RU2150752C1 - Radar system which alarms aircraft against collision - Google Patents
Radar system which alarms aircraft against collision Download PDFInfo
- Publication number
- RU2150752C1 RU2150752C1 RU99101250/09A RU99101250A RU2150752C1 RU 2150752 C1 RU2150752 C1 RU 2150752C1 RU 99101250/09 A RU99101250/09 A RU 99101250/09A RU 99101250 A RU99101250 A RU 99101250A RU 2150752 C1 RU2150752 C1 RU 2150752C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- output
- processing unit
- input
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационной технике и может использоваться для обеспечения безопасности полетов летательных аппаратов (ЛА) путем предупреждения их экипажей о возможности столкновений с другими ЛА и наземными препятствиями. The invention relates to radar technology and can be used to ensure the flight safety of aircraft (LA) by warning their crews about the possibility of collisions with other aircraft and ground obstacles.
Актуальность данной задачи следует из постоянно возрастающего с увеличением плотности воздушного движения, числа авиационных катастроф. Существующие системы предупреждения столкновений (СПС) относятся к классу взаимодействующих и представляют собой классические радиолокационные системы с активным ответом и командные радиолинии наземного и космического базирования. The relevance of this task follows from the ever-increasing density of air traffic and the number of aircraft accidents. Existing collision avoidance systems (SPS) belong to the class of interacting ones and are classic active response radar systems and command ground and space-based radio links.
Известна система управления воздушным движением "Теркас", представляющая собой радиолокационную подсистему, включающую семь радиолокационных позиций и центр управления (см. Т.Г.Анодина и др. Автоматизация управления воздушным движением. М. : Транспорт, 1992, с. 213-218). Эта система в результате радиообмена информацией между конфликтующими самолетами вырабатывает команды по маневру ЛА, необходимому для предотвращения столкновения. The well-known air traffic control system "Terkas", which is a radar subsystem that includes seven radar positions and a control center (see T.G. Anodina and other Automation of air traffic control. M.: Transport, 1992, S. 213-218) . This system, as a result of radio information exchange between conflicting aircraft, generates commands for maneuvering the aircraft necessary to prevent a collision.
Известная система не является автономной, поскольку требует установки соответствующей аппаратуры на каждом ЛА, что не всегда возможно, особенно на малых самолетах деловой и спортивной авиации, из-за ограничений на массогабаритные характеристики оборудования этих ЛА и высокой стоимости аппаратуры СПС, при этом такая система требует наличия семи отдельных каналов связи, в том числе и спутниковых. The known system is not autonomous, since it requires the installation of appropriate equipment on each aircraft, which is not always possible, especially on small business and sports aircraft, due to restrictions on the weight and size characteristics of the equipment of these aircraft and the high cost of ATP equipment, while such a system requires the presence of seven separate communication channels, including satellite.
Известна также СПС "Эшелон", выбранная в качестве прототипа (см. Т.Г. Анодина и др. Автоматизация управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1992, с. 145-147), которая предназначена для выявления угрозы столкновения и определения взаимнокоординированных маневров ЛА, необходимых для предотвращения столкновений в вертикальной плоскости. СПС "Эшелон" связана с системой воздушных сигналов ЛА, ответчиком системы вторичной радиолокации и самолетным переговорным устройством. От высотомеров системы воздушных сигналов в аппаратуру СПС поступает информация о высоте полета, через ответчики системы вторичной радиолокации передают в наземные пункты управления воздушным движением сообщения об обнаружении конфликтной ситуации, после обработки которых на запрашивающий ЛА передается команда, рекомендующая маневр. Звуковой прерывистый сигнал через самолетное переговорное устройство оповещает экипаж об угрозе столкновения. Also known is the SPS "Echelon", selected as a prototype (see T.G. Anodina et al. Automation of air traffic control. M.: Transport, 1992, p. 145-147), which is designed to identify a collision threat and determine mutually coordinated aircraft maneuvers needed to prevent vertical collisions. The SPS "Echelon" is connected with the airborne signal system of the aircraft, the transponder of the secondary radar system and the aircraft intercom. Information about the altitude is received from the altimeters of the airborne signal system to the ATP equipment, through the transponders of the secondary radar system they transmit messages to the ground control points about the detection of a conflict situation, after processing which a command recommending the maneuver is transmitted to the requesting aircraft. An audible intermittent signal through the aircraft intercom alerts the crew of the threat of a collision.
