Бортовой двухкоординатный радиопеленгатор Советский патент 1992 года по МПК G01S3/10 G01S3/12 

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано на борту летательного аппарата для измерения угловых координат наземного источника радиоизлучения (НИРИ).

Целью изобретения является повышение точности радиопеленгатора путем уменьшения флуктуационной погрешности

На фиг.1 приведена структурная схема радиопеленгатора; на фиг.2 - блоки фазовых детекторов и их связи с супергетеродинными приемниками; на фиг.З - структурная схема блока весового суммирования; на Лиг.4 - структурная схема блока измерения параметров; на фиг.5 - структурная схема блока формирования опорных сигналов; на фиг.6 приведено взаимное расположение антенной решетки и пеленгуемого наземного источника радиоизлучения (НИРИ).

Бортовой двухкоордннатный радиопеленгатор содержит антенную решетку

1,состоящую из М антенных элементов

2,М супергетеродинных приемников 3, гетеродин 4, М блоков 5 фазовых детекторов, блок 6 весового суммирования, блок 7 измерения параметров, блок 8 формирования опорных сигналов и индикатор 9, при этом, каждый блок 5 фазовых детекторов содержит три фазовых детектора 10-12, блок 6 весового суммирования, содержит три сумматора 13-15 и пять весовых сумматоров 16-20, блок 7 измерения параметров содержит три вычнтателя 21-23, первый, второй и третий ичтег- раторы 24-26, пять блоков тригонометрических функций 27-3t, семь умножителей 32-38, два делителя 39 и

40 усилитель 41 и четвертый и пятый интеграторы 42 и 43. Блок 8 формнро

оо

4

О

сл

иания опорных сигналов содержит блок 44 управления, генератор 45, блок 46 фазовращателей, первый блок 47 тригонометрических функций, первый умножитель 4В, второй блок 49 тригонометрических фуйкций, второй умножитель ЬО,третий и четвертый блоки 51 и 52 тригонометрических функций, третий умножитель 53, многоканаль- иый весовой сумматор 54, М усилителей 55 и Н формирователей 56 опорны сигналов, при этом каждый формирователь 56 опорных сигналов содержит первый и второй усилители.57 и 58, вычитатель 59 н третий, четвертый и пятый усилители 60-62.

Радиопеленгатор работает следующ образом.

Наземный источник радиоизлучения излучает сигнал

S(L) « A sin (coat 4-фо), (i)

где Л - амплитуда;

Q0 - частота; (f)0 - начальная фаза.

Сигнал принимается антенными элементами 2 антенной решетки 1, Решет состоит из К строк и L столбцов, pa стояние между строками равно и у, расстояние между столбцами равно&г. Тогда координаты элемента антенной решетки находящегося в К-й строке и в 1-м столбце;будут следующие

, , . У«Р -(

1 кб

/.Elllill-- Д2

v 2

(2)

Антенная решетка 1, имеющая нечетное число строк и столбцов, показана на фиг,6. Там же показаны угловые координаты источника, радиоизлучения - угол места Q и азимут ср , а также система координат, жестко связанная с летательным аппаратом.

Сигналы, принимаемые элементами антенной решетки, поступают на входы супергстеродиышх приемников 3, где преобразуются в гигналы промежуточной частоты путем перемножения с сигналом гетеродина 4 и усиливаются. Сигнал промежуточной частоты на выходе К 1-го супергетеродинного приемника 3 имеет вид 1

S (fc)A(, ti- у (tH

(3)

jUeM

+ AK(6,q)

где Л - амплитуда;

Whp - промежуточная частота; C((t) - случайная фаза;

i)- составляющая фазы, зависящая от направления прихода N волны и от координат антенного элемента 2 антенной решетки 1, подключенного к входу данного супергете родшшого приемника 3

Р

5 (0,tf) -у- ( ctfs(f +

+ ykЈ сов Q ),

K(6,q)

(4)

где ft - длина волны источника радиоизлучения.

С выходов супергетеродинного приемника 3 сигналы поступают на четвертые входы блоков 5. На первые, вторые и третьи входы блоков 5 поступаю опорные сигналы, формируемые в блоке 8 с учетом координат элемента антенной решетку 2, исходя из оценок-угловых коордшат и случайной фазы. Опорные сигналы имеют вид

30

г

„И „ 2 1 n , U0n« Ue™ (2k{COsPcOS(fУуе

sinfl) (t)

(5)

U

ke „ 2 -Q«2

-ио Т zkesin0 sintf «

(t)

««5 -Voe« rt(t),

где U0 - амплитуда;

б - оценка азимута; СР - оценка угла листа;

(6) (7)

П 2fr

Unpt +(jj(t)

