RU2282867C1 - Method for determination of object spatial attitude - Google Patents
Method for determination of object spatial attitude Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282867C1 RU2282867C1 RU2005102028/09A RU2005102028A RU2282867C1 RU 2282867 C1 RU2282867 C1 RU 2282867C1 RU 2005102028/09 A RU2005102028/09 A RU 2005102028/09A RU 2005102028 A RU2005102028 A RU 2005102028A RU 2282867 C1 RU2282867 C1 RU 2282867C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- beacon
- trajectory
- corresponding beacon
- azimuthal
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиопеленгации, а именно к способам, обеспечивающим определение пространственного местоположения объекта, например летательного аппарата (ЛА).The invention relates to direction finding, and in particular to methods for determining the spatial location of an object, such as an aircraft (LA).
Изобретение может быть применено для определения пространственного положения объекта и определения азимутального и угломестного направлений на используемые соответствующие маяки с целью увеличения точности определения местоположения в пространстве, например ЛА, и выдерживания заданной траектории полета, в том числе посадки, и тем самым повышения безопасности воздушного движения, упрощения и уменьшения весогабаритных характеристик соответствующего бортового оборудования объекта, всепогодности системы, реализующей способ, возможности использования одного маяка для ориентации по азимуту (положению объекта по отношению к маяку, в том числе к заданной линии курса) и углу места (положению объекта по отношению к установленной глиссаде снижения), простоты реализации, то есть усовершенствования при использовании данного способа, в частности радиотехнической системы радиопеленгации - комплекса маячного и бортового оборудования, позволяющего определять текущие угловые координаты местоположения объекта (в виде азимута и угла места относительно маяка), выполнять движение по заданной траектории с точностями и до высот, соответствующих, например, посадочному минимуму, установленному для данного объекта.The invention can be applied to determine the spatial position of an object and determine the azimuthal and elevation directions to the corresponding beacons used in order to increase the accuracy of determining a location in space, for example, an aircraft, and to maintain a given flight path, including landing, and thereby improve air traffic safety, simplification and reduction of weight and size characteristics of the corresponding on-board equipment of the facility, the all-weather system that implements the method, is possible the use of one beacon for orientation in azimuth (the position of the object relative to the beacon, including the set course line) and elevation (position of the object with respect to the set glide path), ease of implementation, that is, improvements when using this method, particular radioengineering system of direction finding - a complex of lighthouse and avionics, which allows to determine the current angular coordinates of the location of the object (in the form of azimuth and elevation relative to the lighthouse), along a predetermined path with accuracy and to heights corresponding to, e.g., landing a minimum set for the object.
Определение местоположения объекта с большой точностью особенно важно при его посадке, т.к. это напрямую связано с обеспечением безопасности. Актуальность решения такой задачи очевидна: например, 53% всех авиационных происшествий происходит при выполнении заходов на посадку в сложных метеоусловиях, в основном при ухудшении видимости [1. В.И.Жулев, B.C.Иванов «Безопасность полетов летательных аппаратов». - М.: Транспорт, 1986, с.24, 150].Determining the location of an object with great accuracy is especially important when planting it, because this is directly related to security. The relevance of solving such a problem is obvious: for example, 53% of all accidents occur during landing approaches in difficult weather conditions, mainly when visibility deteriorates [1. V.I. Zhulev, B.C. Ivanov "Flight safety of aircraft". - M .: Transport, 1986, p.24, 150].
Известны способы пеленгации, использующие высокоточные лазерные устройства со слаборасходящимися пучками излучения малого диаметра, реализованные под названием системы «Глиссада» [2. Кабанов М.В., Панченко М.В. Рассеяние оптических волн дисперсными частицами. Ч.III, Изд. Томского филиала СО АН, 1984, §3.3]. В этом способе комбинация лазерных лучей воспринимается в виде наглядного символа, определяющего положение ЛА относительно посадочной траектории и точки приземления. Это достигается с помощью группы лазерных маяков: курсового, расположенного у торца взлетно-посадочной полосы (ВПП) на оси; двух глиссадных маяков, расположенных с обеих сторон ВПП; двух маяков на противоположной стороне ВПП для обозначения кромки ВПП. Лазерные пучки образуют в пространстве фигуру из трех световых полос, направленных под углом снижения навстречу ЛА. При отклонениях ЛА от курса и глиссады расположение полос в пространстве изменяется. Недостатком этого способа и реализующей его системы является существенная зависимость ее дальности действия от погодных условий.Known methods of direction finding using high-precision laser devices with weakly diverging beams of radiation of small diameter, implemented under the name of the system "Glide path" [2. Kabanov M.V., Panchenko M.V. Scattering of optical waves by dispersed particles. Part III, Ed. Tomsk branch of SB AS, 1984, §3.3]. In this method, the combination of laser beams is perceived as a visual symbol that defines the position of the aircraft relative to the landing trajectory and touchdown point. This is achieved using a group of laser beacons: course, located at the end of the runway (runway) on the axis; two glide path lighthouses located on both sides of the runway; two beacons on the opposite side of the runway to indicate the edge of the runway. Laser beams in space form a figure of three light bands directed at an angle of descent toward the aircraft. When the aircraft deviates from the course and glide path, the arrangement of the bands in space changes. The disadvantage of this method and its implementing system is the significant dependence of its range on weather conditions.
