RU2156985C2

RU2156985C2 - Method for preventing collisions of helicopter to high-voltage electric power transmission lines

Info

Publication number: RU2156985C2
Application number: RU98119659/09A
Authority: RU
Inventors: Б.А. Войнич; В.Ф. Борисов; Л.И. Пономарев; кова О.К. Поздн; О.К. Позднякова; Ю.В. Котов; В.Д. Трофимов
Original assignee: Московский государственный авиационный институт (технический университет)
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2000-09-27

Abstract

FIELD: radar equipment. SUBSTANCE: method involves reading electromagnetic oscillations, which are emitted by high- voltage electric power transmission lines in radio frequency, by means of receiver, which is mounted on helicopter. Values of received signals are measured against reference values. This results in possibility to correct helicopter flight direction. Reading of electromagnetic oscillations is done from several different directions using several receiving antennas, which beam patterns are oriented in different angular sectors of helicopter flight plane. Presence of signal in one of receiving antennas provides possibility to detect position of wires of transmission line with respect to helicopter housing. EFFECT: increased flight safety. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокационной технике и может использоваться для обеспечения безопасных полетов вертолетов, а именно для предупреждения их столкновений с высоковольтными линиями электропередач. The invention relates to radar technology and can be used to ensure safe flights of helicopters, namely to prevent their collisions with high-voltage power lines.

Задача предупреждения столкновений вертолетов с препятствиями при полете является очень актуальной. Одним из таких препятствий являются высоковольтные линии электропередач. С уменьшением высоты полета вероятность столкновений резко возрастает. The task of preventing helicopter collisions with obstacles during flight is very urgent. One such obstacle is high voltage power lines. With decreasing flight altitude, the probability of collisions increases sharply.

Существуют способы предупреждения столкновений вертолетов с препятствиями, которые находятся на его трассе, с помощью вертолетных активных радиолокационных станций, работающих в сантиметровом диапазоне волн и требующих использования больших мощностей и громоздких антенных систем. There are ways to prevent helicopter collisions with obstacles that are on its track using active helicopter radar stations operating in the centimeter wave range and requiring the use of high power and bulky antenna systems.

В одном из известных способов [1] сигнал, принимаемый приемником активной радиолокационной станции (РЛС), образуется в результате отражения от препятствия электромагнитных колебаний, излучаемых антенной РЛС и облучающих объект. In one of the known methods [1], a signal received by a receiver of an active radar station (radar) is formed as a result of reflection from an obstacle of electromagnetic waves emitted by the radar antenna and irradiating the object.

Известный способ не может быть использован для обнаружения препятствий в виде высоковольтных линий электропередач, поскольку эффективные площади рассеяния высоковольтных линий электропередач очень малы и поэтому отраженные сигналы будут слабыми. Это приводит к необходимости излучать большую мощность и устанавливать на вертолете громоздкие радиолокационные системы. Приемники таких РЛС снижают технические характеристики вертолета. The known method cannot be used to detect obstacles in the form of high voltage power lines, since the effective dispersion areas of high voltage power lines are very small and therefore the reflected signals will be weak. This leads to the need to radiate more power and install bulky radar systems on a helicopter. The receivers of such radars reduce the technical characteristics of the helicopter.

Технической задачей данного изобретения является создание способа, обеспечивающего предотвращение столкновений вертолетов с препятствиями в виде высоковольтных линий электропередач за счет надежного их обнаружения без увеличения габаритов и массы используемой аппаратуры. The technical task of this invention is to provide a method for preventing collisions of helicopters with obstacles in the form of high-voltage power lines due to their reliable detection without increasing the size and weight of the equipment used.

Поставленная задача решается в способе предотвращения столкновений вертолета с высоковольтными линиями электропередач, заключающемся в том, что принимают электромагнитные колебания с помощью приемного устройства, размещаемого на вертолете, при этом согласно изобретению осуществляют прием электромагнитных колебаний в диапазоне радиоволн, излучаемых высоковольтными линиями электропередач в диапазоне радиоволн, сравнивают значения принятого сигнала с опорными и по результатам сравнения принимают решение по корректировке направления полета вертолета. The problem is solved in a method for preventing collisions of a helicopter with high-voltage power lines, which consists in the fact that they accept electromagnetic waves using a receiving device placed on a helicopter, while according to the invention, electromagnetic waves are received in the range of radio waves emitted by high-voltage power lines in the range of radio waves, compare the values of the received signal with the reference ones and, based on the results of the comparison, decide on the correction Helicopter flight.