Эта система также требует установки соответствующей аппаратуры на ЛА и наличия ответчиков на встречных ЛА и поэтому не позволяет предупреждать экипажи о наземных препятствиях и о ЛА, не оборудованных ответчиками. Кроме того, при использовании указанной известной СПС все маневры ЛА выполняются по командам диспетчера наземных средств управления воздушным движением. Однако только около 1/4 поверхности земного шара обеспечиваются средствами управления воздушным движением. Использование для предупреждения столкновений бортовых метеорадиолокаторов, например, РЛС "Гроза", не обеспечивает безопасность полета, так как эти радиолокаторы имеют антенные системы с широкой диаграммой направленности только в вертикальной плоскости. This system also requires the installation of appropriate equipment on the aircraft and the presence of transponders on the oncoming aircraft and therefore does not allow the crew to be warned about ground obstacles and aircraft that are not equipped with transponders. In addition, when using the specified well-known ATP, all aircraft maneuvers are performed according to the commands of the controller of ground-based air traffic control devices. However, only about 1/4 of the surface of the globe is provided with air traffic controls. The use of airborne weather radars, for example, the Thunderstorm radar, to prevent collisions does not ensure flight safety, since these radars have antenna systems with a wide radiation pattern only in the vertical plane.
Технической задачей данного изобретения является создание автономной системы предупреждения столкновений, обеспечивающей надежное обнаружение препятствий и предупреждение экипажа защищаемого ЛА о наличии другого ЛА или препятствия в зоне действия СПС независимо от наличия на конфликтующем ЛА соответствующей аппаратуры. The technical task of this invention is the creation of an autonomous collision avoidance system that provides reliable detection of obstacles and warning the crew of the protected aircraft about the presence of another aircraft or obstacles in the SPS coverage area, regardless of the presence of the corresponding equipment on the conflicting aircraft.
Поставленная задача решается в радиолокационной системе предупреждения столкновений летательных аппаратов с препятствиями, содержащей первый канал, включающий приемную и передающую антенны, соединенный с ними приемопередающий блок и блок индикации, которые размещены на борту летательного аппарата (ЛА), а также блок обработки, в которую согласно изобретению введены дополнительные каналы, идентичные первому каналу, а приемная и передающая антенны каждого канала выполнены в виде планарной микроэлектронной фазированной антенной решетки (ПМФАР), размещенной на соответствующем участке поверхности корпуса ЛА, заподлицо с его обшивкой, таким образом, что направление максимума диаграммы направленности ПМФАР в вертикальной плоскости совпадает с плоскостью полета ЛА, а направление максимума диаграммы направленности в горизонтальной плоскости обеспечивает просмотр передней полусферы, при этом блок обработки размещен на борту ЛА. The problem is solved in a radar system for preventing collisions of aircraft with obstacles, containing the first channel, including the receiving and transmitting antennas, a transceiving unit and an indication unit connected to them, which are located on board the aircraft (LA), as well as a processing unit, according to which the invention introduced additional channels identical to the first channel, and the receiving and transmitting antennas of each channel are made in the form of a planar microelectronic phased antenna array (PMFAR), located on the corresponding surface area of the aircraft’s hull, is flush with its skin, so that the direction of the maximum radiation pattern of the PMFAR in the vertical plane coincides with the flight plane of the aircraft, and the direction of the maximum radiation pattern in the horizontal plane provides viewing of the front hemisphere, while the processing unit is located on board the aircraft.
ПМФАР размещены соответственно на лобовой части корпуса, на боковых частях корпуса, на крыльях и хвостовом оперении ЛА. PMFAR are located respectively on the front of the hull, on the side of the hull, on the wings and tail of the aircraft.