В настоящее время применяют три способа и, соответственно, три типа систем определения пространственного положения объекта: упрощенный, радиомаячный и радиолокационный [3. Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1973, с.244-247; 4. Бородин В.Т., Рыльский Г.И. Управление полетом самолетов и вертолетов. - М.: Машиностроение, 1972, с.96-103, 108-115, 187-190; 5. Духон Ю.И., Ильинский Н.Н. Средства управления летательными аппаратами. - М.: Воениздат, 1972, с.306-311, 314-318; 6. Сафронов Н.А. Радиооборудование самолетов. - М.: Машиностроение, 1993, с.305-311, 339-345].Currently, there are three methods and, accordingly, three types of systems for determining the spatial position of an object: simplified, beacon and radar [3. Bodner V.A. Control systems for aircraft. - M.: Mechanical Engineering, 1973, p. 244-247; 4. Borodin V.T., Rylsky G.I. Flight control of airplanes and helicopters. - M .: Mechanical Engineering, 1972, p.96-103, 108-115, 187-190; 5. Dukhon Yu.I., Ilyinsky N.N. Aircraft controls. - M .: Military Publishing House, 1972, p. 306-311, 314-318; 6. Safronov N.A. Radio equipment of aircraft. - M .: Mechanical Engineering, 1993, p.305-311, 339-345].
Наземное оборудование упрощенного способа и соответствующей системы включает радиопеленгатор, две приводные аэродромные радиостанции, два или три маркерных радиомаяка (РМ), связные командно-стартовые радиостанции и светотехническое оборудование. В составе бортового оборудования используется связная радиостанция, автоматический радиокомпас, радиовысотомер, радиоприемник сигналов маркерных радиомаяков и пилотажно-навигационные приборы (компас, авиагоризонт, часы и т.д.). Работой системы управляют с командно-диспетчерского или командно-стартового пункта.The ground-based equipment of the simplified method and the corresponding system includes a radio direction finder, two driven airfield radio stations, two or three marker radio beacons (RM), connected command-start radio stations and lighting equipment. The airborne equipment uses a connected radio station, an automatic radio compass, a radio altimeter, a radio receiver of marker beacon signals and flight and navigation devices (compass, horizon, clock, etc.). The operation of the system is controlled from a command dispatch or command and launch point.
В состав радиомаячной системы, реализующей соответствующий способ, входит вышеуказанное оборудование упрощенной системы и дополнительное диспетчерское и радиомаячное оборудование. Последнее содержит курсовой и глиссадный РМ, устанавливаемые на земле, и соответствующие бортовые радиоприемники. Курсовой РМ создает равносигнальную плоскость, совпадающую с вертикальной плоскостью посадочного курса. Его устанавливают в 300...1000 м позади ВПП на ее оси. Глиссадный РМ предназначен для указания экипажу плоскости планирования. Его устанавливают обычно левее ВПП на расстоянии 100...150 м от ее оси или непосредственно на оси ВПП, если РМ имеет невыступающую антенну. Выходные сигналы курсового и глиссадного РМ, пропорциональные угловым отклонениям центра тяжести ЛА от линии планирования, могут быть использованы в качестве сигналов рассогласования при автоматизации изменения пространственного положения объекта.The beacon system that implements the corresponding method includes the above simplified system equipment and additional dispatch and beacon equipment. The latter contains the course and glide path RM, installed on the ground, and the corresponding airborne radios. Heading RM creates an equal-signal plane that coincides with the vertical plane of the landing course. It is installed 300 ... 1000 m behind the runway on its axis. Glide path RM is intended to indicate the planning plane to the crew. It is usually installed to the left of the runway at a distance of 100 ... 150 m from its axis or directly on the axis of the runway if the RM has a non-protruding antenna. The output signals of the course and glide path RM, proportional to the angular deviations of the center of gravity of the aircraft from the planning line, can be used as misalignment signals to automate changes in the spatial position of the object.
В состав радиолокационной системы, реализующей соответствующий способ, входит вышеуказанное оборудование упрощенной системы, диспетчерское оборудование (такое же, как в радиомаячной системе) и посадочный радиолокатор. При выполнении, например, посадки положение ЛА относительно линии планирования и ВПП измеряется посадочным радиолокатором, операторы которого определяют требуемый маневр ЛА и передают команды управления экипажу по радиотелефонному каналу. При определенных условиях для выполнения посадки могут быть использованы активные или пассивные бортовые радиолокационные станции, обеспечивающие возможность наблюдения на экране индикатора изображения ВПП.The composition of the radar system that implements the corresponding method includes the above equipment of a simplified system, dispatch equipment (the same as in the beacon system) and landing radar. When performing, for example, landing, the position of the aircraft relative to the planning line and the runway is measured by the landing radar, the operators of which determine the required maneuver of the aircraft and transmit control commands to the crew via the radiotelephone channel. Under certain conditions, active or passive airborne radar stations can be used to land, providing the possibility of observing the runway image indicator on the screen.
