RU186371U1 - RADIO ALTIMETER OF SMALL ALTITUDES WITH FREQUENCY MODULATION - Google Patents
RADIO ALTIMETER OF SMALL ALTITUDES WITH FREQUENCY MODULATION Download PDFInfo
- Publication number
- RU186371U1 RU186371U1 RU2018133569U RU2018133569U RU186371U1 RU 186371 U1 RU186371 U1 RU 186371U1 RU 2018133569 U RU2018133569 U RU 2018133569U RU 2018133569 U RU2018133569 U RU 2018133569U RU 186371 U1 RU186371 U1 RU 186371U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- meter
- frequency
- search
- Prior art date
Links
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000941 radioactive substance Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S13/933—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft
- G01S13/935—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft for terrain-avoidance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к радиолокации и может быть применена в качестве радиовысотомера для летательных объектов. Целью заявляемой полезной модели является повышение достоверности исправного функционирования радиовысотомера.Цель достигается введением дополнительно измерителя числа импульсов преобразованного сигнала в течение измерительного интервала периода модуляции, схемы сравнения данных измерителя высоты и измерителя числа импульсов с выдачей результата сравнения на многовходовый элемент, объединяющего признаки отказов функциональных элементов радиовысотомера. 1 ил.The utility model relates to radar and can be used as a radio altimeter for aircraft. The purpose of the claimed utility model is to increase the reliability of the functioning of the radio altimeter. The goal is achieved by introducing an additional meter of the number of pulses of the converted signal during the measuring interval of the modulation period, a circuit for comparing the data of the height meter and the meter of the number of pulses with the output of the comparison to a multi-input element that combines the signs of failure of the functional elements of the radio altimeter . 1 ill.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к радиолокации и может быть применена в качестве радиовысотомера (РВ) для летательных объектов.The proposed utility model relates to radar and can be used as a radio altimeter (RV) for aircraft.
Совокупность признаков, описанная формулой полезной модели, в известных и доступных литературных и электронных источниках не выявлена.The set of features described by the formula of the utility model in known and accessible literary and electronic sources has not been identified.
К бортовым РВ малых высот предъявляется требование высокой достоверности выходной информации. Для обеспечения этого требования РВ снабжаются встроенными средствами контроля (ВСК), которые контролируют функционирование РВ в целом или контролируют состояние его составных частей с последующим объединением информации в один (общий) признак исправного состояния РВ.The requirements for high reliability of the output information are imposed on the onboard RS of low altitudes. To ensure this requirement, the radioactive substances are equipped with built-in monitoring tools (VSC), which monitor the functioning of the radioactive substances as a whole or monitor the state of its components with the subsequent integration of information into one (common) indicator of the operational state of the radioactive substances.
Целью заявляемой полезной модели РВ является повышение достоверности исправной работы одного из основных функциональных блоков РВ с частотной модуляцией - измерителя длительности измерительного временного интервала, (являющегося частью периода модуляции).The purpose of the claimed utility model RV is to increase the reliability of the correct operation of one of the main functional blocks of the RV with frequency modulation - a meter measuring the duration of the time interval (which is part of the modulation period).
Поставленная цель достигается тем, что дополнительно к основному измерителю периода модуляции (длительности измерительного интервала) вводится второй, упрощенный и независимый измеритель, состав которого отличен от функционального состава основного измерителя; в результате постоянного сравнения данных измерений основного и вновь введенного измерителей вырабатывается признак достоверности измерений основного измерителя.This goal is achieved by the fact that in addition to the main meter of the modulation period (duration of the measuring interval), a second, simplified and independent meter is introduced, the composition of which is different from the functional composition of the main meter; as a result of constant comparison of the measurement data of the main and newly introduced meters, a sign of reliability of measurements of the main meter is developed.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг 1, на которой представлена (сплошными линиями) функциональная схема известного прототипа РВ [1] с частотной модуляцией, а также вновь вводимые элементы предлагаемой полезной модели и новые связи между элементами предлагаемой полезной модели (пунктирные линии).The essence of the proposed utility model is illustrated in FIG. 1, which shows (in solid lines) a functional diagram of the known prototype RV [1] with frequency modulation, as well as the newly introduced elements of the proposed utility model and new connections between the elements of the proposed utility model (dashed lines).
