RU2578202C1 - Method for helicopter navigation, takeoff and landing - Google Patents
Method for helicopter navigation, takeoff and landing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578202C1 RU2578202C1 RU2014142180/07A RU2014142180A RU2578202C1 RU 2578202 C1 RU2578202 C1 RU 2578202C1 RU 2014142180/07 A RU2014142180/07 A RU 2014142180/07A RU 2014142180 A RU2014142180 A RU 2014142180A RU 2578202 C1 RU2578202 C1 RU 2578202C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radar
- aircraft
- landing
- mode
- vehicle
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам навигации, посадки и взлета вертолета или другого летательного аппарата с посадкой вертолетного типа (далее - ЛА), при котором используют бортовой радиолокатор посадки (РЛП) мм-диапазона для осуществления поиска, обнаружения и идентификации места посадки (МП) ЛА, например морской буровой установки (МБУ), определения местоположения ЛА относительно МП и его вертолетной площадки (ВП), захода на МП и самой посадки в сложных метеоусловиях и при плохой видимости.The invention relates to methods for navigation, landing and take-off of a helicopter or other aircraft with a helicopter-type landing (hereinafter - LA), in which the mm-range onboard landing radar (RLP) is used to search, detect and identify the landing place (MP) of an aircraft, for example, an offshore drilling rig (MBU), determining the location of an aircraft relative to the MP and its helipad (VP), approaching the MP and landing itself in difficult weather conditions and with poor visibility.
Для привода ЛА к МП в настоящее время широко используются радиомаяки (РМ). Но, как правило, точность определения местоположения ЛА в этих случаях невелика и не соответствует задачам навигации при посадке в сложных метеоусловиях и плохой видимости.To drive the aircraft to the MP, beacons are currently widely used. But, as a rule, the accuracy of determining the location of the aircraft in these cases is small and does not correspond to the navigation tasks during landing in difficult weather conditions and poor visibility.
Наиболее широкое применение находят спутниковые навигационные системы (СНС). Для увеличения точности навигации, что необходимо для систем посадки, последнее время предлагаются усовершенствованные СНС, такие как спутниковый радионавигационный комплекс (СРНК), разработанный для морской авиации во ФГУП «Пилотажно-исследовательский центр» (ПИЦ). СРНК представляет собой навигационный комплекс нового типа, который должен сменить существующие инерциальные (когда компьютер вычисляет координаты самолета по движениям после взлета) и спутниковые системы. В соответствии с http://www.sdelanounas.ru/blogs/25635/ в комплексе используется так называемый относительный режим спутниковой навигации (ГЛОНАСС и GPS), когда сигналы с орбиты принимает не один, а два самолета, которые затем в режиме онлайн обмениваются координатами друг с другом. Двойное позиционирование дает точность координат в пределах 10 см. Поэтому пилот может «вслепую» вести самолет на посадку вплоть до касания полосы.The most widely used are satellite navigation systems (SNA). To increase the accuracy of navigation, which is necessary for landing systems, recently advanced SNAs have been proposed, such as the satellite radio navigation complex (SRNK), developed for naval aviation at the Federal State Unitary Enterprise Pilot Research Center (PIC). SRNK is a navigation complex of a new type, which should replace the existing inertial (when the computer calculates the coordinates of the aircraft according to the movements after take-off) and satellite systems. According to http://www.sdelanounas.ru/blogs/25635/, the complex uses the so-called relative mode of satellite navigation (GLONASS and GPS), when signals from orbit are received not by one but two aircraft, which are then exchanged online coordinates with each other. Double positioning gives an accuracy of coordinates within 10 cm. Therefore, the pilot can "blindly" lead the plane to landing until it touches the strip.
Однако во многих случаях при наличии помех и при работе, например, в условиях Крайнего Севера СНС не могут обеспечить надежное решение задач навигации, выхода ЛА к месту посадки и самой посадки пилотируемых и беспилотных ЛА на необорудованные или слабо оборудованные посадочные площадки, в частности, самолетов на посадочные полосы и вертолетов на ВП. В связи с большим количеством малооборудованных аэродромов и ВП во всем мире остро стоит задача создания относительно дешевых автономных бортовых систем навигации с высокой точностью, обеспечивающих безопасный и, вместе с тем, экономичный выход ЛА к месту назначения и безопасный и психологически комфортный для пилотов режим приземления и взлета даже в сложных метеоусловиях. О большом интересе к этим вопросам в США, в частности, свидетельствует разработка патентов на изобретения в области автономных и полуавтономных (гибридных, включающих в себя GPS) посадочных систем, зарегистрированных за последние 10-20 лет такими крупными фирмами как Rockwell Int. Corp.; Honeywell Int. Inc.; Airbus (FR); Winged Systems Corp.However, in many cases, in the presence of interference and during operation, for example, in the Far North, the SNA cannot provide a reliable solution to the problems of navigation, aircraft access to the landing site and the landing of manned and unmanned aircraft on unequipped or poorly equipped landing sites, in particular, aircraft on runways and helicopters at the VP. Due to the large number of low-equipped aerodromes and airspace around the world, the challenge is to create relatively cheap autonomous on-board navigation systems with high accuracy, providing a safe and, at the same time, economical exit of the aircraft to the destination and safe and psychologically comfortable landing mode for pilots and take-off even in difficult weather conditions. The great interest in these issues in the United States, in particular, is evidenced by the development of patents for inventions in the field of autonomous and semi-autonomous (hybrid, including GPS) landing systems, registered over the past 10-20 years by such large companies as Rockwell Int. Corp .; Honeywell Int. Inc .; Airbus (FR); Winged Systems Corp.
