RU2284058C2 - Flying vehicle automatic landing system - Google Patents
Flying vehicle automatic landing system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284058C2 RU2284058C2 RU2004133300/09A RU2004133300A RU2284058C2 RU 2284058 C2 RU2284058 C2 RU 2284058C2 RU 2004133300/09 A RU2004133300/09 A RU 2004133300/09A RU 2004133300 A RU2004133300 A RU 2004133300A RU 2284058 C2 RU2284058 C2 RU 2284058C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- radio
- inputs
- outputs
- landing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Traffic Control Systems (AREA)
- Navigation (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационной техники, к системам и средствам управления воздушным движением, в частности к пилотажно-навигационному и радиотехническому оборудованию, и предназначено для установки на маневренных летательных аппаратах (ЛА), направлено на повышение точности и безопасности автоматической посадки.The invention relates to the field of aviation technology, to systems and means of air traffic control, in particular to flight and navigation and radio equipment, and is intended for installation on maneuverable aircraft (LA), aimed at improving the accuracy and safety of automatic landing.
Известна спутниковая система посадки ЛА, включающая взаимодействующие с навигационными спутниками Земли бортовую часть спутниковой навигационной системы (СНС), содержащую бортовую аппаратуру потребителя СНС, систему автоматического управления САУ, подключенную к приборам контроля траектории посадки ЛА, бортовой терминал системы связи, наземную часть СНС, содержащую первую наземную аппаратуру потребителя СНС, установленную в начале взлетно-посадочной полосы (ВПП), подключенный входом к ее выходу наземный вычислитель, контрольно-диспетчерский пункт (КДП), контрольно-корректирующую станцию (ККС), связанная с ним наземная аппаратура линия передачи сигналов (ЛПС) на борту ЛА и подключенная входами к наземному вычислителю, в бортовую часть системы введен бортовой траекторный вычислитель посадки, входы которого подключены к выходам бортового терминала системы связи и бортовой аппаратуры потребителя СНС, а выход его подключен к входу САУ ЛА, в наземную часть СНС введена вторая дополнительная наземная аппаратура потребителя СНС, размещенная в конце ВПП, выход которой подключен к входу наземного вычислителя (см. полезная модель №9651, 1999 г., G 01 S 1/10, Харин Е.Г., Свешников Э.В. и др.).A known satellite aircraft landing system, including the airborne part of the satellite navigation system (SNA) interacting with the Earth’s navigation satellites, containing the SSS consumer’s avionics, an automatic control system for self-propelled guns connected to the aircraft’s landing path control devices, an onboard terminal of the communication system, the ground part of the SNA, the first ground-based equipment of the SNA consumer, installed at the beginning of the runway (runway), a ground computer connected to the input to its output, control point (KDP), control and correction station (KKS), associated ground equipment signal transmission line (LPS) on board the aircraft and connected to the inputs to the ground computer, an on-board trajectory landing computer, the inputs of which are connected to the outputs, is introduced into the onboard part of the system the on-board terminal of the communication system and on-board equipment of the SNA consumer, and its output is connected to the input of the ACS of the aircraft, the second additional ground-based equipment of the SNA consumer, located at the end of the runway, the output of which is connected to chen to the input of the ground computer (see Utility Model No. 9651, 1999, G 01 S 1/10, Kharin E.G., Sveshnikov E.V. and etc.).
Однако спутниковая система посадки с использованием ККС в дифференциальном режиме обладает недостаточной точностью, отличается сложной конструкцией, трудно реализуется на аэродромах.However, the satellite landing system using the KKS in differential mode has insufficient accuracy, has a complex structure, is difficult to implement at aerodromes.
Известна спутниковая система посадки ЛА, включающая на борту ЛА САУ с вычислителем, с датчиками углового и линейного положения ЛА и рулевыми приводами, курсоглиссадный радиоприемник сигналов глиссадного и курсового радиомаяков (ГРМ и КРМ), вычислитель посадки перестраиваемой структуры (ВППС), аппаратуру потребителя СНС, связанную в дифференциальном режиме работы с космической - навигационными спутниками и наземной частью контрольно-корректирующей станции (ККС), первым выходом связана с индикатором летчика, вторым выходом со входом первого и второго компараторов вычислителя ВППС, а третий и четвертый выходы соединены с первыми входами первого и второго блоков деления вычислителя ВППС, вторые входы первого и второго компараторов соединены с выходами источников напряжения сдвига по дальности глиссадного (ГРМ) и курсового (КРМ) радиомаяков, вторые входы первого и второго блоков деления соединены соответственно с входами первого и второго компараторов, выходы первого и второго блоков деления связаны с первым и вторым входами радиоприемника сигналов ГРМ и КРМ, вторые выходы его соединены с входами блоков напряжения сдвига по дальности ГРМ и КРМ, а выходы переключающей матрицы соединены с входом вычислителя САУ (см. свидетельство на полезную модель №21769, 2002 г. Кабачинский В.В. и др.).Known satellite landing system for an aircraft, including on board an aircraft self-propelled guns with a calculator, with sensors for angular and linear position of the aircraft and steering gears, a directional radio receiver for signals of glidepath and directional radio beacons (GRM and KRM), a computer for landing a tunable structure (VPS), consumer equipment of the SNA, connected in the differential mode of operation with space - navigation satellites and the ground part of the control and correction station (KKS), the first output is connected with the pilot indicator, the second output with the input of the first the first and second comparators of the WPS calculator, and the third and fourth outputs are connected to the first inputs of the first and second blocks of the division of the calculator of the WPS, the second inputs of the first and second comparators are connected to the outputs of the sources of shear stress along the distance of the glide path (GRM) and directional (CRM) of beacons, the second the inputs of the first and second blocks of division are connected respectively with the inputs of the first and second comparators, the outputs of the first and second blocks of division are connected with the first and second inputs of the radio signal of the timing and the SRM, the second output Its s are connected to the inputs of the blocks of the shear stress along the timing of the timing and Raman, and the outputs of the switching matrix are connected to the input of the ACS calculator (see Utility Model Certificate No. 21769, 2002. V. Kabachinsky and etc.).