+ л zKtBine coslf +y cos6 ),

(8) где у - оценка случайной фазы. ,

Фазовые детекторы 10, 11, 12 выполняют перемножение, сигналов промежуточной частоты и опорных сигналов. После фильтрации Частоты 2М„р на их выходах выделяются медленно меняющиеся напряжения:

2 K PAAoUon(

sin Г (9)

1

т 1

т

VAoU°n

не

VAoU

sin F

sin F1

где К„д - коэффициент передачи фазового детектора

р у-(|Л 2kf (sin9 cosy - -sin0 iosCfVy (cos0-cos 0) (12)

Можно обозначить погрешности оценок параметров, как

ей-б-о

в

Jy-tf-lf

(10) (ID

зо1484105 6

происходят изменения 9 , Ц , J , ко торые характеризуются угловыми скоростями(ое ,Ci)q,, со,.- причем эти угловые скорости связаны с 0, if , i , а также со скоростью полета V и высотой II следующим образом

sin Ср

Ue cos б

со,

«г

--- cts6 COSCP

2Т

Gty V sin 0 sin(f

(18) (19) (20)

jg Дифференцируя этн выражения по V и Н и разрешая относительно производных V и Н, можно получить

Изобретение относится к радионавигации. Цель изобретения - повышение точности радиопеленгатора. Радиопеленгатор содержит антенную решетку 1, состоящую из антенных эл-тов 2, супергетеродшшые приемники 3, гетеродин 4, блоки фазовых детекторов 3, блок весового суммирования 6, блок изменения 7 параметров, блок формирования 8 опорных сигналов и индикатор 9. Цель достигается путем уменьшения флуктуационной погрешнееiи, обеспечиваемой узкой полосой следящей системы. Радиопеленгатор по пп. 2-3 ф-лы, отличается выполнением блока фазовых детекторов 5, блока весового суммирования 6, блока измерения 7 и блока формирования 8, даны их ил.4 з.п. ф-лы, 6 ил.

.6v-v-v

(13)

Для случая, когда летательный аппарат совершает полет в направлении пеленгуемого источника радиоизлучения, и расстояние до него значительно превышает высоту полета, можно считать, что 9 90 и (f к 90°. Тогда после соответствующих упрощений выходные напряжения фазовых детекторов 10, 11 и 12 можно представить в виде:

где

- ke

sinfe )

(17)

Выходные напряжения всех фазовых детекторов 1U суммируются в сумматоре 13, всех фазовых детекторов 11 - в сумматоре 14, всех фазовых детекторов 12 - в сумматоре 15. На выходах сумматоров 13, 14,15 получаются напряжения, пропорциональные соответственно погрешностям оценок Бй , Јц, ,fv. Эти напряжения поступают на объеди45

Ид - C.Q (00 (Оц, - 5ц, W If

03ц|- Бц д

(23) (24) (25)

На вторые входы вычитателей 21, 22, 23 поступают формируемые в блоке 7

ненные первые,вторые и третьи входы 50 оценки угловых скоростей W« , G)« , .

весовых сумматоров 16, 17, 18, 19, 20. На выходах весовых сумматоров 16, 17, 18 выделяются напряжения, пропорциональные скоростям изменения погрешностей оценок, т.е. значениям

е &Ч V

Во время полета летательного аппарата в турбулентной атмосфере

На первые их входы поступают соответственно значения Ј0, (Ц, , 5. В соответствии с формулами (), (24) и (25) на выходах вычитателей полу- 55 чаются значения угловых скоростей G)g, С0(п, cOjj,. При этом на выходах интеграторов 24, 26, 25 получаются соответственно оценки параметров 0 , С ty . На входы интеграторов 42 и

+ К

2Etj, KjE

V - K,ЈQ

Н К4Ј0 + К5-Е +кбЈу

(21) (22)

К,, Ке, К5 представляют собой весо- вые коэффициенты весового сумматора

19, аК4, К5, К6 - весовые коэффициенты весового сумматора 20. В соответствии с формулами (21) и (22) на выходе весового сумматора 19 получается напряжение, пропорциональное

ускорению летательного аппарата V, а на выходе весового сумматора 20 - пропорциональное скорости изменения высоты Н. Напряжения, пропорциональные F.Q , Јq,, Ец, , V и Н поступают соответственно на первый, второй, третий,

четвертый п пятый входы блока 7. I

Скорости изменения погрешностей оценок параметров равны разностям оценок параметров и их действительных значений. Следовательно,

Ид - C.Q (00 (Оц, - 5ц, W If

03ц|- Бц д

(23) (24) (25)

На вторые входы вычитателей 21, 22, 23 поступают формируемые в блоке 7

оценки угловых скоростей W« , G)« ,

На первые их входы поступают соответственно значения Ј0, (Ц, , 5. В соответствии с формулами (), (24) и (25) на выходах вычитателей полу- чаются значения угловых скоростей G)g, С0(п, cOjj,. При этом на выходах интеграторов 24, 26, 25 получаются соответственно оценки параметров 0 , С ty . На входы интеграторов 42 и

7

43 поступают значения V и Н, при этом на их выходах получаются оценки V и Н.