Принципиальным недостатком всех этих систем является то, что они не дают пилоту реальной картинки места посадки - его оптического (визуального) или радиолокационного изображения (РЛИ). Названные посадочные системы обеспечивают пилотов информацией о полете через показания приборов. Иногда системы посадки дают виртуальное (синтезированное) изображение места посадки. Но и то, и другое не гарантирует достоверности выдаваемой информации, что снижает доверие к этой информации со стороны экипажа.The fundamental drawback of all these systems is that they do not give the pilot a real picture of the landing site - its optical (visual) or radar image (RLI). These landing systems provide pilots with flight information through instrument readings. Sometimes landing systems give a virtual (synthesized) image of the landing site. But both that and another does not guarantee the reliability of the information issued, which reduces the credibility of this information on the part of the crew.
Психологическую уверенность в достоверности получаемой информации могут дать изображения, в частности, тепловизионные, телевизионные и др. приборы в видимом и ИК диапазонах (см., например, http://www.biplanecentre.ru/articles/page/22/). Однако эти приборы имеют ограничения по условиям применения. В этом смысле практически всепогодным и работающим даже в условиях отсутствия видимости является радиолокаторы малых дальностей.Psychological confidence in the reliability of the information received can be provided by images, in particular, thermal imaging, television and other devices in the visible and infrared ranges (see, for example, http://www.biplanecentre.ru/articles/page/22/). However, these devices have limitations on the conditions of use. In this sense, short-range radars are practically all-weather and work even in the absence of visibility.
Например, на авиасалоне МАКС-2011 компания ОАО «НПП «Радар ммс» представила систему «Видимость-2000». Система обеспечивает взлет, полет и посадку самолетов в условиях отсутствия оптической видимости, предоставляя информацию с высокой точностью обо всех параметрах, необходимых для успешного руления, причаливания к терминалам, информацию о состоянии взлетно-посадочной полосы. Модернизированная интеллектуальная система посадки с функцией синтетического зрения «Видимость-2000» позволяет обнаруживать, идентифицировать МП и в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме эффективно совершить посадку в неблагоприятных погодных условиях даже на необорудованные аэродромы. Ее применение позволяет при заходе на посадку формировать виртуальную глиссаду с отображением всей необходимой информации на лобовом стекле кабины пилота.For example, at the MAKS-2011 airshow, the company NPP Radar mms introduced the Visibility-2000 system. The system provides takeoff, flight and landing of aircraft in the absence of optical visibility, providing information with high accuracy about all the parameters necessary for successful taxiing, approaching to the terminals, information about the status of the runway. The modernized intelligent landing system with the synthetic vision function “Visibility-2000” allows you to detect, identify MFs and, in manual, semi-automatic or automatic mode, can effectively land in adverse weather conditions even on unequipped airfields. Its application allows you to form a virtual glide path when approaching, displaying all the necessary information on the windshield of the cockpit.
ОАО «НПП «Радар ммс» представлена также разработка мини РЛС обеспечения посадки 3 мм диапазона. Благодаря ей возможно всепогодное круглосуточное обнаружение МП и опасных предметов в районе посадки/взлета с получением информации высокой точности о взаимном расположении вертолета, земной поверхности, МП и наземных объектов.NPP Radar Mms OJSC also presented the development of mini radar for providing landing of 3 mm range. Thanks to it, all-weather round-the-clock detection of MP and dangerous objects in the landing / take-off area is possible with obtaining high-precision information about the relative position of the helicopter, the earth's surface, MP and ground objects.
Следует подчеркнуть, что локационные системы выдают экипажу вертолета объективную достоверную информацию, что обеспечивает экипажу психологически комфортные условия пилотирования. Но при этом важно, чтобы информирование было, по возможности, наиболее полным, с одной стороны, и было эффективно задействовано в самом процессе управления, с другой.It should be emphasized that location systems provide objective reliable information to the helicopter crew, which provides the crew with psychologically comfortable piloting conditions. But at the same time, it is important that the information is, as far as possible, the most complete, on the one hand, and is effectively involved in the management process itself, on the other.
Эти задачи частично решаются в предлагаемом способе навигации.These tasks are partially solved in the proposed navigation method.
В качестве прототипа можно рассматривать способ навигации, при котором с помощью радиолокатора осуществляют поиск, обнаружение и идентификацию МП ЛА, например, в виде МБУ, определяют местоположения ЛА относительно МП и его ВП и затем используют получаемую информацию для визуального или автоматического пилотирования ЛА, в том числе в сложных метеоусловиях и при плохой видимости.As a prototype, one can consider a navigation method in which, using the radar, search, detection and identification of the aircraft’s MP, for example, in the form of MBU, determine the location of the aircraft relative to the MP and its airspace and then use the information obtained for visual or automatic piloting of the aircraft, including in difficult weather conditions and with poor visibility.
Задачей изобретения является разработка способа навигации, позволяющего, основываясь на данных от бортового РЛП, решать задачи безопасной навигации вертолета как при подходе к МП, так и при «слепой» посадке, обеспечивая при этом экипажу комфортные условия пилотирования, основанные на высокой информативности и уверенности в достоверности получаемой информации.The objective of the invention is to develop a navigation method that allows, based on data from the airborne radar, to solve the problem of safe navigation of a helicopter both when approaching the MP and during a "blind" landing, while providing the crew with comfortable piloting conditions based on high information content and confidence in the reliability of the information received.