Кроме того, на фиг 1 обозначено цифрами:In addition, in Fig 1 is indicated by the numbers:
1 - земная поверхность, отражающая радиосигнал,1 - the earth's surface reflecting the radio signal,
2 - фюзеляж летательного объекта (например, вертолета),2 - the fuselage of an aircraft (for example, a helicopter),
3 - антенны РВ,3 - PB antennas,
4 - генератор сверхвысоких частот (СВЧ) с частотной модуляцией (ЧМ),4 - generator of ultra-high frequencies (microwave) with frequency modulation (FM),
5 - модулятор частоты генератора СВЧ,5 - frequency modulator of the microwave generator,
6 - приемник,6 - receiver
7 - усилитель-ограничитель,7 - amplifier limiter
8 - частотный (периодный) дискриминатор,8 - frequency (periodic) discriminator,
9 - устройство поиска-слежения,9 - search-tracking device,
10 - схема согласования,10 is a coordination scheme,
11 - интегратор,11 - integrator
12 - нелинейный усилитель (экспоненциальное звено),12 - non-linear amplifier (exponential link),
13 - обнаружитель,13 - detector
14 - электронный ключ,14 - electronic key,
15 - измеритель временного периода (измерительного интервала - части периода модуляции за исключением обратного хода модуляции),15 - meter time period (measuring interval - part of the modulation period with the exception of the return stroke of the modulation),
16 - многовходовый элемент (например, схема ИЛИ или ИЛИ-НЕ), объединяющий признаки отказов функциональных элементов РВ, в том числе прототипа [1].16 is a multi-input element (for example, an OR or OR-NOT circuit), combining the signs of failure of the functional elements of the PB, including the prototype [1].
17 - устройство согласования уровней напряжений,17 - device matching voltage levels,
18 - измеритель числа импульсов в течении измерительного временного интервала периода модуляции,18 is a meter of the number of pulses during the measuring time interval of the modulation period,
19 - двухпороговая схема сравнения данных.19 is a two-threshold data comparison scheme.
Известный прототип РВ [1], работает при непрерывном излучении частотно-модулированных радиоволн, в котором часть излучаемого сигнала смешивается (перемножается) с отраженным сигналом, при этом средняя частота преобразованного сигнала поддерживается постоянной и равной переходной частоте частотного (периодного) дискриминатора автоматической подстройкой скорости изменения частоты СВЧ генератора, что, при постоянстве полосы частотной модуляции, приводит к изменению периода частотной модуляции; при этом период модуляции является мерой высоты:The well-known prototype RV [1], operates with continuous emission of frequency-modulated radio waves, in which part of the emitted signal is mixed (multiplied) with the reflected signal, while the average frequency of the converted signal is maintained constant and equal to the transition frequency of the frequency (periodic) discriminator by automatically adjusting the rate of change frequency of the microwave generator, which, with a constant frequency modulation band, leads to a change in the period of frequency modulation; the modulation period is a measure of height:
где: Тм=l/Fм-период частотной модуляции,where: Tm = l / FM-period of frequency modulation,
Ти = измерительный интервал, примерно равный периоду модуляции,Ti = measuring interval approximately equal to the modulation period,
Fм - частота модуляции,Fm - modulation frequency,
к=2 - для несимметричной линейной модуляции, к=4 - для симметричной модуляции,k = 2 - for asymmetric linear modulation, k = 4 - for symmetric modulation,
ΔF - полоса частотной модуляции,ΔF is the frequency modulation band,
с - скорость распространения радиоволн,C is the propagation velocity of radio waves,
fд0 - переходная частота частотного (периодного) дискриминатора,f d0 - transition frequency of the frequency (periodic) discriminator,
tд0=1/fд0 - период преобразованного сигнала, соответствующий переходной частотеt d0 = 1 / f d0 - period of the converted signal corresponding to the transition frequency
дискриминатора,discriminator
Н - высота полета объекта.H is the flight altitude of the object.
Работа известного радиовысотомера поясняется фиг 1, где известные связи между функциональными элементами прототипа показаны сплошными линиями.The operation of the known radio altimeter is illustrated in FIG. 1, where the known connections between the functional elements of the prototype are shown by solid lines.
