УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЯНОЧНОГО КУРСА ГИДРОСАМОЛЕТА НА ПОВЕРХНОСТИ МОРЯ Советский патент 1995 года по МПК G01S17/00 

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к инерциальным и курсовым системам, и может быть применено для их начальной выставки в азимуте.

Цель повышение точности определения стояночного курса гидросамолета.

Указанная цель достигается введением блока определения вспомогательного угла и использованием трех гидроакустических маяков-излучателей с известными координатами.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для определения стояночного курса гидросамолета на поверхности моря; на фиг. 2 структурная схема блока определения вспомогательного угла; на фиг. 3 структурная схема вычислителя курсовых углов и базовых параметров.

Устройство определения стояночного курса гидросамолета на поверхности моря (фиг. 1) использует три гидроакустических маяка 1-3, содержит два гидроакустических приемника 4 и 5, задатчик координат маяков-излучателей 6, вычислитель курсовых углов и базовых параметров 7, блок определения вспомогательного угла 8, блок вычитания 32, пороговое устройство 33 и сумматор 34. Первый, второй приемники и задатчик координат маяков-излучателей подключены к первому, второму и третьему входам вычислителя курсовых углов и базовых параметров 7, к 1-8 выходам которого подключен блок определения вспомогательного угла 8, к 9 выходу подключен блок вычитания 32 и к 10-12 выходам подключено пороговое устройство 33. Второй вход блока вычитания 32 подключен к выходу блока определения вспомогательного угла 8, к выходу блока вычитания 32 подключены 4 вход порогового устройства 33 и 3 вход сумматора 34. Первый и второй входы сумматора 34 подключены к выходам порогового устройства 33.

Блок определения вспомогательного угла 8 (фиг. 2) содержит первый и второй блоки вычитания 9 и 10, подключенные к 1-3 входам данного блока, первый сумматор 11, подключенный к выходам первого и второго блоков вычитания 9 и 10, первый и второй блоки определения синуса 12 и 14, подключенные к выходам первого и второго блоков вычитания 9 и 10, первый и второй делители 13 и 15, подключенные к выходам блоков определения синуса аргумента 12 и 14, и соединен с 4 и 5 входами данного блока соответственно, третий блок вычитания 16, соединенный с седьмым входом данного блока и подключенный к выходу первого сумматора 11, блок определения косинуса аргумента 17, подключенный к выходу третьего блока вычитания 16, первый умножитель 18, подключенный к выходам первого, второго делителей 13 и 15 и блока определения косинуса аргумента 17, второй умножитель 19, подключенный к выходу первого умножителя 18 и к 6-му входу данного блока, третий и четвертый умножители 20 и 22, подключенные к выходам первого и второго делителей 13 и 15 соответственно. Второй сумматор 21 подключен к выходам второго, третьего умножителей 19 и 20, а третий сумматор 23 подключен к выходам второго сумматора 21 и четвертого умножителя 22. Третий блок определения синуса аргумента 24 подключен к выходу третьего блока вычитания 16, к выходу блока 24 подключен пятый умножитель 25. Третий делитель 26 подключен к выходам третьего сумматора 23 и пятого умножителя 25. К выходу третьего делителя 26 подключен блок извлечения квадратного корня 27. Шестой умножитель 28 подключен к выходам второго делителя 15 и блока извлечения квадратного корня 27, а блок определения арксинуса аргумента 29 подключен к выходу шестого умножителя 28. Четвертый блок вычитания 30 подключен к 3-му входу рассматриваемого блока 8 и к выходу блока 29, четвертый сумматор 31 подключен к 8-му входу рассматриваемого блока 8 и к выходу четвертого блока вычитания 30.

Блок вычисления курсовых углов и базовых параметров 7, показанный на фиг. 3, содержит блок вычисления курсовых углов, блок определения длины базовых линий между маяками и их угловых положений относительно геодезической сетки координат, постоянное и оперативное запоминающее устройство.

Устройство определения стояночного курса гидросамолета на поверхности моря работает следующим образом.

В запоминающее устройство вычислителя курсовых углов и базовых параметров 7 вводятся координаты маяков при помощи задатчика координат 6. По специальному сигналу маяки начинают излучать гидроакустические сигналы на присвоенных им частотах. Принадлежность сигнала к данному маяку обозначается его частотой. Разность времени прихода сигнала от маяка к двум разнесенным приемникам пропорциональна косинусу его курсового угла U.

U=arccos где С скорость распространения сигнала;
t₁, t₂ время приема сигнала соответствующим приемником,
l известное расстояние между приемниками.

