RU2516697C2 - Method of aircraft bank measurement and device to this end - Google Patents

Method of aircraft bank measurement and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2516697C2
RU2516697C2 RU2012133593/07A RU2012133593A RU2516697C2 RU 2516697 C2 RU2516697 C2 RU 2516697C2 RU 2012133593/07 A RU2012133593/07 A RU 2012133593/07A RU 2012133593 A RU2012133593 A RU 2012133593A RU 2516697 C2 RU2516697 C2 RU 2516697C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
angle
electromagnetic waves
heel
sin
Prior art date
Application number
RU2012133593/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012133593A (en
Inventor
Владимир Леонидович Гулько
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)
Priority to RU2012133593/07A priority Critical patent/RU2516697C2/en
Publication of RU2012133593A publication Critical patent/RU2012133593A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2516697C2 publication Critical patent/RU2516697C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: proposed method consists in horizontal irradiation of linearly polarised electromagnetic waves from the points with known coordinates. Aircraft receives said electromagnetic waves in circular polarisation basis. Received electromagnetic waves are divided into two circularly orthogonal-polarisation components of the right and left rotating sense to measure phase difference there between. Measured phase difference is used to calculate aircraft bank.
EFFECT: ruled out accumulated errors.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в пилотажно-навигационных системах ориентации летательного аппарата (ЛА), например, при заходе ЛА на посадку по приборам.The invention relates to radio navigation and can be used in flight navigation systems for aircraft orientation (LA), for example, when approaching an aircraft for instrument landing.

Известные способы и устройства измерения угла крена ЛА основаны на использовании инерциальных систем навигации, в частности гироскопических систем ориентации [1-4]. Таким способам измерения и устройствам, их реализующих, присущ ряд недостатков. Во-первых, с течением времени происходит постоянное накапливание ошибки измерений и за один час полета она составляет величину единицы градусов [2-3]. Во-вторых, если ЛА развивает значительные перегрузки, то происходит увеличение собственной скорости прецессии гироскопа, что в ряде случаев может привести к полной потере его работоспособности [2].Known methods and devices for measuring the roll angle of an aircraft are based on the use of inertial navigation systems, in particular gyroscopic orientation systems [1-4]. Such measurement methods and devices that implement them have a number of disadvantages. Firstly, over time, there is a constant accumulation of measurement errors and in one hour of flight it is a unit of degrees [2-3]. Secondly, if the aircraft develops significant overloads, then there is an increase in the gyroscope’s own precession rate, which in some cases can lead to a complete loss of its operability [2].

Поскольку известные способы измерения угла крена ЛА и устройства, их реализующие, основаны на другом физическом принципе, по сравнению с заявляемым, то они не могут рассматриваться в качестве аналогов, так как не имеют общих признаков.Since the known methods for measuring the roll angle of aircraft and devices that implement them are based on a different physical principle compared to the claimed one, they cannot be considered as analogues, since they do not have common features.

Сущность заявляемого способа измерения угла крена ЛА заключается в следующем.The essence of the proposed method for measuring the angle of heel of the aircraft is as follows.

Из точки с известными координатами излучают горизонтально линейноFrom a point with known coordinates emit horizontally linearly

поляризованные электромагнитные волны, вектор напряженности электрического поля E

Figure 00000001
которых совпадает с горизонтальной плоскостью, и совместно с нормалью к этой плоскости образуют неподвижную декартовую прямоугольную систему прямоугольных координат.polarized electromagnetic waves, electric field vector E
Figure 00000001
which coincides with the horizontal plane, and together with the normal to this plane form a fixed Cartesian rectangular system of rectangular coordinates.

На борту ЛА приемная антенна принимает электромагнитные волны в круговом ортогональном синфазном поляризационном базисе, в котором осуществляется одновременное разделение принятых электромагнитных волн на две ортогонально поляризованные по кругу составляющие правого E R

Figure 00000002
и левого E L
Figure 00000003
направления вращения вектора напряженности электрического поля E
Figure 00000001
. После чего одновременно измеряют разность фаз между ними ΔφRLRL и по измеренной разности фаз ΔφRL рассчитывают угол крена γ ЛА между поперечной осью ЛА и горизонтальной плоскостью.On board the aircraft, the receiving antenna receives electromagnetic waves in a circular orthogonal in-phase polarization basis, in which the received electromagnetic waves are simultaneously divided into two components of the right orthogonally polarized in a circle E R
Figure 00000002
and left E L
Figure 00000003
direction of rotation of the electric field vector E
Figure 00000001
. Then simultaneously measure the phase difference between them Δφ RL = φ RL and the measured angle of the phases Δφ RL calculate the angle of heel γ LA between the transverse axis of the aircraft and the horizontal plane.

Очевидно, что для измерения угла крена γ ЛА необходимо установить связь между разностью фаз ΔφRL ортогонально поляризованных по кругу волн правого E R

Figure 00000004
и левого E L
Figure 00000005
направления вращения составляющих вектора электрического поля E
Figure 00000001
и углом крена ЛА.Obviously, to measure the roll angle γ of an aircraft, it is necessary to establish a relationship between the phase difference Δφ RL of the right-hand orthogonal polarized E R
Figure 00000004
and left E L
Figure 00000005
directions of rotation of the components of the electric field vector E
Figure 00000001
and roll angle LA.

Для установления этой связи воспользуемся известным [5-8] формализмом векторов и матриц Джонса.To establish this connection, we use the well-known [5–8] formalism of vectors and Jones matrices.

Поскольку прием электромагнитных волн на борту ЛА производится в собственном круговом поляризационном базисе, где происходит разделение принятых электромагнитных волн на две волны круговой поляризации с противоположным направлением вращения, представим для наглядности излучаемую горизонтально линейно поляризованную электромагнитную волну в линейном ортогональном поляризационном базисе в виде суммы таких волн. Тогда получим:Since the reception of electromagnetic waves on board an aircraft is carried out in its own circular polarizing basis, where the received electromagnetic waves are divided into two circularly polarized waves with the opposite direction of rotation, let us visualize the radiated horizontally linearly polarized electromagnetic wave in a linear orthogonal polarizing basis in the form of the sum of such waves. Then we get:

E ˙ = [ E ˙ x E ˙ y ] e j ω t = [ E m x 2 e j ω t E m x 2 e j ( ω t π 2 ) ] + [ E m x 2 e j ω t E m x 2 e j ( ω t + π 2 ) ] , ( 1 )

Figure 00000006
E ˙ = [ E ˙ x E ˙ y ] e j ω t = [ E m x 2 e j ω t E m x 2 e j ( ω t - π 2 ) ] + [ E m x 2 e j ω t E m x 2 e j ( ω t + π 2 ) ] , ( one )
Figure 00000006

где E ˙ x

Figure 00000007
, E ˙ y
Figure 00000008
- комплексные амплитуды двух проекций электрического поля E
Figure 00000001
на оси декартовой системы прямоугольных координат,Where E ˙ x
Figure 00000007
, E ˙ y
Figure 00000008
- complex amplitudes of two projections of the electric field E
Figure 00000001
on the axis of the Cartesian system of rectangular coordinates,

ω - круговая частота,ω is the circular frequency

t - время.t is time.