Однако необходимо дальнейшее повышение точности определения азимутального и угломестного направлений на соответствующий маяк, в пределе - до соответствующей точности лазерных систем.However, a further increase in the accuracy of determining the azimuthal and elevation directions to the corresponding beacon is necessary, in the limit, to the corresponding accuracy of the laser systems.
Известен способ пеленгации и пеленгатор радиосигналов источников радиоизлучения при размещении антенного устройства на поверхности подвижного объекта, содержащий направленную антенну, поворотное устройство, обеспечивающее изменение положения максимума диаграммы направленности антенны в заданном секторе углов, приемник, соединенный с антенной, и регистратор уровня сигнала в приемнике [7. Г.П.Астафьев, B.C.Шебашевич, Ю.А.Юрков. Радионавигационные устройства и системы. - М.: Сов. Радио, 1958]. Пеленг определяется по направлению в пространстве, соответствующему максимальному уровню сигнала.A known method of direction finding and direction finder of radio signals of radio sources when placing an antenna device on the surface of a moving object, containing a directional antenna, a rotary device that provides a change in the position of the maximum radiation pattern of the antenna in a given sector of angles, a receiver connected to the antenna, and a signal level recorder in the receiver [7 . G.P. Astafiev, B.C. Shebashevich, Yu.A. Yurkov. Radio navigation devices and systems. - M .: Owls. Radio, 1958]. The bearing is determined by the direction in space corresponding to the maximum signal level.
Недостатком этого способа и пеленгатора, а также многоканального пеленгатора по [8. Патент RU 2096797 С1, кл. G 01 S 3/14, 1996] является то, что они не позволяют подавлять сигналы, попадающие на антенну после отражения от поверхности объекта. В достаточно сложном решении по изобретению [9. Патент RU 2218580 С2, кл. G 01 S 3/14, 2001] ставится цель снижения, но не полного устранения количества ложных пеленгов, появляющихся в результате приема электромагнитных волн, отраженных от поверхности объекта. В заявляемом способе эта проблема решена простыми средствами.The disadvantage of this method and direction finder, as well as multichannel direction finder according to [8. Patent RU 2096797 C1, cl. G 01 S 3/14, 1996] is that they do not allow suppressing the signals entering the antenna after reflection from the surface of the object. In a rather complicated solution according to the invention [9. Patent RU 2218580 C2, cl. G 01 S 3/14, 2001] the goal is to reduce, but not completely eliminate the number of false bearings, resulting from the reception of electromagnetic waves reflected from the surface of the object. In the claimed method, this problem is solved by simple means.
По критерию минимальной достаточности за прототип принимается способ определения пространственного положения объекта с использованием бортового оборудования для измерения азимутального и угломестного направлений и дальности, в том числе подвижного, например, летательного аппарата, с заданными в правой системе координат его продольной осью ОХ, нормальной осью OY и поперечной осью OZ с направлениями соответственно вперед, вверх и вправо, относительно соответствующих маяков с использованием электромагнитных каналов их связи с бортовым оборудованием объекта, при котором формируют и передают электромагнитные сигналы с использованием передающей системы маяка и принимают их бортовой приемной системой, при необходимости по сигналам от упомянутых маяков и соответствующих бортовых датчиков вычисляют и отображают на индикаторах расстояние от этих маяков до объекта, азимутальное и угломестное направления на соответствующий маяк, данные о скорости и траектории движения объекта и его отклонении от заданной траектории, вырабатывают электрические сигналы управления органами обеспечения изменения пространственного положения объекта [10. Авиационная радионавигация. Справочник под ред. А.А.Сосновского. - М.: Транспорт, 1990, стр.151].According to the criterion of minimum sufficiency, the prototype is a method for determining the spatial position of an object using on-board equipment for measuring azimuth and elevation directions and ranges, including a mobile, for example, aircraft, with its longitudinal axis OX defined in the right coordinate system, the normal axis OY, and transverse axis OZ with directions respectively forward, up and to the right, relative to the corresponding beacons using electromagnetic channels for their communication with the side equipment of the object, in which electromagnetic signals are generated and transmitted using the lighthouse transmitting system and received by the on-board receiving system, if necessary, the signals from these beacons and the object, azimuthal and elevation directions are calculated and displayed on the indicators, if necessary, on the indicators the corresponding lighthouse, data on the speed and trajectory of the object and its deviation from the given trajectory, generate electrical control signals ensuring changes in the spatial position of the object [10. Aeronautical radio navigation. Handbook Ed. A.A.Sosnovsky. - M .: Transport, 1990, p. 151].