« g

Оценки угловых скоростей ГО ,Wq , U формируются по формулам, аналогичным формулам (18) (19) (20) исходя из оценок параметров 0Л, .f% V, I, получаемых на выходах интеграторов 24, 25, 26, 42, 43. Соеди- JQ нения блоков 27, 28, 29, 30, 31 тригонометрических функций умножителей 32, 33, 34, 35, 36, 37 и 38 делителей 39 и 40, а также усилителя 41 соответствуют последовательности $ выполнения операций по указанным формулам. Коэффициент усиления усн2Г

лителя 41 равен -н-«

С выхода блока У, т.е. с выходов JQ интеграторов 24, 2Ь, 26 напряжения, пропорциональные 9, (f, поступают па входы блока 8. Значения б и ср поступают в индикатор 9 для отображения азимута и угла места. 25

В блоке 8 генератор 45 вырабатывает сигнал промежуточной частоты амплитудой UD и с помощью блока 44 подстраивается по фазе до значения, соответствующего оценке if , котбрая 30 поступает на вход блока 44. Сигнал промежуточной частоты поступает на блок 46, На объединенные первые, вторые и третьи входы М формирователей 56 поступают напряжения

«}«

UBX, cos0 cos if

(26)

«sin G simp (27) (28)

эти напряжения формируются блоками 47, 49, 51, 52 и умножителями 48 и . 50, соединения которых соответствуют математическим выражениям опорных сигналов. При этом оценки параметров , (/ стремятся к их действитель ным значениям б , If , (f .За счет узкой полосы следящей системы уменьшается флуктуационная погрешность, 50 что эквивалентно повышению чувствительности пеленгатора

Формула изобретения

дам соответствующих М гупергетеродии- ных приемников, вторые входы которых соединены с выходом гетеродина, а также индикатор, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности радиопеленгатора путем уменьшения флуктуационной погрешности, введены М блоков фазовых детекторов, блок весового суммирования, блок измерения параметров, блок формирования опорных сигналов, при этом первый, второй, третий выходы М блоков фазовых детекторов подключены к соответствующим входам блока весового суммирования, первый, второй, третий, четвертый, пятый выходы которого подключены к соответствующим входам блока измерения параметров, первый, второй, третий выходы которого подключены соответственно к первому, вТЬрому, третьему входу блока формирования опорных сигналов, 3 М выходов которого подключены к соответствующим первому, второму, третьему входам каждого из М блоков фазовых детекторов, четвертые входы которых соединены с выходами соответствующих М супергетеродшшых приемников, первый и второй выходы блока измерения параметров подключены соответственно к первому и второму входу индикатора.

и подключены к выходу второго сумматора, третьи входы весовых сумматоров объединены и подключены к выходу третьего сумматора, причем М входов первого, второго и третьего сумматоров и выходы первого, второго,

40

55

третьего, четвертого и пятого весовых сумматоров являются соответственно 3 М входами и первым, вторым, третьим, четвертым, пятым выходами блока весового суммирования.

fO

5

0

5

0

5

0

5

0

5

умножителя и к первому входу второго делителя, второй в ход которого соединен с выходом пятого интегратора, при этом вторые входы первого, второго и третьего вычитателей, входы четвертого и пятого интеграторов и выходы первого, второго и третьего интеграторов являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым входами и первым, вторым и третьим выходами блока измерений параметров.

усилителя, при этом информационные входы третьего и пятого усилителей объединены, причем входы первого, четвертого И второго усилителей, ин- формационный вход третьего усилите- ля, выходи пятого и третьего уеили- Гелей и информационный вход третьего усилителя являются соответственно первым, вторым, третьим,, четвертым входами и первым, вторым и третьим выходами формирователей опорных сигОЈЛ

1Ъ 2Ф .. ЗФ.,

5

X /

iЈ

налов, при этом объединенные входы первого и второго блоков тригонометрических функций, объединенные входы третьего и четвертого блоков.тригонометрических функций, вход блока управления и первый, второй и третий выходы каждого из М формирователей опорных сигналов являются соответственно первым, вторым и Ґретьим входами и 3 М выходами блока формирования опорных сигналов.

л.

- г

jy.

8

Фиг.1

Ш

Г

..

ЛФ..ЛК .fHM.fff f.„4г

Ј

.l.,

mSWWJSU JSM

Pat.

t../f

.-...Щ

ZЈ-3J.Ка