RU2148795C1 - Method for detection of aircraft position - Google Patents
Method for detection of aircraft position Download PDFInfo
- Publication number
- RU2148795C1 RU2148795C1 RU98105235A RU98105235A RU2148795C1 RU 2148795 C1 RU2148795 C1 RU 2148795C1 RU 98105235 A RU98105235 A RU 98105235A RU 98105235 A RU98105235 A RU 98105235A RU 2148795 C1 RU2148795 C1 RU 2148795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- location
- flight
- coordinates
- sight
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам определения местоположения летательного аппарата (ЛА) и может быть использовано при создании новых и модернизации существующих навигационных систем ЛА. The invention relates to methods for determining the location of an aircraft (LA) and can be used to create new and modernize existing navigation systems of aircraft.
Известен способ определения местоположения ЛА [1], который состоит в том, что с ЛА посылают запросные сигналы, принимают их на двух наземных станциях, местоположение которых известно, излучают ответный сигнал с каждой из этих наземных станций, принимают на ЛА эти ответные сигналы наземных станций, измеряют на ЛА время запаздывания ответных сигналов относительно запросных сигналов, с использование этого времени запаздывания на ЛА вычисляют значения дальности между ЛА и каждой из этих двух наземных станций и с использованием этих значений дальности определяют местоположение ЛА относительно этих наземных станций. Недостатком этого способа является невозможность определения местоположения ЛА при выходе из строя наземных станций или одной из них. A known method for determining the location of an aircraft [1], which consists in sending request signals from the aircraft, receiving them at two ground stations, the location of which is known, emitting a response signal from each of these ground stations, receiving these response signals from ground stations on the aircraft , the delay time of response signals relative to the interrogation signals is measured on the aircraft, using this delay time on the aircraft, the range values between the aircraft and each of these two ground stations are calculated and using these values alnosti determine the location of the aircraft with respect to these ground stations. The disadvantage of this method is the inability to determine the location of the aircraft in case of failure of ground stations or one of them.
Известен также способ определения местоположения ЛА [2], который состоит в том, что предварительно вводят в память вычислителя, установленного на ЛА, известные координаты местоположения заданного наземного объекта (НО), в полете ЛА визируют НО бортовым визиром ЛА, измеряют на ЛА дальность Д между ЛА и НО, курсовой угол q и угол места w НО и с использованием введенных координат НО и измеренных значений Д, q, w вычисляют координаты местоположения ЛА. Недостаток этого способа заключается в том, что его можно использовать только на тех ЛА, в состав бортового оборудования которых входит дальномер. There is also known a method for determining the location of an aircraft [2], which consists in the fact that the known coordinates of the location of a given ground object (NL) are preliminarily entered into the memory of the calculator installed on the aircraft, in the flight of the aircraft they are sighted by the onboard sight of the aircraft, the range D is measured on the aircraft between LA and BUT, the course angle q and the elevation angle w BUT and using the entered coordinates of BUT and the measured values of D, q, w calculate the coordinates of the location of the aircraft. The disadvantage of this method is that it can only be used on those aircraft, which include a range finder on board equipment.
Прототипом заявляемого изобретения следует считать способ определения местоположения ЛА [2] , общим признаком которого с заявляемым изобретением является то, что в нем предварительно вводят в память вычислителя, установленного на ЛА, известные координаты местоположения заданного наземного объекта (НО), в полете ЛА визируют НО бортовым визиром ЛА и с использованием введенных координат НО и измеренных значений вычисляют координаты местоположения ЛА. The prototype of the claimed invention should be considered a method for determining the location of an aircraft [2], a common feature of which with the claimed invention is that it is preliminarily entered into the memory of a computer mounted on an aircraft, known coordinates of the location of a given ground object (BUT), in flight of the aircraft they sight BUT the aircraft’s onboard sight and using the entered HO coordinates and measured values, the coordinates of the aircraft’s location are calculated.
