RU2584975C1 - Method for automatic alignment of aircraft lengthwise axis with axis of landing strip - Google Patents

Method for automatic alignment of aircraft lengthwise axis with axis of landing strip Download PDF

Info

Publication number
RU2584975C1
RU2584975C1 RU2016110126/93A RU2016110126A RU2584975C1 RU 2584975 C1 RU2584975 C1 RU 2584975C1 RU 2016110126/93 A RU2016110126/93 A RU 2016110126/93A RU 2016110126 A RU2016110126 A RU 2016110126A RU 2584975 C1 RU2584975 C1 RU 2584975C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
aircraft
oscillations
axis
frequencies
Prior art date
Application number
RU2016110126/93A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Борисович Широков
Original Assignee
Игорь Борисович Широков
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 Игорь Борисович Широков filed Critical Игорь Борисович Широков
Priority to RU2016110126/93A priority Critical patent/RU2584975C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2584975C1 publication Critical patent/RU2584975C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: aviation; radio engineering.
SUBSTANCE: novel method for automatic alignment of aircraft lengthwise axis with axis of landing strip (LS) is placing in runway plane along its axis of several repeaters, each of which by their antennae initially receives initial high-frequency oscillations, frequency shifts to its certain frequency and their antennae secondary emits in direction of primary radiation antennas arranged on wing planes. Two antennae of aircraft interferometer transformed high-frequency oscillations are secondary received and mixed with initial high-frequency oscillations, as a result, in each channel of aircraft interferometer selected combinatorial low-frequency components of difference between initial and transformed high-frequency oscillations. Selected in each channel of interferometer low frequencies equal to shift frequencies introduced by each relay. Measuring phase difference between low frequencies selected in each channel, angle of arrival of radio waves from each of relay is measured. By control of aircraft so that signal at output of each phase meters is maintained at zero level, matching of aircraft lengthwise axis with LS axis is obtained.
EFFECT: method for automatic alignment of aircraft lengthwise axis with axis of runway can be used in organization of aircraft automatic homing and landing on LS.
1 cl

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при организации автоматического привода и посадки летательного аппарата на взлетно-посадочную полосу (ВПП).The invention relates to the field of radio engineering and can be used to organize an automatic drive and landing of an aircraft on the runway.

Известны способы привода летательных аппаратов, основанные на излучении приводных маяков. Однако позиционирование летательных аппаратов при этом осуществляется амплитудными методами и на достаточно больших расстояниях. Точность позиционирования при этом оказывается невысокой.Known methods for driving aircraft based on the emission of drive beacons. However, the positioning of aircraft in this case is carried out by amplitude methods and at sufficiently large distances. The positioning accuracy is not high.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению относится Способ определения угла прихода радиоволн, основанный на измерении разности фаз между сигналами в двух разнесенных точках пространства, описанный в авт. св. СССР № 1718149 и опубликованный в БИ № 9, 07.03.1992, G01R 29/08.Closest to the alleged invention relates to a Method for determining the angle of arrival of radio waves, based on measuring the phase difference between the signals at two separated points of space, described in ed. St. USSR No. 1718149 and published in BI No. 9, 03.03.1992, G01R 29/08.

По этому способу определения угла прихода радиоволн первоначально в двух независимых каналах генерируют непрерывные высокочастотные колебания с двумя различными, мало отличающимися друг от друга частотами f1 и f2. Эти колебания через циркуляторы подают на две независимые антенны первичного излучения и вторичного приема и первично излучают в направлении третьей антенны первичного приема и вторичного излучения, где оба эти непрерывные высокочастотные колебания первично принимают и подают на управляемый фазовращатель отражательного типа, фазовый сдвиг которого регулируют генератором низкой частоты. При этом в первично принятые высокочастотные колебания вводят монотонно нарастающий фазовый сдвиг. Трансформированные таким образом по частоте непрерывные высокочастотные колебания с частотами