Однако данная система с использованием радиомаячных средств в силу своего принципа действия обслуживает узкие сектора пространства, требует достаточно сложной корректировки приема сигналов радиосигнальных зон в зависимости от ввода значений постоянных расстояний смещения радиомаяков на конкретном аэродроме. Точность такой системы недостаточна, т.к. по мере приближения к радиомаяку наступает неустойчивость и САУ нужно отключать.However, this system using radio beacon means, by virtue of its operating principle, serves narrow sectors of space, it requires a rather complicated adjustment of the reception of signals from radio signal zones depending on the input of constant displacement distances of radio beacons at a particular aerodrome. The accuracy of such a system is insufficient. As you approach the beacon, instability occurs and the self-propelled guns must be turned off.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является спутниковая система посадки ЛА, состоящая из спутниковой навигационной системы (СНС), бортовой части ЛА, содержащей бортовую аппаратуру потребителей СНС, скомплексированной с инерциальной навигационной системой ИС, блок формирования траекторных сигналов, вычислитель САУ, выходы которого связаны с сервоприводом поверхностей управления по тангажу и курсу, механически связанных с соответствующими рулевыми приводами, датчики углового положения ЛА, связанные с вычислителем САУ, подключенный к приемнику СНС индикатор летчика, радиовысотомер, компаратор, курсоглиссадный приемник, связанные с ним через радиоканалы глиссадный и курсовой радиомаяки (ГРМ, КРМ), установленные по штатному расположению относительно взлетно-посадочной полосы. Патент РФ №2040434, 1993 г. "Система автоматического управления посадкой самолета", МПК В 64 С 13/18, G 05 D 1/00, авт. Бабушкин С.А. Однако в известной системе посадки используются из СНС навигационные координаты широты и долготы и применяется тангажный закон управления в продольном канале при посадке, что приводит к неоправданному усложнению всей системы. Кроме того, при приближении к радиомаякам растет коэффициент усиления и система становится неустойчивой, в известной системе используют блоки определения возмущений, блоки адаптации, что снижает точность, усложняет систему посадки. Повышает требования по ограничению величин внешних возмущений при посадке на аэродром, что снижает безопасность.Closest to the claimed technical solution is the satellite landing system of the aircraft, consisting of a satellite navigation system (SNA), the airborne part of the aircraft containing the on-board equipment of the SNA consumers, integrated with the inertial navigation system IS, the unit for generating trajectory signals, an ACS computer, the outputs of which are connected to by servo-driven pitch and course control surfaces mechanically connected to respective steering gears, aircraft angular position sensors associated with CA calculator Connected to the pilot receiver SNA indicator, altimeter, a comparator, kursoglissadny receiver associated with it through the radio localizer and glide path (SRM, ASO) mounted on staffing position relative to the runway. RF patent No. 2040434, 1993. "Automatic landing landing control system", IPC B 64 C 13/18, G 05 D 1/00, ed. Babushkin S.A. However, in the known landing system, the navigation coordinates of latitude and longitude are used from the SNA and the pitch control law in the longitudinal channel is applied during landing, which leads to unjustified complication of the entire system. In addition, when approaching the beacons, the gain increases and the system becomes unstable, in the known system, the units for determining disturbances and adaptation units are used, which reduces accuracy and complicates the landing system. It increases the requirements for limiting the magnitude of external disturbances during landing at the airfield, which reduces safety.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Изобретение направлено на повышение точности и безопасности спутниковой автоматической системы посадки ЛА. Кроме того, позволит улучшить динамические характеристики ЛА системы управления, снизить требования к величине внешних возмущений при посадке на аэродром.The invention is aimed at improving the accuracy and safety of a satellite automatic aircraft landing system. In addition, it will improve the dynamic characteristics of the aircraft control system, reduce the requirements for the magnitude of external disturbances during landing on the airfield.
Сущность заявленного технического решения системы автоматической посадки ЛА состоит в том, что в систему автоматической посадки летательных аппаратов, содержащую в бортовой части летательного аппарата бортовую аппаратуру, состоящую из спутниковой навигационной системы СНС, скомплексированной с инерциальной навигационной системой ИС, связанный с бортовой аппаратурой потребителей блок формирования траекторных сигналов для фильтрации и интегрирования составляющих вектора скорости ЛА, вычислитель системы автоматического управления САУ, выходы которого связаны с сервоприводом поверхностей управления по тангажу и курсу, механически связанных с соответствующими рулевыми приводами, датчики углового положения ЛА, связанные с вычислителем САУ, подключенный к приемнику СНС индикатор летчика, радиовысотомер, компаратор, курсоглиссадный приемник КРП, связанные с ним через радиоканалы глиссадный и курсовой радиомаяки (ГРМ, КРМ), установленные по штатному расположению относительно взлетно-посадочной полосы, для достижения указанной цели введены схема комплексирования (фильтрации) линейных траекторных параметров СНС и угловых отклонений от равносигнальных зон радиотехнических средств РТС, содержащая сумматоры и интеграторы, выход которой связан со входом вычислителя САУ, два блока умножения, две схемы НЕ, последовательно соединенные с компаратором, два входа которого соединены с задатчиком высоты 60-70 м и радиовысотомером. При этом первый и второй выходы блока формирования траекторных параметров по отклонениям от глиссады и осевой линии ВПП соединены с входами первых сумматоров схемы комплексирования, третьи выходы по дальности Dгрм и Dкрм ЛА до радиомаяков (ГРМ и КРМ) соединены через блоки умножения с первыми входами интеграторов схемы комплексирования, вторые входы блоков умножения через схемы НЕ подключены к первым двум выходам КРП, вторые выходы которого подключены к первым входам вторых сумматоров схемы комппексирования, соединенных со вторыми входами интеграторов, подключенных ко вторым входам первых сумматоров, выходы