Генератор 4 СВЧ с модуляцией частоты по линейному, предпочтительно, несимметричному возрастающему закону, производимому модулятором 5, выполненному любым известным образом, излучает зондирующий сигнал по направлению к земной поверхности 1 через излучающую антенну 3, установленную в нижней части фюзеляжа 2, например, вертолета.A
Сигнал, отраженный от земной поверхности 1, через приемную антенну 3, аналогичной излучающей антенне 3, поступает на вход приемника 6, выполненного любым известным образом, на второй вход которого поступает гетеродинный сигнал со второго выхода генератора 4. Гетеродинный сигнал является точной копией зондирующего сигнала, но меньшей мощности.The signal reflected from the earth's
С выхода приемника 6 низкочастотный преобразованный сигнал, являющийся результатом перемножения (смешения) гетеродинного и отраженного сигналов, поступает на усилитель-ограничитель 7, выходной сигнал которого поступает на вход частотного (периодного) дискриминатора 8, переходная частота fд0 до которого заранее выбрана постоянной и стабильной, его выход соединен с устройством 9 поиска-слежения, включающего в себя, например, последовательно включенные через схему 10 согласования интегратор 11 и нелинейный усилитель 12. Выход нелинейного усилителя 12 непосредственно соединен со входом модулятора 5, второй выход которого соединен с измерителем 15 периода (или измерительного интервала, равного периоду модуляции за вычетом длительности обратного хода закона модуляции), с выхода которого снимается информация о высоте полета объекта.From the output of the
Выход приемника 6 дополнительно соединен со входом обнаружителя 13, выход которого соединен со входом управления ключа 14 и состояние этого ключа определяет режим работы устройства 9 поиска-слежения.The output of the
Многовходовая схема 16 объединяет все возможные отказы функциональных элементов РВ, например, модулятора 5, обнаружителя 13, устройства 9 поиска-слежения и других и выдает обобщенный сигнал отказ/исправность РВ.The
Радиовысотомер в полете имеет два режима работы:The radio altimeter in flight has two operating modes:
- режим поиска происходит при отсутствии сигнала с выхода приемника 6; в этом режиме выходной сигнал обнаружителя 13 замыкает ключ 14 и последовательно соединенные интегратор 11, нелинейный усилитель 12 и ключ 14, являются генератором низкочастотного периодического напряжения, под воздействием которого периодически изменяется частота (период) закона модуляции частоты генератора 4 СВЧ; процесс поиска происходит до тех пор пока не возникнет сигнал на выходе приемника 6. С этого момента обнаружитель 13 размыкает ключ 14, низкочастотные автоколебания на выходе усторойства 9 поиска-слежения прекращаются и прекращается изменение частоты (периода) модуляции генератора 4 СВЧ, что означает начало режима слежения;- search mode occurs in the absence of a signal from the output of the
- режим слежения характерен тем, что частота (период) модуляции сигнала зависят от выходного напряжения устройства 9 поиска-слежения, которое, в свою очередь, зависит от выходного напряжения частотного дискриминатора 8, переходная частота 1 до которого постоянна и стабильна (см. формулу 1). В режиме слежения период закона модуляции, преобразуемый в любую удобную форму информации, является линейной функцией высоты (см формулу 1), так как под воздействием выходного сигнала дискриминатора 8 устройство 9 поиска-слежения изменяет модуляции так, чтобы частота преобразованного сигнала была близкой к переходной частоте дискриминатора 8; при исчезновении сигнала с выхода приемника 6, обнаружитель 13 вновь замкнет ключ 14 и снова начнется режим поиска, который прекратится при появлении сигнала на выходе приемника 6.- the tracking mode is characterized in that the frequency (period) of the signal modulation depends on the output voltage of the search-
Из описания прототипа следует, что все перечисленные функциональные элементы, включая пространство Н распространения излучаемого, распространяющегося и отражаемого от земной поверхности сигнала, являются составными частями следящей системы, в которой параметры: ΔF, tд0=1/fд0, и уровень отраженного сигнала, контролируемого обнаружителем 13, достаточного для нормальной работы радиовысотомера, стабилизированы и их состояние выдается на многовходовый элемент 16 (например, схемы ИЛИ или ИЛИ-НЕ), объединяющий признаки отказов функциональных элементов РВ.From the description of the prototype it follows that all of the listed functional elements, including the space H of the propagation of the signal emitted, propagating and reflected from the earth's surface, are components of a tracking system in which the parameters: ΔF, t d0 = 1 / f d0 , and the level of the reflected signal, controlled by the