Кроме того, в прототипе измеряют дальность Д между ЛА и НО, курсовой угол q и угол места w НО. In addition, in the prototype measure the distance D between LA and BUT, course angle q and elevation angle w BUT.
Недостаток прототипа заключается в том, что его можно использовать только на тех ЛА, в состав бортового оборудования которых входит дальномер. Действительно, в прототипе необходимо измерять дальность Д между ЛА и НО. Для решения этой задачи на ЛА необходимо иметь в составе бортового оборудования ЛА радиолокационный или лазерный дальномер, в которых дальность определяют пропорционально измеряемому интервалу времени между моментом излучения с ЛА импульса электромагнитной энергии в направлении НО и моментом приема на ЛА импульса, отраженного от НО. Если же в составе бортового оборудования ЛА нет такого дальномера, то измерить дальность между ЛА и НО невозможно и нельзя использовать прототип для определения местоположения ЛА. The disadvantage of the prototype is that it can only be used on those aircraft, which include a range finder on board equipment. Indeed, in the prototype, it is necessary to measure the distance D between the aircraft and BUT. To solve this problem in an aircraft, it is necessary to have a radar or laser range finder as part of the aircraft’s onboard equipment, in which the range is determined in proportion to the measured time interval between the moment of radiation from the aircraft with an electromagnetic energy pulse in the direction of the NO and the moment of reception of the pulse reflected from the NO in the aircraft. If there is no such range finder as part of the aircraft’s onboard equipment, then it is impossible to measure the distance between the aircraft and the BUT and you cannot use the prototype to determine the location of the aircraft.
Целью заявляемого изобретения является устранение указанного недостатка прототипа, а именно определение местоположения ЛА с помощью бортового визира наземных ориентиров, в составе которого отсутствует измеритель дальности до наземного ориентира (дальномер). The aim of the invention is the elimination of this drawback of the prototype, namely the determination of the location of the aircraft using the onboard sight of landmarks, which does not include a distance meter to a landmark (rangefinder).
Эту цель достигают следующим. Предварительно в память вычислителя, установленного на ЛА, вводят цифровую карту местности района, в котором проходит маршрут полета ЛА и находится заданный наземный объект, зависимость Hр(W, Q) высоты Hр рельефа местности от географических широты W и долготы Q, значение угла G магнитного склонения в этом районе, значения географических широты Wв, долготы Qв и высоты Hрв над уровнем моря местоположения заданного НО, а также зависимость Rз(W) радиуса Rз референц-эллипсоида Земли от W. В полете ЛА визируют заданный НО бортовым визиром ЛА и измеряют значения углов в горизонтальной и вертикальной плоскостях между визирной линией и продольной осью ЛА. Одновременно измеряют высоту Hл полета ЛА над рельефом местности, высоту Hм полета ЛА над уровнем моря, магнитный азимут продольной оси ЛА и угол T между продольной осью ЛА и гировертикалью. Измеренные значения углов и высот вводят в вычислитель ЛА и в нем с использованием всей введенной информации вычисляют координаты местоположения ЛА.This goal is achieved as follows. Preliminarily, a digital map of the terrain of the area where the flight path of the aircraft and a given ground object is located, the dependence of H p (W, Q) of the height H p of the terrain on the geographical latitude W and longitude Q, the angle value is introduced into the memory of the calculator installed on the aircraft; G of the magnetic declination in this region, the values of the latitude W в , longitude Q в and elevation H Рв above sea level of the location of a given BUT, as well as the dependence of R З (W) of radius R З of the reference ellipsoid of the Earth on W. In flight, the target BUT the onboard sight of the aircraft and are angles in the horizontal and vertical planes between the sighting line and the longitudinal axis LA. At the same time, the altitude H L of the aircraft’s flight over the terrain, the height H m of the aircraft’s flight above sea level, the magnetic azimuth of the aircraft’s longitudinal axis and the angle T between the aircraft’s longitudinal axis and the gyrovertical are measured. The measured values of the angles and heights are entered into the calculator of the aircraft and in it using all the entered information calculate the coordinates of the location of the aircraft.