Сущность предлагаемого способа навигации, посадки и взлета вертолета (далее - ЛА) состоит в том, что используют бортовой радиолокатор посадки (РЛП) мм-диапазона, по данным которого формируют радиолокационное изображение (РЛИ), отображаемое, например, на мониторе многофункционального индикатора в кабине ЛА, и осуществляют поиск, обнаружение и идентификацию места посадки (МП) ЛА, например морской буровой установки (МБУ), определяют местоположение МП и его вертолетной площадки (ВП) относительно ЛА и осуществляют навигацию ЛА, при этом при работе РЛП в режиме поиска за счет сканирования реальным лучом антенны при вхождении объекта - «кандидата» на МП в зону поиска его обнаруживают и переводят РЛП в режим «Останов», при котором осуществляют автоматическое сопровождение (АС) точки сопровождения (ТС) - точки на поверхности земли, соответствующей на момент перехода в режим «Останов» априорно выбранной точке на РЛИ, так что при движении ЛА лоцируется и формируется РЛИ одного и того же участка поверхности, а объект РЛИ, совпадающий с ТС, не перемещается по монитору, далее на РЛИ совмещают курсор с изображением «кандидата» и, меняя ТС, устанавливают АС этого «кандидата», затем, при необходимости получения дополнительных данных о «кандидате» и его идентификации, РЛП переводят в режим локации с синтезированием антенной решетки (режим САР), по результатам которого формируют детальное РЛИ МП с высоким разрешением, по детальному РЛИ проводят идентификации лоцируемого «кандидата» и, если обнаруженный «кандидат» не идентифицируется как искомое МП, то осуществляют возврат в режим поиска, а в случае идентификации «кандидата» определяют по этому РЛИ местоположение его ВП и ориентацию ВП и МП относительно ЛА, проводят оценку возможности и определяют траекторию безопасного захода на посадку на ВП, и далее осуществляют полет по выбранной траектории в автоматизированном или ручном режиме, контролируя взаимное положение МП и ЛА по РЛИ, непрерывно формируемому по данным РЛП в режиме реального луча и при АС ТС, совмещенной сначала с МП, а затем с его ВП; при этом в автоматизированном режиме полет осуществляют по автопилоту в ТС, а при подлете к ВП формируют на РЛИ точку проекции (ТП) и линию проекции (ЛП) на горизонтальную плоскость соответственно выбранной точки ЛА, например антенны РЛП, и его строительной оси и, управляя вектором скорости ЛА, совершают зависание ЛА над ВП и его посадку, добиваясь в режиме ручного визуального или автоматического управления вертолетом совмещения на РЛИ ТП и ЛП с точкой посадки ВП (ТПВП) и линией посадки ВП (ЛПВП), характеризующих место посадки ЛА на ВП и направление его строительной оси.The essence of the proposed method of navigation, landing and take-off of a helicopter (hereinafter - LA) is that they use an on-board landing radar (RLP) of the mm range, according to which a radar image (RLI) is formed, displayed, for example, on the monitor of a multi-function indicator in the cockpit LA, and search, detection and identification of the landing site (MP) of the aircraft, for example, an offshore drilling rig (MBU), determine the location of the MP and its helipad (VP) relative to the aircraft and navigate the aircraft, while working e RLP in search mode due to scanning by an actual beam of the antenna when an object - “candidate” on the MP enters the search zone, it is detected and the RLP is in the “Stop” mode, in which automatic tracking (AS) of the tracking point (TS) is carried out - points on the surface of the earth corresponding at the time of the transition to the “Stop” mode to an a priori selected point on the radar, so that when the aircraft moves, the radar image is located and formed on the same surface area, and the radar object, which coincides with the vehicle, does not move around the monitor, then on the radar combine the cursor with the image of the “candidate” and, changing the TS, set the AS of this “candidate”, then, if necessary, to obtain additional data about the “candidate” and its identification, the RLP is transferred to the location mode with the synthesis of the antenna array (CAP mode), according to which a detailed high-resolution radar image is generated, a detailed radar image is used to identify the location of the “candidate” and if the detected “candidate” is not identified as the desired MP, then they return to the search mode, and if the “candidate” is identified according to this radar, share the location of its VP and the orientation of the VP and MP relative to the aircraft, assess the possibility and determine the path of a safe approach to the VP, and then fly along the selected path in an automated or manual mode, controlling the relative position of the MP and the aircraft along the radar, continuously formed according to the radar data in the real beam mode and at the AS of the vehicle, combined first with the MP, and then with its VP; while in automated mode, the flight is performed by autopilot in the vehicle, and when approaching the airfield, they form a projection point (TP) and a projection line (LP) on the horizontal plane of the selected aircraft point, for example, the radar antenna, and its building axis and controlling the aircraft’s velocity vector, the aircraft hangs over the aircraft and landing, achieving in the manual visual or automatic control mode the helicopter aligns on the radar of the aircraft and the aircraft with the landing point of the aircraft (TPVP) and the line of landing of the aircraft (LPVP), characterizing the place of landing of the aircraft on the aircraft and direction lenght of its construction axis
При этом АС выбранной ТС осуществляют путем расчета изменяющихся во времени наклонной дальности, азимута и угла места ТС относительно фазового центра антенны РЛП, исходя из имеющихся на борту текущих оценок взаимного положения ЛА и ТС, вектора скорости и высоты полета ЛА, и по результатам расчета изменяют направление и дальность лоцирования РЛП и соответственно учитывают это при формировании РЛИ и траектории полета ЛА на автопилоте.In this case, the AS of the selected vehicle is carried out by calculating the time-varying slant range, azimuth and elevation angle of the vehicle relative to the phase center of the radar antenna, based on the current estimates of the relative position of the aircraft and the vehicle, the velocity and altitude vector of the aircraft, and the calculation results the direction and range of radar location and, accordingly, take this into account when forming the radar and the flight path of the aircraft on autopilot.