Если сигнал принят правым гидрофоном второго приемника, то курсовой угол определяется как U=2π -U, т.е. курсовому углу всегда соответствует угол между направлением на маяк и продольной осью самолета по часовой стрелке. Маяку, курсовой угол которого имеет наибольшее значение, присваивается первый номер. и так далее согласно следующему условию U₁>U₂>U₃.

В блоке определения длины базовых линий между приемоответчиками и их углового положения относительно геодезической сетки координат вычислителя курсовых углов и базовых параметров 7 определяются длины базовых линий L₁, L₂, L₃. В этом же блоке определяется угол между базой L₂ и восточным направлением местной параллели из точки расположения маяка N₂.

Угол Y между базами L₁ и L₂ определяется по известной теореме косинусов согласно формуле
Y=arccos
Значения курсовых углов U₁, U₂, U₃ поступают в блок определения вспомогательного угла 8 (фиг. 2). В первом и втором блоках вычитания 9 и 10 из значений курсовых углов первого и второго маяков U₁, U₂ вычитаются значения курсовых углов второго и третьего маяков U₂, U₃ соответственно. В блоках определения синуса аргумента 12 и 14 определяются значения синусов разностей курсовых углов sin(U₁-U₂) и sin(U₂-U₃). В делителях 13 и 15 значения синуса аргумента делятся на соответствующие базовые расстояния L₁ и L₂, т.е. а=sin(U₁-U₂)/L₁, b= sin(U₂-U₃)/L₂. В сумматоре 11 определяется сумма разностей курсовых углов в блоке вычитания 16 из значения выходного сигнала вычислителя 7 равным (2π -Y) вычитается выходной сигнал сумматора 11. Выходной сигнал блока вычитания 16 равен углу Q, определяемого следующим выражением:
Q=2π -Y-(U₁-U₂)-(U₂-U₃).

В блоке определения косинуса аргумента 17 определяется значение косинуса угла Q. В умножителе 18 выходной сигнал блока 17 перемножается с выходными сигналами делителей 13 и 15 равным значениям а и b. В умножителе 19 выходной сигнал умножителя 18 удваивается и становится равным значению (2abcosQ). В умножителях 20, 22 возводятся в квадрат выходные сигналы делителей 13, 15, а в сумматорах 21 и 23 суммируются выходные сигналы умножителей 19 и 20 и 21 и 23 соответственно. Выходной сигнал сумматора 23 равен значению (а²+2abcosQ+b²). В блоке определения синуса аргумента 24 определяется значение синуса угла Q (выходной сигнал блока 16), а в множителе 25 возводится в квадрат. В делителе 26 выходной сигнал умножителя 25 делится на выходной сигнал сумматора 23, а в блоке извлечения квадратного корня 27 извлекается корень из выходного сигнала делителя 26. Выходной сигнал блока 27 равен значению дальности D от самолета до второго маяка
D=[sin²Q(a²+2abccosQ+b²]^0,5
В умножителе 28 сигнал из блока 27 умножается на выходной сигнал делителя 15, а в блоке определения арксинуса аргумента 29 определяется значение арксинуса сигнала из умножителя 28. В блоке вычитания 30 из значения курсового угла третьего маяка U₃ (из 3-го выхода вычислителя курсовых углов базовых параметров 7) вычитается выходной сигнал блока 29. В сумматоре 31 к выходному сигналу блока вычитания 30 суммируется сигнал из 8-го выхода вычислителя 7, равным значению 0,5π. Выходной сигнал сумматора 31 равен значению вспомогательного угла, определяемого соотношением:
Н=0,5π-arcsin(D˙b)+U₃
В блоке вычитания 32 из значения вспомогательного угла Н вычитается сигнал из 9-го выхода вычислителя 7, равный значению угла А. В пороговом устройстве 33 выходной сигнал блока 32 сравнивается с нулевым сигналом и сигналом равным значению 2π, поступающими из 10-го и 11-го выходов вычислителя 7. Если выходной сигнал блока 32 меньше нуля, то в сумматоре 34 к нему суммируется сигнал равный значению 2π. Если выходной сигнал блока 32 больше 2π, то к нему суммируется сигнал равный 2π. Выходной сигнал сумматора 34 равен значению курса гидросамолета.

