Способ определения положения осевой линии взлетно-посадочной полосы Советский патент 1993 года по МПК G01S5/02 

Изобретение относится к области радионавигации и предназначено для пеленгации взлетно-посадочной полосы (ВПП) и оценки координат осевой (центральной) линии ВПП по ее радиолокационному изображению, получаемому на борту воздушного судна (ВС) с целью автономного контроля посадки в условиях отсутствия оптической видимости ВПП.

Сущность изобретения заключается в том, что способ определения положения осевой (центральной) линии ВПП включает прием электромагнитных сигналов от объектов, расположенных в районе ВПП, измерение их интенсивности и вычисление координат геометрического места точек. равноудаленных от боковых кромок ВПП. Используя результаты измерения интенсивностей принятых сигналов, формируют изображение ВПП, а вычисление координат геометрического места точек, равноудав- ленных от боковых кромок ВПП, производят по полученному изображению.

В предлагаемом способе при малых углах облучения местности принимаемая бортовой РЛС мощность сигналов, отраженных

от элементов поверхности ВПП, в силу эффекта зеркального отражения, очень мала и находится на уровне собственных шумов приемника, а мощность сигналов, отраженных от поверхности, окружающей ВПП, во много раз больше. Это различие мощностей отраженных сигналов позволяет независимо от метеоусловий сформировать контрастное радиолокационное изображение ВПП на экране бортового индикатора в заданном масштабе и выбранной системе координат, например, азимут-угол места. При сравнении сигналов, отраженных от ВПП и окружающей ее поверхности с пороговым значением, представляется возможность обнаружить точки левой и правой кромок ВПП, получил их координаты, на основании полученных координат вычислить координаты осевой линии ВПП и сформировать метки осевой линии ВПП на бортовом индикаторе или на лобовом стекле. Если радиолокационное изображение стабилизировать относительно вектора путевой скорости, то разность азимутальных углов метки вектора нулевой скорости и метки осевой линии ВПП будет представлять соел

С

СО О

0

ю о

U)

бой угловое отклонение воздушного судна от линии заданного курса посадочной траектории.

Приведем описание заявляемого способа получения РЛ-изображения осевой цен- тральной линии ВПП на борту воздушного судна.

При полете воздушного судна по посадочной траектории (в направлении ВПП), с помощью бортовой РЛС небольшого радиу- са действия с высокой угловой разрешающей способностью осуществляют радиолокационный обзор земной поверхности в переднем секторе, симметричном относительно проекции вектора путевой скорости (т.е. компенсацией угла сноса). Радиолокационная информация, представляющая собой эхо-сигналы от ВПП и окружающей ВПП местности, запоминается в виде кадра радиолокационного изображе- ния местности, формируемого в пределах сектора сканирования луча антенны в азимутальной плоскости (в декартовой системе координат азимут-угол места). При построчном считывании сигналов вдоль ази- мутальной координаты осуществляют сравнение амплитуды считанного сигнала с пороговым значением для обнаружения левой и правой кромок радиолокационного изображения ВПП. Для повышения вероят- ности правильного обнаружения кромок ВПП используют статистический критерий последовательного обнаружения К из N. Используя информацию о координатах обнаруженных кромок ВПП, вычисляют ширину ВПП и определяют координаты осевой линии ВПП, как геометрическое место точек равноудаленных от боковых кромок ВПП, которые используют для формирования сигналов меток осевой линии ВПП.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что при помощи бортовой РЛС независимо от наземного оборудования и метеоусловий формируют радиолокационное изображение ВПП в де- картовых координатах азимут-угол места, стабилизированное относительно вектора путевой скорости в горизонтальной плоскости, по критерию К из N обнаруживают точки левой и правой кромок радиолокационного изображения ВПП, измеряют координаты точек левой и правой кромок ВПП, вычисляют координаты осевой линии ВПП и формируют метки осевой линии ВПП для отображения на экране борто- вого индикатора и на лобовом стекле ЛА. Признаки, отличающие техническое решение от прототипа, в других технических решениях при изучении техники не выявлено.

На чертеже представлена структурная схема РЛС, реализующей заявляемый способ формирования осевой (центральной) линии ВПП.

Устройство, реализующее заявляемый способ определения осевой (центральной) линии взлетно-посадочной полосы (ВПП) содержит антенну 1, приемопередатчик 2, блок обработки информации 3, обнаружитель 4, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) адреса 5, вычислитель 6 осевой линии ВПП, формирователь 7 меток осевой линии ВПП, сумматор 8, телевизионный индикатор 9, индикатор 10 на лобовом стекле (ИЛС), спецвычислитель фазы (СВФ) 11, блок синхронизации и управления 12, датчики навигационных данных 13. При этом антенна 1 последовательно соединена с приемопередатчиком 2, блоком обработки информации 3, обнаружителем 4, оперативным запоминающим устройством адреса 5, вычислителем осевой линии ВПП 6, формирователем 7 меток осевой линии ВПП, индикатором 10 на лобовое стекло и, через сумматор 8, на второй вход которого поступает информация с выхода блока обработки информации 3-е индикатором 9; блок синхронизации и управления 12 соединен со всеми блоками РЛС, спецвычислитель фазы II соединен с входом управления ФАР и с выходом датчиков навигационных данных 13. второй выход которого соединен с одним из входов антенны 1 и с входом блока обработки информации 3, второй выход которого соединен с входами ОЗУ адреса 5 и формирователя 7 меток осевой линии ВПП.