Способ определения пространственного положения объекта (пеленгации) и радиопеленгационная система по прототипу, хотя и достаточно совершенны на сегодня, не являются оптимальными, т.к. точность ориентации ниже, чем в соответствующей лазерной. Способ обладает все еще недостаточными возможностями, например, для обеспечения безопасности полетов (БП), реализующая его система достаточно сложная, использует несколько РМ, что усложняет ее эксплуатацию.The method for determining the spatial position of an object (direction finding) and the radio direction finding system according to the prototype, although quite perfect today, are not optimal, because orientation accuracy is lower than in the corresponding laser. The method still has insufficient capabilities, for example, to ensure flight safety (BP), the system that implements it is quite complex, uses several RMs, which complicates its operation.
Сущность изобретения направлена на увеличение точности определения пространственного положения объекта за счет повышения точности определения азимутального и угломестного направлений на соответствующий маяк, тем самым повышение БП, упрощение реализующей способ системы, повышение ее технико-экономической эффективности, в том числе из-за экономии частотного ресурса и количества необходимых РМ.The invention is aimed at increasing the accuracy of determining the spatial position of an object by increasing the accuracy of determining the azimuthal and elevation directions to the corresponding beacon, thereby increasing the power supply, simplifying the system implementing the method, increasing its technical and economic efficiency, including due to the saving of the frequency resource and the number of required PM.
Отличительная особенность заявленного изобретения от прототипа заключается преимущественно в том, что электромагнитное излучение принимают соединенной с приемным устройством магнитной антенной со стержневым сердечником, причем антенна выполнена и ориентирована относительно продольной оси объекта таким образом, что при изменении направления движения объекта на угол, не превышающий половину градуса, происходит большое относительное изменение мощности сигнала маяка, регистрируемой бортовой приемной системой. Это позволяет существенно повысить точность определения положения объекта относительно линий курса и глиссады и точность определения азимутального и угломестного направлений на соответствующий маяк по сравнению с прототипом.A distinctive feature of the claimed invention from the prototype lies mainly in the fact that electromagnetic radiation is received connected to the receiving device by a magnetic antenna with a rod core, and the antenna is made and oriented relative to the longitudinal axis of the object in such a way that when the direction of movement of the object changes by an angle not exceeding half a degree , there is a large relative change in the power of the beacon signal recorded by the airborne receiving system. This allows you to significantly improve the accuracy of determining the position of the object relative to the course and glide path lines and the accuracy of determining the azimuthal and elevation directions to the corresponding beacon in comparison with the prototype.
Предложен способ определения пространственного положения объекта с использованием бортового оборудования для измерения азимутального и угломестного направлений и дальности, в том числе подвижного, например, летательного аппарата, с заданными в правой системе координат его продольной осью ОХ, нормальной осью OY и поперечной осью OZ с направлениями соответственно вперед, вверх и вправо относительно соответствующих маяков с использованием электромагнитных каналов их связи с бортовым оборудованием объекта, содержащий следующие существенные признаки прототипа:A method is proposed for determining the spatial position of an object using on-board equipment for measuring azimuth and elevation directions and ranges, including a mobile, for example, aircraft, with its longitudinal axis OX, normal axis OY and transverse axis OZ specified in the right coordinate system, respectively forward, up and right relative to the respective beacons using electromagnetic channels of their communication with the on-board equipment of the object, containing the following nye features of the prototype:
формируют и передают электромагнитные сигналы с использованием передающей системы маяка и принимают их бортовой приемной системой, при необходимости по сигналам от упомянутых маяков и соответствующих бортовых датчиков вычисляют и отображают на индикаторах расстояние от этих маяков до объекта, азимутальное и угломестное направления на соответствующий маяк, данные о скорости и траектории движения объекта и его отклонении от заданной траектории, вырабатывают электрические сигналы управления органами обеспечения изменения пространственного положения объекта.they generate and transmit electromagnetic signals using the lighthouse transmitting system and receive them by the on-board receiving system; if necessary, the signals from these beacons and the object, azimuthal and elevation directions to the corresponding lighthouse are calculated and displayed on the indicators, and data on the speed and trajectory of the object and its deviation from a given trajectory, generate electrical signals to control bodies providing changes in space ennogo position of the object.