Кроме того, для осуществления режима САР сначала ЛА переводят в режим равномерного прямолинейного полета с курсовым углом «кандидата» не менее 15 град., в РЛП отключают механическое сканирование антенной и используют режим АС ТС, совпадающей с «кандидатом» на МП, выбирают параметры лоцирования и формирования детального РЛИ, затем лоцируют МП на интервале синтезирования и по результатам лоцирования формируют детальное РЛИ.In addition, for the implementation of the ATS mode, the aircraft is first transferred to the uniform rectilinear flight mode with the heading angle of the “candidate” of at least 15 degrees. In the RLP, mechanical scanning of the antenna is turned off and the AC system of the vehicle coinciding with the “candidate” for MP is used, the location parameters are selected and the formation of a detailed radar image, then they locate the MP in the synthesis interval and, based on the results of the location, form a detailed radar image.
При этом, если при АС ТС на экране монитора наблюдается движение РЛИ в ТС, то проводят корректировку оценки вектора скорости, добиваясь, чтобы сопровождаемый объект, совпадающий с ТС, оставался неподвижным на РЛИ, и, при необходимости, дополнительно корректируя его положение на РЛИ, наводя курсор на нужную точку и уточняя тем самым ТС.At the same time, if at the vehicle’s AC the movement of the radar image in the vehicle is observed on the screen of the monitor, then the velocity vector is estimated, ensuring that the tracked object coinciding with the vehicle remains stationary on the radar, and, if necessary, additionally adjusting its position on the radar, hovering over the desired point and thereby clarifying the vehicle.
Для получения на РЛИ ВП изображений ТПВП и ЛПВП на ней устанавливают отражающие маркеры, имеющие характерный вид, позволяющий пилоту по РЛИ ВП определять положение ЛА относительно этих ТПВП и ЛПВП.In order to receive images of TPVP and HDL on the airborne radar radar, reflective markers are installed on it, which have a characteristic appearance that allows the pilot on the radar radar to determine the position of the aircraft relative to these TPVP and HDL.
При этом для обеспечения в РЛП лоцирования в требуемом направлении при появлении у ЛА крена и тангажа текущие значения отклонения вертолета от горизонтального положения, полученные, например, с помощью датчиков крена и тангажа, учитывают при формировании лучей антенны РЛП.At the same time, in order to ensure the radar positioning in the required direction when the roll and pitch appear in the aircraft, the current values of the helicopter deviation from the horizontal position, obtained, for example, using the roll and pitch sensors, are taken into account when forming the radar antenna rays.
Технический результат применения предлагаемого способа навигации, посадки и взлета вертолета заключается в обеспечении всепогодного и психологически комфортного для экипажа вертолета (или операторов беспилотным ЛА) безопасного пилотирования ЛА на всех этапах его посадки и взлета, в том числе, в сложных метеоусловиях и при плохой видимости, основанного на расширении и более полном использовании информации от бортового РЛП, ее адаптации к текущим задачам пилотирования.The technical result of the application of the proposed method of navigation, landing and take-off of a helicopter is to ensure all-weather and psychologically comfortable for the helicopter crew (or operators of unmanned aerial vehicles) safe piloting of the aircraft at all stages of its landing and take-off, including in difficult weather conditions and with poor visibility, based on the expansion and fuller use of information from airborne radar, its adaptation to the current tasks of piloting.
Перечень фигурList of figures
На фиг. 1 изображена модель морской буровой установки.In FIG. 1 shows a model of an offshore drilling rig.
На фиг. 2 изображено РЛИ, полученное при моделировании режима РЛЧ при обнаружении морской буровой установки на дальности порядка 2700 м.In FIG. Figure 2 shows the radar image obtained by modeling the radar detection mode when an offshore drilling rig is detected at a range of about 2700 m.
На фиг. 3 изображено РЛИ морской буровой установки в режиме САР.In FIG. Figure 3 shows the radar data of an offshore drilling rig in the ATS mode.
На фиг. 4 изображено РЛИ при моделировании режима реального луча на дальности 800 м до МБУ.In FIG. Figure 4 shows the radar image when modeling the real beam mode at a distance of 800 m from the MBU.
На фиг. 5 изображено РЛИ МБУ при моделировании работы РЛП в режиме реального луча на дальности 300 м после выхода вертолета в сектор безопасной посадки.In FIG. Figure 5 shows the radar detector MBU when simulating the operation of the radar in real beam at a range of 300 m after the helicopter enters the safe landing sector.
На фиг. 6 изображено РЛИ МБУ и ее посадочной площадки с отображением на РЛИ красной точкой проекции на плоскость ВП «центра» вертолета, например расположения антенны РЛП, при моделировании работы РЛП в режиме реального луча при высоте ЛА над ВП 30 м.In FIG. Figure 6 shows the radar detector of the MBU and its landing site with a red projection on the radar plane showing the “center" of the helicopter, for example, the location of the radar antenna, when simulating the radar in real beam mode at an aircraft height of 30 m above the altitude.