Сущность предлагаемого способа поясняется на фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 показаны положения ЛА и НО в момент определения координат местоположения ЛА в горизонтальной (фиг. 1а) и вертикальной (фиг. 1б) плоскостях. На фиг. 1 обозначено: ГМ - географический меридиан; ММ - магнитный меридиан; А - проекция центра массы ЛА на поверхность Земли; ПЛ - проекция направления продольной оси ЛА на горизонтальную плоскость N, проходящую через точку A; B - проекция центра массы НО на поверхность Земли; Дав - расстояние между точками A и B; C - проекция точки B на плоскость N; Дас - проекция Дав и визирной линии на плоскость N; G - угол магнитного склонения; M - магнитный азимут продольной оси ЛА; S - угол между визирной линией с ЛА на НО и продольной осью ЛА в горизонтальной плоскости; Г - географический азимут визирной линии в плоскости N; P - вертикальная плоскость, пересекающаяся с плоскостью N по прямой Дас; Л - положение центра массы ЛА в плоскости P; УМ - уровень моря; Нл - высота полета ЛА над рельефом местности; Нм - высота полета ЛА на уровнем моря; Нв - высота местоположения НО над уровнем моря; ПЛВ - проекция продольной оси ЛА на плоскость Р; R - угол в вертикальной плоскости между линией визирования и продольной осью ЛА; T - угол между ПЛВ и вертикалью; F - угол между визирной линией и вертикалью; На - высота точки A над уровнем моря.The essence of the proposed method is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2. In FIG. 1 shows the positions of LA and BUT at the time of determining the coordinates of the location of the aircraft in the horizontal (Fig. 1A) and vertical (Fig. 1b) planes. In FIG. 1 indicated: GM - geographical meridian; MM - magnetic meridian; A is the projection of the center of mass of the aircraft on the Earth's surface; PL - the projection of the direction of the longitudinal axis of the aircraft on the horizontal plane N passing through point A; B is the projection of the center of mass of the NO on the surface of the Earth; D av - the distance between points A and B; C is the projection of point B onto the plane N; D as - the projection of D AB and the line of sight on the plane N; G is the angle of magnetic declination; M is the magnetic azimuth of the longitudinal axis of the aircraft; S is the angle between the line of sight from the aircraft to the BUT and the longitudinal axis of the aircraft in the horizontal plane; G is the geographic azimuth of the line of sight in the N plane; P is the vertical plane intersecting with the plane N in a straight line D as ; L is the position of the center of mass of the aircraft in the plane P; UM - sea level; N l - the flight height of the aircraft over the terrain; N m - aircraft altitude at sea level; N in - the height of the location of BUT above sea level; PLV - the projection of the longitudinal axis of the aircraft on the plane P; R is the angle in the vertical plane between the line of sight and the longitudinal axis of the aircraft; T is the angle between the plow and the vertical; F is the angle between the line of sight and the vertical; N a - the height of point A above sea level.
На фиг. 2 показана структурная схема возможного варианта устройства, реализующего предложенный способ. На фиг. 2 обозначено: 1 - вычислительный комплекс (ВК) ЛА; 2 - визир ЛА с угломерным устройством (ВУУ); 3 - гировертикаль (ГВ) ЛА; 4 - радиовысотомер (РВ); 5 - магнитный компас (МК); 6 - барометрический высотомер (БВ); ЦК - цифровая карта местности; Wв, Qв, Hв - заданные координаты НО.In FIG. 2 shows a structural diagram of a possible embodiment of a device that implements the proposed method. In FIG. 2 marked: 1 - computing complex (VK) aircraft; 2 - aircraft sight with goniometer device (WUU); 3 - gyro-vertical (GV) aircraft; 4 - radio altimeter (RV); 5 - magnetic compass (MK); 6 - barometric altimeter (BV); Central Committee - digital map of the area; W in , Q in , H in - given coordinates of BUT.
Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Предварительно в память ВК ЛА вводят: а) ЦК местности района, в котором проходит маршрут полета ЛА; б) зависимость Hp(W,Q) высоты Hр рельефа местности над уровнем моря в этом районе от географических широты W и долготы Q; в) угол G магнитного склонения; г) географические широту Wв, долготу Qв и высоту Hв местоположения заданного НО; д) зависимость Rз(W) радиуса референц-эллипсоида Земли Rз от географической широты W. При определении местоположения ЛА в процессе его полета визируют заданный НО бортовым визиром ЛА, отклоняя бортовой визир от продольной оси ЛА до попадания визирной линии на заданный НО. В результате на ЛА измеряют значения углов S и R между продольной осью ЛА и визирной линией при попадании ее на заданный НО и подают измеренные значения S и R на соответствующие входы BK ЛА. Одновременно на ЛА измеряют: а) магнитный азимут M продольной оси ЛА; б) высоту Hл полета ЛА над местностью; в) высоту Hм полета ЛА над уровнем моря; г) угол T между продольной осью ЛА и вертикалью. Измеренные значения M, Hл, Hм и T подают на соответствующие входы ВК ЛА. С использованием введенной информации в ВК ЛА вычисляют:
1) угол Г между географическим меридианом ГМ и прямой AC, который в соответствии со схемой, показанной на фиг. 1а), определяется выражением
Г = М + G + S; (1)
2) угол F между линией визирования и вертикалью, который в соответствии со схемой, показанной на фиг. 1б, определяется выражением
F = T - R; (2)
3) расстояние Дас , которое в результате анализа треугольников ЛАВ и ABC (фиг. 1б) определяется выражением
Дас = (Hл - dH) • tg(F), (3)
где
dH = Hв - Hа, (4)
Hа = Hм - Hл, (5)
причем значение Hм измеряется барометрическим высотомером, который обладает сравнительно невысокой точностью, а значение Hл измеряется радиовысотомером;
4) географические широту Wа и долготу Qа точки A, которые в соответствии с фиг. 1а определяются выражениями
где a, e - известные значения большой полуоси и эксцентриситета референц-эллипсоида.The essence of the proposed method is as follows. Preliminarily, the following are entered into the aircraft’s memory: a) the Central Committee of the district where the aircraft is flying; b) the dependence of H p (W, Q) of the height H p of the topography in this area on the geographical latitude W and longitude Q; c) angle G of magnetic declination; d) geographical latitude W in , longitude Q in and height H at the location of a given BUT; e) the dependence of R s (W) of the radius of the Earth's reference ellipsoid R s on the geographical latitude W. When determining the location of the aircraft during its flight, the target NS sight is sighted, deflecting the airborne sight from the longitudinal axis of the aircraft until the target line hits the target NS. As a result, the values of the angles S and R between the longitudinal axis of the aircraft and the line of sight when it hits a given BUT are measured on the aircraft and the measured values of S and R are fed to the corresponding inputs BK of the aircraft. At the same time, the following are measured on the aircraft: a) magnetic azimuth M of the longitudinal axis of the aircraft; b) the height H l of the flight of the aircraft over the terrain; c) the height H m of the flight of the aircraft above sea level; d) the angle T between the longitudinal axis of the aircraft and the vertical. The measured values of M, H l , H m and T are fed to the corresponding inputs of the VK LA. Using the entered information in the VC LA calculate:
1) the angle G between the geographic meridian of GM and the line AC, which, in accordance with the diagram shown in FIG. 1a) is determined by the expression
G = M + G + S; (1)
2) the angle F between the line of sight and the vertical, which, in accordance with the circuit shown in FIG. 1b is determined by the expression
F = T - R; (2)
3) the distance D ac , which as a result of the analysis of the triangles LAV and ABC (Fig. 1B) is determined by the expression
D ac = (H l - dH) • tg (F), (3)
Where
dH = H in - H a , (4)
H a = H m - H l , (5)
moreover, the value of H m is measured by a barometric altimeter, which has a relatively low accuracy, and the value of H l is measured by a radio altimeter;
4) the geographical latitude W a and longitude Q a of point A, which, in accordance with FIG. 1a are defined by the expressions
where a, e are the known values of the semimajor axis and the eccentricity of the reference ellipsoid.