Устройство работает следующим образом.

Блок синхронизации и управления 12 генерирует сигналы синхронизации, обеспечивая синхронный режим работы всех блоков. При поступлении импульсов начала сектора сканирования СВФ II формирует фазовое распределение раскрыва антенны, обеспечивающее установку луча ФАР I в крайнее левое положение сектора сканирования с учетом угла сноса ЛА, данные которого поступают на второй вход СВФ II с датчиков навигационных данных 13.

При формировании импульса запуска передатчика (ИЗП), задержанного относительно импульса запуска СВФ I на At, приемопередатчик 2 генерирует мощный высокочастотный импульс длительностью Т, который поступает на вход антенны и излучается в заданном направлении «i. Сигналы, отраженные от элементов земной поверхности, через антенну 1 и приемопередатчик 2 поступают на вход блока обработки информации 3 и запоминаются в ОЗУ. При поступлении следующего ИЗП и сопутствующих синхроимпульсов процесс излучения мощного высокочастотного импульса и приема отраженных сигналов повторяется для углового положения а+ в/1, где 9 - ширина диаграммы направленности антенны в азимутальной плоскости, и так процесс продолжается до перемещения луча антенны к противоположному краю заданного сектора сканирования. Затем цикл обзора повторяется. Сигналы одного цикла обзора запоминаются в блоке обработки 3 в декартовой системе координат азимут-угол места. Считывание сигналов с ОЗУ блока обработки 3 осуществляется строками, перпендикулярными строкам записи, т.е. одной строкой осуществляется считывание всех азимутальных элементов разрешения, соответствующих одному элементу разрешения по углу места. Сигналы поступают на вход порогового обнаружителя 4, где по критерию К из N осуществляется обнаружение точек левой и правой кромок ВПП. В момент обнаружения обнаружитель 4 вырабатывает импульс, поступающий на один из входов ОЗУ адреса 5, на второй вход которого поступает код адреса угла места и азимута, по команде входного импульса запоминаются текущие значения адреса по углу места и азимуту обнаруженной точки кромки ВПП.

Адреса из ОЗУ считываются и в виде кодовых последовательностей поступают на вход вычислителя осевой линии ВПП 6. где осуществляется суммирование координат левой и правой точек кромок ВПП для каждого элемента разрешения по углу места и вычисление координаты точки осевой линии ВПП. Вычисленные значения координат точек осевой линии ВПП поступают а виде кодовых последовательностей на вход формирователя меток осевой линии ВПП 7, где заносятся в регистровую память. В следующем цикле считывания с ОЗУ блока обработки 3 выдаются текущие значения адреса по азимуту и углу места, поступающие на вход формирователя 7 меток осевой линии ВПП и адресов точек кромок ВПП.

при их совпадении вырабатывается сигнал метки осевой линии ВПП,поступающий на один из входов сумматора 8 и на вход ИЛ С 10. Выходной сигнал сумматора 8, на второй

вход которого поступает считываемая с блока обработки 3 радиолокационная информация, поступает на индикатор 9, на экране которого формируется радиолокационное изображение ВПП в системе координат

азимут-угол места и осевая линия ВПП, а на лобовом стекле 10 формируется метка осевой линии ВПП смещенной относительно строительной оси воздушного судна на величину угла сноса в масштабе соответствующем перспективному изображению.

Таким образом, устройство позволяет сформировать метку осевой линии ВПП без использования наземного оборудования. Предложенный способ позволяет формировать осевую (центральную) линию ВПП автономно, непосредственно на борту ЛА без использования наземного оборудования (маяков, отражателей или специального кабеля вдоль оси ВПП или РД). При этом

сокращаются затраты на приобретение, монтаж наземного оборудования и эксплуатационное обслуживание. Возможность формирования осевой линии ВПП на борту ЛА в сложных метеоусловиях, при отсутствии визуальной видимости ВПП, позволяет значительно повысить безопасность посадки и обеспечить регулярность полетов. Формула изобретения Способ определения положения осевой

линии взлетно-посадочной полосы, включающий прием электромагнитных сигналов от объектов, расположенных в районе взлетно- посадочной полосы, измерение их интенсивности и вычисление координат

геометрического места точек, равноудаленных от боковых кромок взлетно-посадочной полосы, отличающийся тем, что, используя результаты измерения интенсив- ностей принятых сигналов, формируют изображение взлетно-посадочной полосы, а вычисление координат геометрического места точек, равноудаленных от боковых кромок взлетно-посадочной полосы, производят по полученному изображению.

Использование: в радионавигации в системах посадки летательных аппаратов. Сущность изобретения: способ определения положения осевой линии взлетно-посадочной полосы (ВПП) заключается в формировании изображения ВПП по результатам измерения интенсивностей сигналов, принятых от объектов, расположенных в районе ВПП, и вычислений по полученному изображению координат геометрического места точек, равноудаленных от боковых кромок ВПП. 1 ил.