При подлете вертолета к МП в РЛП, как правило, за счет сканирования реальным лучом (лучами) антенны организуется обзор некоторой зоны местности. По дальности эта зона определяется максимальной дальностью работы РЛП и зоной просмотра по дальности. По углам - сектором механического сканирования антенной и количеством и шириной одновременно формируемых лепестков диаграммы направленности (ДН) антенны РЛП. При этом осуществляют поиск и обнаружение МП, просмотр окружающей наземной (надводной) обстановки, а также возможно обнаружение маловысотных воздушных объектов, могущих помешать полету вертолета. По данным лоцирования формируется РЛИ поверхности и объектов, попадающих в зону обзора с разрешением, определяемым по дальности полосой зондирующего сигнала, а по азимуту - шириной одного луча антенны РЛП. Это РЛИ выводится на индикатор в кабине вертолета или на рабочем месте оператора БПЛА.When approaching a helicopter to the MP in the radar, as a rule, due to scanning the antenna with a real beam (s), an overview of a certain area of the terrain is organized. In range, this zone is determined by the maximum range of the radar and the viewing area in range. At the corners - the sector of mechanical scanning by the antenna and the number and width of simultaneously formed lobes of the radiation pattern (LH) of the radar antenna. At the same time, they search and detect MF, view the surrounding ground (surface) situation, and it is also possible to detect low-altitude air objects that could interfere with helicopter flight. According to the location data, radar images of the surface and objects that fall into the field of view with a resolution determined by the range of the probe signal band, and in azimuth by the width of one beam of the radar antenna are formed. This radar information is displayed on the indicator in the helicopter cockpit or at the workplace of the UAV operator.
При приближении вертолета к МП на максимальную дальность работы РЛП на РЛИ появляется РЛИ МП, которое перемещается по РЛИ в соответствии с движением вертолета. Для исключения этого перемещения и стабилизации изображения включают режим «Останов», при котором используется АС ТС. АС ТС характеризуется тем, что РЛП переходит в сопровождение этой точки по дальности и по углам, а положение выбранной ТС на РЛИ стабилизируется (остается неизменным при движении ЛА). Это сопровождение может быть достигнуто разными способами, в том числе за счет компенсации изменения дальности и угла визирования ТС при движении вертолета за счет знания его вектора скорости. В режиме «Останов» используется АС заранее выбранной точки РЛИ, например, соответствующий центральной точке на максимальной дальности РЛИ.When the helicopter approaches the MP at the maximum range of the RLP on the radar, a radar blinker appears, which moves along the radar in accordance with the movement of the helicopter. To exclude this movement and image stabilization, the “Stop” mode is activated, in which the AS TS is used. AC TS is characterized by the fact that the RLP goes into tracking this point in range and in angles, and the position of the selected TS on the radar is stabilized (remains unchanged when the aircraft moves). This tracking can be achieved in various ways, including by compensating for changes in the range and angle of sight of the vehicle during the movement of the helicopter due to the knowledge of its speed vector. In the “Stop” mode, the AC of a pre-selected point of radar information is used, for example, corresponding to the central point at the maximum distance of the radar image.
Останов РЛИ позволяет оператору более внимательно проанализировать получаемое РЛИ «кандидата» на искомое МП, точно навестись на него, например, с помощью курсора и, тем самым, выбрать новую ТС и дать команду на ее сопровождение.Stopping the radar image allows the operator to more closely analyze the received radar image of the “candidate” for the desired MP, precisely look at it, for example, using the cursor and, thereby, select a new vehicle and give a command to accompany it.
По этой команде автоматически центр лоцируемой РЛП зоны (по дальности, азимуту и углу места) и центр РЛИ на экране монитора совмещают с ТС и удерживают это совмещение при движении ЛА. При этом лоцирование осуществляется в режиме реального луча.By this command, the center of the radar-located zone (in range, azimuth and elevation) and the center of the radar image on the monitor screen are automatically combined with the vehicle and hold this alignment when the aircraft moves. In this case, the location is carried out in real beam mode.
При необходимости подтверждения, что обнаруженный объект действительно является искомым МП, для его идентификации и определения ориентации МП и его ВП относительно ЛА проводится режим ситезированной антенной решетки (САР).If it is necessary to confirm that the detected object is indeed the desired MF, a mode of a mesh antenna array (ATS) is carried out to identify it and determine the orientation of the MF and its VP relative to the aircraft.
При выдаче оператором команды на получение детального РЛИ в режиме САР возможно совмещение двух режимов работы РЛП: непрерывного лоцирования реальным лучом (РЛЧ) и однократного просмотра выбранного объекта (ТС) в режиме САР. Для этого устанавливают курсовой угол на выбранный объект не меньше 15-25 град., выбирают разрешение, например, δR=1 м. Антенна в двух плоскостях за счет механического разворота переводится в направление на ТС. Механическое сканирование отключается. На фиг. 1 представлена трехмерная модель морской буровой установки (МБУ), используемая при моделировании, а на фиг. 2 - РЛИ, полученное при моделировании режима РЛЧ при обнаружении. На фиг. 3 представлено РЛИ той же МБУ в режиме САР, где также показана определенная по РЛИ ориентация ВП (направление центра сектора безопасного захода на посадку). При этом в режиме РЛЧ разрешение по азимуту было 2 градуса, что на дальности 2.5 км составляет примерно 83 м, а в режиме САР разрешение по обеим координатам на той же дальности составляло 1 м. При таком разрешении в режиме САР отчетливо видна ВП с маркерами на ней.When the operator issues a command to receive detailed radar data in the CAP mode, it is possible to combine two modes of the RLP operation: continuous location with a real beam (RLC) and a single viewing of the selected object (TS) in the CAP mode. To do this, set the heading angle to the selected object not less than 15-25 degrees. Select a resolution, for example, δR = 1 m. The antenna in two planes is translated into the direction of the vehicle due to a mechanical turn. Mechanical scanning is disabled. In FIG. 1 shows a three-dimensional model of an offshore drilling rig (MBU) used in the simulation, and in FIG. 2 - radar image obtained by modeling the radar detection mode upon detection. In FIG. Figure 3 shows the radar data of the same MBU in the ATS mode, which also shows the airspace orientation determined by the radar data (direction of the center of the safe approach sector). At the same time, in the RLC mode, the azimuth resolution was 2 degrees, which is about 83 m at a distance of 2.5 km, and in the CAP mode, the resolution in both coordinates at the same range was 1 m. With this resolution, the CW with markers on her.