Алгориты, представленный выражениями (1)...(8), позволяет определить координаты Wa, Qa местоположения ЛА в первом приближении, точность которого определяется, в основном, ошибкой измерения высоты Hм барометрическим высотомером ЛА, которая вносит ошибку в вычисление значения Hа (5). Для уточнения значений Wa и Qa вычисляют:
5) значение Hра с использованием предварительно введенной в память вычислителя зависимости Hр (W, Q) и полученных значений Wa (6) и Qa (7)
Hра = Hp (Wa, Qa); (9)
6) уточненные значения координат Wa, Qa, для чего, полагая
Ha = Hpa, (10)
снова вычисляют значения dH, Дac, Wa, Qa в соответствии с выражениями (4), (3), (6) (7), выполняют операции (9), (10) и вновь выполняют операции (4), (3), (6), (7). Уточнение по этому алгоритму последовательных приближений выполняют до тех пор, пока разность значений Wa и Qa между двумя их соседними приближениями перестает превышать заданную величину, определяющую заданную точность вычисления географических координат Wa, Qa местоположения ЛА;
7) уточненное значение высоты Hм:
Hм = Hл - Hра. (11)
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает определение координат местоположения ЛА по известным координатам заданного наземного объекта без измерения дальности между ЛА и НО, чем и достигается цель изобретения.The algorithms represented by expressions (1) ... (8), allows to determine the coordinates W a , Q a of the location of the aircraft in a first approximation, the accuracy of which is determined mainly by the error in measuring the height H m of the aircraft barometric altimeter, which introduces an error in the calculation of the value H a (5). To clarify the values of W a and Q a calculate:
5) the value of H pa using previously entered into the memory of the calculator dependence H p (W, Q) and the obtained values of W a (6) and Q a (7)
H pa = H p (W a , Q a ); (9)
6) refined coordinates W a , Q a , for which, assuming
H a = H pa , (10)
again calculate the values of dH, D ac , W a , Q a in accordance with expressions (4), (3), (6) (7), perform operations (9), (10) and again perform operations (4), ( 3), (6), (7). The refinement according to this algorithm of successive approximations is performed until the difference in the values of W a and Q a between their two neighboring approximations ceases to exceed a predetermined value that determines the specified accuracy of calculating the geographical coordinates W a , Q a of the aircraft location;
7) the adjusted value of the height H m :
H m = H l - H pa . (eleven)
Thus, the proposed method provides the determination of the coordinates of the location of the aircraft by the known coordinates of a given ground object without measuring the distance between the aircraft and BUT, which achieves the aim of the invention.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит (фиг. 2) ВК 1, ВУУ 2, ГВ 3, РВ 4, МК 5, БВ 6, причем первый и второй выходы ВУУ 2 связаны соответственно с первым и вторым входами ВК 1, выход ГВ 3 связан с третьим входом ВК 1, выход РВ 4 связан с четвертым входом ВК 1, выход МК 5 связан с пятым входом ВК 1, а выход БВ 6 связан с шестым входом ВК 1. A device that implements the proposed method, contains (Fig. 2)
Работает это устройство следующим образом. Предварительно на седьмой, восьмой, девятый и десятый входы ВК 1 подают соответственно ЦК, Hp (W, Q), G и координаты Wв, Qв, Hв и запоминают эту информацию в ВК 1. В ходе полета ЛА накладывают визирную линию визира ЛА на НО (визируют НО с ЛА) и с помощью ВУУ 2 измеряют углы S и R и подают их соответственно на первый и второй входы ВК 1, с помощью ГВ 3 измеряют угол T и подают его на третий вход ВК 1, с помощью РВ 4 измеряют высоту Hл и подают ее на четвертый вход ВК 1, с помощью МК 5 измеряют магнитный азимут M и подают его на пятый вход ВК 1, а с помощью БВ 6 измеряют высоту Hм и подают ее на шестой вход ВК 1. В ВК 1 с использованием указанной информации проводят вычисления в соответствии с алгоритмом, рассмотренным выше в п. 1)... п. 7), в результате которых получают значения координат Wa, Qa, Hм местоположения ЛА.This device works as follows. Preliminarily, at the seventh, eighth, ninth and tenth inputs of
Источники информации
1. А.А. Куликовский (ред.), "Справочник по радиоэлектронике", том. 3, - М., "Энергия", 1970 г., стр. 485.Sources of information