которых подключены ко вторым входам вторых сумматоров, выделенные схемой комплексирования траекторные параметры используют для формирования управляющих сигналов посадки ЛА.The essence of the claimed technical solution of the automatic landing system for an aircraft is that in the automatic landing system for aircraft, which contains on-board equipment in the onboard part of the aircraft, consisting of the satellite navigation system SNA, integrated with the inertial navigation system IS, connected to the onboard equipment of consumers trajectory signals for filtering and integration of the components of the aircraft velocity vector, computer calculator of the automatic control system Self-propelled guns, the outputs of which are connected with a servo-drive of the control surfaces in pitch and course, mechanically connected with the corresponding steering gears, aircraft angular position sensors, connected with the self-propelled guns, pilot indicator connected to the SNA receiver, radio altimeter, comparator, CRP directional receiver associated with it through glide path and directional radio beacons (GRM, CRM) installed on a regular location relative to the runway; to achieve this goal, an integration scheme has been introduced (f Ltration) of the linear trajectory parameters of the SNA and angular deviations from the equivalent signal zones of the RTS radio equipment, containing adders and integrators, the output of which is connected to the input of the ACS calculator, two multiplication units, two NOT circuits connected in series with a comparator, two inputs of which are connected to a height adjuster 60 -70 m and a radio altimeter. In this case, the first and second outputs of the block for generating trajectory parameters by deviations from the glide path and the runway center line are connected to the inputs of the first adders of the integration scheme, the third outputs along the range Dgrm and Dkm of the aircraft to the beacons (timing and KPM) are connected via multiplication blocks to the first inputs of the circuit integrators integration, the second inputs of the multiplication blocks through the circuit are NOT connected to the first two outputs of the control panel, the second outputs of which are connected to the first inputs of the second adders of the complexation circuit connected to the second inputs and integrators connected to the second inputs of the first adders, whose outputs are connected to second inputs of the second adder circuit interconnecting selected trajectory parameters is used for generating control signals aircraft landing.
Такое выполнение автоматической системы посадки позволит повысить точность при обеспечении безопасности.This embodiment of the automatic landing system will improve accuracy while ensuring safety.
Перечень фигур на чертежах.The list of figures in the drawings.
Изобретение поясняется следующими фигурами:The invention is illustrated by the following figures:
на фиг.1 изображена функциональная схема автоматической системы посадки ЛА,figure 1 shows a functional diagram of an automatic aircraft landing system,
на фиг.2, 3 приведены кинематические соотношения движения самолета по траектории посадки.figure 2, 3 shows the kinematic relationships of the aircraft along the landing path.
На фиг.1 изображеныFigure 1 shows
1 - космическая часть спутниковой навигационной системы (СНС) - искусственные спутники земли (ИСЗ)1 - the space part of the satellite navigation system (SNA) - artificial earth satellites (AES)
2 - аппаратура потребителей на борту ЛА2 - consumer equipment on board the aircraft
3 - индикатор СНС летчика3 - pilot SNA indicator
4, 5 - сглаживающие электрические фильтры4, 5 - smoothing electric filters
6 - блок формирования траекторных сигналов6 - block generating trajectory signals
7 - задатчик высоты7 - height adjuster
12 - интеграторы12 - integrators
8, 9 - блоки умножения8, 9 - multiplication blocks
10 - схема комплексирования (фильтрации)10 - scheme of integration (filtering)
11, 18 - сумматоры11, 18 - adders
13, 14 - схемы «НЕ»13, 14 - “NOT” schemes
15 - компаратор15 - comparator
16 - датчики углового положения ЛА16 - aircraft angular position sensors
17 - вычислитель САУ17 - ACS calculator
19 - радиовысотомер19 - radio altimeter
20 - электрогидропривод САУ20 - electric actuator self-propelled guns
21 - рулевые поверхности21 - steering surfaces
22 - курсоглиссадный радиоприемник (КРП)22 - directional radio receiver (KRP)
23 - курсовой радиомаяк (КРМ)23 - course radio beacon (KRM)
24 - глиссадный радиомаяк (ГРМ)24 - glide path beacon (GRM)
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
Система автоматической посадки ЛА содержит спутниковую навигационную систему 1, в бортовой части ЛА бортовую аппаратуру потребителей (АП) СНС, скомплексированной с инерциальной навигационной системой ИС 2, связанный с бортовой АП блок формирования траекторных сигналов 6, предназначенный для фильтрации и интегрирования составляющих вектора скорости ЛА, поступающих на него с бортовой аппаратуры потребителей, вычислитель системы автоматического управления САУ 17, выходы которого связаны с сервоприводом поверхностей управления по тангажу и курсу 20, механически связанных с соответствующими рулевыми поверхностями 21, датчики углового положения ЛА 16, связанные с вычислителем САУ 17, подключенный к приемнику СНС индикатор летчика 3, радиовысотомер 19, компаратор 15, курсоглиссадный приемник КРП 22, связанные с ним через радиоканалы глиссадный и курсовой радиомаяки (ГРМ 24, КРМ 23), установленные по штатному расположению относительно взлетно-посадочной полосы. Для достижения указанной цели введены схема комплексирования (фильтрации) 10 линейных траекторных параметров СНС и угловых отклонений от равносигнальных зон радиотехнических средств РТС, содержащая сумматоры и интеграторы, выход которой связан со входом вычислителя САУ 17, два блока умножения 8, 9, две схемы НЕ 13, 14, последовательно соединенные с компаратором 15, два входа которого соединены с задатчиком высоты 60-70 м и радиовысотомером 7, 8. При этом первый и второй выходы блока формирования траекторных параметров по отклонениям от глиссады и осевой линии ВПП 6 соединены с входами первых сумматоров 11 схемы комплексирования 10, третьи выходы по дальности Dгрм и Dкрм ЛА до радиомаяков (ГРМ и КРМ) соединены через блоки умножения 8 и 9 с первыми входами интеграторов 12 схемы комплексирования, вторые входы блоков умножения через схемы НЕ 13, 14 подключены к первым двум выходам КРП 22, вторые выходы которого подключены к первым входам сумматоров 18 схемы