Анализируя (1), видим, что первая группа составляющих представляет собой электромагнитную волну, поляризованную по кругу с левым направлением вращения E L

Figure 00000009
вектора электрического поля, в то время как вторая группа составляющих представляет волну, поляризованную по кругу с правым E R
Figure 00000010
направлением вращения вектора электрического поля. При этом необходимо отметить, что направление вращения поляризации определено с точки зрения наблюдателя, рассматривающего волну против ее распространения. Подставляя в (1) t=0 и E m x = 1
Figure 00000011
, а также используя формализм векторов Джонса [5-8], получим выражение для вектора Джонса E ˙
Figure 00000012
излучаемых электромагнитных волн в линейном ортогональном поляризационном базисе в виде:Analyzing (1), we see that the first group of components is an electromagnetic wave polarized in a circle with the left direction of rotation E L
Figure 00000009
of the electric field vector, while the second group of components represents a wave polarized in a circle with the right E R
Figure 00000010
direction of rotation of the electric field vector. It should be noted that the direction of rotation of the polarization is determined from the point of view of the observer viewing the wave against its propagation. Substituting in (1) t = 0 and E m x = one
Figure 00000011
, and also using the Jones vector formalism [5-8], we obtain the expression for the Jones vector E ˙
Figure 00000012
radiated electromagnetic waves in a linear orthogonal polarizing basis in the form of:

E = [ 1 0 ] = 1 2 { [ 1 j ] + [ 1 j ] } . ( 2 )

Figure 00000013
E = [ one 0 ] = one 2 { [ one - j ] + [ one j ] } . ( 2 )
Figure 00000013

Тогда вектор Джонса принимаемой линейно горизонтально поляризованной электромагнитной волны (2), заданной своими проекциями в линейном поляризационном базисе суммой двух волн, поляризованных по кругу с противоположным направлением вращения вектора электрического поля, может быть определен на борту ЛА, имеющего положительный +γ или отрицательный -γ крен, при переходе в круговой синфазный ортогональный поляризационных базис на входе приемника в виде:Then the Jones vector of the received linearly horizontally polarized electromagnetic wave (2) defined by its projections in a linear polarization basis by the sum of two waves polarized in a circle with the opposite direction of rotation of the electric field vector can be determined on board the aircraft with positive + γ or negative -γ roll, when switching to a circular in-phase orthogonal polarizing basis at the input of the receiver in the form:

E ˙ R L = [ E ˙ L E ˙ R ] = 1 2 [ 1 j 1 j ] [ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] E , ( 3 )

Figure 00000014
E ˙ R L = [ E ˙ L E ˙ R ] = one 2 [ one j one - j ] [ - cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] E , ( 3 )
Figure 00000014

где E ˙ = 1 2 { [ 1 j ] + [ 1 j ] }

Figure 00000015
- вектор Джонса E ˙
Figure 00000012
излучаемых электромагнитных волн, заданный своими проекциями в линейном ортогональном поляризационном базисе в виде суммы двух волн, поляризованных по кругу с противоположным направлением вращения,Where E ˙ = one 2 { [ one - j ] + [ one j ] }
Figure 00000015
- jones vector E ˙
Figure 00000012
radiated electromagnetic waves, given by their projections in a linear orthogonal polarization basis in the form of the sum of two waves polarized in a circle with the opposite direction of rotation,

[ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ]

Figure 00000016
- оператор перехода из линейного поляризационного базиса, в котором записан вектор Джонса E
Figure 00000017
излучаемых электромагнитных волн, в линейный поляризационный базис, повернутый на произвольный угол крена ±γ относительно исходного, [ - cos γ ± sin γ sin γ cos γ ]
Figure 00000016
is the transition operator from a linear polarization basis in which the Jones vector is written E
Figure 00000017
radiated electromagnetic waves, into a linear polarization basis, rotated by an arbitrary angle of heel ± γ relative to the original,

±γ - соответствует положительному углу крена ЛА, когда его правое крыло или поперечная ось находится ниже горизонтальной плоскости,± γ - corresponds to the positive angle of the aircraft roll, when its right wing or transverse axis is below the horizontal plane,

-γ - соответствует отрицательному углу крена ЛА, когда его правое крыло или поперечная ось находится выше горизонтальной плоскости,-γ - corresponds to the negative roll angle of the aircraft when its right wing or transverse axis is above the horizontal plane,

[ 1 j 1 j ]

Figure 00000018
- оператор перехода из линейного поляризационного базиса повернутого на произвольный угол крена ±γ относительно исходного в синфазный круговой поляризационный базис, в котором базисные единичные векторы соответствуют волнам с левой и правой круговой поляризацией, электрические векторы которых в момент времени t=0 совпадают с направлением вектора электрического поля E
Figure 00000019
. [ one j one - j ]
Figure 00000018
is the operator of the transition from a linear polarization basis rotated by an arbitrary angle of angle ± γ relative to the initial one into a common-mode circular polarization basis, in which basic unit vectors correspond to waves with left and right circular polarization, the electric vectors of which at time t = 0 coincide with the direction of the electric vector fields E
Figure 00000019
.

После преобразований получим аналитические выражения для ортогонально поляризованных по кругу составляющих правого E ˙ R

Figure 00000020
и левого E ˙ L
Figure 00000021
направления вращения вектора электрического поля E
Figure 00000019
на входе приемника в виде:After the transformations, we obtain analytic expressions for the components of the right orthogonally polarized in a circle E ˙ R
Figure 00000020
and left E ˙ L
Figure 00000021
direction of rotation of the electric field vector E
Figure 00000019
at the input of the receiver in the form:

E ˙ L = 1 2 2 [ 1 j 1 j ] [ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] [ 1 j ] , ( 4 )

Figure 00000022
E ˙ L = one 2 2 [ one j one - j ] [ - cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] [ one - j ] , ( four )
Figure 00000022

E ˙ R = 1 2 2 [ 1 j 1 j ] [ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] [ 1 j ] . ( 5 )

Figure 00000023
E ˙ R = one 2 2 [ one j one - j ] [ - cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] [ one - j ] . ( 5 )
Figure 00000023

Подставляя в (4) и (5) значения +γ, получим соответственно выражения для E ˙ L

Figure 00000024
, и E ˙ R
Figure 00000025
на входе приемника в виде:Substituting the values + γ in (4) and (5), we obtain, respectively, the expressions for E ˙ L
Figure 00000024
, and E ˙ R
Figure 00000025
at the input of the receiver in the form:

E ˙ L = 1 2 ( cos γ j sin γ ) , ( 6 )

Figure 00000026
E ˙ L = one 2 ( cos γ - j sin γ ) , ( 6 )
Figure 00000026

E ˙ R = 1 2 ( cos γ + j sin γ ) . ( 7 )

Figure 00000027
E ˙ R = one 2 ( cos γ + j sin γ ) . ( 7 )
Figure 00000027

Используя известные соотношения [7], амплитуды AL и AR, а также фазы φL и φR ортогонально поляризованных по кругу составляющих E ˙ L

Figure 00000028
и E ˙ R
Figure 00000029
на выходе приемника имеют вид:Using the known relations [7], the amplitudes A L and A R , as well as the phases φ L and φ R of the components orthogonally polarized in a circle E ˙ L
Figure 00000028
and E ˙ R
Figure 00000029
at the output of the receiver are:

A L = 1 2 , ( 8 )

Figure 00000030
A L = one 2 , ( 8 )
Figure 00000030

ϕ L = a r c t g sin γ cos γ , ( 9 )

Figure 00000031
ϕ L = - a r c t g sin γ cos γ , ( 9 )
Figure 00000031

A R = 1 2 , ( 10 )

Figure 00000032
A R = one 2 , ( 10 )
Figure 00000032

ϕ R = a r c t g sin γ cos γ , ( 11 )

Figure 00000033
ϕ R = - a r c t g sin γ cos γ , ( eleven )
Figure 00000033

а их разность фаз после преобразований имеет вид:and their phase difference after transformations has the form:

Δ ϕ R L = ϕ R ϕ L = 2 γ , ( 12 )

Figure 00000034
Δ ϕ R L = ϕ R - ϕ L = 2 γ , ( 12 )
Figure 00000034

откуда следует, чтоwhence it follows that

γ = Δ ϕ R L 2 . ( 13 )

Figure 00000035
γ = Δ ϕ R L 2 . ( 13 )
Figure 00000035

Из анализа (8) и (10) следует, что амплитуды AL и AR ортогонально поляризованных по кругу составляющих E ˙ L

Figure 00000028
и E ˙ R
Figure 00000029
на выходе приемника равны между собой AL=AR и не зависят от угла крена γ ЛА. В то же время из анализа (13) видно, что наличие фазового сдвига между ортогональными волнами круговой поляризации обусловлено углом крена γ ЛА.From the analysis of (8) and (10) it follows that the amplitudes A L and A R of the components orthogonally polarized in a circle E ˙ L
Figure 00000028
and E ˙ R
Figure 00000029
at the receiver output, A L = A R are equal to each other and are independent of the angle of heel γ LA. At the same time, it is seen from analysis (13) that the presence of a phase shift between orthogonal waves of circular polarization is due to the angle of heel γ LA.