Прием излучаемых высоковольтной линией электропередачи электромагнитных колебаний может осуществляться с различных направлений с помощью нескольких приемных антенн, максимумы диаграмм направленности которых ориентированы в разных угловых секторах плоскости полета вертолета, и по наличию сигнала в одной из приемных антенн может быть определено угловое положение проводов высоковольтной линии электропередачи относительно корпуса вертолета. The electromagnetic waves emitted by the high-voltage power transmission line can be carried out from various directions using several receiving antennas, the maximums of the radiation patterns of which are oriented in different angular sectors of the helicopter flight plane, and the angular position of the wires of the high-voltage power transmission line can be determined by the presence of a signal in one of the receiving antennas the body of the helicopter.

Размещение на вертолете приемного устройства, обеспечивающего прием электромагнитных колебаний, излучаемых высоковольтными линиями передач в широком диапазоне радиоволн, позволяет обнаруживать опасные для вертолетов препятствия в виде линий электропередач. Placing a receiving device on the helicopter that receives electromagnetic waves emitted by high-voltage transmission lines in a wide range of radio waves makes it possible to detect obstacles in the form of power lines that are dangerous for helicopters.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена схема, поясняющая заявляемый способ; на фиг. 2 - структурная электрическая схема устройства, реализующего способ обнаружения опасных препятствий для вертолета. In FIG. 1 is a diagram explaining the inventive method; in FIG. 2 is a structural electrical diagram of a device that implements a method for detecting dangerous obstacles to a helicopter.

Приемные устройства с приемными антеннами 1, например с четырьмя, как показано на фиг. 1, размещены на фюзеляже 2 вертолета под винтом 3 и имеют диаграммы направленности 4, максимумы которых ориентированы в разных угловых секторах плоскости полета вертолета. Каждая из приемных антенн 1 соединена с соответствующим приемным устройством 5 (фиг.2), состоящим из чувствительного приемника 6, на выходе которого включены n блоков сравнения 7-1, 7-2,..., 7-n, n светочувствительных диодов 8-1, 8-2, ..., 8-n, каждый из которых подсоединен к выходу соответствующего блока сравнения 7-1, 7-2,...,7-n, а также источника опорного напряжения 9, выход которого соединен с опорными входами блоков сравнения 7-1, 7-2,..., 7-n, через соответствующие резисторы 10-1, 10-2,..., 10-n. Receivers with receiving antennas 1, for example with four, as shown in FIG. 1, are placed on the fuselage 2 of the helicopter under the propeller 3 and have radiation patterns 4, the maxima of which are oriented in different angular sectors of the plane of flight of the helicopter. Each of the receiving antennas 1 is connected to a corresponding receiving device 5 (FIG. 2), consisting of a sensitive receiver 6, the output of which includes n comparison units 7-1, 7-2, ..., 7-n, n photosensitive diodes 8 -1, 8-2, ..., 8-n, each of which is connected to the output of the corresponding comparison unit 7-1, 7-2, ..., 7-n, as well as the reference voltage source 9, the output of which is connected with the reference inputs of the comparison blocks 7-1, 7-2, ..., 7-n, through the corresponding resistors 10-1, 10-2, ..., 10-n.

В качестве приемных антенн 1 могут использоваться любые направленные антенны, работающие в диапазоне радиоволн. Блок сравнения 7 может быть выполнен, например, в виде аналоговой схемы U. Источник опорного напряжения 9 может представлять собой, например, делитель напряжения. As the receiving antennas 1 can be used any directional antennas operating in the range of radio waves. The comparison unit 7 can be performed, for example, in the form of an analog circuit U. The source of the reference voltage 9 can be, for example, a voltage divider.

Способ обнаружения опасных для вертолета препятствий в виде высоковольтных линий электропередач реализуется следующим образом. A method for detecting obstacles that are dangerous for a helicopter in the form of high-voltage power lines is implemented as follows.