комплексирования, соединенных со вторыми входами интеграторов, подключенных ко вторым входам сумматоров 11, выходы которых подключены ко вторым входам сумматоров 18, выделенные схемой комплексирования траекторные параметры используют для формирования управляющих сигналов посадки ЛА.The automatic landing system of an aircraft contains a satellite navigation system 1, on-board part of the aircraft, on-board equipment of consumers (AP) of the SNA, integrated with the inertial navigation system IS 2, connected to the on-board AP, a unit for generating trajectory signals 6, intended for filtering and integrating components of the aircraft speed vector, incoming to it from the on-board equipment of consumers, an automatic control system computer SAU 17, the outputs of which are connected to a servo-drive of the pitch control surfaces and heading 20, mechanically connected with the corresponding steering surfaces 21, angular position sensors LA 16, connected with the self-propelled guns 17, pilot indicator 3 connected to the SNA receiver, radio altimeter 19, comparator 15, CRP 22 directional receiver connected to it via glide path and radio channels heading radio beacons (GRM 24, KPM 23), installed at the regular location relative to the runway. To achieve this goal, a complexing (filtering) scheme of 10 linear trajectory parameters of the SNA and angular deviations from the equal-signal zones of the RTS radio equipment was introduced, containing adders and integrators, the output of which is connected to the input of the SAU 17 computer, two multiplication units 8, 9, two HE 13 circuits , 14, connected in series with a comparator 15, the two inputs of which are connected to a setter of 60-70 m height and a radio altimeter 7, 8. Moreover, the first and second outputs of the block for generating trajectory parameters for deviations from the glide path and the runway 6 line of the runway 6 is connected to the inputs of the first adders 11 of the integration scheme 10, the third outputs along the range Dгрм and Dкрм ЛА to the radio beacons (GRM and KRM) are connected via multiplication blocks 8 and 9 with the first inputs of the integrators 12 of the integration scheme, the second inputs of the multiplication blocks through the circuit NOT 13, 14 are connected to the first two outputs of the control switch 22, the second outputs of which are connected to the first inputs of the adders 18 of the integration circuit connected to the second inputs of the integrators connected to the second inputs of the adders 11, the outputs of which are connected to the second m inputs of adders 18, the path parameters selected by the complexing circuit are used to generate control signals for landing the aircraft.
Система работает следующим образом.The system operates as follows.
Навигационная аппаратура потребителей на борту ЛА СНС и ИС 2 с приемо-индикатором 3 производит выбор рабочего созвездия искусственных спутников Земли (ИСЗ) - 1, поиск и слежение за сигналами, обработку измеренных радионавигационных параметров для определения координат и скорости потребителя ЛА. СНС-2 включает в себя 22 навигационных спутника, которые располагаются таким образом на своих орбитах, что в каждый момент времени в любой точке Земли наблюдается не менее 4-х спутников; прием сигнала от навигационного спутника позволяет определить на ЛА необходимые параметры. Благодаря тому, что спутник по каналу связи сообщает постоянные параметры своей орбиты, на ЛА вычисляются его координаты: широта φ, долгота λ, высота Н, составляющие скорости Vx, Vy, Vz и по принимаемому сигналу определяется дальность Dn(t) между ЛА и спутником и ее изменение.Consumer navigation equipment onboard the SNA and IS 2 with a reception indicator 3 selects the working constellation of artificial Earth satellites (AES) - 1, searches for and tracks signals, processes the measured radio navigation parameters to determine the coordinates and speed of the aircraft consumer. SNS-2 includes 22 navigation satellites that are located in their orbits in such a way that at any time at least 4 satellites are observed at any point on the Earth; receiving a signal from the navigation satellite allows you to determine the necessary parameters on the aircraft. Due to the fact that the satellite communicates the constant parameters of its orbit through the communication channel, its coordinates are calculated on the aircraft: latitude φ, longitude λ, height H, velocity components V x , V y , V z and the range D n (t) is determined by the received signal between the aircraft and the satellite and her change.
При измерении навигационных параметров Dn(t) и со спутника передается высокочастотный сигнал, модулированный по фазе с помощью временной функции, форма которой заранее известна и на спутнике, и на ЛА. По временному сдвигу между этим сигналом и сигналом со спутника определяется время прохождения радиоволн со спутника к ЛА и расстояние между ними, скорость определяется по доплеровскому сдвигу принимаемого радиосигнала.When measuring navigation parameters D n (t) and a high-frequency signal is transmitted from the satellite, modulated in phase using a time function, the shape of which is known in advance both on the satellite and on the aircraft. The time shift between this signal and the signal from the satellite determines the transit time of radio waves from the satellite to the aircraft and the distance between them, speed determined by the Doppler shift of the received radio signal.
Элементы орбиты спутника, которые с высокой точностью можно считать постоянными, в течение 1-2 час передаются со спутника всем потребителям. По элементам орбиты и бортовому времени вычисляются декартовы координаты Хsn, Ysn, Zsn спутника для любого наперед заданного (текущего) момента времени. А уже по расстояниям до трех спутников, находящихся в известных точках пространства, определяется местоположение ЛА; по значениям скорости изменения дальности до трех спутников вычисляется вектор V земной скорости ЛА.Elements of the satellite’s orbit, which can be considered constant with high accuracy, are transmitted from the satellite to all consumers within 1-2 hours. The Cartesian coordinates X sn , Y sn , Z sn of the satellite are calculated for the elements of the orbit and onboard time for any given (current) point in time. And already by the distances to three satellites located at known points in space, the location of the aircraft is determined; from the values of the rate of change of range to three satellites, the vector V of the ground speed of the aircraft is calculated.