Подставляя в (4) и (5) или в (6) и (7) значение -γ, получим выражения для E ˙ L

Figure 00000028
и E ˙ R
Figure 00000029
на входе приемника в виде:Substituting the value -γ in (4) and (5) or in (6) and (7), we obtain the expressions for E ˙ L
Figure 00000028
and E ˙ R
Figure 00000029
at the input of the receiver in the form:

E ˙ L = 1 2 ( cos γ + j sin γ ) , ( 14 )

Figure 00000036
E ˙ L = one 2 ( cos γ + j sin γ ) , ( fourteen )
Figure 00000036

E ˙ R = 1 2 ( cos γ j sin γ ) , ( 15 )

Figure 00000037
E ˙ R = one 2 ( cos γ - j sin γ ) , ( fifteen )
Figure 00000037

Соответственно амплитуды AL и AR, а также фазы φL и φR ортогонально поляризованных по кругу составляющих E ˙ L

Figure 00000028
и E ˙ R
Figure 00000029
на выходе имеют вид:Accordingly, the amplitudes A L and A R , as well as the phases φ L and φ R of the components orthogonally polarized in a circle E ˙ L
Figure 00000028
and E ˙ R
Figure 00000029
at the output they have the form:

A L = 1 2 , ( 16 )

Figure 00000038
A L = one 2 , ( 16 )
Figure 00000038

ϕ L = a r c t g sin γ cos γ , ( 17 )

Figure 00000039
ϕ L = - a r c t g sin γ cos γ , ( 17 )
Figure 00000039

A R = 1 2 , ( 18 )

Figure 00000040
A R = one 2 , ( eighteen )
Figure 00000040

ϕ R = a r c t g sin γ cos γ , ( 18 )

Figure 00000041
ϕ R = - a r c t g sin γ cos γ , ( eighteen )
Figure 00000041

а их разность фаз после преобразований имеет вид:and their phase difference after transformations has the form:

Δ ϕ R L = ϕ R ϕ L = 2 γ , ( 19 )

Figure 00000042
Δ ϕ R L = ϕ R - ϕ L = - 2 γ , ( 19 )
Figure 00000042

откуда следует, чтоwhence it follows that

γ = Δ ϕ R L 2 . ( 20 )

Figure 00000043
γ = - Δ ϕ R L 2 . ( twenty )
Figure 00000043

Из анализа (16) и (18) следует, что на выходе приемника амплитуды AL и AR ортогонально поляризованных по кругу составляющих E ˙ L

Figure 00000028
и E ˙ R
Figure 00000029
для отрицательных углов крена -γ также равны между собой AL=AR и не зависят от угла крена γ ЛА. В то же время разность фаз ΔφRL (20) определяется углом крена γ ЛА. Сравнивая (13) и (20), окончательно имеем выражение для определения угла крена γ ЛА в виде:From the analysis of (16) and (18) it follows that at the output of the receiver, the amplitudes A L and A R of the components orthogonally polarized in a circle E ˙ L
Figure 00000028
and E ˙ R
Figure 00000029
for negative heeling angles, -γ are also equal to each other A L = A R and are independent of the heeling angle γ LA. At the same time, the phase difference Δφ RL (20) is determined by the angle of heel γ LA. Comparing (13) and (20), we finally have an expression for determining the roll angle γ of an aircraft in the form:

γ = ± Δ ϕ R L 2 , ( 21 )

Figure 00000044
γ = ± Δ ϕ R L 2 , ( 21 )
Figure 00000044

где «+» - соответствует положительному углу крена γ, когда правое крыло или поперечная ось ЛА находится ниже горизонтальной плоскости,where "+" - corresponds to a positive angle of heel γ, when the right wing or the transverse axis of the aircraft is below the horizontal plane,

«-» - соответствует отрицательному углу крена ЛА, когда его правое крыло или поперечная ось находится выше горизонтальной плоскости,“-” - corresponds to the negative angle of the aircraft roll, when its right wing or transverse axis is above the horizontal plane,

ΔφRLRL - разность фаз между ортогонально поляризованными по кругу волнами E ˙ L

Figure 00000028
и E ˙ R
Figure 00000029
.Δφ RL = φ RL is the phase difference between orthogonally circularly polarized waves E ˙ L
Figure 00000028
and E ˙ R
Figure 00000029
.

Таким образом, проводя сравнительный анализ полученных выражений (12) и (19), видим, что при появлении крена ЛА возникает одновременно фазовый сдвиг между ортогонально поляризованными по кругу составляющими E ˙ L

Figure 00000028
и E ˙ R
Figure 00000029
на входе приемной антенны, что неизменно приводит к изменению угла ориентации вектора напряженности электрического поля E
Figure 00000045
принимаемых на борту ЛА электромагнитных волн, или, иначе говоря, одновременно изменяется ориентация плоскости поляризации принимаемых электромагнитных волн. Последнее определяет физическую основу для определения угла крена ЛА по измеренной на выходе приемника разности фаз ΔφRL между ортогонально поляризованными по кругу составляющими E ˙ L
Figure 00000028
и E ˙ R
Figure 00000029
.Thus, conducting a comparative analysis of the obtained expressions (12) and (19), we see that when the roll of the aircraft occurs, a phase shift occurs between the orthogonally circularly polarized components E ˙ L
Figure 00000028
and E ˙ R
Figure 00000029
at the input of the receiving antenna, which invariably leads to a change in the orientation angle of the electric field strength vector E
Figure 00000045
the electromagnetic waves received on board the aircraft, or, in other words, the orientation of the plane of polarization of the received electromagnetic waves changes simultaneously. The latter determines the physical basis for determining the roll angle of an aircraft from the phase difference Δφ RL measured at the receiver output between the components orthogonally polarized in a circle E ˙ L
Figure 00000028
and E ˙ R
Figure 00000029
.

Использование заявляемой совокупности признаков для измерения угла крена ЛА в известных решениях автором не обнаружено.The use of the claimed combination of features for measuring the roll angle of an aircraft in known solutions by the author was not found.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства, реализующего предложенный способ измерения угла крена ЛА.Figure 1 presents the structural electrical diagram of a device that implements the proposed method for measuring the angle of heel of the aircraft.

Устройство содержит передатчик 1 и передающую антенну 2, расположенные в точке с известными координатами. На борту ЛА устройство содержит приемную антенну 3, секцию круглого волновода со встроенной четвертьволновой фазовой пластиной 4, линейный поляризационный разделитель 5, фазовый угловой дискриминатор 6 и индикатор 7.The device comprises a transmitter 1 and a transmitting antenna 2 located at a point with known coordinates. On board the aircraft, the device comprises a receiving antenna 3, a circular waveguide section with a built-in quarter-wave phase plate 4, a linear polarizing separator 5, a phase angular discriminator 6, and an indicator 7.