При полете сопровождение ТС осуществляется путем расчета текущего положения МБУ относительно ЛА, полученное, исходя из знания вектора скорости ЛА. Максимально возьожный сектор обзора в отсутствии режима САР определяется суммарной шириной многолучевой ДН (электронным сканированием) антенны РЛП и возможностями механического сканирования этой антенной (с уменьшением сектора сканирования из-за разворота антенны от направления строительной оси ЛА в сторону на ТС). В режиме САР сектор обзора определяется только возможностями многолучевой ДН. При этом при проведении режима САР накладываются дополнительные ограничения на траекторию полета вертолета: на интервале синтезирования кроме полета при курсовом угле ТС более 15 град., также желательно выдерживание равномерного прямолинейного полета.During flight, vehicle tracking is carried out by calculating the current position of the MBU relative to the aircraft, obtained on the basis of knowledge of the aircraft's velocity vector. The maximum open sector of the review in the absence of the ATS mode is determined by the total width of the multi-beam beam (electronic scanning) of the radar antenna and the possibilities of mechanical scanning of this antenna (with a decrease in the scanning sector due to the antenna turning from the direction of the aircraft’s construction axis to the side of the vehicle). In the CAP mode, the field of view is determined only by the capabilities of the multipath beam. Moreover, when carrying out the ATS mode, additional restrictions are imposed on the flight path of the helicopter: on the synthesis interval, in addition to flying at a vehicle heading angle of more than 15 degrees, it is also desirable to maintain a uniform straight flight.
По результатам оценки взаимного расположения вертолета и МБУ и ориентации МБУ разрабатывается вариант полета вертолета к МБУ и его захода на посадку с учетом сектора безопасного захода на ВП. При автолпилоте вертолет летит по выбранной траектории, но пилот может изменять полет за счет изменения вектора скорости вертолета. Во всех режимах пилот контролирует полет ЛА по РЛИ и отображаемым, например, на мониторе многофункционального индикатора (МФИ) данным о дальности до МБУ (ТС), о скорости полета, о направлении этой скорости, о курсовом угле МБУ и пр. Наличие изображения МБУ в центре РЛИ свидетельствует, что режим сопровождения ТС осуществляется и что используемые для этого оценки вектора скорости вертолета верны. В качестве примера на фиг. 4 изображено РЛИ при моделировании режима реального луча на дальности 800 м до МБУ.Based on the assessment of the relative position of the helicopter and the MBU and the orientation of the MBU, a variant of the helicopter’s flight to the MBU and its approach approach is being developed taking into account the safe approach sector for the airspace. In autopilot, the helicopter flies along the chosen path, but the pilot can change the flight by changing the helicopter's velocity vector. In all modes, the pilot controls the flight of the aircraft along the radar image and the data displayed, for example, on the monitor of a multifunctional indicator (MFI) about the distance to the MBU (TS), about the flight speed, about the direction of this speed, about the course angle of the MBU, etc. The presence of the MBU image in the center of the radar data indicates that the vehicle tracking mode is carried out and that the helicopter speed vector estimates used for this are correct. As an example in FIG. Figure 4 shows the radar image when modeling the real beam mode at a distance of 800 m from the MBU.
На фиг. 5 приведено РЛИ МБУ при моделировании работы РЛП в режиме реального луча на дальности 300 м после выхода вертолета в сектор разрешенного захода на посадку. За счет маневра вертолета ВП с маркерами на ней (нижняя часть чертежа) развернута в сторону вертолета.In FIG. Figure 5 shows the radar warning system of the MBU when simulating the operation of the radar in real beam at a range of 300 m after the helicopter exits into the sector of permitted approach. Due to the maneuver of the helicopter, the VP with markers on it (the lower part of the drawing) is deployed towards the helicopter.
При неточном знании скорости вертолета ТС (изображение объекта) будет выходить из центра РЛИ, т.е. АС будет в этом случае неточным. Для корректировки АС ТС (ВП МБУ) осуществляют корректировку оценки вектора скорости вертолета и уточнение положения ТС. Для этого, например, с помощью кнопок на МФИ меняют оценку вектора скорости до прекращения смещения изображения сопровождаемого объекта относительно центра РЛИ и затем уточняют положение ТС, совмещая ее с центром ВП. Таким образом, можно обеспечить достаточно высокую точность сопровождения.With inaccurate knowledge of the helicopter speed, the vehicle (object image) will exit the center of the radar, i.e. The speaker will be inaccurate in this case. To adjust the AS TS (VP MBU) carry out the adjustment of the estimation of the speed vector of the helicopter and clarify the position of the vehicle. For this, for example, using the buttons on the MFIs, the velocity vector estimate is changed until the image displacement of the tracked object ceases relative to the center of the radar image and then the position of the vehicle is refined, combining it with the center of the airspace. Thus, a sufficiently high tracking accuracy can be ensured.
Такой режим полета на автопилоте с визуальной коррекцией по РЛИ положения вертолета относительно ВП и оценки его вектора скорости достаточно прост, но требует участия в пилотировании члена экипажа. Возможен переход на автоматическое сопровождение выбранного радиоконтрастного объекта или участка РЛИ, например, за счет использования корреляционного метода.Such a flight mode on autopilot with visual correction according to the radar data of the position of the helicopter relative to the airspace and estimation of its velocity vector is quite simple, but requires the participation of a crew member in piloting. It is possible to switch to automatic tracking of the selected radio-contrast object or radar section, for example, by using the correlation method.
