Способ контроля и корректировки угла глиссады воздушного судна относительно точки приземления Советский патент 1993 года по МПК G01S1/18 

Изобретение относится к области радионавигации и предназначено для пеленгации точки приземления в условиях отсутствия визуальной видимости взлетно- посадочной полосы (ВПП).

Сущность изобретения заключается в том, что на борту воздушного судна, например, при помощи РЛС, измеряют наклонную дальность до передней кромки взлетно-посадочной полосы (Днпк) и совместно с метками угла заданной и угла фактической глиссад, в едином масштабе, формируют метку точки приземления под углом

arccosec Днтп/Н, гдеДнтп V ность до точки приземления:

Дгтп V днпк 2 + 2 + А д -горизонтальная дальность до точки приземления;

Н - высота полета;

ДЦ - априорно известное расстояние от передней кромки ВПП до точки приземления.

дггп 2 + н 2 наклонная дальСовмещая метку угла фактической глиссады и метку точки приземления с меткой заданной глиссады, путем изменения тангажа и силы тяги двигателей воздушного судна, обеспечивают полет по заданной глиссаде в условиях отсутствия оптической видимости. Если радиолокационное изображение ВПП на экране индикатора отображают в системе координат азимут-наклонная дальность, то для контроля и корректировки заданного угла глиссады вычисляют фактическую наклонную дальность до точки приземления (Днтп) и ожидаемую наклонную дальность до точки приземления (Донтп), по формуле

Донтп Н Cosec рз где рз - угол заданной глиссады.

Разность (Днтп - Донтп) используют для контроля и корректировки угла глиссады. При выполнении равентства (Днтп - Донтп) 0, т.е. при совмещении меток ДНтп и Донтп на экране индикатора, полет осуществляется по заданной глиссаде.

Способ автономного контроля и корректировки глиссады заключается в следующем.

При выполнении полета воздушного судна в направлении ВПП по посадочной траектории (фиг. 1) с помощью бортовой РЛС ближнего радиуса действия, с высокой разрешающей способностью по азимуту и дальности, осуществляют секторный обзор местности в направлении ВПП. Радиолокационная информация, представляющая собой эхо-сигналы от ВПП и окружающей ее местности, запоминается в виде кадра, формируемого в пределах сектора сканирования симметричного относительно вектора путевой скорости. При считывании сигналов вдоль азимутальной координаты, последовательно с каждого элемента дальности осу- ществляют сравнение амплитуды считываемого сигнала с пороговым значением. .По результатам сравнения обнаруживают переднюю кромку ВПП и определяют наклонную дальность до нее (Днпк). При этом для достижения требуемой вероятности провильного обнаружения передней кромки ВПП, используют статистический критерий обнаружения К из N. На основе информации о наклонной дальности передней кромки ВПП вычисляют горизонтальную дальность до точки приземления (Дгтп), отстоящей от передней кромки ВПП на априорно известную величину дальности ДД, по формуле:

Дгтп VflHnK2 H2 + ДД

гДе Днпк2- Н 2 -Дгпк - горизонтальная дальность до передней кромки ВПП;

Н - высота полета воздушного судна;

вычисляют текущую наклонную дальность до точки приземления (Днтп) по формуле: Днтп дгтп2 + н2 и УГОЛ места точки приземления по формуле fhn агсСо8(хДнтп/Н и формируют метку точки приземления, преобразуют систему координат радиолокационного изображения азимут-дальность в систему координат азимут-угол места, формируют и отображают на индикаторе перспективное радиолокационное изображение ВПП и метку приземления совместно с метками угла заданной глиссады и угла фактической глиссады в едином масштабе (фиг. 2). При этом метка угла заданной глиссады представляет собой шкалу углов места относительно линии горизонта, а метка фактической глиссады отображает проекцию вектора путевой скорости воздушного судна на угломестную координату. Для удержания воздушного

судна на заданной глиссаде пилот должен управлять воздушным судном таким образом, чтобы обеспечивалось совмещение меток углов заданной глиссады и фактической

глиссады с меткой точки приземления.