Другими существенными, отличительными от прототипа признаками являются следующие:Other significant distinguishing features from the prototype are the following:
для определения направления на соответствующий маяк передающей системой маяка передают, а бортовой приемной системой соответственно принимают, электромагнитное излучение радиочастотного диапазона, при этом электромагнитное излучение принимают соединенной с приемным устройством магнитной антенной со стержневым сердечником с заданными в правой системе координат взаимно перпендикулярными продольной OХ1, нормальной OY1 и поперечной OZ1 осями симметрии, причем продольная ось OХ1 направлена по оси сердечника магнитной антенны, а оси ОХ и OХ1, OY и OY1, OZ и OZ1 соответственно одинаково ориентированы и параллельны, электрический сигнал принятого антенной электромагнитного излучения передают в приемное устройство, в нем из принимаемой антенной совокупного излучения селектируют электромагнитное излучение от соответствующего маяка, например по его модуляции, измеряют уровень принятого излучения и его изменение при изменении положения объекта в пространстве и производят изменение траектории движения объекта в пространстве вплоть до получения минимального уровня принятого сигнала и по положению объекта при достижении этого условия судят о направлении на соответствующий маяк, определяя азимутальное и угломестное направления с использованием бортового оборудования для их измерения, при этом при необходимости захода объекта на соответствующий маяк по заданному азимутальному и/или угломестному направлению сравнивают его азимутальное и/или угломестное направление на соответствующий маяк с заданным, измеряют их рассогласование, корректируют траекторию движения объекта, уменьшая величину рассогласования вплоть до минимально возможного значения, и одновременно удерживают направление объекта на соответствующий маяк.in order to determine the direction to the corresponding beacon, the beacon transmitting system transmits, and the on-board receiving system respectively receives, electromagnetic radiation of the radio frequency range, while the electromagnetic radiation is received by a magnetic antenna with a core core connected to the receiving device and mutually perpendicular to the longitudinal coordinate OX1, normal OY1, set in the right coordinate system and transverse OZ1 axis of symmetry, and the longitudinal axis OX1 is directed along the axis of the core of the magnetic antenna, and the axis OX and OX1, OY and OY1, OZ and OZ1, respectively, are equally oriented and parallel, the electrical signal of the received electromagnetic radiation antenna is transmitted to the receiving device, in it the electromagnetic radiation from the corresponding beacon is selected from the received total radiation antenna, for example, by its modulation, the level of received radiation and its change are measured when you change the position of the object in space and make a change in the trajectory of the object in space until the minimum level of the received signal and the position of the object, upon reaching this condition, judges the direction to the corresponding lighthouse, determining the azimuthal and elevation directions using on-board equipment for measuring them, while if necessary, the object approaches the corresponding lighthouse in the given azimuthal and / or elevation direction, its azimuthal and / or elevation direction to the corresponding beacon with a given one, measure their mismatch, adjust the trajectory of the object, reducing the mismatch closely to the lowest possible value, and at the same time keep the direction of the object to the corresponding beacon.
Кроме того, магнитную антенну со стержневым сердечником экранируют от электромагнитного излучения, приходящего из задней полусферы пространства, и электромагнитного излучения соответствующего маяка, отраженного от поверхности объекта.In addition, a rod-core magnetic antenna is shielded from electromagnetic radiation coming from the back hemisphere of the space and electromagnetic radiation from the corresponding beacon reflected from the surface of the object.
Предлагаемый способ благодаря отличительным от прототипа признакам обеспечивает увеличение точности определения пространственного положения объекта, азимутального и угломестного направлений и захода на соответствующий маяк и тем самым повышение БП и его технико-экономической эффективности.The proposed method, due to distinctive features from the prototype, provides an increase in the accuracy of determining the spatial position of the object, azimuth and elevation directions and approach to the corresponding lighthouse, and thereby increasing the power supply and its technical and economic efficiency.
Ниже изобретение описано более детально со ссылками на фигуры, схематично иллюстрирующие реализацию заявленного способа.Below the invention is described in more detail with reference to the figures, schematically illustrating the implementation of the claimed method.
На фиг.1 показана система, реализующая заявляемый способ, на фиг.2 - схема расположения антенны.In Fig.1 shows a system that implements the inventive method, Fig.2 is a diagram of the location of the antenna.
Как и в прототипе, реализующая способ система (фиг.1) содержит функционально связанные передающую систему маяка 1, снабженную средством 2 формирования электромагнитных сигналов, и бортовую приемную систему электромагнитных сигналов 3, бортовой блок 4, включающий в том числе функционально связанные определитель дальности положения объекта 5, определитель азимута 6 и определитель угла места 7, соответственно, соединенные с бортовыми датчиками 8, формирующими в том числе данные о скорости и траектории движения объекта и, при необходимости, блок 9 передачи азимутальной, угломестной и дальномерной информации и информации об отклонении от заданной траектории для визуального отображения на индикаторе 10 и выработки электрических сигналов в другое оборудование, например, в блок 11 выработки сигналов управления органами 12 обеспечения изменения пространственного положения объекта.As in the prototype, the system that implements the method (figure 1) contains a functionally coupled transmitter system of the lighthouse 1, equipped with means 2 for generating electromagnetic signals, and an on-board receiving system of electromagnetic signals 3, on-board unit 4, including, inter alia, functionally related determinant of the range of the position of the object 5, the azimuth determinant 6 and the elevator 7, respectively, connected to the airborne sensors 8, which form, among other things, data on the speed and trajectory of the object and, if necessary, 9 transmit azimuth, elevation and range finding information and information about the deviation from the desired trajectory for displaying on the indicator 10 and generate electrical signals in other equipment, such as a unit 11 generating control signals bodies 12 provide the spatial position of the object changes.