По мере приближения к объекту изображение на РЛИ увеличивается и становится более детальным, позволяя пилоту уточнить с помощью выбора ТС место посадки и сформировать более точную траекторию захода на посадку в определенном секторе безопасной посадки, составляющем, как правило, 90…120 градусов.As you approach the object, the image on the radar image is enlarged and becomes more detailed, allowing the pilot to clarify the landing site with the help of the vehicle selection and to form a more accurate approach path in a certain sector of safe landing, usually 90 ... 120 degrees.
В непосредственной близости ЛА от ВП осуществляется отключение автопилота и переход на ручное визуальное (в условиях плохой видимости осуществляемое по РЛИ) или на автоматическое управление вертолетом по РЛИ. Для этого на РЛИ, формируемом при лоцировании ВП в надир или на близких к нему углах, отображается точка проекции (ТП) «центра» вертолета (или какой-либо другой его точки) на горизонтальную плоскость (на землю) - красная точка на фиг. 6. Кроме того, на РЛИ может быть отражена линия проекции (ЛП) строительной оси ЛА. РЛП с помощью РЛИ обеспечивает визуализацию ВП, ее маркеров (в том числе, косвенно или непосредственно обозначающих ТПВП и ЛПВП) относительно ТП и ЛП ЛА. При ручном управлении пилот, управляя вектором скорости ЛА, совмещает ТП с ТПВП и ЛП с ЛПВП, что обеспечивает наведение вертолета на центр ВП при требуемом направлении его строительной оси. При автоматической посадке такое совмещение достигается, например, за счет корреляционного метода при использовании имеющегося опорного РЛИ.In the immediate vicinity of the aircraft from the VP, the autopilot is switched off and switched to manual visual (in conditions of poor visibility carried out by radar) or to automatically control the helicopter by radar. To do this, on the radar image formed when the VP is positioned in the nadir or at corners close to it, the projection point (TP) of the "center" of the helicopter (or some other point thereof) on the horizontal plane (on the ground) is displayed — the red dot in FIG. 6. In addition, the projection line (PL) of the aircraft’s construction axis may be reflected on the radar. Radar radar imaging with the help of radar imaging provides visualization of the airspace, its markers (including indirectly or directly indicating TPVP and HDL) relative to the TP and LA of the aircraft. With manual control, the pilot, controlling the speed vector of the aircraft, combines TP with TPVP and LP with HDL, which ensures that the helicopter is guided to the center of the VP with the required direction of its construction axis. With automatic landing, such a combination is achieved, for example, due to the correlation method using the existing reference radar.
При взлете ЛА использование РЛИ РЛП аналогично режиму посадки.When taking off an aircraft, the use of radar radar is similar to the landing mode.
Для информации пилота возможно проводить оценку и выдачу цифровых данных о положении вертолета и точки посадки с использованием имеющихся на борту датчиков скорости вертолета и его высоты.For pilot information, it is possible to evaluate and issue digital data on the position of the helicopter and the landing point using the helicopter speed and height sensors on board.
При изменении наклона антенны за счет крена и тангажа вертолета смещение формируемого РЛИ может компенсироваться, например, цифровым способом на основе данных со специальных измерителей этих параметров, установленных на борту вертолета.When the antenna tilt changes due to the roll and pitch of the helicopter, the shift of the generated radar image can be compensated, for example, digitally based on data from special meters of these parameters installed on board the helicopter.
Для иллюстрации характера РЛИ и возможности ручного визуального пилотирования по этим РЛИ на фиг. 6 приведено РЛИ, полученное при моделировании случая, когда используется многолепестковая антенна из 16×16 лучей и 256 приемных модулей. Механическое сканирование отсутствует. При высоте вертолета над уровнем ВП примерно 30 м и его смещении относительно центра ВП примерно на 6 м на РЛИ видны края ВП и расположение на ней 6-ти маркеров с разрешением примерно 1.5 м (по азимуту) на 1.3 м (по углу места). Красная точка соответствует проекции центра вертолета и может быть определена с высокой точностью. Можно отметить, что при переходе к механическому сканированию РЛИ получаются сглаженными и более соответствующими обычному изображению, но зато это РЛИ меняется скачками.To illustrate the nature of the radar image and the possibility of manual visual piloting of these radar data in FIG. Figure 6 shows the radar image obtained by simulating the case when a multi-leaf antenna of 16 × 16 beams and 256 receiving modules is used. There is no mechanical scan. At a helicopter height above the airspace level of approximately 30 m and its offset relative to the center of the airspace by approximately 6 m, the edges of the airspace and the location of 6 markers on it with a resolution of approximately 1.5 m (in azimuth) by 1.3 m (in elevation) are visible on the radar. The red dot corresponds to the projection of the center of the helicopter and can be determined with high accuracy. It can be noted that when moving to mechanical scanning, the radar images are smoothed and more consistent with the usual image, but this radar image changes in jumps.
Маркеры для БРЛП могут быть выполнены в виде УО и устанавливаются заподлицо на ВП. При использовании 6-ти маркеров, приводимых на фиг. 6, ТП и ЛП ВП определяются, исходя их расположения этих маркеров. Возможно усложнение РЛИ ВП, например, за счет нанесения на ВП рисунка с использованием диффузно отражающих покрытий, позволяющих при снижении вертолета и уменьшении лоцируемого и отображаемого на РЛИ участка однозначно определять расположение ТП ВП и направление ЛП ВП.Markers for ballistic radar can be made in the form of UO and installed flush on the VP. When using the 6 markers shown in FIG. 6, TP and LP VP are determined based on their location of these markers. It is possible to complicate the airborne radar data, for example, by applying a pattern to the airplanes using diffusely reflecting coatings, which, when reducing the helicopter and reducing the area located and displayed on the radar data, can unambiguously determine the location of the airplanes and the airplanes.
