Радиотехническая система посадки самолета Советский патент 1980 года по МПК G08G5/02 G01S1/30 

два диска которого с них интерферендионкагл/и полосами та-креплены на в-алу электродвкгател-i, оптический блок наложения изображе{-шй; по входу оптичесгси связа:И :ь1й со вторым устройством дисковых моду.чяторов, а по выходу через маску с влдиконом, который, в свою очерегдь, с;ая

зан с индикаторомf при этом фотоприемники первого устройства дисковых мо-дуляторов соединены с соответствующими входами модулятора, другие входы которого соединены с блоком разд- лбНИИ сигналов, модулирован1- 1-11х по фазе, причем выходы мод,уля7:ора соединены с источниками модулированного света, входы обоих бдоков разделения сигналов подключены к выходу демодулятора, а последовательность параллельные дкаметру полос, нанесенных на диски первого и второго модуляционных устрсйст обеспечивает изменение прозрачности в направлении, перпендикулярном по.аосам по синусоидальному закону.

На фиг, 1 показана блок-скема питз,ния антенного устройства; на фиг. 2 - антенное устройство с синхронизатс- ром вращения; на фиг, 3 - блок-схема бортового приемного устройства; на фиг, 4 блок-схема устройства обработки; на фиг. 5 - диаграмма прозрачности модулирующих дисков; на фиг. 6 вид экрана визуализации.

Аэродромный комплект содержит генератор 1 несущей частоты (фиг, 1) и генератор 2 модулирующей частота. подключенные через подвижные сое.цинения к антенному устройству 3 (фиг, 2) вращающемуся вокруг оси 4.

Антенное устройство содержит направленную по оси 4 антенну 5 и расположенные на концах балки,цержагеля

6,которая равнсл ерно вращается вокруг оси 4, две антенны 7 и 8,. параллельные антенне 5, Конец балки-дгржателя б с антенной 7 описывает окруж-ность с диаметром, меньшем, чем .диаметр окружности, описываемой другим концом балки-держателя 6 с антенной 8

Кроме того, непосредственно на вращающейся части антенного устройства 3 размещен частотно-фазовый модулятор 9, входы которого подключены через подвижные соединения к генераторам несущей и модулирующей частот, а выходы соответственно к излучателям 5.

7,8.

Балка-держатель б приводится во вращение электродвигателем 10, на валу которого закреплена вышеупомянутая балка-держатель и кодовые диски синхронизатора вращения электродвигателя ,

Первый диск 11 разделен.по диаметру на прозрачную и непрозрачную зоны, второй диск 12 разделен на 16 черб:ду-ющихся непрозрачных и прозрачных сектотров и диск 13 разделен на JiJO одинаковых секторов. Диски 11, 12 н 13 установлены таким образом, чтобы диаметральная плоскость, разделяюш.ая циск 11 на две зоны, проходила через граничные диаметры секторов дисков 12 и 13, с размещением непрозрачных зон всех дисков по одну сторону от упокя нутой плес кости,

Каждый диск управляет подсветкой фотоэлементов 14, 15, 16, создаваемой соответственно источниками 17, 18, 19 установленными по другую сторону дисков, а напряжения, создаваемые упомянутыми фотоэлементами, подаются на фазовые компараторы 20, 21, 22 на другие входы которых подаются сигналы соответственно с частотой заданной кратности f, f-Rj, f Я- Результатом сравнения фаз в формиро вателе управляющего cHTHajia 23 является напряжение, которое подается на управляющий вход, двигателя 1C,

Самолетный комплект систег и состоит из антенны 24, подключенной ко входу приемоусилительного блока 25, снабженного гетеродином 26 ,, частота котоооГО переключается в зависимости от ч:а,стоты. присвоенной аэродрому.

Сигнал с выхода приемоусилительно:ГО блока в виде первой промежуточной частоть разделяется по двум каналам.

В первом канале блок 27 разделения сигналов ос тцествляет демодуляцию принятого сигнала, излучаемого аэроfrpOMKfcifii комплектом, и выг еляет частоты f(.r f

RI

Сигналы с частотами fp , fp,, f поступают на блок 28 совп адения, на выходе которого в момент совпадения фа; сигналов с частотами f,, -к-i f .- зозкикает импульс. Поскольку эти сигналы используются для управления движением держателя подвижной антенны, то импульс на выходе блока возникает кащтый раз, когда вращающийся держатель антенного устройства, излучение которого принимается, проходит фиксированное направление, например географический север.