1. A.A. Kulikovsky (ed.), "Handbook of Radio Electronics", vol. 3, - M., "Energy", 1970, p. 485.
2. О.А. Бабич, "Обработка информации в навигационных комплексах", - М., "Машиностроение", 1991 г., стр. 225 - 226, рис. 3.14. 2. O.A. Babich, "Information processing in navigation systems", - M., "Engineering", 1991, pp. 225 - 226, Fig. 3.14.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105235A RU2148795C1 (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Method for detection of aircraft position |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105235A RU2148795C1 (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Method for detection of aircraft position |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98105235A RU98105235A (en) | 2000-01-10 |
RU2148795C1 true RU2148795C1 (en) | 2000-05-10 |
Family
ID=20203712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98105235A RU2148795C1 (en) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Method for detection of aircraft position |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2148795C1 (en) |
-
1998
- 1998-03-20 RU RU98105235A patent/RU2148795C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9110170B1 (en) | Terrain aided navigation using multi-channel monopulse radar imaging | |
US4489322A (en) | Radar calibration using direct measurement equipment and oblique photometry | |
EP0649034B1 (en) | SAR/GPS inertial method of range measurement | |
US9194954B2 (en) | Method for geo-referencing an imaged area | |
US5969676A (en) | Radio frequency interferometer and laser rangefinder/destination base targeting system | |
US6593875B2 (en) | Site-specific doppler navigation system for back-up and verification of GPS | |
EP1019862B1 (en) | Method and apparatus for generating navigation data | |
CN101010563A (en) | Combination laser system and global navigation satellite system | |
CN111308457B (en) | Method, system and storage medium for north finding of pulse Doppler radar | |
KR101925366B1 (en) | electronic mapping system and method using drones | |
RU2749194C1 (en) | Method for remote determination of the coordinates of the location of a ground (above-water) object | |
KR102028323B1 (en) | Synthetic Aperture Radar Image Enhancement Apparatus and System | |
RU2148795C1 (en) | Method for detection of aircraft position | |
US6664917B2 (en) | Synthetic aperture, interferometric, down-looking, imaging, radar system | |
US4325066A (en) | Overwater radar navigation system | |
RU2406071C1 (en) | Method of mobile object navigation | |
KR100760979B1 (en) | The system for detecting position of vessel and the method thereof | |
Runnalls et al. | Terrain-referenced navigation using the IGMAP data fusion algorithm | |
RU2684710C1 (en) | Aircraft ins errors correction system by the area road map | |
JPH08145668A (en) | Scanning laser survey system | |
Džunda et al. | Influence of mutual position of communication network users on accuracy of positioning by telemetry method | |
RU2525228C2 (en) | Location and navigation device | |
RU2777560C2 (en) | Method for automatic navigation of a logging machine in real time in a given coordinate system | |
CN110988796B (en) | Positioning method and system based on frequency offset opportunistic signal | |
RU187671U1 (en) | Doppler speed and drift meter with a combined radio altimeter with an antenna system stabilized by the antenna |