Приемопередающий блок каждого канала состоит из последовательно соединенных частотно-модулированного генератора, к модулирующему входу которого подсоединен генератор пилообразного напряжения направленный ответвитель, балансный смеситель, усилитель низкой частоты и амплитудный ограничитель, выход которого является первым выходом приемопередающего блока, при этом второй выход направленного ответвителя и второй вход балансного смесителя являются соответственно вторым выходом и входом приемопередающего блока, связанными соответственно с входом передающей антенны и выходом приемной антенной системы. Блок обработки выполнен в виде N фильтров и сумматора, при этом входы N фильтров объединены и являются входом блока обработки, выходы N фильтров являются соответственно N выходами блока обработки, входы сумматора соединены соответственно с выходами N-m фильтров, а его выход - является N+1 выходом блока обработки, причем выход первого фильтра является N+2 выходом блока обработки, блок индикации каждого канала состоит из N индикаторов дальности, и первого и второго звуковых сигнализаторов, входы N индикаторов дальности являются соответственно N входами блока индикации, а входы первого и второго звуковых сигнализаторов соединены соответственно с N+1 и N+2 выходами блока обработки. The transceiver unit of each channel consists of a series-connected frequency-modulated generator, to the modulating input of which is connected a sawtooth voltage generator, a directional coupler, a balanced mixer, a low-frequency amplifier and an amplitude limiter, the output of which is the first output of the transceiver unit, the second output of the directional coupler and the second the input of the balanced mixer are, respectively, the second output and the input of the transceiver unit, associated respectively with the input of the transmitting antenna and the output of the receiving antenna of the system. The processing unit is made in the form of N filters and an adder, while the inputs of N filters are combined and are the input of the processing unit, the outputs of N filters are respectively N outputs of the processing unit, the inputs of the adder are connected respectively to the outputs of Nm filters, and its output is N + 1 output processing unit, and the output of the first filter is N + 2 the output of the processing unit, the display unit of each channel consists of N range indicators, and the first and second sound signaling devices, the inputs of N range indicators are N input respectively odes of the display unit, and the inputs of the first and second sound annunciators are connected respectively to the N + 1 and N + 2 outputs of the processing unit.
Выполнение приемной и передающей антенн каждого канала в виде ПМФАР и размещение их указанным образом на поверхности ЛА обеспечивает обнаружение препятствия по отраженному от него сигналу в широком секторе, а также определение углового положения препятствия в горизонтальной плоскости и дальность до него, что позволяет экипажу ЛА своевременно выполнить необходимый маневр. Implementation of the receiving and transmitting antennas of each channel in the form of PMFAR and placing them in the indicated manner on the aircraft surface ensures the detection of an obstacle by the signal reflected from it in a wide sector, as well as the determination of the angular position of the obstacle in the horizontal plane and the distance to it, which allows the aircraft crew to timely perform necessary maneuver.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема одного канала СПС; на фиг. 2 - показано размещение ПМФАР на поверхности ЛА; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие работу СПС; на фиг. 4 - конструктивное выполнение ПМФАР; на фиг. 5 показаны секторы обнаружения препятствий. The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a structural electrical diagram of one channel ATP; in FIG. 2 - shows the placement of PMFAR on the surface of the aircraft; in FIG. 3 - diagrams explaining the work of the ATP; in FIG. 4 - constructive implementation of PMFAR; in FIG. 5 shows obstacle detection sectors.
Каждый канал СПС (фиг. 1) содержит передающую и приемную антенны 1, 2, приемопередающий блок 3, блок обработки 4 и блок индикации 5. Each ATP channel (Fig. 1) contains a transmitting and receiving
Приемная и передающая антенны каждого канала конструктивно объединены и выполнены в виде планарной микроэлектронной фазированной антенной решетки (ПМФАР). ПМФАР соответственно размещены на соответствующих участках поверхности корпуса ЛА 6 заподлицо с его обшивкой, в частности, как показано на фиг. 4, симметрично на лобовой части корпуса a, b, симметрично на боковых частях корпуса b, с, d, симметрично на крыльях e, и хвостовом оперении ЛА f, g, h. The receiving and transmitting antennas of each channel are structurally combined and made in the form of a planar microelectronic phased antenna array (PMFAR). PMFAR are respectively placed on the corresponding surface sections of the hull of the
Каждая из ПМФАР имеет свою диаграмму направленности, обеспечивающую обзор определенного сектора обнаружения. На фиг. 5 показан суммарный 180-градусный сектор обнаружения, обеспечиваемый 15-тью ПМФАР (см. фиг. 2), где буквами обозначены сектора, создаваемые соответствующими ПМФАР, СПС имеет 15 каналов, каждый из которых работает на своей независимой частоте, что обеспечивает развязку каналов друг от друга. Each of the PMFAR has its own radiation pattern, providing an overview of a particular detection sector. In FIG. 5 shows the total 180-degree detection sector provided by 15 PMFARs (see Fig. 2), where the letters indicate the sectors created by the corresponding PMFARs, the SPS has 15 channels, each of which operates at its own independent frequency, which ensures the isolation of the channels from each other from friend.