Изобретение относится к авиационной технике. Целью изобретения является повышение точности определения стояночного курса гидросамолета. Поставленная цель достигается путем введения третьего гидроакустического маяка-излучателя 3 и блока определения вспомогательного угла 8, причем восемь выходов блока вычитания курсовых углов и базовых параметров 7 соединены с соответствующими входами блока определения вспомогательного угла 8, девятый выход блока вычисления курсовых углов и базовых параметров соединен с первыми входами блока вычитания 32, десятый вход с первым входом блока сравнения 33, одиннадцатый вход с вторыми входами блока сравнения 33, двенадцатый вход с третьим входом блока сравнения 33, четвертый вход которого подключен к выходу блока вычитания 32. Второй вход блока вычитания 32 соединен с выходом блока определения вспомогательного угла 8, первый вход сумматора 34 соединен с первым выходом блока сравнения 33, второй вход с вторым выходом блока сравнения 33, а третий вход с выходом блока вычитания 32. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЯНОЧНОГО КУРСА ГИДРОСАМОЛЕТА НА ПОВЕРХНОСТИ МОРЯ, содержащее два гидроакустических маяка-излучателя, первый и второй приемника гидроакустических сигналов, причем второй приемник выполнен в виде двух гидрофонов, разделенных перегородкой по продольной оси гидросамолета и установленный на заданном расстоянии от первого приемника гидроакустических сигналов, блок вычисления курсовых углов и базовых параметров, блок вычитания, блок сравнения и сумматор, а также задатчик координат маяков-излучателей, причем первый вход блока вычисления курсовых углов и базовых параметров соединен с выходом первого приемника, второй вход с выходом второго приемника, третий вход с выходом задатчика координат маяков-излучателей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения стояночного курса гидросамолета на поверхности моря, в него введены третий гидроакустический маяк-излучатель и блок вычисления вспомогательного угла, причем первый блок вычисления курсовых углов и базовых параметров соединен с первым входом блока определения вспомогательного угла, второй выход с вторым входом блока определения вспомогательного угла, третий выход с третьим входом блока определения вспомогательного угла, четвертый выход с четвертым входом блока определения вспомогательного угла, пятый выход с пятым входом блока определения вспомогательного угла, шестой выход с шестым входом блока определения вспомогательного угла, седьмой выход с седьмым входом блока определения вспомогательного угла, восьмой выход с восьмым входом блока определения вспомогательного угла, девятый выход с первым входом блока вычитания, десятый выход с первым входом блока сравнения, одиннадцатый выход с вторым входом блока сравнения, двенадцатый выход с третьим входом блока сравнения, выход блока определения вспомогательного угла соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого подключен к четвертому входу блока сравнения и к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с первым выходом блока сравнения, второй выход которого соединен с третьим входом сумматора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок определения вспомогательного угла выполнен в виде последовательно соединенных первого блока вычитания, первого блока определения синуса аргумента, первого делителя, первого умножителя и второго умножителя, последовательно соединенные второй блок вычитания, первого сумматора, третьего блока вычитания и блока определения косинуса аргумента, последовательно соединенных третьего умножителя, второго сумматора и третьего сумматора, последовательно включенных второго блока определения синуса аргумента, второго делителя и четвертого умножителя, последовательно включенных третьего блока определения синуса аргумента, пятого умножителя, третьего делителя, блока извлечения квадратного корня, шестого умножителя, блока определения арксинуса аргумента, четвертого блока вычитания и четвертого сумматора, причем первый вход первого блока вычитания соединен с первым выходом блока вычисления курсовых углов и базовых параметров, первый вход второго блока вычитания и второй вход первого блока вычитания соединен с вторым выходом блока вычисления курсовых углов и базовых параметров, второй вход второго блока вычитания и второй вход четвертого блока вычитания подключены к третьему выходу блока вычисления курсовых углов и базовых параметров, выход второго блока вычитания соединен с входом второго блока определения синуса аргумента, выход первого блока вычитания подключен ко второму входу первого сумматора, выход второго делителя соединен с третьим входом первого умножителя и вторым входом шестого умножителя, выход блока определения косинуса аргумента соединен с вторым входом первого умножителя, второй выход которого подключен ко второму входу шестого умножителя, выход первого делителя соединен с входом третьего умножителя, второй вход второго сумматора подключен к выходу умножителя, второй вход третьего сумматора подключен к выходу четвертого умножителя, выход третьего сумматора соединен с вторым входом третьего делителя, вход третьего блока определения синуса аргумента соединен с выходом третьего блока вычитания, второй вход первого делителя соединен с четвертым выходом блока вычисления курсовых углов и базовых параметров, пятый вход которого подключен ко второму входу второго делителя, шестой вход к второму входу второго умножителя, седьмой вход к второму входу третьего блока вычитания, восьмой вход к второму входу четвертого сумматора, выход которого соединен со вторым входом блока вычитания.