При отображении радиолокационного изображения ВПП на экране индикатора в системе координат азимут-наклонная дальность, контроль и корректировку глиссады воздушного судна осуществляют путем совмещения двух меток наклонной дальности до точки приземления: метки фактической наклонной дальности ВС до точки приземления, вычисленной по вышеприведенной формуле (Днтп) и метки ожида- емой наклонной дальности до точки приземления, вычисленной по формуле: Донтп HTCos рз, где pz - угол заданной глиссады, а Нт - текущее значение высоты.

Для удержания ВС на заданной глиссаде пилот должен осуществлять управление таким образом, чтобы выполнялось равенство (Днтп - Донтп) 0, т.е. обеспечивалось совмещение меток Днтп и Донтп.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что на борту воздушного судна измеряют наклонную дальность до передней кромки ВПП (Днпк), например с помощью бортовой РЛС, и формируют метку точки приземления под углом места ртп arcCosec Днтп/Н, где Днтп + Н - наклонная дальность до точки приземления; ДГТп ДНПк2- Н 2 + ДД горизонтальная дальность до точки приземления; Н - высота полета; ДЦ - априорно известное расстояние от передней кромки ВПП до точки приземления,

При этом для выполнения полета по заданной глиссаде пилот должен совмещать

метку угла фактической глиссады и метку угла заданной глиссады сформированной меткой точки приземления.

При отображении радиолокационного изображения ВПП на экране индикатора в системе координат азимут-наклонная дальность контроль и корректировку глиссады воздушного судна осуществляют путем совмещения двух меток наклонной дальности до точки приземления: матки фактической наклонной дальности ВС до точки приземления (Днтп) и метки ожидаемой наклонной дальности ВС до точки приземления (Донтп). Для удержания ВС на заданной глиссаде пилот должен осуществлять управление таким образом, чтобы осуществлялось совмещение меток Днтп и Донтп на экране индикатора, т.е. выполнялось равенство (Днтп - Донтп) 0.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники.

На фиг. 1 представлены геометрические соотношения воздушного судна относительно точки приземления, где а - ВПП; б - точка (линия) приземления; в - прямая, соединяющая воздушное судно с точкой приземления под углом ртп; г - заданная относительно точки приземления траектория глиссады под углом рз; д - траектория фактической глиссады воздушного судна под углом места р$ на фиг. 2 представлено радиолокационное изображение ВПП на экране индикатора (или на лобовом стекле); где. а - экран индикатора (лобовое стекло); б - шкала по углу места)В - радиолокационное изображение .ВПП; г - метка точки (линии) приземления; д - метка фактического угла глиссады; е - метка переднего торца ВПП; на фиг, 3 представлена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ контроля и корректировки угла глиссады.

Устройство, реализующее заявляемый способ автономного контроля и корректировки глиссады (фиг, 3), содержит РЛС, включающую антенну 1, приемопередатчик 2, кадровое оперативное запоминающее устройство 3, обнаружитель передней кромки ВПП 4, запоминающее устройство адреса передней кромки ВПП 5, вычислитель координат точки приземления 6, формирователь метки точки приземления 7, логическая схему совмещения (объединения) метки точки приземления и радиолокационного изображения ВПП 8, телевизионный индикатор 9, индикатор на лобовом стекле 10, спецвычислитель фазового распределения в рас- крыве антенны (СВФ) 11, устройство электромеханического доворота антенны по тангажу 12, синхронизатор 13, а также датчики навигационных данных 14.

Антенна 1 последовательно соединена с приемопередатчиком 2, кадровым оперативным запоминающим устройством 3, обнаружителем передней кромки ВПП 4, запоминающим устройство адреса передней кромки ВПП 5, вычислителем координат точки приземления 6, формирователем метки точки приземления 7, логической схемой совмещения (объединения) метки приземления и радиолокационного изображения ВПП 8, с телевизионным индикатором 9; кадровое оперативное запоминающее устройство 3 соединено вторым выходом с запоминающим устройством адреса передней кромки ВПП 5 и формирователем метки точки приземления 7, а третьим выходом - с входом логической схемы совмещения (объединения) метки приземления и радиолокационного изображения

ВПП 8; индикатор на лобовое стекло 10 соединен с выходом формирователя метки точки приземления 7, спецвычислитель фазового распределения в раскрыве антенны 12 соединен с входом антенны 1 и с выходом