Приемопередающий блок 3 каждого из каналов состоит из последовательно соединенных частотно-модулированного генератора 7, модулирующий вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 8, направленного ответвителя 9, балансного смесителя 10, усилителя низкой частоты 11 и амплитудного ограничителя 12; блок обработки 4 состоит из N-фильтров 13 (13-1, 13-2. . . .13-N) и сумматора 14, при этом входы фильтров 13 объединены и являются входом блока обработки 3, а выходы N фильтров 13 являются соответственно N выходами блока обработки 4. Входы сумматора 14 соединены соответственно с выходами N-m фильтров 13, а его выход - является N+1-выходом блока обработки 4, N+2-выходом которого является выход первого фильтра 13-1. Блок индикации 5 состоит из N индикаторов дальности 15 (15-1, 15-2,...,15-N, входы которых являются N входами блока индикации 5, соединенными соответственно с N выходами блока обработки 4, и первого и второго звуковых сигнализаторов 16, 17, входы которых соединены соответственно с N+1 и N+2 выходами блока обработки 4. Приемопередающий блок может быть выполнен также в виде микроэлектронной схемы, конструктивно выполненной на одной подложке с ПМФАР, образуя активный микрорадиолокатор. The transceiver unit 3 of each channel consists of a series-connected frequency-modulated generator 7, the modulating input of which is connected to the output of a
При полете ЛА СПС осуществляет одновременный просмотр пространства вокруг ЛА с помощью активных микрорадиолокаторов, диаграммы направленности которых перекрывают требуемую область обнаружения. При наличии на пути ЛА препятствия сигнал, отраженный от него, поступает на вход соответствующего приемопередающего блока 3. During the flight, the SPS performs simultaneous viewing of the space around the aircraft using active microradar, whose radiation patterns overlap the required detection area. If there is an obstacle on the aircraft’s path, the signal reflected from it enters the input of the corresponding transceiver unit 3.
Зондирующий сигнал формируется в частотно-модулированном генераторе 7 и представляет собой сигнал с несущей частотой fo и несимметричным линейным пилообразным законом изменения частоты с девиацией Δfд и периодом модуляции Tм, (см. фиг. 3). Источником модулирующего сигнала является генератор пилообразного напряжения 8. Зондирующий сигнал через направленный ответвитель 9 поступает на ПМФАР 2.The probe signal is generated in a frequency-modulated oscillator 7 and is a signal with a carrier frequency f o and an asymmetric linear sawtooth law of frequency variation with a deviation Δf d and a modulation period T m , (see Fig. 3). The source of the modulating signal is a
Отраженный от препятствия сигнал принимается ПМФАР 2 и подается на балансный смеситель 10, в качестве гетеродинного сигнала в котором используется часть зондирующего сигнала с направленного ответвителя 9. Преобразованный в балансном смесителе 10 сигнал поступает на усилитель низких частот 11, в котором, кроме усиления сигнала, осуществляется его предварительная фильтрация. В результате фильтрации устраняется сигнал с частотой биений Fб *, соответствующих обратному ходу пилообразного сигнала генератора пилообразного напряжения 8 и все сигналы с частотами, лежащими вне рабочего диапазона частот биений F ( фиг. 3). Усиленный сигнал с частотой F ограничивается по амплитуде в амплитудном ограничителе 12, устраняющем паразитную амплитудную модуляцию, и направляется на блок обработки 4, являющийся спектроанализатором, и состоящий из N фильтров 13 и сумматора 14. Количество N фильтров определяется заданным значением разрешающей способности по дальности. Каждый из фильтров 13 выделяет сигнал с частотой, соответствующей определенному интервалу дальности. Выходы N фильтров 13 соединены с соответствующими входами блока индикации 5 и соответственно с входами индикаторов дальности 15, которые указывают расстояния до отражающего объекта - препятствия. С фильтра 13-1, выделяющего сигнал тревоги, соответствующий минимальному опасному расстоянию до препятствия, сигнал направляется на звуковой сигнализатор 17, срабатывание которого свидетельствует о необходимости выполнения маневра. Величина этого минимального расстояния до препятствия определяется способностью к маневрированию ЛА. Сигнал на выходе сумматора 14 появляется при поступлении на его входы сигналов с выходов нескольких (m) фильтров, где m-количество фильтров, определяющих заданную дальность предупреждения об опасности. Этот сигнал подается на вход звукового сигнализатора 16, выдающего сигнал предупреждения о наличии препятствия. Получив указанные сигналы и информацию о дальности до препятствия и его углового положения, экипаж ЛА может принять решение о совершении маневра с целью избежания столкновения с препятствием.The signal reflected from the obstacle is received by the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99101250/09A RU2150752C1 (en) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | Radar system which alarms aircraft against collision |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99101250/09A RU2150752C1 (en) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | Radar system which alarms aircraft against collision |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2150752C1 true RU2150752C1 (en) | 2000-06-10 |
