γ раз.

Поэтому если выбрать шаг преобразования напряжения ПРУ в код равномерным и достаточно малым (число разрядов достаточно большим), соответствующим изменению дисперсии входных данных на величину Δ γ σ_o², то при дисперсии входных данных блока 7 фильтрации в пределах [ γ_i σ_o² ( γ_i + Δ γ ) σ_o² с помощью напряжения АРУ будет выбрана зона памяти с коэффициентами К_i(K) и увеличение дисперсии погрешности измерения по сравнению с оптимальным значением σ ²_опт не превысит Δ γ σ_опт².

Напряжение АРУ навигационного приемника 19 используется в предлагаемом комплексном измерителе, кроме управления усилением усилителей промежуточной части азимута и дальности, и в качестве входного сигнала преобразователя 18 напряжения в код, выбирающего соответствующую зону памяти в первом блоке памяти 14 блока фильтрации.

Преобразователь 18 напряжения в код представляет собой многоуровневый компаратор (аналого-цифровой преобразователь), на сигнальный вход которого подается напряжение V_АРУ автоматической регулировки усиления навигационного приемника 19.

Уровни сравнения λ₁ λ₂ λ_n устанавливаются исходя из максимально-возможного значения U_АРУ конкретного навигационного приемника 19, а также зависимости погрешностей Δ Х_p от уровня помех на входе навигационного приемника 19.

На выходе преобразователя 18 напряжения в код образуется n-разрядный параллельный двоичный код, значения которого однозначно соответствуют интервалам превышения U_АРУ уровней сравнения λ₁ λ_n.

На сигнальный вход преобразователя 18 подается напряжение U_АРУавтоматической регулировки усиления навигационного приемника 19. Трехразрядный параллельный двоичный код, соответствующий интервалам превышения напряжения АРУ уровней сравнения λ₁ λ₃, c выхода преобразователя 18 напряжения в код подается на адресный вход управления первым блоком памяти 14, где производится включение зоны памяти коэффициента усиления блока 7 фильтрации К_i(K), оптимального для данного уровня помех. При значении кода "000", соответствующем мощности сигнала, при котором погрешности измерения Δ Х_p недопустимо велики, коэффициент усиления К_i(K)=0 и на выход блока 7 фильтрации передается экстраполированное значение погрешности K(K)(i=) изменения координаты. Таким образом, большие погрешности измерения Δ Х_р не влияют на работу комплексного измерителя.

Первый, второй и третий блоки 14, 15, 16 памяти представляют собой любые известные постоянные запоминающие устройства с адресным входом и выходом данных.

В первом блоке 14 памяти на старшие разряды адресного входа подается код с выхода преобразователя 18 напряжения в код, осуществляющий выбор i-й зоны памяти.

На младшие разряды адресного входа подается код от синхронизатора 17, осуществляющий выбор значений коэффициента усиления К γ_i (K) в зависимости от номера К.

Эффективность предлагаемого устройства обеспечивается выявленной детерминированной зависимостью между напряжением АРУ и дисперсией входных данных блока 7 фильтрации.

Изобретение относится к радионавигации и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит автономный навигационный датчик (АНД) 1, преобразователь 2 автономных навигационных данных, бортовую радиотехническую систему ближней навигации (РСБН) 3, состоящую из навигационного приемника (НП) 19 и блока измерения азимута и дальности, преобразователь 4 радиотехнических данных, блоки вычитания 5, 6, блок 7 фильтрации, состоящий из блока вычитания 8, блоков 9, 12, 13 умножения, блока 10 сложения, блока 11 задержки, блоков памяти 14, 15, 16 и синхронизатора 17, преобразователь 18 напряжения в код, навигационный приемник 19, блок 20 измерения азимута и дальности, НП 19 состоит из входного блока 21, усилителя 22 промежуточной частоты азимута, формирователя 23 азимутального импульса, усилителя 24 промежуточной частоты дальности и дешифратора 25. АНД 1 имеряет навигационные параметры движения летательного аппарата (вектор воздушной скорости и курсовой угол). В радионавигационном приемнике 19 осуществляется селекция по частоте и длительности сигналов радиомаяка РСБН. Учитывая полученные данные, в блоке 7 фильтрации определяется погрешность измерения координаты в АНД 1. При этом осуществляется адаптация устройства к изменению уровня помех на входе бортового оборудования РСБН путем управления коэф. усиления фильтра измерителя с помощью напряжения автоматической регулировки усиления НП 19 бортового оборудования РСБН. 1 ил.

КОМПЛЕКСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КООРДИНАТЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, содержащий последовательно соединенные автономный навигационный датчик и преобразователь автономных навигационных данных, бортовую радиотехническую систему ближней навигации, включающую блок измерения азимута и дальности и навигационный приемник, содержащий последовательно соединенные входной блок, усилитель промежуточной частоты азимута и формирователь азимутального импульса, последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты дальности и дешифратор, второй выход входного блока соединен с первым входом усилителя промежуточной частоты дальности, второй вход дешифратора соединен с вторым выходом усилителя промежуточной частоты азимута, первый выход формирователя азимутального импульса соединен с входом азимутального импульса блока измерения азимута и дальности, вход опорных импульсов, вход сигнала "35" и вход сигнала "36" которого соединены с соответствующими выходами дешифратора, второй выход формирователя азимутального импульса является выходом напряжения автоматической регулировки усиления и соединен с вторыми входами усилителей промежуточной частоты азимута и дальности, преобразователь радиотехнических данных, первый и второй блоки вычитания и блок фильтрации, при этом выход преобразователя автономных навигационных данных соединен с входом уменьшаемого первого и второго блоков вычитания, азимутальный и дальномерный выходы бортовой радиотехнической системы ближней навигации, являющиеся выходами блока измерения азимута и дальности, соединены с входами преобразователя радиотехнических данных, выход которого соединен с входом вычитаемого второго блока вычитания, выход которого соединен с входом блока фильтрации, содержащим последовательно соединенные третий блок вычитания, первый блок умножения, блок сложения, блок задержки, второй блок умножения и третий блок умножения, выход которого соединен с входом вычитаемого третьего блока вычитания, вход уменьшаемого которого является входом блока фильтрации, первый, второй и третий блоки памяти и синхронизатор, выход которого соединен с входами первого, второго и третьего его блоков памяти, выход второго блока умножения соединен с вторым входом блока сложения, выходы первого, второго и третьего блоков памяти соединены с вторыми входами соответственно первого, второго и третьего блоков умножения, выход блока сложения является выходом блока фильтрации и соединен с входом вычитаемого первого блока вычитания, выход которого является выходом комплексного измерителя координаты летательного аппарата, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, введен преобразователь напряжения в код, вход которого соединен с вторым выходом формирователя азимутального импульса, а выход соединен с управляющим входом первого блока памяти блока фильтрации.