датчиков навигационных данных 14, синхронизатор 13 соединен со всеми блоками РЛС, датчики навигационных данных 14 соединены с РЛС, а именно с антенной 1 кадровым ОЗУ-3, вычислителем координат

точки приземления 6 и устройством электромеханического доворота антенны по тангажу 12,

Устройство, реализующее заявляемый способ автономного контроля и корректировки глиссады, работает следующим образом. Синхронизатор 13 генерирует сигналы синхронизации, обеспечивая синхронный режим работы всех блоков. Датчики навигационных данных 14 формируют сигналы

пропорциональные вектору путевой скорости, угла сноса, тангажа, высоты полета. Сигнал тангажа поступает на вход устройства электромеханического доворота антен- ны по тангажу 12, обеспечивая

стабилизацию диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости. Скорость угла сноса поступает на вход спецвычис- лителя 11 фазы для стабилизации диаграммы направленности относительно

вектора путевой скорости. Сигнал высоты поступает на вход кадрового ОЗУ 3 и вычислителя координат точки прицеливания 6 для вычисления угла места.

При поступлении импульса начала сектора сканирования СВФ 11 формирует фазовое распределение раскрыва антенны, обеспечивающее установку луча фазированной антенной решетки (ФАР) 1 в крайнее, например, левое положение сектора

сканирования 1 с учетом угла сноса (OCH) ЛА. При формировании импульса запуска передатчика (ИЗП), задержанного относительно импульса запуска СВФ на At, приемопередатчик 2 формирует мощный СВЧ импульс

длительностью т, который поступает на вход антенны 1 и излучается в направлении ал. Сигналы, отраженные от земной поверхности, через антенну 1 и приемопередатчик 2 поступают на вход кадрового запоминающего устройства 3 и регистрируются. При поступлении следующего ИЗП и сопутствующих синхроимпульсов, процесс излучения СВЧ импульса и прием отраженных сигналов повторяется для углового положения а

+ в/2, где в - ширина диаграммы направленности антенны в азимутальной плоскости, и так процесс обзора продолжатся до перемещения луча антенны к противоположному краю заданного сектора сканирования. Затем цикл обзора повторяется. Сигналы одного цикла обзора запоминаются в кадровом оперативном запоминающем устройстве 3 в декартовой системе координат азимут-дальность с последующим преобразованием в систему координат азимут-угол места. Считывание сигналов с ОЗУ-3 осуществляют строками перпендикулярными строкам записи (вдоль азимутальной координаты), т.е. одной строкой осуществляется считывание всех азимутальных элементов заданного сектора обзора одного элемента разрешения по дальности. Считанные сигналы поступают на вход обнаружителя передней кромки ВПП 4, где по критерию К из N осуществляется обнаружение передней кромки ВПП. В момент обнаружения обнаружитель передней кромки ВПП 4 формирует импульс, поступающий на вход запоминающего устройства адреса (координат) переднего торца ВПП 5, по команде которого запоминаются текущие значения (адреса-коорди- нат) дальности Днпк и азимута обнаруженной кромки переднего торца ВПП. Адреса из ОЗУ 5 считываются и поступают на вход вычислителя дальности точки приземления б, где вычисляют текущую наклонную дальность до точки приземления в соответствии с выражением:

Днтп УДггп2 + Н2

где Дгтп дгтп 2 + н 2 + АД - горизонтальная дальность до точки приземления; Н - высота полета воздушного судна; ДЦ - априорно известное расстояние от передней кромки ВПП до точки приземления, и вычисляют угол места точки приземления

(fhn arcCosec .

Результат вычисления поступает на вход формирователя метки точки приземления 7, где запоминается в регистровой памяти. В следующем кадре считывания с кадрового оперативного запоминающего устройства 3 радиолокационной информации, преобразованной в систему координат азимут-угол места, при совпадении адреса (координат) метки точки приземления и текущего адреса (координат) считываемого сигнала, формирователь метки точки приземления 7 вырабатывает сигнал метки точки приземления, поступающей на вход

индикатора на лобовом стекле 10 и на вход логической схемы совмещения метки приземления и радиолокационного изображения 9, на второй вход которого поступает