Figure 00000001
и
Figure 00000002
вторично излучают в направлении разнесенных в пространстве антенн первичного излучения и вторичного приема, где оба эти вторично излученные колебания антеннами первичного излучения и вторичного приема вторично принимают и через два циркулятора подают на два смесителя в каждом канале в отдельности, при этом в смесителях принятые колебания смешивают с исходными непрерывными высокочастотными колебаниями и выделяют комбинационные низкочастотные составляющие разности исходных и трансформированных по частоте высокочастотных колебаний. В том канале, где генерируют высокочастотные колебания с частотой f1, выделяют комбинационную низкочастотную составляющую с частотой
Figure 00000003
а в том канале, где генерируют высокочастотные колебания с частотой f2, выделяют комбинационную низкочастотную составляющую с частотой
Figure 00000004
при этом выделенные низкочастотные колебания одинаковой частоты подают на фазометр, где измеряют разность фаз между этими двумя комбинационными низкочастотными составляющими. На основе измеренной разности фаз и известного расстояния между антеннами рассчитывают угол прихода радиоволн по формуле:According to this method for determining the angle of arrival of radio waves, continuous high-frequency oscillations with two different, slightly different frequencies f 1 and f 2 are initially generated in two independent channels. These oscillations are fed through circulators to two independent antennas of primary radiation and secondary reception and are primarily radiated in the direction of the third antenna of primary reception and secondary radiation, where both of these continuous high-frequency oscillations are primarily received and fed to a controlled reflective phase shifter, the phase shift of which is regulated by a low-frequency generator . In this case, a monotonously increasing phase shift is introduced into the initially adopted high-frequency oscillations. Continuous high-frequency oscillations transformed in frequency in this way with frequencies
Figure 00000001
and
Figure 00000002
secondly emitted in the direction of the antennas of primary radiation and secondary reception, spaced apart in space, where both these second-radiated oscillations by the antennas of primary radiation and secondary reception are secondarily received and fed through two circulators to two mixers in each channel separately, while in the mixers the received oscillations are mixed with initial continuous high-frequency oscillations and distinguish the combination low-frequency components of the difference between the initial and frequency-transformed high-frequency oscillations . In the channel where high-frequency oscillations with a frequency of f 1 are generated, a combination low-frequency component with a frequency of
Figure 00000003
and in the channel where high-frequency oscillations with a frequency of f 2 are generated, a combination low-frequency component with a frequency of
Figure 00000004
while the selected low-frequency oscillations of the same frequency are fed to a phase meter, where the phase difference between these two combination low-frequency components is measured. Based on the measured phase difference and the known distance between the antennas, the angle of arrival of the radio waves is calculated by the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где Δφ - измеренная разность фаз; λ - длина волны излучения; d - расстояние между приемными антенными (база интерферометра).where Δφ is the measured phase difference; λ is the radiation wavelength; d is the distance between the receiving antennas (base of the interferometer).

Располагая антенны первичного излучения и вторичного приема на плоскостях крыльев летательного аппарата, а антенну первичного приема и вторичного излучения (антенну ретранслятора) на ВПП можно определять курсовой угол летательного аппарата относительно направления на антенну ретранслятора ВПП. Вводя сигнал фазометра в систему автоматического управления движением летательного аппарата и поддерживая этот сигнал системой автоматического регулирования на нулевом уровне, можно точно выдерживать курсовой угол аппарата, совпадающий с направлением на антенну ретранслятора ВПП. Пространственное разнесение между антеннами интерферометра можно устанавливать свободно в зависимости от целей и решаемых задач так как эти антенны не связаны между собой фазостабильными фидерами.By positioning the antennas of primary radiation and secondary reception on the planes of the wings of the aircraft, and the antenna of primary reception and secondary radiation (antenna of the repeater) on the runway, you can determine the course angle of the aircraft relative to the direction of the antenna of the runway repeater. By entering the phase meter signal into the aircraft’s automatic control system and maintaining this signal by the automatic control system at zero level, you can accurately maintain the heading angle of the device, which coincides with the direction to the runway repeater antenna. The spatial separation between the antennas of the interferometer can be set freely depending on the goals and tasks to be solved, since these antennas are not interconnected by phase-stable feeders.

Совершенно очевидно, что определенный интерес представляет определение и поддержание требуемого курсового угла летательного аппарата относительно не точки расположения антенны ретранслятора ВПП, а относительно оси ВПП.It is quite obvious that it is of certain interest to determine and maintain the required heading angle of the aircraft relative not to the location of the antenna of the runway repeater, but relative to the axis of the runway.

В основу изобретения поставлена задача автоматического совмещения продольной оси летательного аппарата с осью ВПП. Она решается благодаря тому, что первоначально в двух независимых каналах генерируют непрерывные высокочастотные колебания с двумя различными, мало отличающимися друг от друга частотами f1 и f2, причем эти колебания через цир-куляторы подают на две независимые антенны первичного излучения и вторичного приема, которые располагают на плоскостях крыльев летательного аппарата и первично излучают в направлении ВПП, при этом в плоскости ВПП на ее оси на некотором расстоянии друг от друга располагают несколько, как минимум две, антенн первичного приема и вторичного излучения для каждого ретранслятора в отдельности (антенны ретрансляторов), при этом непрерывные высокочастотные колебания с частотами f1 и f2 антеннами каждого ретранслятора первично принимают и подают на управляемые фазовращатели отражательного типа для каждого ретранслятора в отдельности, фазовый сдвиг которых регулируют генераторами низкой частоты с частотами F1, F2, F3 и т.д. для каждого ретранслятора в отдельности, при этом в первично принятые высокочастотные колебания в каждом ретрансляторе вводят монотонно нарастающий фазовый сдвиг, при этом трансформированные по частоте непрерывные высокочастотные колебания антеннами ретрансляторов вторично излучают в направлении разнесенных в пространстве антенн первичного излучения и вторичного приема, которые располагают на плоскостях крыльев летательного аппарата, причем первым ретранслятором вторично излучают колебания с частотами