На фиг.2 представлена структурная электрическая схема фазового углового дискриминатора 6, включающего в себя первый и второй смесители частоты 8 и 9, первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ) с ограничением по амплитуде 10, гетеродин 11, второй усилитель промежуточной частоты (УПЧ) с ограничением по амплитуде 13, фазовращатель на 90° 12, фазовый детектор 14.Figure 2 presents the structural electrical diagram of the phase angular discriminator 6, which includes the first and second frequency mixers 8 and 9, the first intermediate frequency amplifier (IFA) with an amplitude limit of 10, local oscillator 11, and a second intermediate frequency amplifier (IFA) with a limit amplitude 13, phase shifter 90 ° 12, phase detector 14.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Передатчик 1 через передающую антенну 2 излучает в направлении ЛА горизонтально линейно поляризованные электромагнитные волны, вектор напряженности электрического поля Е которых совпадает с горизонтальной плоскостью и задан своими проекциями в линейном поляризационном базисе суммой двух волн, ортогонально поляризованных по кругу в виде (2).The transmitter 1 through the transmitting antenna 2 emits horizontally linearly polarized electromagnetic waves in the direction of the aircraft, the electric field vector E of which coincides with the horizontal plane and is defined by its projections in the linear polarization basis as the sum of two waves orthogonally polarized in a circle in the form (2).

На борту ЛА, имеющего в общем случае положительный +γ либо отрицательный -γ угол крена, электромагнитные волны, вектор Джонса которых имеет вид (2), принимаются приемной антенной 3 и поступают на последовательно соединенные секцию круглого волновода со встроенной во внутрь четвертьволновой фазовой пластиной 4 и линейный поляризационный разделитель 5, выполненный в виде перехода с круглого волновода на два ортогонально расположенных по отношению друг к другу прямоугольных волноводов, орты собственной системы координат которого совпадают с осями плеч прямоугольных волноводов и совпадают также с вертикальной и поперечной осями ЛА соответственно. Причем четвертьволновая фазовая пластина ориентирована под углом θ=-45° к одной из стенок прямоугольного волновода линейного поляризационного разделителя 5. Сочетание секции круглого волновода со встроенной во внутрь четвертьволновой фазовой пластиной 4 и линейного поляризационного разделителя 5 позволяет, как известно [7], осуществить на борту ЛА прием электромагнитных волн в круговом поляризационном базисе и, таким образом, разделить поступающие на вход электромагнитные волны, вектор Джонса которых задан в виде (2), на две ортогонально поляризованные по кругу волны. В этом случае сигналы на выходах плеч линейного поляризационного разделителя 5 определяются с помощью преобразований вида:On board an aircraft with a generally positive + γ or negative -γ angle of heel, electromagnetic waves, the Jones vector of which is of the form (2), are received by the receiving antenna 3 and fed to the serially connected section of the circular waveguide with a quarter-wave phase plate built into the inside 4 and a linear polarizing separator 5, made in the form of a transition from a circular waveguide to two rectangular waveguides orthogonally located relative to each other, whose unit coordinates of the coordinate system coincide axes shoulders rectangular waveguides and also coincide with the vertical and transversal axes of the aircraft respectively. Moreover, the quarter-wave phase plate is oriented at an angle θ = -45 ° to one of the walls of the rectangular waveguide of the linear polarizing separator 5. The combination of the circular waveguide section with the quarter-wave phase plate 4 embedded in the inside and the linear polarizing separator 5 allows, as is known [7], to realize board the aircraft receiving electromagnetic waves in a circular polarizing basis and, thus, divide the electromagnetic waves coming into the input, the Jones vector of which is given in the form (2), into two orthogonally olyarizovannye circular waves. In this case, the signals at the outputs of the arms of the linear polarizing separator 5 are determined using transformations of the form:

E ˙ x = [ 1 0 0 0 ] [ cos θ sin θ sin θ cos θ ] [ 1 0 0 j ] [ cos θ sin θ sin θ cos θ ] [ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] E , ( 22 )

Figure 00000046
E ˙ x = [ one 0 0 0 ] [ cos θ sin θ - sin θ cos θ ] [ one 0 0 j ] [ cos θ - sin θ sin θ cos θ ] [ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] E , ( 22 )
Figure 00000046

E ˙ y = [ 0 0 0 1 ] [ cos θ sin θ sin θ cos θ ] [ 1 0 0 j ] [ cos θ sin θ sin θ cos θ ] [ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] E , ( 23 )

Figure 00000047
E ˙ y = [ 0 0 0 one ] [ cos θ sin θ - sin θ cos θ ] [ one 0 0 j ] [ - cos θ - sin θ sin θ cos θ ] [ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ] E , ( 23 )
Figure 00000047

где E ˙ = 1 2 { [ 1 j ] + [ 1 j ] }

Figure 00000015
- вектор Джонса E
Figure 00000048
излучаемых электромагнитных волн, заданный своими проекциями в линейном поляризационном базисе в виде суммы двух волн, ортогонально поляризованных по кругу,Where E ˙ = one 2 { [ one - j ] + [ one j ] }
Figure 00000015
- jones vector E
Figure 00000048
radiated electromagnetic waves, given by their projections in a linear polarizing basis in the form of the sum of two waves orthogonally polarized in a circle,

[ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ]

Figure 00000049
- оператор перехода из линейного поляризационного оазиса, в котором записан вектор Джонса E
Figure 00000050
излучаемых электромагнитных волн, в линейный поляризационный базис, повернутый на произвольный угол крена ±γ относительно исходного, [ cos γ ± sin γ sin γ cos γ ]
Figure 00000049
is the transition operator from a linear polarizing oasis in which the Jones vector is written E
Figure 00000050
radiated electromagnetic waves, into a linear polarization basis, rotated by an arbitrary angle of heel ± γ relative to the original,

[ 1 0 0 j ]

Figure 00000051
- оператор Джонса четвертьволновой фазовой пластины, записанный в собственной системе координат, в которой он имеет диагональный вид, [ one 0 0 - j ]
Figure 00000051
- Jones operator quarter-wave phase plate, recorded in its own coordinate system in which it has a diagonal form,

[ cos θ sin θ sin θ cos θ ]

Figure 00000052
- обратный оператор перехода из собственной системы координат четвертьволновой фазовой пластины в опорную систему координат, в которой представлен вектор Джонса E
Figure 00000050
излучаемых электромагнитных волн, [ cos θ sin θ - sin θ cos θ ]
Figure 00000052
- the inverse transition operator from the own coordinate system of the quarter-wave phase plate to the reference coordinate system, in which the Jones vector E
Figure 00000050
radiated electromagnetic waves,

[ 1 0 0 0 ]

Figure 00000053
- оператор первого плеча линейного поляризационного разделителя (переход с круглого волновода на прямоугольный), собственная поляризация которого совпадает с вектором E
Figure 00000050
, [ one 0 0 0 ]
Figure 00000053
- the operator of the first shoulder of the linear polarization separator (transition from a circular waveguide to a rectangular one), whose intrinsic polarization coincides with the vector E
Figure 00000050
,

[ 0 0 0 1 ]

Figure 00000054
- оператор второго плеча линейного поляризационного разделителя, собственная поляризация которого ортогональна вектору E
Figure 00000050
. [ 0 0 0 one ]
Figure 00000054
is the operator of the second arm of the linear polarization separator, whose intrinsic polarization is orthogonal to the vector E
Figure 00000050
.