Спутниковая навигационная система СНС-1-2 включает аппаратуру потребителей - 2 с приемоиндикатором 3, производит выбор рабочего созвездия искусственных спутников Земли (ИСЗ) - 1, поиск и слежение за сигналами, обработку измеряемых радионавигационных параметров для определения координат и составляющих скорости потребителя НСНС, ZСНС. Данные параметры получаются после фильтрации в блоках 4, 5 и интегрирования в блоке формирования траекторных параметров 6 составляющих вектора скорости Vу, Vz, которые далее интегрируют, определяют координаты высоты и бокового отклонения, что упрощает систему посадки.The SNS-1-2 satellite navigation system includes consumer equipment - 2 with a receiver-indicator 3, selects the working constellation of artificial Earth satellites (AES) - 1, searches for and tracks signals, processes the measured radio navigation parameters to determine the coordinates and components of the consumer’s speed, S SNS , Z SNS. These parameters are obtained after filtering in blocks 4, 5 and integrating in the block for generating trajectory parameters 6 components of the velocity vector V y , V z , which are further integrated, determine the coordinates of the height and lateral deviation, which simplifies the landing system.
В рассматриваемой системе ИСЗ-1 получают двоичный фазоманипулированный сигнал, код которого является индивидуальной принадлежностью каждого ИСЗ. Это позволяет всем ИСЗ-1 работать на общей несущей частоте, не создавая заметных внутрисистемных помех. Измеряемыми радионавигационными параметрами служат время запаздывания и доплеровское смещение частоты принимаемого радионавигационного сигнала относительно его образца, формируемого на борту потребителя. Время запаздывания принятого сигнала относительно шкалы времени потребителя включает начальное расхождение шкал времени потребителя и ИСЗ и задержку распространения сигнала на трассе «ИСЗ-потребитель». Если фазы опорных генераторов потребителя и ИСЗ совпадают (расхождение шкал времени равно нулю), то измеряемое время запаздывания пропорционально расстоянию между ИСЗ и потребителем. В противном случае оно пропорционально квазидальности (псевдодальности) и для оценки координат необходимо использовать квазидальномерные или разностно-дальномерные измерения.In the system under consideration, the satellite-1 receives a binary phase-shifted signal, the code of which is an individual accessory of each satellite. This allows all AES-1 to operate at a common carrier frequency without creating noticeable intra-system interference. The measured radio navigation parameters are the delay time and the Doppler frequency offset of the received radio navigation signal relative to its sample, formed on board the consumer. The delay time of the received signal relative to the consumer’s timeline includes the initial discrepancy between the consumer and the satellite’s time scales and the propagation delay of the signal along the satellite-consumer route. If the phases of the reference generators of the consumer and the satellite coincide (the difference in the time scales is zero), then the measured delay time is proportional to the distance between the satellite and the consumer. Otherwise, it is proportional to quasidality (pseudorange) and to estimate the coordinates, it is necessary to use quasidimensional or difference-ranging measurements.
В связи с тем, что для определения координат необходимо иметь сведения о местоположении ИСЗ-1 на каждый момент времени, на борту потребителя следует располагать эфемеридной информацией. Для этого на борту ИСЗ дальномерный фазоманипулируемый радионавигационный сигнал подвергается дополнительной фазовой манипуляции на 0 и 180° в соответствии с информационным сообщением, представленным последовательностью нулей и единиц. Выделяемый на борту потребителя информационный сигнал несет сведения о параметрах движения ИСЗ, а дальномерный радионавигационный сигнал - сведения о параметрах движения потребителя относительно ИСЗ.Due to the fact that to determine the coordinates, it is necessary to have information about the location of the satellite-1 at each time point, ephemeris information should be available on board the consumer. To do this, on board the satellite, a rangefinder phase-shift keyed radio navigation signal undergoes additional phase manipulation by 0 and 180 ° in accordance with the information message represented by a sequence of zeros and ones. The information signal allocated on board the consumer carries information about the satellite motion parameters, and the rangefinding radio navigation signal carries information about the consumer’s motion parameters relative to the satellite.
При расхождении шкал времени Δt=const измеренная квазидальность включает величину сΔt (с - скорость света), поэтому система уравнений принимает вид:When the time scales diverge Δt = const, the measured quasidality includes the quantity cΔt (c is the speed of light), therefore, the system of equations takes the form:
где индекс i соответствует номеру ИСЗ. Для расчета Хп, Yп, Zп и Δt требуется измерить четыре параметра (Di+сΔt, i=1, 2, 3, 4) и решить систему из четырех уравнений.where the index i corresponds to the satellite number. To calculate X p , Y p , Z p and Δt, it is necessary to measure four parameters (D i + сΔt, i = 1, 2, 3, 4) and solve a system of four equations.
При квазидальномерных измерениях оценка составляющих вектора скорости потребителя производится по результатам измерения разности частот принятого сигнала и бортового опорного генератора. При высокой стабильности опорных генераторов и достаточно высокой точности установки их номинальных частот изменение Δt за время навигационного сеанса невелико и при нахождении координат потребителя им можно пренебречь. При измерении скорости зависимость Δt от времени существенно влияет на погрешность измерений.In quasi-dimensional measurements, the components of the consumer's velocity vector are estimated based on the results of measuring the frequency difference of the received signal and the onboard reference generator. Given the high stability of the reference generators and the sufficiently high accuracy of setting their nominal frequencies, the change in Δt during the navigation session is small and can be neglected when finding the coordinates of the consumer. When measuring speed, the dependence of Δt on time significantly affects the measurement error.