Для увеличения безопасности одновременно, по возможности, используют световые маркеры (огни), наблюдаемые на малых дальностях даже в условиях плохой видимости.To increase safety, at the same time, whenever possible, use light markers (lights), observed at short ranges even in conditions of poor visibility.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014142180/07A RU2578202C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Method for helicopter navigation, takeoff and landing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014142180/07A RU2578202C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Method for helicopter navigation, takeoff and landing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2578202C1 true RU2578202C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014142180/07A RU2578202C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Method for helicopter navigation, takeoff and landing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2578202C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU178879U1 (en) * | 2017-10-03 | 2018-04-23 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | A device for determining the possibility of detecting an airplane take-off from an aerodrome over-the-horizon radar station |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2632755B1 (en) * | 1988-06-08 | 1994-05-27 | Thomson Csf | ASSISTANCE SYSTEM FOR MOVING MOBILES IN GROUP TRAINING |
| US6118401A (en) * | 1996-07-01 | 2000-09-12 | Sun Microsystems, Inc. | Aircraft ground collision avoidance system and method |
| RU2322683C2 (en) * | 2006-04-25 | 2008-04-20 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Мифотекс" | Arrangement for recurring safety of flight of helicopter |
| RU2370786C2 (en) * | 2007-12-17 | 2009-10-20 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Мифотекс" | Device for prevention of helicopter collision wit obstacles |
| RU2384862C2 (en) * | 2008-05-21 | 2010-03-20 | Василий Васильевич Ефанов | Method of ensuring helicopter flight and landing safety and device for realising said method |
| RU2445234C2 (en) * | 2010-06-24 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АВТЭКС" | Helicopter safety system for critical flying conditions |
| FR2969307A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-22 | Thales Sa | METHOD AND DEVICE FOR TRACKING FIELD VARIATION |
-
2014
- 2014-10-21 RU RU2014142180/07A patent/RU2578202C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2632755B1 (en) * | 1988-06-08 | 1994-05-27 | Thomson Csf | ASSISTANCE SYSTEM FOR MOVING MOBILES IN GROUP TRAINING |
| US6118401A (en) * | 1996-07-01 | 2000-09-12 | Sun Microsystems, Inc. | Aircraft ground collision avoidance system and method |
| RU2322683C2 (en) * | 2006-04-25 | 2008-04-20 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Мифотекс" | Arrangement for recurring safety of flight of helicopter |
| RU2370786C2 (en) * | 2007-12-17 | 2009-10-20 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Мифотекс" | Device for prevention of helicopter collision wit obstacles |
| RU2384862C2 (en) * | 2008-05-21 | 2010-03-20 | Василий Васильевич Ефанов | Method of ensuring helicopter flight and landing safety and device for realising said method |
| RU2445234C2 (en) * | 2010-06-24 | 2012-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АВТЭКС" | Helicopter safety system for critical flying conditions |
| FR2969307A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-22 | Thales Sa | METHOD AND DEVICE FOR TRACKING FIELD VARIATION |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU178879U1 (en) * | 2017-10-03 | 2018-04-23 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | A device for determining the possibility of detecting an airplane take-off from an aerodrome over-the-horizon radar station |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9851724B2 (en) | Automatic take-off and landing control device | |
| US7852236B2 (en) | Aircraft synthetic vision system for approach and landing | |
| EP2118713B1 (en) | Precision approach control | |
| EP2228626B1 (en) | Method and system for correlating data sources for on-board vehicle displays | |
| EP2413101B1 (en) | Method and system for attitude differentiation in enhanced vision images of an aircraft cockpit display | |
| US7917289B2 (en) | Perspective view primary flight display system and method with range lines | |
| US20070290918A1 (en) | System for detecting obstacles in the vicinity of a touchdown point | |
| EP3709116B1 (en) | Guidance deviation derivation from high assurance hybrid position solution system and method | |
| EP3702869B1 (en) | Autonomous aircraft sensor-based positioning and navigation system using markers | |
| US20210390870A1 (en) | Docking guidance display methods and systems | |
| US20210350716A1 (en) | Detecting and avoiding conflicts between aircraft | |
| Hecker et al. | Optical aircraft positioning for monitoring of the integrated navigation system during landing approach | |
| CN108974374A (en) | Round-the-clock what comes into a driver's talk down system | |
| RU49297U1 (en) | INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX OF AIRCRAFT | |
| RU2578202C1 (en) | Method for helicopter navigation, takeoff and landing | |
| EP3702871B1 (en) | Design and processing of multispectral sensors for autonomous flight | |
| EP3702870B1 (en) | System for multispectral object identification and corresponding method | |
| Bailey et al. | Aspects of synthetic vision display systems and the best practices of the NASA's SVS project | |
| RU2654455C1 (en) | Method of the aircraft coordinate identification when landing on the aircraft carrier and the device for its implementation | |
| US20230117700A1 (en) | Landing zone landing assistance system for a rotary wing aircraft | |
| Hecker et al. | Integrity Enhancement of an Integrated Navigation System with Optical Sensors | |
| Dieffenbach | Autonomous precision approach and landing system (APALS) | |
| Sykora | Rotorcraft visual situational awareness solving the pilotage problem for landing in degraded visual environments | |
| Malycke | Developmental Evaluation of the B-1B Aircraft | |
| Pritchard | The Problems of Blind Landing |