Система, реализующая заявляемый способ, содержит все упомянутые составляющие прототипа 1...12 и их функциональные связи, но дополнительно для определения направления на соответствующий маяк бортовая приемная система 3 содержит магнитную антенну 13 со стержневым сердечником 14, соединенную радиокабелем 15 с приемным устройством 16. Приемное устройство 16 включает, в том числе, блок 17 селекции принимаемого от маяка электромагнитного излучения, например, по его модуляции и блок 18 определения уровня принятого излучения и его изменения при изменении положения объекта в пространстве.A system that implements the inventive method contains all the mentioned components of the prototype 1 ... 12 and their functional connections, but in addition to determine the direction to the corresponding lighthouse, the on-board receiving system 3 contains a magnetic antenna 13 with a
Блок 18 соединен функционально с входящими в блок 4 определителями азимута 6 и угла места 7 положения объекта.Block 18 is connected functionally with the azimuth 6 and elevation angle 7 position of the object included in block 4.
Движущийся объект, например летательный аппарат, имеет заданные в правой системе координат продольную ось ОХ, нормальную ось OY и поперечную ось OZ с направлениями соответственно вперед, вверх и вправо.A moving object, such as an aircraft, has the longitudinal axis OX defined in the right coordinate system, the normal axis OY, and the transverse axis OZ with directions forward, up, and right, respectively.
Магнитная антенна со стержневым сердечником 14 (фиг.2) имеет взаимно перпендикулярные продольную ОХ1, нормальную OY1 и поперечную OZ1 оси симметрии, образующие правую систему координат. При этом ось OХ1 направлена по оси сердечника 14 магнитной антенны, а оси ОХ и OХ1, OY и OY1, OZ и OZ1 соответственно одинаково ориентированы и параллельны. Падающее излучение показано стрелкой И. На фигуре 2 оси, направленные на нас, обозначены 
Для определенности изложения объект далее называем ЛА, маяк - посадочным радиомаяком (ПРМ), используется электромагнитное излучение радиочастотного диапазона.For the sake of clarity, the object is then called an aircraft, the beacon - landing radio beacon (PFP), uses electromagnetic radiation in the radio frequency range.
Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.
Электромагнитный сигнал ПРМ формируют средством 2 наземной передающей системы 1 соответствующего маяка (фиг.1). Его принимают магнитной антенной 13 бортовой приемной системы 3 и далее по радиокабелю 15 электрический сигнал поступает в приемное устройство 16. В нем в блоке 17 из принимаемых антенной совокупных излучений селектируют излучение ПРМ, например, по его модуляции. В приемном устройстве 16 в блоке 18 измеряют уровень принятого излучения ПРМ и его изменение при изменении положения ЛА в пространстве. Траекторию движения объекта в пространстве изменяют до получения минимального уровня принятого сигнала. По положению объекта при достижении этого условия судят о направлении на соответствующий маяк, определяя при этом азимутальное и угломестное направления с использованием бортового оборудования для их измерения. Далее информацию направляют в определитель азимута 6 или, соответственно, определитель угла места 7 бортового блока 4. В определителе дальности 5 положения ЛА используется любой из известных методов измерения дальности.The electromagnetic signal of the PFP is formed by means 2 of the ground transmitting system 1 of the corresponding beacon (Fig. 1). It is received by the magnetic antenna 13 of the on-board receiving system 3 and then, via the radio cable 15, the electric signal enters the receiving device 16. In it, in the block 17, the PFP radiation is selected from the total radiation received by the antenna, for example, by its modulation. In the receiving device 16 in block 18 measure the level of received radiation PFP and its change when the position of the aircraft in space. The trajectory of the object in space is changed to obtain the minimum level of the received signal. By the position of the object when this condition is reached, they are judged about the direction to the corresponding lighthouse, while determining the azimuthal and elevation directions using on-board equipment for measuring them. Further, the information is sent to the azimuth determiner 6 or, respectively, the elevator 7 of the airborne unit 4. In the range finder 5 of the aircraft position, any of the known range measurement methods is used.
Выделенная из блока 4 информация о местоположении ЛА по азимуту (курсу) и углу места (глиссаде) поступает при необходимости в блок 9 передачи азимутальной, угломестной и дальномерной информации и информации об отклонении от заданной траектории для визуального отображения информации на индикаторе 10 и для выработки электрических сигналов в другое оборудование, например в блок 11 выработки сигналов управления органами 12 обеспечения изменения пространственного положения (траектории) ЛА.Information on the location of the aircraft in azimuth (heading) and elevation angle (glide path) extracted from block 4 is received, if necessary, in block 9 for transmitting azimuthal, elevation and range-finding information and information about deviation from a given path for visual display of information on indicator 10 and for generating electrical signals to other equipment, for example, to the block 11 for generating control signals of the organs 12 for providing a change in the spatial position (trajectory) of the aircraft.
При необходимости захода объекта на соответствующий маяк по заданному азимутальному и/или угломестному направлению сравнивают его азимутальное и/или угломестное направление на соответствующий маяк с заданным и измеряют их рассогласование. Затем корректируют траекторию движения объекта, уменьшая величину рассогласования вплоть до минимально возможного значения, и одновременно удерживают направление объекта на соответствующий маяк.If it is necessary to enter the object on the corresponding lighthouse in a given azimuthal and / or elevation direction, its azimuthal and / or elevation direction on the corresponding lighthouse is compared with the given one and measure their mismatch. Then, the trajectory of the object is adjusted, reducing the amount of mismatch up to the minimum possible value, and at the same time keep the direction of the object to the corresponding beacon.