Подставляя в (22) и (23) значения +γ и θ=-45°, и, проделав необходимые матричные преобразования, получим аналитические выражения для ортогонально линейно поляризованных сигналов E ˙ x

Figure 00000055
и E ˙ y
Figure 00000056
на выходах линейного поляризационного разделителя 5 вида:Substituting the values + γ and θ = -45 ° in (22) and (23), and having completed the necessary matrix transformations, we obtain analytical expressions for orthogonally linearly polarized signals E ˙ x
Figure 00000055
and E ˙ y
Figure 00000056
at the outputs of the linear polarizing separator 5 of the form:

E ˙ x = 1 2 { ( cos γ + sin γ ) + j ( cos γ sin γ ) } , ( 24 )

Figure 00000057
E ˙ x = one 2 { ( cos γ + sin γ ) + j ( cos γ - sin γ ) } , ( 24 )
Figure 00000057

E ˙ y = 1 2 { cos γ + sin γ ) + j ( cos γ sin γ ) } . ( 25 )

Figure 00000058
E ˙ y = one 2 { cos γ + sin γ ) + j ( cos γ - sin γ ) } . ( 25 )
Figure 00000058

Уместно пояснить суть полученных выражений (24) и (25). Для этого обратимся к соотношению (2), из которого следует, что вектор Джонса E

Figure 00000050
излучаемых горизонтально линейно поляризованных электромагнитных волн представлен своими проекциями в линейном ортогональном поляризационном базисе в виде суммы двух волн ортогонально поляризованных по кругу с левым E ˙ L
Figure 00000059
и правым E ˙ R
Figure 00000060
направлением вращения вектора электрического поля, которые, с учетом введенного в радиолокационный канал угла крена ЛА, принимаются на борту ЛА приемной антенной 2 и поступают на вход секции круглого волновода со встроенной во внутрь четвертьволновой фазовой пластиной. При прохождении этой секции ортогонально поляризованные по кругу электромагнитные волны E ˙ L
Figure 00000061
и E ˙ R
Figure 00000062
на выходе секции преобразуются, как известно [7], в линейно ортогонально поляризованные электромагнитные волны E ˙ x
Figure 00000063
и E ˙ y
Figure 00000064
с горизонтальной и вертикальной поляризациями соответственно и имеют, с учетом (22) и (23), вид:It is appropriate to explain the essence of the obtained expressions (24) and (25). For this, we turn to relation (2), from which it follows that the Jones vector E
Figure 00000050
radiated horizontally linearly polarized electromagnetic waves is represented by its projections in a linear orthogonal polarization basis in the form of the sum of two waves orthogonally polarized in a circle with the left E ˙ L
Figure 00000059
and right E ˙ R
Figure 00000060
the direction of rotation of the electric field vector, which, taking into account the angle of heel of the aircraft entered into the radar channel, is received on board the aircraft by the receiving antenna 2 and arrives at the input of the circular waveguide section with a quarter-wave phase plate built into the inside. When passing through this section, electromagnetic waves orthogonally polarized in a circle E ˙ L
Figure 00000061
and E ˙ R
Figure 00000062
at the output of the section, as is known [7], they are transformed into linearly orthogonally polarized electromagnetic waves E ˙ x
Figure 00000063
and E ˙ y
Figure 00000064
with horizontal and vertical polarizations, respectively, and have, taking into account (22) and (23), the form:

E ˙ x = 1 2 [ ( cos γ + sin γ ) + j ( cos γ sin γ ) 0 ] , ( 26 )

Figure 00000065
E ˙ x = one 2 [ ( cos γ + sin γ ) + j ( cos γ - sin γ ) 0 ] , ( 26 )
Figure 00000065

иand

E ˙ y = 1 2 [ ( cos γ + sin γ ) + j ( cos γ sin γ ) 0 ] . ( 27 )

Figure 00000066
E ˙ y = one 2 [ ( cos γ + sin γ ) + j ( cos γ - sin γ ) 0 ] . ( 27 )
Figure 00000066

С выхода секции круглого волновода со встроенной во внутрь четвертьволновой фазовой пластиной сигналы (26) и (27) поступают на соответствующие им входы прямоугольных волноводов линейного поляризационного разделителя 5. Таким образом, на выходе линейного поляризационного разделителя 5 формируются ортогонально линейно поляризованные сигналы, имеющие вид (24) и (25). Причем, как известно [7], амплитуды Ax и Ay, а также фазы φx и φy этих ортогонально линейно поляризованных составляющих E ˙ x

Figure 00000055
и E ˙ y
Figure 00000056
и будут характеризовать собой амплитуды AL и AR, a также фазы φL, и φR ортогонально поляризованных по кругу составляющих E ˙ L
Figure 00000067
и E ˙ R
Figure 00000068
соответственно. Тогда используя известные соотношения [7]. найдем амплитуды Ax и Ay, а также фазы φx и φy ортогонально линейно поляризованных сигналов E ˙ x
Figure 00000055
и E ˙ y
Figure 00000056
на выходе линейного поляризационного разделителя 5:From the output of the circular waveguide section with the quarter-wave phase plate integrated inside, the signals (26) and (27) are fed to the corresponding inputs of the rectangular waveguides of the linear polarizing splitter 5. Thus, at the output of the linear polarizing splitter 5, orthogonally linearly polarized signals are formed having the form ( 24) and (25). Moreover, as is known [7], the amplitudes A x and A y , as well as the phases φ x and φ y of these orthogonally linearly polarized components E ˙ x
Figure 00000055
and E ˙ y
Figure 00000056
and will characterize the amplitudes A L and A R , as well as the phases φ L , and φ R of the components orthogonally polarized in a circle E ˙ L
Figure 00000067
and E ˙ R
Figure 00000068
respectively. Then using the known relations [7]. we find the amplitudes A x and A y , as well as the phases φ x and φ y of the orthogonally linearly polarized signals E ˙ x
Figure 00000055
and E ˙ y
Figure 00000056
at the output of the linear polarizing separator 5:

A x = 2 2 , ( 28 )

Figure 00000069
A x = 2 2 , ( 28 )
Figure 00000069

ϕ x = 45 γ , ( 29 )

Figure 00000070
ϕ x = 45 - γ , ( 29th )
Figure 00000070

A y = 2 2 , ( 30 )

Figure 00000071
A y = 2 2 , ( thirty )
Figure 00000071

ϕ y = ( 45 γ ) , ( 31 )

Figure 00000072
ϕ y = - ( 45 - γ ) , ( 31 )
Figure 00000072

а их разность фазand their phase difference

Δ ϕ y x = ϕ y ϕ x = 90 + 2 γ , ( 32 )

Figure 00000073
Δ ϕ y x = ϕ y - ϕ x = - 90 + 2 γ , ( 32 )
Figure 00000073

или, с учетом ввода в канал E ˙ y

Figure 00000074
постоянного фазового сдвига 90°, окончательно получим:or, taking into account input to the channel E ˙ y
Figure 00000074
constant phase shift of 90 °, we finally get:

γ = Δ ϕ y x 2 . ( 33 )

Figure 00000075
γ = - Δ ϕ y x 2 . ( 33 )
Figure 00000075

Из анализа (28) и (30) следует, что амплитуды Ax и Ay ортогонально линейно поляризованных составляющих E ˙ x

Figure 00000055
и E ˙ y
Figure 00000056
на выходе линейного поляризационного разделителя 5 постоянны, равны между собой Ax-Ay и не зависят от угла крена γ ЛА. В то же время фазовый сдвиг Δφyx между сигналами E ˙ x
Figure 00000055
и E ˙ y
Figure 00000056
на выходе линейного поляризационного разделителя определяется углом крена γ ЛА.From the analysis of (28) and (30) it follows that the amplitudes A x and A y of the orthogonally linearly polarized components E ˙ x
Figure 00000055
and E ˙ y
Figure 00000056
at the output of the linear polarizing separator 5 are constant, equal to each other A x -A y and do not depend on the angle of heel γ LA. At the same time, the phase shift Δφ yx between the signals E ˙ x
Figure 00000055
and E ˙ y
Figure 00000056
the output of the linear polarizing separator is determined by the angle of heel γ LA.