Family
ID=20214962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99101250/09A RU2150752C1 (en) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | Radar system which alarms aircraft against collision |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2150752C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2445642A (en) * | 2006-11-10 | 2008-07-16 | Eurocopter Deutschland | Panoramic obstacle detection and warning system for a helicopter |
FR2913775A1 (en) * | 2007-03-16 | 2008-09-19 | Thales Sa | Obstacle detecting system for carrier i.e. aircraft, has radars connected to processing system, where system executes obstacle localization along axis transversing with respect to another axis of radars by calculating position of obstacle |
RU2527196C2 (en) * | 2012-06-20 | 2014-08-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Obstacle sensor (versions) |
RU2565608C1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-10-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Altimeter of airborne vehicle |
RU2785811C1 (en) * | 2022-07-12 | 2022-12-13 | Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийской научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА") | Method and device for preventing dangerous approach of aircraft using parallel displacement |
-
1999
- 1999-01-18 RU RU99101250/09A patent/RU2150752C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Т.Г.АНОДИНА и др. Автоматизация управления воздушным движением. - М.: Транспорт, 1992, с.145 - 147. * |
Т.Г.АНОДИНА и др. Автоматизация управления воздушным движением. - М.: Транспорт, 1992, с.213 - 218. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2445642A (en) * | 2006-11-10 | 2008-07-16 | Eurocopter Deutschland | Panoramic obstacle detection and warning system for a helicopter |
GB2445642B (en) * | 2006-11-10 | 2009-10-28 | Eurocopter Deutschland | Panoramic warning system for helicopters |
FR2913775A1 (en) * | 2007-03-16 | 2008-09-19 | Thales Sa | Obstacle detecting system for carrier i.e. aircraft, has radars connected to processing system, where system executes obstacle localization along axis transversing with respect to another axis of radars by calculating position of obstacle |
US7903023B2 (en) | 2007-03-16 | 2011-03-08 | Thales | Obstacle detection system notably for an anticollision system |
RU2527196C2 (en) * | 2012-06-20 | 2014-08-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Obstacle sensor (versions) |
RU2565608C1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-10-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Altimeter of airborne vehicle |
RU2785811C1 (en) * | 2022-07-12 | 2022-12-13 | Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийской научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА") | Method and device for preventing dangerous approach of aircraft using parallel displacement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1901087B1 (en) | Distributed and cable reduced TCAS | |
US5400031A (en) | Airport surface vehicle identification system and method | |
US8576112B2 (en) | Broadband multifunction airborne radar device with a wide angular coverage for detection and tracking, notably for a sense-and-avoid function | |
US6792058B1 (en) | Digital receiving system for dense environment of aircraft | |
US6222480B1 (en) | Multifunction aircraft transponder | |
US3544995A (en) | Navigation method with the aid of satellites | |
CA1139410A (en) | Airport-surveillance system | |
EP1200852B1 (en) | Transponder having directional antennas | |
US3872474A (en) | Airport ground surveillance system | |
US4806932A (en) | Radar-optical transponding system | |
US4713669A (en) | Binaural doppler collision alert system for general aviation aircraft | |
US3626411A (en) | Proximity indicator systems using transponders | |
US4161729A (en) | Beacon add-on subsystem for collision avoidance system | |
US9134416B2 (en) | Systems and methods of providing a TCAS primary radar | |
JPS5917789B2 (en) | Adaptable proximity indicator | |
GB2032724A (en) | Airport surface navigation and control system | |
US11480667B2 (en) | Systems and methods for providing an integrated TCAS, transponder, and DME system using a dedicated DME antenna | |
GB2052911A (en) | Monitoring a scanning-beam microwave landing system | |
CN104267400A (en) | Microwave signal transmitting-receiving system, method and imaging system for MIMO-SAR imaging | |
RU2150752C1 (en) | Radar system which alarms aircraft against collision | |
Haessig et al. | “Sense and Avoid”-What's required for aircraft safety? | |
US20180033319A1 (en) | Systems and methods for providing an integrated tcas and dme system using an omnidirectional antenna | |
US3159832A (en) | Anti-collision device for aircraft | |
US3882497A (en) | Synchronizing techniques for an aircraft collision avoidance system | |
US4975708A (en) | Time domain electronic antenna beam shaping |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050119 |