В реализующей способ системе использована малогабаритная магнитная антенна со стержневым, преимущественно ферритовым, сердечником 14.In the system implementing the method, a small-sized magnetic antenna with a rod, mainly ferrite,
Магнитная антенна имеет резко выраженную направленную характеристику. На фиг.2 показана полярная диаграмма 19 ее чувствительности, имеющая форму восьмерки. Уровень принимаемого магнитной антенной сигнала не имеет резко выраженного максимума, но его минимум весьма отчетлив (практически близок к нулевому значению) и позволяет определить его с достаточно большой точностью. Направление на пеленгуемый соответствующий маяк определяют по минимуму принимаемого сигнала. В этом случае направление на соответствующий маяк совпадает с направлением ферритового стержневого сердечника 14 магнитной антенны. Точность определения направления (отсчета по азимуту и/или углу места) составляет на практике около 0,5 градуса (±0,25 градуса). С сокращением расстояния от объекта до соответствующего маяка точность определения местоположения пропорционально растет. Присущий магнитной антенне недостаток, связанный с наличием двух минимумов в диаграмме направленности и отсутствием поэтому указания истинного, единственного направления на маяк в заявляемом способе преодолевается благодаря использованию бортового навигационного оборудования ЛА.The magnetic antenna has a pronounced directional characteristic. Figure 2 shows the polar diagram 19 of its sensitivity, having the shape of a figure eight. The level of the signal received by the magnetic antenna does not have a pronounced maximum, but its minimum is very distinct (almost close to zero) and allows you to determine it with fairly high accuracy. The direction to the direction-finding corresponding beacon is determined by the minimum of the received signal. In this case, the direction to the corresponding beacon coincides with the direction of the
Таким образом, если направление падающего излучения совпадает с продольной осью ОХ ЛА, то уровень сигнала в приемном устройстве будет минимальным. При отклонении направления излучения от оси ОХ сигнал на приемном устройстве 16 существенно увеличивается. Производя изменение траектории движения ЛА до получения минимального сигнала от антенны 13, пилот (или автоматика) тем самым ориентирует ЛА на ПРМ. При этом в блоке 4 определяется рассогласование между азимутальным и/или угломестным направлением на соответствующий маяк и заданным азимутальным и/или угломестным направлением. Пилот (или автоматика), производя необходимое управление, корректирует траекторию движения ЛА, уменьшая величину рассогласования до минимально возможного значения (вплоть до нулевого), при котором согласно требованиям для ПРМ 1-й категории отклонение от оси на начало взлетно-посадочной полосы не превысит ±10,5 м, а для ПРМ 2-й категории - не превысит ±7,5 м. Вследствие указанной резко выраженной чувствительности величины сигнала к отклонению сердечника антенны от направления на соответствующий маяк посадка ЛА будет производиться практически без рыскания.Thus, if the direction of the incident radiation coincides with the longitudinal axis of the aircraft’s OX, then the signal level in the receiving device will be minimal. When the deviation of the radiation direction from the axis of the OX signal at the receiving device 16 increases significantly. Making a change in the trajectory of the aircraft to obtain the minimum signal from the antenna 13, the pilot (or automation) thereby directs the aircraft to the PFP. In this case, in block 4, the mismatch between the azimuthal and / or elevation direction to the corresponding beacon and the specified azimuthal and / or elevation direction is determined. The pilot (or automation), performing the necessary control, corrects the aircraft trajectory, reducing the mismatch to the minimum possible value (up to zero), at which, according to the requirements for the 1st category PRM, the deviation from the axis to the start of the runway will not exceed ± 10.5 m, and for PFP of the 2nd category it will not exceed ± 7.5 m. Due to the indicated sharply expressed sensitivity of the signal to the deviation of the antenna core from the direction to the corresponding beacon, the aircraft will be practically landing without yaw.
Для предотвращения попадания на магнитную антенну со стержневым сердечником помехового электромагнитного излучения, приходящего из задней полусферы пространства, и электромагнитного излучения соответствующего маяка, отраженного от поверхности объекта, эту антенну экранируют.To prevent interference from electromagnetic interference coming from the rear hemisphere of space and electromagnetic radiation from the corresponding beacon reflected from the object’s surface onto a magnetic antenna with a rod core, this antenna is shielded.
Результативность и эффективность использования предлагаемого способа состоит в следующем.The effectiveness and efficiency of using the proposed method is as follows.