Одновременно указанные сигналы подают синтезатор частоты 29, который,- используя опорные частоты fj ,

и f

формирует на выходе сиг -R-Кэ

соответствующие модулирующим

налы, и их сумме fg без

сигналам f , и fc 9 5 сдвига фазмежду ними.

Во втором канале блок 30 разделения сигналов, модулированных по фазе, формирует сигналы S-, S и Sg, спектры которых соответствуют частотам f, fj и fg и которые содержат информацию Y, f Yr и Цсг характеризующую вразцение излучателей передающей антенны, а также формирует сигнал опорной частоты . f, которую используют как несущую для сигналов S, S и Нр,

Сигналы В, S, Sg и f подаются на вход корреляционного устройства обработки.

Устройство содержит первый диск

31,установленный на валу двигателя

32.Диск 31 разбит на три зоны: центральную, кольцевую промежуточную и кольцевую периферийную. Диаметр диска разграничивает центральную зону диска на непрозрачный и прозрачный по

лукруги. В промежуточной зоне этот диаметр является границей непрозрачного сектора, примыкающего к полукругу центрального сектора и имеющего угол при вершине 23°ЗО, и, таким образом, зона содержит 16 чередующихся непрозрачных и прозрачных секторов. Расположение секторов периферической кольцевой зоны является аналогичным, но их число равно 320.

Одна сторона диска освещается пучком параллельных лучей, создаваемым линзой 33 из света источника 34, помещенного в ее фокусе. С другол стороны диска установлены три датчика 35, 36 и 37 силы света, расположенные соответственно напротив каждой из трех зон.

Датчики 35, 36 и 37 подключены к генератору импульсов 38, с выхода которого снимаются импульсы t, когда между линзой и датчиками проходит разграничивающий диаметр. Эти импульсы подаются на вход синхронизатора 39, на другой вход которого подаются импульсы с выхода блока 2Ь совпадения. Таким образом, управление работой двигателя 32 осуществляется так, что в любой момент движение его вала оказывается строго синхронным с движением балки-держателя 6 аэродромного антенного устройства 3.

На валу двигателя 32 жестко закреплен второй диск 40, функция светопередачи которого за счет прозрачности или отражения модулируется рядом параллельных штрихов , создающих синусоидальный закон амплитуды светопередачи перпендикулярно упомянутым штрихам,, как схематично показано на фиг. 5.

Закон светопередачи диска имеет вид:

),

Т(Х, У) 1 + cos

где X - величина, отсчитываемая по

оси, перпендикулярной штри-, хам;

У - величина, отсчитьшаемая по оси, параллельной штрихам; А. - длина пространственной волны, соответствующая упомянутому закону прозрачности; fl - некоторая начальная фаза. Таким образом, закон прозрачности не зависит от У, т. е. он одинаков на всех прямых, пересекающих направление штрихов.

Источник 41 света устанавливается напротив одной стороны диска 40 и имеет постоянную силу света. С другой стороны диска, устанавливается датчик 42 силы света, например фотодиод. Угповое поле датчика меньше величины, соответствующей половине длины пространственной волны на диске.

Третий диск 43 с параллельными штрихами жестко закреплен на валу двигателя 32 и вращается с такой же

0 скоростью, что и диски 31 и 40. Интерференционные полосы,в этом диске 1щентичны интерференционные полосам диска 40, но смещены по оси X на длину, равную четверти длины пространст5венной волны Д.

Источник 44 света установлен напротив одной из поверхностей диска 43, а напротив другой его поверхности устанавливается датчик 45 силы света с

0 узким угловым полем, находящийся на таком же расстоянии от вала двигателя, что и датчик 42, при этом осевая плоскость, проходящая через датчик 45, - это та же осевая плоскость, которая проходит через датчик 42.