Подставляя в (22) и (23) или в (24) и (25) значения γ, получим выражения для ортогонально линейно поляризованных сигналов E ˙ x

Figure 00000055
и E ˙ y
Figure 00000056
на выходе линейного поляризационного разделителя в виде:Substituting the values of γ in (22) and (23) or in (24) and (25), we obtain expressions for orthogonally linearly polarized signals E ˙ x
Figure 00000055
and E ˙ y
Figure 00000056
at the output of the linear polarizing separator in the form:

E ˙ x = 1 2 { ( cos γ sin γ ) + j ( cos γ + sin γ ) } , ( 34 )

Figure 00000076
E ˙ x = one 2 { ( cos γ - sin γ ) + j ( cos γ + sin γ ) } , ( 34 )
Figure 00000076

E ˙ y = 1 2 { ( cos γ sin γ ) + j ( cos γ + sin γ ) } . ( 35 )

Figure 00000077
E ˙ y = one 2 { - ( cos γ - sin γ ) + j ( cos γ + sin γ ) } . ( 35 )
Figure 00000077

Соответственно амплитуды Ax и Ay, а также фазы φх и φy ортогонально поляризованных сигналов E ˙ x

Figure 00000055
и E ˙ y
Figure 00000056
на выходе линейного поляризационного разделителя 5 имеют вид:Accordingly, the amplitudes A x and A y , as well as the phases φ x and φ y of the orthogonally polarized signals E ˙ x
Figure 00000055
and E ˙ y
Figure 00000056
the output of the linear polarizing separator 5 are of the form:

A x = 2 2 , ( 36 )

Figure 00000078
A x = 2 2 , ( 36 )
Figure 00000078

ϕ x = 45 + γ , ( 37 )

Figure 00000079
ϕ x = 45 + γ , ( 37 )
Figure 00000079

A y = 2 2 , ( 38 )

Figure 00000080
A y = 2 2 , ( 38 )
Figure 00000080

ϕ y = ( 45 + γ ) , ( 39 )

Figure 00000081
ϕ y = - ( 45 + γ ) , ( 39 )
Figure 00000081

а их разность фаз:and their phase difference:

Δ ϕ y x = ϕ y ϕ x = 90 2 γ , ( 40 )

Figure 00000082
Δ ϕ y x = ϕ y - ϕ x = - 90 - 2 γ , ( 40 )
Figure 00000082

или, с учетом постоянного фазового сдвига 90° в канале E ˙ y

Figure 00000074
, окончательно получим:or, taking into account the constant phase shift of 90 ° in the channel E ˙ y
Figure 00000074
, we finally get:

γ = Δ ϕ y x 2 . ( 41 )

Figure 00000083
γ = - Δ ϕ y x 2 . ( 41 )
Figure 00000083

Из анализа (36) и (38) следует, что амплитуды Ax и Ay ортогонально линейно поляризованных сигналов E ˙ x

Figure 00000055
и E ˙ y
Figure 00000056
на выходе линейного поляризационного разделителя 5 для отрицательных углов крена -γ также, как и для положительных углов крена +γ постоянны и равны между собой Axx=Ay и не зависят от угла крена γ ЛА. В то же время разность фаз Δφyx (41) определяется только углом крена γ ЛА. Сравнивая (33) и (41), окончательно получим выражение для определения угла крена γ ЛА в виде:From the analysis of (36) and (38) it follows that the amplitudes A x and A y of orthogonally linearly polarized signals E ˙ x
Figure 00000055
and E ˙ y
Figure 00000056
at the output of the linear polarizing separator 5 for negative roll angles −γ, as well as for positive roll angles + γ, A xx = A y are constant and equal to each other and are independent of the roll angle γ of the aircraft. At the same time, the phase difference Δφ yx (41) is determined only by the roll angle γ of the aircraft. Comparing (33) and (41), we finally obtain the expression for determining the roll angle γ of the aircraft in the form:

γ = ± Δ φ y x 2 . ( 42 )

Figure 00000084
γ = ± Δ φ y x 2 . ( 42 )
Figure 00000084

где «+» - соответствует положительному углу крена γ, когда правое крыло или поперечная ось ЛА находится ниже горизонтальной плоскости,where "+" - corresponds to a positive angle of heel γ, when the right wing or the transverse axis of the aircraft is below the horizontal plane,

«-» - соответствует отрицательному углу крена γ, когда правое крыло или поперечная ось ЛА находится ниже горизонтальной плоскости,“-” - corresponds to the negative angle of heel γ, when the right wing or the transverse axis of the aircraft is below the horizontal plane,

Δφyxy-φx - разность фаз между ортогонально линейно поляризованными сигналами E ˙ x

Figure 00000055
и E ˙ y
Figure 00000056
на выходе линейного поляризационного разделителя.Δφ yx = φ y- φ x is the phase difference between orthogonally linearly polarized signals E ˙ x
Figure 00000055
and E ˙ y
Figure 00000056
at the output of a linear polarizing separator.

С выходов плеч линейного поляризационного разделителя 5 ортогонально линейно поляризованные сигналы E ˙ x

Figure 00000085
и E ˙ y
Figure 00000086
поступают на входы фазового углового дискриминатора 6 (см. фиг.2), т.е. поступают соответственно на первые входы смесителей частоты 8 и 9, а на их вторые входы поступает сигнал с выхода гетеродина 11. После чего сигнал E ˙ x
Figure 00000085
с выхода первого смесителя частоты 8 поступает на вход первого УПЧ с ограничением по амплитуде 10, а сигнал E ˙ y
Figure 00000086
с выхода второго смесителя частоты 9 через фазовращатель на 90° 12 поступает на вход второго УПЧ с ограничением по амплитуде 13. В УПЧ 10 и 13, имеющих идентичные амплитудно-фазочастотные характеристики, осуществляется усиление сигналов промежуточной частоты, а также производится их нормировка за счет амплитудного ограничения усиливаемых сигналов промежуточной частоты с порогом ограничения U0. Затем выходной сигнал УПЧ 10 поступает на первый вход фазового детектора 14, а выходной сигнал УПЧ 13 поступает на второй вход фазового детектора 14. На выходе фазового детектора 14 формируется сигнал, пропорциональный синусу разности фаз Δφyxy-φx входных сигналов, и имеет вид:From the outputs of the shoulders of the linear polarizing splitter 5 orthogonally linearly polarized signals E ˙ x
Figure 00000085
and E ˙ y
Figure 00000086
arrive at the inputs of the phase angular discriminator 6 (see figure 2), i.e. respectively arrive at the first inputs of the frequency mixers 8 and 9, and their second inputs receive a signal from the output of the local oscillator 11. After that, the signal E ˙ x
Figure 00000085
from the output of the first frequency mixer 8 is fed to the input of the first amplifier with a limitation in amplitude of 10, and the signal E ˙ y
Figure 00000086
from the output of the second frequency mixer 9, through a phase shifter 90 ° 12 is supplied to the input of the second amplifier with a limit on the amplitude of 13. In the amplifiers 10 and 13, which have identical amplitude-phase-frequency characteristics, the signals of the intermediate frequency are amplified, and they are also normalized due to the amplitude limiting amplified signals of intermediate frequency with a limiting threshold U 0 Then, the output signal of the amplifier 10 is supplied to the first input of the phase detector 14, and the output signal of the amplifier 10 is supplied to the second input of the phase detector 14. At the output of the phase detector 14, a signal is generated proportional to the sine of the phase difference Δφ yx = φ y- φ x of the input signals, and has the form:

S ( γ ) = U 0 sin ( φ y φ x ) ( 43 )

Figure 00000087
S ( γ ) = U 0 sin ( φ y - φ x ) ( 43 )
Figure 00000087

или с учетом (42)or considering (42)

S ( γ ) = U 0 sin ( ± 2 γ ) , ( 44 )

Figure 00000088
S ( γ ) = U 0 sin ( ± 2 γ ) , ( 44 )
Figure 00000088

где U0=const.where U 0 = const.