Изобретение позволяет увеличить точность пеленгации и ориентации в пространстве объекта и выдерживания заданной траектории и тем самым, например, повысить безопасность посадки ЛА, упростить и уменьшить весогабаритные характеристики соответствующего бортового оборудования объекта, реализующая способ система всепогодна, возможно использование одной частоты электромагнитного излучения маяка для ориентации по азимуту и углу места, также для его реализации возможно применение одного маяка. Способ прост в реализации, его точность близка к способам лазерной ориентации, в том числе при посадке, но лишена его недостатков, легко вписывается в применение с системами навигации, использующими другие способы ориентации.The invention allows to increase the accuracy of direction finding and orientation in the object’s space and to maintain a predetermined trajectory, and thereby, for example, increase the safety of aircraft landing, simplify and reduce the weight and size characteristics of the corresponding on-board equipment of the object, which implements the method as an all-weather system, it is possible to use one frequency of the electromagnetic radiation of the beacon for azimuth and elevation, also for its implementation it is possible to use one beacon. The method is simple to implement, its accuracy is close to the methods of laser orientation, including landing, but devoid of its shortcomings, easily fits into the application with navigation systems using other methods of orientation.
Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа для определения пространственного положения объекта обеспечивают появление новых свойств, не достигаемых в прототипе и аналогах. Проведенный анализ позволил установить аналоги с совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию «новизны».Thus, the distinctive features of the proposed method for determining the spatial position of the object provide the emergence of new properties not achieved in the prototype and analogues. The analysis made it possible to establish analogues with a set of features that are identical to all the features of the claimed technical solution, are absent, which indicates the conformity of the claimed method to the condition of "novelty".
Результаты поиска известных решений в области радиопеленгации, радионавигации и связи с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного способа, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения действий на достижение указанного результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The search results for known solutions in the field of direction finding, radio navigation and communication in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the claimed method showed that they do not follow explicitly from the prior art. Also, the popularity of the influence of the actions provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified result was not revealed. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102028/09A RU2282867C1 (en) | 2005-01-28 | 2005-01-28 | Method for determination of object spatial attitude |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005102028/09A RU2282867C1 (en) | 2005-01-28 | 2005-01-28 | Method for determination of object spatial attitude |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005102028A RU2005102028A (en) | 2006-07-10 |
| RU2282867C1 true RU2282867C1 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=36830319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005102028/09A RU2282867C1 (en) | 2005-01-28 | 2005-01-28 | Method for determination of object spatial attitude |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282867C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2544879C1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determining direction to signal source |
| RU2559307C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determination of direction and distance to signal source |
| RU2559149C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determination of direction and distance to signal source |
| RU2559298C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device determining direction and distance to signal source |
| RU2558654C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device determining direction and distance to signal source |
| RU2561308C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determination of direction and distance to signal source |
-
2005
- 2005-01-28 RU RU2005102028/09A patent/RU2282867C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авиационная радионавигация. Справочник./Под ред. А.А. Сосновского. - М.: Транспорт, 1990, с.151. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2544879C1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determining direction to signal source |
| RU2559307C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determination of direction and distance to signal source |
| RU2559149C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determination of direction and distance to signal source |
| RU2559298C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device determining direction and distance to signal source |
| RU2558654C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device determining direction and distance to signal source |
| RU2561308C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Device for determination of direction and distance to signal source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005102028A (en) | 2006-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2666479C1 (en) | Method of providing the automatic landing of the flying apparatus | |
| US6005513A (en) | Portable flight guidance and tracking system | |
| US8437956B2 (en) | Unmanned aerial system position reporting system and related methods | |
| CN106950549B (en) | A kind of Radar Calibration method and system based on less radio-frequency relay transmission technology | |
| CN105892483A (en) | Miniature SAR remote sensing observation method based on multi-rotor unmanned aerial vehicle | |
| US11294071B2 (en) | Apparatus for determining precise location and method for determining precise location in woodlands | |
| RU2282867C1 (en) | Method for determination of object spatial attitude | |
| CN110456655B (en) | Microwave landing simulation system | |
| RU190804U1 (en) | Device for providing navigation and landing of shipboard aircraft | |
| US10926887B2 (en) | Systems for and methods of providing indicators useful for piloting an aircraft | |
| RU2285933C1 (en) | System for determining spatial position of object | |
| RU120077U1 (en) | ON-BOARD RADIOTECHNICAL COMPLEX OF NAVIGATION AND LANDING OF MARINE BASING AIRCRAFT | |
| RU2501031C2 (en) | Method for flight inspection of ground-based radio flight support equipment and apparatus for realising said method | |
| RU2282869C1 (en) | System for determination of object spatial attitude | |
| RU2285932C1 (en) | System for determining spatial position of object | |
| Eltahier et al. | Review of instrument landing system | |
| RU2282866C1 (en) | Method for determination of object spatial attitude | |
| US20220413128A1 (en) | Guidance system for leading an aircraft to a reference point; associated guidance method | |
| RU2558412C1 (en) | Multiposition system for aircraft landing | |
| RU2282864C1 (en) | Method for determination of object spatial attitude | |
| RU2214943C1 (en) | Method of landing flying vehicle | |
| Kelner et al. | Local navigation system for VTOLs used on the vessels | |
| RU2363009C1 (en) | System to determine spatial position of objects | |
| CN107942332B (en) | A kind of Biradical synthetic aperture radar (SAR) imaging system spacing synchronization process for aircraft landing | |
| Dou et al. | Research and design of navigation interference source positioning system based on unmanned aerial vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120129 |