5

Цепь датчика 42 содержит первый низкочастотный фильтр 46, а цепь датчика 45 содержит второй низкочастотный фильтр 47. За счет этого исключается постоянная составляющая и с вы0ходов фильтров 46 и 47 снимаются сигналы, которые подаются в качестве модулирующих сигналов на .соответствукядие входы однополосного амплитудного модулятора 48, на два других входа ко5торого с блока 28 подаются сигналы несущей частоты f и той же несущей частоты, но сдвинутой на П/2, для чего перед одним из входов включен фазовращатель, со;здающий сдниг фазы

0 на, П/2.

С выхода модулятора 48 опорный сигнал поступает на нелинейные элементы 49, 50, 51, в которых опорный сигнал перемножается соответственно

5 с сигналами Sg, 85, Sg , подаваемыми с выхода блока 30 разделения сигна- . лов .

Сигналы, снимаемые с выходов нелинейных элементов 49, 50, 51 пропускаются через фильтры, соответственно,

0 52, 53 и 54, которые исключают из них гармонику 2 f.

Выход фильтра 52 подключен к усилителю 55, и усиленный ток питает источник 56 света, сила света которого

5 пропорциональна силе тока питания.

Между выходом и входом усилителя 55 включено устройство 57 регулирования коэффициента усилений, благодаря которому сигнал на выходе усилителя

0 имеет постоян,ное среднее значение амплитуды относительно выбранного значения постоянной составляющей, в результате чего полный сигнал, подаваемый в источник 56, никогда не бывает

5 отрицательным, а также уровень постоявной составляющей близок ; ному зкаченк. сиггалз. S , Источккк 56 расположен нагфотив диска 58 с заданным законом гшотгчности, который жестко эакре1П1ЭН на валу дв и г а т ел я 3 2, Свет проводит сквозь диск 58 в i-ii-r де пучка параллельных лучей поздаза емого линзой 59, фокус которой -позме щен с источником 56„ Зона диска 58. освещаемая пучком параллельных J y4eft, выходящих из JIHH зы 59, имеет освещенность, соответствующую сигналу, подаваемому в источни света с выхода усилителя 55 Светог;а энергия зависит от фазовой моду.яи,;5я являющейся следствием как взаимных перемещений источников радиоизлучеь:и и приемника,- так и модуляции, образуемой вследствие вращения диска 58 ; параллельными штрихами. Подобие закона,изменения прозрачности диска и закона изменения его ос вещенности позволяет установить корреляцию между этимк двумя явлениям;, а именно явлением, создаваемым свето вым пучком, и явлением, создаваемьим вращением диска с полосами или штр:-;-хами, В результате со стороны диска 53, противоположной источнику светаf существует одна точка или квазиточка. против которой находится прозрачна i зона каждый раз, когда интенсивность источника 56 максимальна, что не име ет места в других зонах, расположе-iных за диском 58« Таким образсвд, диск 58 в сочетани с источником 56 играет роль как моду лятора, так и коррелятора. Зеркала 60 и 61 и линзы 62 и 63 направляют световой поток., прошедший через диск 58, к интегрирующему датчику 64 силы света, в качестве которого используется видикон. Если используется интегратор типа видикона, то экран 65 будет иметь ии схематически изображенный на фиг. 6, и на нем в точках 66 и 66 появятся изображения, сим -1етричные относитель но центра 67 и соответствующие оптической корреляции, имеющей место в двух диаметрально противоположных то ках-изображениях, которых: %- предварительном исследовании определяется максимальное отклонение фазы Ч фазовой модуляции, обусловлен ное различными положениями самолета относительно аэродрома, а затем, учи тывая смещение, вносимое величиной Ц в зависимости от штрихов на дисках 4 43, выбирают длину пространственкой волны Д для картины штрихов на диске 58 с тем, чтобы этот последний со давал ансамбль модуляций с отклонени ем фазы, достаточным для перекрытия всех возможных значений. хсли ось врашающегося вала ппохог:1Г; через 58 в центральной час™ т; штриха, будь он npo3pa4F-ib M или кег :оозроч ньпм, то ка экране интегрирую гзго датчика 65 почвл яются два изоог,а;ляния в силу йбсолктной симметрии упомянутого диска относительно оси :аала и идвг-тичности условий прохожЦЕ1НИЯ света для двух диаг- етоаль но протд-зополо.жкьзх зон. Предусмотрегю исключение этой яеодксзначности путем смещения положе5-;ия оси вращения диска относительно лГгрихоБ ого рису нк а , На фиг, 6 погсаэаны два изобрзжеиня 66 и 66, олно из которых распо-.сжено я нижнее ;г.сгь :э;.:рача; г другое - в егО верхней части. Средняя точка линии, соединяющей яркие центры двух изображений, соответствует оси вращения вала 32„ Постоянное перемещение оси вращения вала относительно штрихового рисунка диска 58 при ссхранении взаимного расположения дисKOS 40 и 43 приводит к увеличе -:ию интенсив - ости одного из двух изсбражений и к одновременному снижению :-:сивкости другого изображения, Пу.:-cM такой регулировки можно убрать , но из двух изображений. Закон светопередачи,-, определяемый длиной пространственной волны дисков 40 и 43: угловое положение источников 41 и 44 относительно осевой плоскости отсчета, расстояние от источников 41 и 44 до оси вала выбираются так. iiTo6 -f изображение, например изобра)кение 66, Формировалось на интегрирующем экране в нужной зоне. На фИг. 6 направление отсчета обозначено позицией 68, (Ь ункция Ч-о обозначена позицией 69, функция Vj- позицией 70, Поскольку положение модупятора, вводящего произвольную фазу модуляции I-VQ,известно по положению источников 41 и 44, то, с одной сторс.:J, две реакции могут быть без затруднений различены, а, с другой стороны, они позволяют путем единственного смещения, равного Ч-о, установить центр области измерения (изменение У) вне оси вращения. Таким образом, для нескольких корреляций можно использовать одну и ту же ось вращения. Сигналы S и S:j подвергаются обработке, аналогичной описанной выше обработке сигналов S,, , При этом устройство содержит подключенные к вьлходам фильтров 53 и 54 (фиг. 4) цепи, аналогичные описанный выше цепям, связаиньм с выходом фильтра 52. На валу двигателя 32 жестко закреплен диск 71 закон прозрачности которого аналогичен закону прозрачности диска 58, но при длине пространственной волны }J, Источник света 72 подключен к выходу усилителя 73, вход которого соединен с выходом фильтра 53, с которого снимается сигнал So. Усилителем управляет устройство 74 регулирования коэффициента усиления. Источник 72 находится в фокусе линзы-75, и световой пучок, проходящий сквозь диск 71, отражается зеркалом 76. Он проходит через оптическую систему 77, а затем направляется полупрозрачным зеркалом 78 на интегрирующий датчик 64. Зеркало 78 установлено на пути пучка световых лучей, отраженных зеркалом 61.