С выхода фазового детектора 14 сигнал поступает на вход индикатора 7, шкала которого проградуирована, с учетом (44) в градусах угла крена γ ЛА.From the output of the phase detector 14, the signal is fed to the input of the indicator 7, the scale of which is graduated, taking into account (44) in degrees of roll angle γ LA.

В 3-см диапазоне волн заявляемое устройство измерения угла крена ЛА может быть выполнено следующим образом.In the 3 cm wavelength range of the inventive device for measuring the angle of heel of the aircraft can be performed as follows.

В качестве передатчика 1 может использоваться, например, стандартный генератор высокочастотных колебаний типа ГЧ-83.As the transmitter 1 can be used, for example, a standard generator of high-frequency oscillations of the type ГЧ-83.

В качестве передающей антенны 2 может быть использована рупорная антенна [9], которая имеет собственную линейную горизонтальную поляризацию.As the transmitting antenna 2 can be used horn antenna [9], which has its own linear horizontal polarization.

Приемная антенна 3 может быть выполнена в виде круглого рупора [10].The receiving antenna 3 can be made in the form of a round horn [10].

Линейный поляризационный разделитель 5 выполнен в виде волновода круглого сечения с переходом на два ортогонально расположенных волноводов прямоугольного сечения [7].Linear polarizing separator 5 is made in the form of a waveguide of circular cross section with the transition to two orthogonally located waveguides of rectangular cross section [7].

Фазовый угловой дискриминатор может быть выполнен по известной схеме [11] фазо-фазовой моноимпульсной системы.The phase angular discriminator can be performed according to the well-known scheme [11] of a phase-phase monopulse system.

Индикатор 7 может быть выполнен в виде стрелочного прибора, шкала которого прокалибрована в градусах угла крена ЛА.Indicator 7 can be made in the form of a pointer device, the scale of which is calibrated in degrees of the angle of heel of the aircraft.

По сравнению с широко используемыми средствами измерения угла крена ЛА, основанными на применении гироскопических систем ориентации, заявляемые способ и устройство измерения угла крена ЛА позволяют избежать постоянного накапливания с течением времени ошибки измерения.Compared with the widely used means of measuring the angle of heel of an aircraft, based on the use of gyroscopic orientation systems, the inventive method and device for measuring the angle of heel of an aircraft allow to avoid the constant accumulation of measurement errors over time.

Источники информации Information sources

1. А.С.Александров, Г.Р.Арно и др. Современное состояние и тенденции развития зарубежных средств и систем навигации подвижных объектов военного и гражданского назначения. - Санкт-Петербург, 1994. - 119 с.1. A.S. Aleksandrov, G.R.Arno and others. The current state and development trends of foreign means and navigation systems of moving objects of military and civil purposes. - St. Petersburg, 1994 .-- 119 p.

2. Д.С.Пельпор, В.В.Ягодкин. Гироскопические системы. - М., Высшая школа, 1977. - 216 с.2. D.S. Pelpor, V.V. Yagodkin. Gyroscopic systems. - M., Higher School, 1977 .-- 216 p.

3. Агаджапов П.А., Воробьев В.Г. и др. Автоматизация самолетовождения и управления воздушным движением. - М.: Транспорт, 1980. - 357 с.3. Agadzhapov P.A., Vorobev V.G. et al. Automation of aircraft navigation and air traffic control. - M.: Transport, 1980 .-- 357 p.

4. Ярлыков М.С. Статистическая теория радионавигации. - М.: Радио и связь, 1985. - 344 с.4. Yarlykov M.S. Statistical theory of radio navigation. - M .: Radio and communications, 1985 .-- 344 p.

5. Корнблит С. СВЧ-оптика. Пер. с англ./Под ред. О.П.Фролова. - М.: Связь, 1980. - 360 с.5. Kornblit S. microwave optics. Per. from English / Ed. O.P. Frolova. - M.: Communication, 1980 .-- 360 p.

6. Аззам Р., Башара П. Эллипсометрия и поляризованный свет. - М.: Мир, 1981. - 588 с.6. Azzam R., Bashar P. Ellipsometry and polarized light. - M .: Mir, 1981. - 588 p.

7. Канарейкин Д.Б., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов. - М.: «Сов. радио», 1966. - 440 с.7. Kanareikin DB, Potekhin V.A. Polarization of radar signals. - M .: “Owls. Radio ”, 1966. - 440 p.

8. Богородский В.В., Канарейкин Д.Б., Козлов А.И. Поляризация рассеянного и собственного радиоизлучения земных покровов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 280 с.8. Bogorodsky VV, Kanareikin DB, Kozlov A.I. Polarization of the scattered and intrinsic radio emission of the earth. - L .: Gidrometeoizdat, 1981. - 280 p.

9. Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства. - М.: «Сов. радио», 1974. - 535 с.9. Drabkin A.L. and other Antenna-feeder devices. - M .: “Owls. Radio ”, 1974. - 535 p.

10. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. - М.: «Энергия», 1966.10. Zhuk M.S., Molochkov Yu.B. Design of antenna-feeder devices. - M .: "Energy", 1966.

11. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М.: «Радио и связь», 1984. - 312 с.11. Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. - M.: “Radio and Communications”, 1984. - 312 p.

Claims (2)

1. Способ измерения угла крена летательного аппарата при его движении на источник излучения электромагнитных волн, отличающийся тем, что из точки с известными координатами излучают горизонтально линейно поляризованные электромагнитные волны, вектор напряженности электрического поля E
Figure 00000089
которых совпадает с горизонтальной плоскостью, принимают электромагнитные волны на борту летательного аппарата в собственном синфазном круговом поляризационном базисе, единичные орты которого соответствуют волнам с левой и правой круговой поляризацией, электрические векторы которых в момент времени t=0 совпадают с направлением вектора напряженности электрического поля E
Figure 00000001
, разделяют принятые электромагнитные волны на две ортогонально поляризованные по кругу составляющие правого E R
Figure 00000090
и левого E L
Figure 00000091
направления вращения вектора напряженности электрического поля E
Figure 00000001
, измеряют разность фаз между ними ΔφRL, рассчитывают угол крена γ между поперечной осью летательного аппарата и горизонтальной плоскостью по формуле
γ [ г р а д ] = ± Δ ϕ R L 2 [ г р а д ]
Figure 00000092

где ΔφRLRL - разность фаз между ортогонально поляризованными по кругу составляющими правого E R
Figure 00000093
и левого E L
Figure 00000094
направления вращения [град],
+γ - положительный угол крена (правое крыло, или поперечная ось ЛА, находится ниже горизонтальной плоскости),
-γ - отрицательный угол крена (правое крыло, или поперечная ось ЛА, находится выше горизонтальной плоскости),
1. A method of measuring the angle of heel of an aircraft when it moves to a source of electromagnetic wave radiation, characterized in that horizontally linearly polarized electromagnetic waves, an electric field vector, are emitted from a point with known coordinates E
Figure 00000089
which coincides with the horizontal plane, receive electromagnetic waves on board the aircraft in their own in-phase circular polarization basis, the unit vectors of which correspond to waves with left and right circular polarization, the electric vectors of which at time t = 0 coincide with the direction of the electric field vector E
Figure 00000001
, divide the received electromagnetic waves into two components of the right orthogonally polarized in a circle E R
Figure 00000090
and left E L
Figure 00000091
direction of rotation of the electric field vector E
Figure 00000001
, measure the phase difference between them Δφ RL , calculate the angle of heel γ between the transverse axis of the aircraft and the horizontal plane according to the formula
γ [ g R but d ] = ± Δ ϕ R L 2 [ g R but d ]
Figure 00000092