Особенность систем захода на посадку связана с угломерностью радиотехнических средств (РТС) захода на посадку. Формирование закона управления САУ происходит на базе линейного отклонения самолета от равносигнальных зон, несмотря на то, что выходной сигнал РТС пропорционален углу отклонения самолета от этих зон. Это обстоятельство приводит к необходимости иметь на борту самолета дополнительную информацию об изменении дальности до радиомаяка. Связь между угловыми и линейными отклонениями от равносигнальных зон определяется соотношениями для курсового маяка, фиг.2The peculiarity of approach systems is associated with the radio-electronic means (RTS) approach approach. The ACS control law is formed on the basis of the linear deviation of the aircraft from the equal-signal zones, despite the fact that the output signal of the RTS is proportional to the angle of deviation of the aircraft from these zones. This circumstance leads to the need to have on board additional information about changing the range to the beacon. The relationship between the angular and linear deviations from the equal-signal zones is determined by the relations for the heading beacon, figure 2
где εк - угол отклонения ЛА от равносигнальной зоны в горизонтальной плоскости, рад;where ε to - the angle of deviation of the aircraft from the equal-signal zone in the horizontal plane, rad;
для глиссадного маяка, фиг.3for glide path beacon, figure 3
где εг - угол отклонения ЛА от равносигнальной зоны в вертикальной плоскости, рад;where ε g is the angle of deviation of the aircraft from the equal-signal zone in the vertical plane, rad;
D - проекция горизонтальной дальности самолета от КРМ на ось ВПП;D is the projection of the horizontal distance of the aircraft from the CRM on the axis of the runway;
Z - линейное отклонение ЛА от осевой линии ВПП;Z is the linear deviation of the aircraft from the centerline of the runway;
θ0 - угол залегания нулевой линии глиссады;θ 0 - the angle of the zero line of the glide path;
ξгл - линейное отклонение ЛА от равносигнальной зоны ГРМ;ξ hl - linear deviation of the aircraft from the equal-signal timing zone;
Н - высота полета ЛА при автоматическом или директорном управлении ЛА в случае его отклонения от равносигнальной зоны КРМ на линейную величину; ξ - крутизна выходного сигнала курсоглиссадного радиоприемника (КРП) на 1-м отклонении будет равнаN is the flight altitude of the aircraft with automatic or director control of the aircraft in the event of its deviation from the equal-signal zone of the CRM by a linear value; ξ - the steepness of the output signal of the course-glide path radio receiver (KRP) at the 1st deviation will be equal to
Кξ=Iкрп/ξ, мкА·рад-1,K ξ = I krp / ξ, μA · rad -1 ,
где IКРП - выходной сигнал КРП, соответствующий линейному отклонению ЛА от равносигнальной зоны, равному ξ;where I KRP is the output signal of the KRP corresponding to the linear deviation of the aircraft from the equal-signal zone equal to ξ;
Кξ - текущая крутизна сигнала РТС;To ξ is the current slope of the RTS signal;
ξ - отклонение ЛА от равносигнальной зоны ГРМ.ξ is the deviation of the aircraft from the equal-signal timing zone.
В случае РТС, измеряющих и выдающих сигнал, пропорциональный линейному отклонению ЛА от равносигнальной зоны, величина этой крутизны остается постоянной на протяжении всего процесса захода на посадку. При использовании информации только об угле отклонения ЛА от равносигнальной зоны курса величина выходного сигнала КРП на единицу линейного отклонения от курсовой зоны с учетом выражения ξк=Z/D может быть представлена как:In the case of RTS measuring and emitting a signal proportional to the linear deviation of the aircraft from the equal-signal zone, the magnitude of this slope remains constant throughout the entire process of approach. When using information only about the angle of deviation of the aircraft from the equivalent signal area of the course, the value of the output signal of the control panel per unit of linear deviation from the course area, taking into account the expression ξ к = Z / D, can be represented as:
где I* КРП выходной сигнал КРП, соответствующий угловому отклонению ЛА от равносигнальной зоны, равному εк;where I * RPC output signal RPC corresponding to the angular deviation of the aircraft from the equal-signal zone, equal to ε to ;
КРТС - крутизна сигнала угломерных РТС, величина постоянная для данных РТС [мк·рад-1].To the RTS - the steepness of the signal of the goniometric RTS, a constant value for the data of the RTS [μ · rad -1 ].
Следовательно, в процессе каждого захода ЛА на посадку при использовании информации только от угломерных РТС крутизна выходного сигнала КРП на единицу линейного отклонения будет непрерывно возрастать по мере приближения ЛА к ВПП. Величина текущей дальности, входящей в выражение для параметра εк, можно представить какTherefore, during each LA approach by using information only from goniometric RTS, the steepness of the output signal of the control switch per unit of linear deviation will continuously increase as the aircraft approaches the runway. The value of the current range included in the expression for the parameter ε k can be represented as
где Where
Do - горизонтальная дальность начала выполнения маневра захода на посадку вдоль оси ВП;D o - the horizontal range of the start of the approach maneuver along the VP axis;
Δψ - угол разворота траектории полета ЛА в горизонтальной плоскости, отсчитанный от курса ВПП.Δψ is the angle of rotation of the flight path of the aircraft in the horizontal plane, counted from the runway course.
ИлиOr
ТогдаThen
Аналогично для продольного движения имеемSimilarly, for longitudinal motion, we have
где IГРП - выходной сигнал ГРМ, соответствующий угловому отклонению ЛА от равносигнальной зоны, равному εгл, КРТС - крутизна сигнала угломерных РТС [мкА/рад].where I hydraulic fracturing is the output signal of the timing, corresponding to the angular deviation of the aircraft from the equal-signal zone, equal to ε hl , K RTS is the steepness of the signal of the goniometric RTS [μA / rad].
Следовательно, в каждом заходе на посадку по глиссаде снижения при использовании информации только от угломерных РТС крутизна выходного сигнала ГРП на единицу линейного отклонения от равносигнальной зоны будет непрерывно возрастать по мере уменьшения высоты полета ЛА.Therefore, in each approach along the glide path of the reduction using information only from the goniometric RTS, the steepness of the hydraulic fracture output signal per unit of linear deviation from the equal-signal zone will continuously increase with decreasing aircraft altitude.
DГРМ поступает от ретранслятора ГРМ-24 на радиоприемник сигналов курсоглиссадных зон-22.D Timing is received from the GRM-24 repeater to the radio receiver of the signals of the course and glide zones-22.