В известном прототипе [1] измеритель 15 измерительного периода (измерительного интервала периода модуляции) является неконтролируемым и это снижает достоверность информации радиовысотомера в целом.In the known prototype [1], the
С целью увеличения достоверности выходной информации радиовысотомера (увеличения глубины встроенного контроля) в известный радиовысотомер предлагается ввести последовательно соединенные устройство 17 согласования уровней напряжений, измеритель 18 числа импульсов в течении измерительного временного интервала периода модуляции, двухпороговую схему 19 сравнения данных, при этом вход устройства 17 согласования уровней напряжений соединен с выходом усилителя-ограничителя 7, счетный вход измерителя 18 числа импульсов соединен с выходом устройства 17 согласования, вход разрешения счета измерителя 18 соединен со входом измерителя 15, выход измерителя 15 и выход измерителя 18 соединенысоответственно с первым и вторым входами двухпороговой схемы 19 сравнения данных, выход которой соединен с одним из входов многовходового элемента 16 (например схемы ИЛИ или ИЛИ-НЕ), объединяющего признаки отказов функциональных элементов РВ.In order to increase the reliability of the output information of the radio altimeter (to increase the depth of the built-in control), it is proposed to introduce into the known radio altimeter a series-connected
Вновь введенные элементы 17 и 18 с соответствующими связями представляют собой упрощенный измеритель высоты, который производит подсчет числа периодов N преобразованного сигнала РВ за измерительный интервал периода модуляции, и в соответствии с выражением (1)The newly introduced
Для частного случая: к=2, ΔF=150 МГц, N=Н, что удобно для иллюстрации, так как цена одного импульса преобразованного сигнала РВ соответствует высоте один метр: для Н=5 м соответствует N=5 импульсов, для Н=1500 м соответствует N=1500 импульсов. Поскольку вновь введенный дополнительный измеритель предназначен только для контроля исправного функционирования основного измерителя, то совсем необязательно выполнять вспомогательный измеритель той же разрядности, что и основной. Вполне допустимо считать основной измеритель исправным, если его результаты измерений не отличаются от вспомогательного измерителя, например, не более, чем на ±20% (выбор этого параметра - право разработчика).For a special case: k = 2, ΔF = 150 MHz, N = H, which is convenient for illustration, since the price of one pulse of the converted PB signal corresponds to a height of one meter: for H = 5 m, N = 5 pulses corresponds, for H = 1500 m corresponds to N = 1500 pulses. Since the newly introduced additional meter is intended only to monitor the proper functioning of the main meter, it is not necessary to perform an auxiliary meter of the same capacity as the main one. It is completely acceptable to consider the main meter as serviceable if its measurement results do not differ from the auxiliary meter, for example, by no more than ± 20% (the choice of this parameter is the developer's right).
Двухпороговая схема 19 выдает результат сравнения данных основного и вновь введенного вспомогательного измерителей высоты на многовходовый элемент 16, объединяющий признаки отказов радиовысотомера.The two-
Реализация предлагаемой полезной модели трудностей не вызывает, так как все вновь вводимые элементы стандартны и могут выполняться на любой приемлемой элементной базе. Устройство 17 согласования уровней напряжений может представлять собой предельный ограничитель, т.е. ограничитель с очень низкими порогами срабатывания, так как при измерении больших значений высот выходное напряжение усилителя-ограничителя 7 преобразованного сигнала может оказаться малого уровня.The implementation of the proposed utility model does not cause difficulties, since all newly introduced elements are standard and can be performed on any acceptable element base. The voltage
Предлагаемая полезная модель РВ, с контролем измерителя длительности измерительного временного интервала, обеспечивает повышенную достоверность информации, выдаваемую радиовысотомером в сравнении с тем случаем, когда ее не было.The proposed utility model RV, with the control of the meter duration of the measuring time interval, provides increased reliability of the information issued by the radio altimeter in comparison with the case when it was not.
Источники информации.Information sources.