where Δφ RL = φ RL is the phase difference between the components of the right orthogonally polarized in a circle E R
Figure 00000093
and left E L
Figure 00000094
direction of rotation [hail],
+ γ is the positive angle of heel (the right wing, or the transverse axis of the aircraft, is below the horizontal plane),
-γ is the negative angle of heel (the right wing, or the transverse axis of the aircraft, is above the horizontal plane),
2. Устройство для измерения угла крена летательного аппарата, отличающееся тем, что в точке с известными координатами располагается передатчик, выход которого подключен к входу передающей антенны с горизонтальной собственной поляризацией, и расположенная на борту летательного аппарата приемная антенна, выход которой подключен к входу секции круглого волновода со встроенной во внутрь четвертьволновой фазовой пластиной, выход которой подключен к входу линейного поляризационного разделителя, два выхода которого подключены к соответствующим двум входам фазового углового дискриминатора, выход которого подключен к входу индикатора, шкала которого прокалибрована в градусах угла крена летательного аппарата, причем вектор напряженности электрического поля излучаемых горизонтально линейно поляризованных электромагнитных волн совпадает с горизонтальной плоскостью, четвертьволновая фазовая пластина ориентирована под углом -45° к широкой стенке прямоугольного волновода одного из плеч линейного поляризационного разделителя, а линейный поляризационный разделитель ориентирован так, что его собственные орты совпадают с вертикальной и поперечной осями летательного аппарата соответственно. 2. A device for measuring the roll angle of the aircraft, characterized in that at a point with known coordinates there is a transmitter whose output is connected to the input of the transmitting antenna with horizontal intrinsic polarization, and a receiving antenna located on board the aircraft, the output of which is connected to the input of the round section waveguide with a quarter-wave phase plate built into the inside, the output of which is connected to the input of the linear polarizing separator, the two outputs of which are connected to the corresponding the two inputs of the phase angular discriminator, the output of which is connected to the indicator input, the scale of which is calibrated in degrees of the roll angle of the aircraft, the electric field vector of the emitted horizontally linearly polarized electromagnetic waves coincides with the horizontal plane, the quarter-wave phase plate is oriented at an angle of -45 ° to the wide wall of the rectangular waveguide of one of the arms of the linear polarizing separator, and the linear polarizing separator is oriented so that its own unit vectors coincide with the vertical and transverse axes of the aircraft, respectively.
RU2012133593/07A 2012-08-06 2012-08-06 Method of aircraft bank measurement and device to this end RU2516697C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133593/07A RU2516697C2 (en) 2012-08-06 2012-08-06 Method of aircraft bank measurement and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133593/07A RU2516697C2 (en) 2012-08-06 2012-08-06 Method of aircraft bank measurement and device to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012133593A RU2012133593A (en) 2014-02-20
RU2516697C2 true RU2516697C2 (en) 2014-05-20

Family

ID=50113671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012133593/07A RU2516697C2 (en) 2012-08-06 2012-08-06 Method of aircraft bank measurement and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2516697C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567240C1 (en) * 2014-05-30 2015-11-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации Method of measuring aircraft bank angle
RU2578671C1 (en) * 2015-03-11 2016-03-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" Method of determining angular orientation in global radio navigation systems
RU2721785C1 (en) * 2019-04-08 2020-05-22 Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА") Landing radar

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1251003A1 (en) * 1985-01-29 1986-08-15 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Method and apparatus for measuring the bearing of mobile object
RU2139553C1 (en) * 1998-02-23 1999-10-10 Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации Multipolarization method for identification of air targets
RU2191351C1 (en) * 2001-10-22 2002-10-20 ФГУП "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Reading gyrostabilization system
RU2302006C1 (en) * 2006-01-17 2007-06-27 Борис Михайлович Смирнов Arrangement for definition of an angular position of a mobile object
US7672758B2 (en) * 2004-09-28 2010-03-02 Eurocopter Method and a device for assisting the piloting of a rotary wing aircraft in the vicinity of a landing or takeoff point
US7894948B2 (en) * 2007-11-01 2011-02-22 L-3 Communications Integrated Systems L.P. Systems and methods for coordination of entities and/or communicating location information

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1251003A1 (en) * 1985-01-29 1986-08-15 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Method and apparatus for measuring the bearing of mobile object
RU2139553C1 (en) * 1998-02-23 1999-10-10 Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации Multipolarization method for identification of air targets
RU2191351C1 (en) * 2001-10-22 2002-10-20 ФГУП "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Reading gyrostabilization system
US7672758B2 (en) * 2004-09-28 2010-03-02 Eurocopter Method and a device for assisting the piloting of a rotary wing aircraft in the vicinity of a landing or takeoff point
EP1794660B1 (en) * 2004-09-28 2010-09-01 Eurocopter Rotary-wing aircraft piloting assistance method and device for use close to a take-off or landing site
RU2302006C1 (en) * 2006-01-17 2007-06-27 Борис Михайлович Смирнов Arrangement for definition of an angular position of a mobile object
US7894948B2 (en) * 2007-11-01 2011-02-22 L-3 Communications Integrated Systems L.P. Systems and methods for coordination of entities and/or communicating location information

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АГАДЖАПОВ П.А. и др. Автоматизация самолетовождения и управления воздушным движением. Москва, Транспорт, 1980, 357 с. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567240C1 (en) * 2014-05-30 2015-11-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации Method of measuring aircraft bank angle
RU2578671C1 (en) * 2015-03-11 2016-03-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" Method of determining angular orientation in global radio navigation systems
RU2721785C1 (en) * 2019-04-08 2020-05-22 Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА") Landing radar

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012133593A (en) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sarabandi et al. Calibration of polarimetric radar systems with good polarization isolation
US20150054689A1 (en) Direction of arrival determination for a radio signal
RU2516697C2 (en) Method of aircraft bank measurement and device to this end
CN103900616A (en) Tacan simulator metering method and Tacan simulator metering device
US20180251229A1 (en) Non-GPS Methods and Devices For Refueling Remotely Piloted Aircraft
RU2475863C1 (en) Method of measuring banking angle of aircraft and apparatus for realising said method
JP3621988B2 (en) Ionosonde device
CN106771690B (en) A kind of fixed quasi-optical Faraday rotator performance measurement method and apparatus
Von Biel et al. Differential‐phase partial‐reflection technique for the determination of D‐region ionization
RU2475862C1 (en) Method of measuring banking angle of aircraft and apparatus for realising said method
Tegowski et al. Antenna phase center determination using a six-port-based direction-of-arrival detector
RU2528170C1 (en) Method to measure pitch angle of aircraft and radio navigation system for its implementation
RU2485538C1 (en) Method to measure roll angle of mobile object and device for its realisation
RU2521137C1 (en) Method of measuring pitch angle of aircraft and apparatus for realising said method
RU2521435C1 (en) Polarisation-phase method of measuring angle of roll of mobile object and radio navigation system for realising said method
RU2567240C1 (en) Method of measuring aircraft bank angle
Shcherbyna et al. Accuracy characteristics of radio monitoring antennas
RU2745836C1 (en) Polarization-modulating radio washing system for measuring aircraft roll angle
RU2531065C2 (en) Method of measuring pitch angle of aircraft and apparatus therefor
US6107962A (en) Method for measuring the ellipse axes, wave direction, and wave propagation mode of an elliptically, circularly, or linearly polarized wave
RU2507529C1 (en) Radio navigation system for measurement of mobile object bearing
RU2537384C1 (en) Polarisation-modulation method of radar measurement of roll angle of airborne vehicle, and device for its implementation
RU2659821C1 (en) Aircraft ground speed and the crab angle measuring device
Gulko et al. Polarization Methods of Measuring the Roll Angle of an Object in Motion in Radio Beacon Navigation Systems.
RU2534220C1 (en) Apparatus for determining motion parameters of object

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160807