Автоматическая посадки ЛА включает измерение линейных траекторных параметров по сигналам спутниковой навигационной системы и угловых параметров радиотехнических систем в связанной системе координат ЛА, формирование сигналов управления выхода ЛА на посадку, отработку заданных командных сигналов от СНС и РТС в системе автоматического управления посадкой ЛА. При этом измеренные СНС линейные траекторные параметры по осям Y, Z, дальность и угловые отклонения от равносигнальных зон РТС комплексируют путем фильтрации, сравнения и интегрирования, корректируют и уточняют средние значения отклонений от глиссады и от осевой линии ВПП параметров СНС по сигналу РТС, из выделенной зависимости траекторных параметров формируют управляющие сигналы посадкой ЛА, затем при выходе ЛА на высоты 70-60 м отключают сигналы (цепи) управления РТС от вычислителя САУ и переводят управление посадкой по сигналам СНС.An automatic landing of an aircraft includes measuring linear trajectory parameters from the signals of the satellite navigation system and the angular parameters of radio engineering systems in the associated coordinate system of the aircraft, generating control signals for the aircraft’s exit to the landing, and processing specified command signals from the SNA and RTS in the automatic landing landing control system. At the same time, the linear trajectory parameters measured by the SNA along the Y, Z axes, the range and angular deviations from the RTS equal-signal zones are complexed by filtering, comparison and integration, the average deviations from the glide path and from the axial line of the runway of the SNA parameters from the selected RTS signal are adjusted and refined the dependences of the trajectory parameters form the control signals for the aircraft landing, then, when the aircraft reaches the altitude of 70-60 m, the RTS control signals (circuits) are disconnected from the ACS computer and the landing control is transferred according to the SNA signals.
Кроме того, формируют управляющие сигналы посадкой ЛА в соответствии с перегрузочным законом управления в продольном канале, определяют вертикальное ускорение и угол крена nузад, γзад по сигналам углового отклонения от траектории.In addition, they generate control signals by landing the aircraft in accordance with the reloading control law in the longitudinal channel, determine the vertical acceleration and roll angle n bridle , γ ass from the signals of the angular deviation from the trajectory.
Жесткость требований к точности движения самолета по равносигнальным зонам радиомаяков 23 и 24 при действии внешних возмущений требует применять в системах автоматического управления астатические законы управления. Независимо от типа сервопривода САУ астатический закон управления формируют на базе интегрального закона, содержащего в своем составе сигнал интеграла отклонения от заданной траектории полета. Однако применение интегральных законов не всегда возможно как по конструктивно-техническим причинам, так и с точки зрения обеспечения требуемой динамики системы «самолет - САУ».The rigidity of the requirements for the accuracy of aircraft movement along the equal-signal zones of beacons 23 and 24 under the action of external disturbances requires the use of astatic control laws in automatic control systems. Regardless of the type of ACS servo drive, the astatic control law is formed on the basis of an integral law containing the signal of the integral of the deviation from the given flight path. However, the application of integral laws is not always possible, both for structural and technical reasons, and from the point of view of ensuring the required dynamics of the aircraft-self-propelled guns system.
В САУ для управления траекторным движением используется сигнал углового отклонения от заданной траектории, его производная и ряд других параметров ЛА. Алгоритмы формирования управляющих сигналов nузад, γзад по сигналам углового отклонения от траектории следующие:In self-propelled guns to control the trajectory movement, an angular deviation signal from a given trajectory, its derivative, and a number of other aircraft parameters are used. The algorithms for generating control signals n bridle , γ ass on the signals of angular deviation from the trajectory are as follows:
а в боковом канале по алгоритму:and in the side channel according to the algorithm:
где К(D)=57,3/D, iεг, iεк, μεг, μεк, Т1, Т2, Т3 - передаточные числа и постоянные времени в продольном и в боковом каналах, D - дальность до соответствующего радиомаяка (ГРМ, КРМ), Н, Z - линейные отклонения от глиссады и оси ВПП.where K (D) = 57.3 / D, i εg , i εk , μ εg , μ εk , T 1 , T 2 , T 3 are gear ratios and time constants in the longitudinal and lateral channels, D is the range to the corresponding a beacon (GRM, CRM), N, Z - linear deviations from the glide path and the axis of the runway.
iH=iεг·К(D) - коэффициент отклонения ЛА от посадочной глиссады по высоте;i H = i εg · K (D) is the deviation coefficient of the aircraft from the landing glide path in height;
iГ=iεг·К(D) - коэффициент отклонения ЛА от осевой линии в угловой зоне;i Г = i εг · К (D) - coefficient of deviation of the aircraft from the center line in the corner zone;
μH=μεг·К(D) - коэффициент при производной от линейного отклонения ЛА от посадочной глиссады по высоте;μ H = μ εg · K (D) - coefficient at the derivative of the linear deviation of the aircraft from the landing glide path in height;
μг=μεг·К(D) - коэффициент при производной от линейного отклонения ЛА от осевой линии в угловой зоне;μ g = μ εg · K (D) is the coefficient of the derivative of the linear deviation of the aircraft from the center line in the corner zone;
ΔН=εг·D - линейное отклонение от посадочной глиссады по высоте, где εГ - коэффициент для перевода угловых зон в линейное отклонение от посадочной глиссады по высоте;ΔН = ε g · D is the linear deviation from the landing glide path in height, where ε G is the coefficient for converting the corner zones into a linear deviation from the landing glide path in height;
Z=εК·D - линейное отклонение от осевой линии в угловой зоне, εК - коэффициент для перевода угловых зон в линейное отклонение от осевой линии в угловой зоне.Z = ε K · D is the linear deviation from the center line in the corner zone, ε K is the coefficient for converting the corner zones to linear deviation from the center line in the corner zone.