На валу двигателя 32 жестко закреплен также шестой диск 79. Закон прозрачности этого диска аналогичен закону прозрачности дисков 58 и 71, но при длине пространственной волны Л ,,.

Диск 79 освещается с одной стороны источником 80, связанным с выходом усилителя 81 с устройством 82 регулирования коэффициента усиления, при этом вход этого усилителя подключен к выходу фильтра 54, с которого снимаются сигналы БЗ. Пучок параллельных лучей, создаваемый линзой 83, проходит сквозь диск 79 и направляется на интегратор 64 при посредстве зеркала 84, оптической системы 85 и полуотражающей пластинки 86.

Оптические системы 62, 63, 77 и 85 таковы, что создаваемые ими конечные изображения имеют одинаковые геометрические размеры. С этой целью отношения степеней увеличения обратно пропорциональны отношениям радиусов вращения подвижных антенн антенных устройств.

Центры всех оптических систем находятся на одной оси и, таким образом совпадают с направлением отсчета, определяемым модуляцией.

Оптическое весовое распределение трех весовЕдх пучков достигается за счет законов светопередачи полупрозрачных зеркал 78 и 86.

В том случае, когда в качестве датчика 64 используется светочувствительная поверхность видикона, время интегрирования регулируется частотой сканирования трубки. Выходное напряжение этой трубки, пропорциональное интегралу светового потока между двумя циклами сканирования, содержит постоянную сосгайляющую Эта последняя может быть исключейа путем фильтрации. Как вариант она может исключаться путем вычитания величины, пропорциона льной постоянному напряжению, подаваемому на один или несколько источников света 56, 72 или 80, как это схематично показано для сигнала S в виде связи, идущей к регулятору 87 фона, выход которого связан с экраном 65 Для устранения эффектов нелинейноети сканирования, которые при воспроизведении изображения приводят к искажениям, на светочувствительную пЪверхность видикона с интенсивностью,

сопоставимой с динамикой упомянутой поверхности, оптическим или электронным путем накладывается маска 88, отградуированная в величинах азимута и угла места и называемая иногда масштабной сеткой.

В случае приближения самолета к взлетно-посадочной полосе конечное изображение, воспроизводимое, например, на экране электронного индикатора 65, имеет такой вид, как показано на фиг. 7. На этой фигуре представлена двумерная картина в виде совокупности точек, которые соответствуют передакяцей антенне и отражающим объектам, случайно или не случайно присутствующим вблизи взлетно-посадочной полосы или на этой полосе.

Таким образом, оптронная индикация изображения радиомаяков которыми являются антенные устройства, обесG печивает визуализацию всей ситуации, что является очень ценным дляэкипажа.

В случае, когда аэродром имеет несколько взлетно-посадочных полос, каждой из которых соответствует вращающи{)5 ся передающий радиомаяк, синхронизация вращения держателей радиомаяков от общего аэродромного блока синхронизации позволяет достигнуть того, чтобы все изображения, соответствую-щие различным радиомаякам, были расDположены в одной и той же системе осевых координат на экране.

Формула изобретения

35

Радиотехническая система посгщки самолета, содержащая аэродромный радиомаяк, состоящий из генератора несущей и двух боковых частот, выходы которых подключены к антенному 40 устройству, выполненному в виде трех излучателей, установленных на враща.ющейся балке-держателе, причем излучатель несущей частоты установлен на оси вращения, излучатели боковых часд тот - на концах балки-держателя, а сама балка кинематически связана с электродвигателем, обмотка которого подключена к выходу синхронизатора вращения, и бортовой комплект, состоящий из приемной антенны, приемоусилительного блока, демодулятора с блоком синхронизации и индикатора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения на борту самолета положения его относительно радиомаяка, и расширения функциональных возможностей системы, синхронизатор вращения антенного устройства радиомаяка вь1полнен в виде фазового компаратора с кодовыми дисками, уста 0 и°вленными н. валу электродвигателя, а бортовой комплект снабжен корреляционным устройством обработки, содержащим управляемый электродвигатель, на валу которого, закреплены два диска 5 переменной прозрачностью -в виде

параллельршх штрихов первого устройства дисковых модуляторов с источ.НИКОМ немодулированного света и фотоприемниксм на выходе для каждого диска, синхронизатор вращения электродвигателя , первый вход которого соединен через блок совпадения с выходном блока разделения сигналов, а второй с генератором синхроимпульсов, фор1мируемых кодовым диском на валу электродвигателя, вторым устройством дисковых модуляторов с источниками модули.рованного света, два диска которого с нанесенными на них интерференционными полосами закреплены на валу электрс двигателя, оптический блок наложения изображений, по входу оптически связанный со вторым устройством дисковых модуляторов, а по выходу через с видиконом, который в свою очередь, связан с индикатором, при этом фотоприемники первого устройства дисковых модулятором соединена с

соответствующими входами модулятора, другие входы которого соединены с блоком разделения сигналов, модулированных по фазе, причем выходы модулятора соединены с источниками модулированного света, входы обоих блоков разделения сигналов подключены к выходу демодулятора, а последовательность параллельных диаметру полос, нанесенных на диски первого и второго модуляционных устройств обеспечивает изменение прозрачности в направлении, перпендикулярном полосам по синусоидальному закону.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Австралии W 415945, кл. 05.57, опублик. 1971.

2,Астафьев Г. П, и др. Радиотехнические средства навигации летательных аппаратов, Советское радио , 1962, гл. 9 (прототип).

W

Фиг

„J

Л

Фиг.1

22 ilID if }ir iT-e:. i:4; .728РЯ .

. , .,Sf ,,, ч

v 1

Й/г.5