П.А. Бакулев, А.А. Сосновский. Радионавигационные системы. М., Издательство «Радиотехника», 2005 г, глава 9, стр. 180-190.P.A. Bakulev, A.A. Sosnovsky. Radio navigation systems. M., Radio Engineering Publishing House, 2005,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018133569U RU186371U1 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | RADIO ALTIMETER OF SMALL ALTITUDES WITH FREQUENCY MODULATION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018133569U RU186371U1 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | RADIO ALTIMETER OF SMALL ALTITUDES WITH FREQUENCY MODULATION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU186371U1 true RU186371U1 (en) | 2019-01-17 |
Family
ID=65020589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018133569U RU186371U1 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | RADIO ALTIMETER OF SMALL ALTITUDES WITH FREQUENCY MODULATION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU186371U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215030U1 (en) * | 2022-09-06 | 2022-11-25 | Общество с ограниченной ответственностью "АЭРОБ" | Small airborne radio altimeter |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2030762C1 (en) * | 1992-04-29 | 1995-03-10 | Павел Викторович Охапкин | Radio altimeter with frequency modulation |
EP1113289A1 (en) * | 1999-12-30 | 2001-07-04 | Thomson-Csf | Method of calibrating a FMCW radio altimeter and radio altimeter for carrying out said method |
RU2258943C1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-08-20 | Жуков Владимир Михайлович | Pulse radio height meter |
EP2124072A2 (en) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | Honeywell International Inc. | High integrity radio altimeter |
RU2519952C2 (en) * | 2012-09-04 | 2014-06-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Radar altimeter with frequency-modulated sounding signal |
-
2018
- 2018-09-21 RU RU2018133569U patent/RU186371U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2030762C1 (en) * | 1992-04-29 | 1995-03-10 | Павел Викторович Охапкин | Radio altimeter with frequency modulation |
EP1113289A1 (en) * | 1999-12-30 | 2001-07-04 | Thomson-Csf | Method of calibrating a FMCW radio altimeter and radio altimeter for carrying out said method |
RU2258943C1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-08-20 | Жуков Владимир Михайлович | Pulse radio height meter |
EP2124072A2 (en) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | Honeywell International Inc. | High integrity radio altimeter |
RU2519952C2 (en) * | 2012-09-04 | 2014-06-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Radar altimeter with frequency-modulated sounding signal |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215030U1 (en) * | 2022-09-06 | 2022-11-25 | Общество с ограниченной ответственностью "АЭРОБ" | Small airborne radio altimeter |
RU2789508C1 (en) * | 2022-09-06 | 2023-02-06 | Общество с ограниченной ответственностью "АЭРОБ" | Small-sized on-board radio altimeter for unmanned aerial vehicles (variants) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2422074A (en) | Radio pulse transmission system | |
US3341849A (en) | Self-calibrating, self-testing radio altimeter | |
US2423024A (en) | Radio pulse altimeter and object detector | |
GB658974A (en) | Improvements in or relating to radio distance measuring apparatus | |
US2391411A (en) | Terrain-level altimeter | |
US9134406B2 (en) | Method and device for measuring a change in distance | |
US2485583A (en) | Radio distance measuring system | |
US2947985A (en) | Navigation systems | |
US3109172A (en) | Low altitude f. m. altimeter | |
US3735402A (en) | Portable radar system | |
US2532221A (en) | Pulse modulated echo ranging system | |
RU186371U1 (en) | RADIO ALTIMETER OF SMALL ALTITUDES WITH FREQUENCY MODULATION | |
US2450945A (en) | Pulse-echo motion detector | |
US2481515A (en) | Method and apparatus for pulseecho distance measuring | |
US2604621A (en) | Radio system for aircraft guidance | |
US2429623A (en) | Pulse distance measuring system | |
US3095564A (en) | Range measuring system | |
US2543782A (en) | Frequency modulated radio-type distance measuring device | |
US3026515A (en) | Frequency modulated radar | |
US2669710A (en) | Aircraft velocity indicating pulse echo system | |
US2685687A (en) | Impulse generator for time indication | |
US2836813A (en) | Microwave doppler test instrument | |
US2802105A (en) | Wave selecting and synchronizing system | |
US2421785A (en) | Electric altimeter | |
US2912688A (en) | Test set |