Система автоматической посадки ЛА, выведенного на глиссаду планирования, определяемую глиссадным сигналом, подаваемым радиомаяком ГРМ-24, установленным в створе ВПП, и курсовым радиомаяком КРМ-23, установленным по оси ВПП, воспринимает сигналы курсоглиссадного радиоприемника 22. Система автоматической посадки имеет устройство для постепенного уменьшения коэффициента усиления по мере того, как ЛА приближается к радиомаякам, к земле. На высоте H=60 м по сигналам задатчика высоты 7 и радиовысотомера 19 компаратор 15 отключает в двух схемах НЕ 13 и 14 сигналы радиоприемника 22 εк, εг от СНС2. Корректирование в блоке 10 СНС от РТС прекращается и система автоматической посадки ЛА снова переходит на управление по СНС. САУ ЛА с вычислителем 17 содержит электрогидропривод 20 поверхностей управления 21 по тангажу и курсу, датчики 22 отклонения от глиссады планирования, датчики 16 вертикальной скорости, барометрический датчик вертикальной скорости, датчик вертикальных ускорений, датчик тангажа и угловой скорости тангажа.The automatic landing system of the aircraft, which was led to the glide path planning, determined by the glide signal supplied by the GRM-24 beacon installed in the runway alignment, and the KRM-23 directional beacon installed along the runway axis, receives signals from the directional radio receiver 22. The automatic landing system has a device for gradual decrease in gain as the aircraft approaches radio beacons, to the ground. At a height of H = 60 m, according to the signals of the height adjuster 7 and the radio altimeter 19, the comparator 15 turns off the signals of the radio receiver 22 ε к , ε g from СНС2 in two circuits NOT 13 and 14. Correction in block 10 of the SNA from the RTS is terminated and the automatic landing system of the aircraft again switches to control by the SNA. The ACS of the aircraft with the calculator 17 contains an electric hydraulic actuator 20 of the control surfaces 21 in pitch and course, sensors 22 deviations from the planning glide path, sensors 16 for vertical speed, barometric sensor for vertical speed, sensor for vertical accelerations, pitch and angular velocity sensors.
Техническая устойчивость системы характеризуется сохранением его во время движения по заданной траектории определенных параметров в заданных пределах. К этим параметрам следует отнести все параметры движения ЛА, имеющие предельные значения (углы атаки, перегрузки, углы крена и т.д.), а также параметры, определяющие качество приземления самолета. Отключение сигналов радиомаяков на высоте 70-60 м и управление по сигналам СНС решает проблему неустойчивости системы, так как ошибка не накапливается по траектории посадки, что повышает устойчивость системы. Заявленная система автоматической посадки обладает повышенной точностью и надежностью, которые достигаются за счет выбранной структуры автоматического управления посадкой всей системы контуров управления.The technical stability of the system is characterized by its preservation during movement along a given trajectory of certain parameters within specified limits. These parameters include all aircraft motion parameters that have limit values (angle of attack, overload, roll angles, etc.), as well as parameters that determine the quality of the aircraft landing. Turning off the beacon signals at an altitude of 70-60 m and controlling the signals from the SNA solves the system instability problem, since the error does not accumulate along the landing path, which increases the stability of the system. The claimed automatic landing system has increased accuracy and reliability, which are achieved due to the selected structure of the automatic landing control of the entire system of control loops.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004133300/09A RU2284058C2 (en) | 2004-11-16 | 2004-11-16 | Flying vehicle automatic landing system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004133300/09A RU2284058C2 (en) | 2004-11-16 | 2004-11-16 | Flying vehicle automatic landing system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004133300A RU2004133300A (en) | 2006-04-20 |
RU2284058C2 true RU2284058C2 (en) | 2006-09-20 |
Family
ID=36607890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004133300/09A RU2284058C2 (en) | 2004-11-16 | 2004-11-16 | Flying vehicle automatic landing system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2284058C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543083C1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-02-27 | Открытое акционерное общество "Челябинский радиозавод "Полет" | Double-frequency localiser beacon (versions) |
RU2801013C1 (en) * | 2023-04-13 | 2023-08-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова" | Flight and navigation system for transport aircraft |
-
2004
- 2004-11-16 RU RU2004133300/09A patent/RU2284058C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543083C1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-02-27 | Открытое акционерное общество "Челябинский радиозавод "Полет" | Double-frequency localiser beacon (versions) |
RU2801013C1 (en) * | 2023-04-13 | 2023-08-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова" | Flight and navigation system for transport aircraft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004133300A (en) | 2006-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA3094969C (en) | Navigation apparatus and method | |
US7894948B2 (en) | Systems and methods for coordination of entities and/or communicating location information | |
TW518422B (en) | Positioning and proximity warning method and system thereof for vehicle | |
US7920943B2 (en) | Precision approach guidance system and associated method | |
EP1010988B1 (en) | Method and system for incorporating two-way ranging navigation as a calibration reference for GPS | |
DE69213041T2 (en) | Integrated flight and approach control system for aircraft | |
EP0321876B1 (en) | Control system for helicopters | |
JPH10501059A (en) | Aircraft location and identification system | |
Petritoli et al. | Lightweight GNSS/IRS integrated navigation system for UAV vehicles | |
JP2007501945A (en) | System and method for target location | |
US7054739B2 (en) | Radio navigation system | |
EP4194810A1 (en) | Restoring navigational performance for a navigational system | |
RU2284058C2 (en) | Flying vehicle automatic landing system | |
EP3640592B1 (en) | A navigation system | |
RU2386176C2 (en) | Aircraft landing system | |
IL162767A (en) | Collision avoidance system and a method thereof | |
RU2749214C1 (en) | Flight and navigation system of a transport aircraft | |
RU2290681C1 (en) | Complex of onboard equipment of systems for controlling unmanned aircraft | |
RU2773981C1 (en) | Flight and navigation system of a transport aircraft | |
RU2802322C1 (en) | Noise-immune difference-range local radio navigation system integrated with an inertial navigation system providing high-precision positioning of moving objects | |
RU2685572C2 (en) | Aircraft navigation and pilotage system | |
RU2770311C2 (en) | Method of navigating an object using a radio rangefinder system | |
RU2809930C1 (en) | Integrated complex of on-board equipment for unmanned aerial vehicle | |
RU2801013C1 (en) | Flight and navigation system for transport aircraft | |
RU2778179C1 (en) | Method for short-range aviation navigation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120827 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141117 |