сигнал радиолокационного изображения с выхода кадрового ОЗУ 3. Логическая схема совмещения метки точки приземления и радиолокационного изображения 8 осуществляетзапрет прохождения

0 радиолокационного сигнала на время прохождения сигнала метки точки приземления. При этом выходной сигнал, поступающий на вход телевизионного индикатора 9, обеспечивает формирование на

5 экране радиолокационного изображения ВПП в системе координат азимут-угол места, совмещенное с меткой точки приземления и меткой угла заданной глиссады в виде шкалы по углу места, Одновременно на ин0 дикаторе на лобовом стекле 10 и на экране телевизионного индикатора 9 фиксируют метку фактического угла глиссады в виде проекции вектора скорости ВС на координату угол места и по величине расхождения

5 меток угла заданной и фактической глиссад с меткой точки приземления, сформированной по радиолокационной информации, корректируют глиссаду воздушного судна, добиваясь совмещения меток.

0 Технико-экономическая эффективность предложенного способа состоит в следующем.

Предложенный способ обеспечивает автономный радиолокационный контроль и

5 корректировку глиссады в сложных метеоусловиях при отсутствии визуальной видимости взлетно-посадочной полосы, что позволяет повысить безопасность посадки и обеспечить регулярность полетов незави0 симо от погодных условий. Кроме того, авто- номный контроль глиссады без использования наземного оборудования (маяков, отражателей, световых знаков и т.д.) позволяет сократить затраты на приоб5 ретение, монтаж и эксплуатационное обслу- живание указанного оборудования, а возможность получения радиолокационного изображения ВПП на значительно большей . дальности чем оптическое

0 изображение, позволяет вывести ВС на заданную глиссаду на большей дальности от ВПП и повысить тем самым надежность посадки.

Формула изобретения

5 1. Способ контроля и корректировки угла глиссады воздушного судна относительно точки приземления, включающий формирование в системе координат азимут- угол места меток углов заданной и фактической глиссад и их совмещение с меткой

точки приземления, отличающийся тем, что на борту воздушного судна измеряют наклонную дальность Днпк до передней кромки взлетно-посадочной полосы и формируют метку точки приземления под углом места

arccosec Днтп/Н,

где Днтп V + Н 2 наклонная дальность до точки приземления;

Дг

V HnK2-H2

+ ДД - горизонVin днпк

тальная дальность до точки приземления;

0

Н - высота полета;

ДД -априорно известное расстояние от передней кромки взлетно-посадочной полосы до точки приземления.

2. Способ по п. 1,о Уличающийся тем, что при формировании меток в системе координат азимут-наклонная-дальность вычисляют ожидаемую наклонную дальность Донтп до точки приземления по формуле Донтп H cosec рз, где fh - угол заданной глиссады, и в качестве совмещаемых меток заданной и фактической глиссад используют метки Днпт и Донтп.

Изобретение относится к способам посадки воздушных судов. Способ контроля и корректировки угла глиссады воздушного судна относительно точки приземления заключается в формировании в системе координат азимут-угол места меток угла заданной и фактической глиссад и их совмещении с меткой точки приземления. Для обеспечения посадки воздушного судна в отсутствие прямой видимости метку точки приземления формируют на экране индикатора на заданном расстоянии от передней кромки взлетно-посадочной полосы. При формировании меток в системе координат азимут-наклонная дальность совмещают метки ожидаемой и измеренной наклонных дальностей.3 ил.

Фил 2

ФИГ 1.

42

усг-зо ДОВОРО- УЯ ло ТАНГАЖУ

янтешд

ii

сиецеычкся.

ФЯЗЫ

ДАТЧИКИ НЛ- ;ВШ1-:ДЯЯИ1У

и

СИНЛРОНИЗЛ- 70Р

ю

ЙНДИКЯТОРНД

лоеоеоесгекдо

Редактор

Составитель С. Ещенко Техред М.Моргентал

1804628

3

кадровое

ОЗУ

-Ъ

4

ОБНЯРУЖЙТ,

деред.крзкщ

5

ЗУддресл

1

б вдажл.коорд

ггочккдрюех,

Фор-льметек

огак&Ри екА

логическля

схвщ

телеаизион.

ИНДИКАТОР

. 3

Корректор М. Максимишинец