Экспериментальные исследования показали, что высоковольтные линии электропередач излучают электромагнитные колебания в широком диапазоне радиоволн. Эти колебания образуются в результате стекания электрических зарядов по поверхности изоляторов высоковольтных линий электропередач, создающих электромагнитное поле вокруг проводов и мачт их крепления. Напряженность этого электромагнитного поля имеет вполне определенные значения на различных расстояниях от высоковольтных линий электропередач в разных диапазонах длин радиоволн. Experimental studies have shown that high-voltage power lines emit electromagnetic waves in a wide range of radio waves. These oscillations are formed as a result of the draining of electric charges on the surface of the insulators of high-voltage power lines, creating an electromagnetic field around the wires and their mast. The intensity of this electromagnetic field has quite definite values at various distances from high-voltage power lines in different ranges of radio wavelengths.

При полете вертолета направленные антенны 1, диаграммы направленности которых пересекают друг друга, осуществляют обзор пространства вокруг вертолета. При наличии на пути вертолета опасного препятствия в виде высоковольтной линии электропередачи 11 в приемном устройстве 5 приемного канала, максимум диаграммы направленности антенны которого ориентирован параллельно проводам высоковольтной линии электропередачи 11, появляется сигнал. Принятый антенной 1 сигнал поступает на приемник 6 и затем на блоки сравнения 7-1, 7-2,...,7-n, где сравнивается с соответствующими опорными напряжениями. Каждое из опорных напряжений, формируемых блоком опорного напряжения 9 и соответствующим резистором 10-1, 10-2, . . .,10-n, пропорционально величине напряженности электромагнитного поля, излучаемого высоковольтной линией электропередачи 11 на известном расстоянии от нее. При совпадении уровней принимаемого сигнала и соответствующего опорного напряжения загорается один из светочувствительных диодов 8-1, 8-2,...,8-n, что соответствует определенному расстоянию до высоковольтной линии электропередачи 11. Это позволяет оператору оценить окружающую обстановку и соответствующим образом скорректировать направление полета вертолета. When flying a helicopter, directional antennas 1, the radiation patterns of which intersect each other, provide an overview of the space around the helicopter. If there is a dangerous obstacle in the way of the helicopter in the form of a high-voltage power line 11 in the receiving device 5 of the receiving channel, the maximum antenna radiation pattern of which is oriented parallel to the wires of the high-voltage power line 11, a signal appears. The signal received by antenna 1 is fed to receiver 6 and then to comparison blocks 7-1, 7-2, ..., 7-n, where it is compared with the corresponding reference voltages. Each of the reference voltages generated by the reference voltage block 9 and the corresponding resistor 10-1, 10-2,. . ., 10-n, in proportion to the magnitude of the electromagnetic field radiated by the high-voltage power line 11 at a known distance from it. When the levels of the received signal and the corresponding reference voltage coincide, one of the light-sensitive diodes 8-1, 8-2, ..., 8-n lights up, which corresponds to a certain distance to the high-voltage power line 11. This allows the operator to evaluate the environment and adjust accordingly helicopter flight direction.

Источник информации
1. Патент RU N 2099745, кл. G 01 S 13/93, 96 г. (прототип).Sourse of information
1. Patent RU N 2099745, class G 01 S 13/93, 96 g (prototype).

Claims

A method for preventing collisions of a helicopter with high-voltage power lines, which consists in receiving electromagnetic oscillations using a receiving device placed on a helicopter, characterized in that the electromagnetic waves are received in the range of radio waves emitted by high-voltage power lines, while receiving radiated by high-voltage power lines electromagnetic oscillations are conducted from different directions with the help of several receiving antennas, the maxima of the diagrams the equalities of which are oriented in different angular sectors of the helicopter flight plane, and by the presence of a signal in one of the receiving antennas, the angular position of the wires of the high-voltage power transmission line relative to the helicopter body is determined, the value of the received signal is compared with the reference voltages corresponding to the values of the electromagnetic field radiated by the high-voltage power line to a known distance from it, and according to the results of comparison, they decide on adjusting the direction of flight but a helicopter.