Figure 00000006
и
Figure 00000007
вторым ретранслятором вторично излучают колебания с частотами
Figure 00000008
и
Figure 00000009
третьим ретранслятором вторично излучают колебания с частотами
Figure 00000010
Figure 00000011
и т.д., при этом вторично излученные ретрансляторами колебания антеннами первичного излучения и вторичного приема летательного аппарата вторично принимают и через два циркулятора подают на два смесителя в каждом канале в отдельности, при этом в смесителях принятые колебания смешивают с исходными непрерывными высокочастотными колебаниями и выделяют комбинационные низкочастотные составляющие разности исходных и трансформированных по частоте высокочастотных колебаний, при этом в том канале, где генерируют высокочастотные колебания с частотой f1, выделяют комбинационные низкочастотные составляющие с частотами
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
и т.д., a в том канале, где генерируют высокочастотные колебания с частотой f2, выделяют комбинационные низкочастотные составляющие с частотами
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
и т.д., при этом выделенные низкочастотные колебания с одинаковыми частотами попарно подают на фазометры, число которых выбирают равным числу выделенных низкочастотных колебаний, при этом на выходе этих фазометров выделяют сигналы, пропорциональные разности фаз между этими парами комбинационных низкочастотных составляющих, которые подают в систему автоматического управления движением летательного аппарата, при этом, управляя положением летательного аппарата, поддерживают сигналы на выходе всех фазометров на нулевом уровне, обеспечивая тем самым автоматическое совмещение продольной оси летательного аппарата с осью ВПП.The basis of the invention is the task of automatically combining the longitudinal axis of the aircraft with the axis of the runway. It is solved due to the fact that initially in two independent channels they generate continuous high-frequency oscillations with two different frequencies f 1 and f 2 that differ slightly from each other, and these oscillations are fed through two circulators to two independent antennas of primary radiation and secondary reception, which placed on the planes of the wings of the aircraft and primarily radiate in the direction of the runway, while in the plane of the runway on its axis at some distance from each other have at least two primary antennas th reception of the secondary radiation for each repeater separately (antenna relays), wherein the continuous high frequency oscillation with the frequencies f 1 and f 2 antennas each repeater is initially received and fed to the controllable phase shifters reflection type for each repeater separately, the phase shift of which is controlled oscillators low frequency with frequencies F1, F2, F3, etc. for each repeater individually, while a monotonously increasing phase shift is introduced into the initially received high-frequency oscillations in each repeater, while the frequency-converted continuous high-frequency oscillations of the antennas of the repeaters radiate secondarily in the direction of the spaced apart antennas of primary radiation and secondary reception, which are located on planes the wings of the aircraft, and the first repeater secondly emits vibrations with frequencies
Figure 00000006
and
Figure 00000007
second transponders emit oscillations with frequencies for the second time
Figure 00000008
and
Figure 00000009
the third repeater secondly emits vibrations with frequencies
Figure 00000010
Figure 00000011
etc., while the oscillations secondary to the aircraft’s secondary radiation and secondary reception, radiated by the transponders, are received a second time and fed through two circulators to two mixers in each channel separately, while in the mixers the received vibrations are mixed with the initial continuous high-frequency oscillations and emitted combination low-frequency components of the difference between the initial and frequency-converted high-frequency oscillations, while in the channel where the high-frequency oscillations are generated with frequency f 1 allocate combination low-frequency components with frequencies
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
etc., a in the channel where high-frequency oscillations with a frequency f2 are generated, Raman low-frequency components with frequencies are extracted
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
etc., while the selected low-frequency oscillations with the same frequencies are fed in pairs to phase meters, the number of which is chosen equal to the number of selected low-frequency oscillations, while the output of these phase meters is allocated signals proportional to the phase difference between these pairs of combinational low-frequency components, which are fed to a system for automatically controlling the movement of the aircraft, while controlling the position of the aircraft, they support the output signals of all phase meters at zero level, ensuring thereby, automatically aligning the longitudinal axis of the aircraft with the axis of the runway.

Сравнение предполагаемого изобретения с уже известными способами и прототипом показывает, что заявляемый способ проявляет новые технические свойства, заключающиеся в возможности автоматического совмещения продольной оси летательного аппарата с осью ВПП.Comparison of the alleged invention with the already known methods and prototype shows that the claimed method exhibits new technical properties, which include the possibility of automatically combining the longitudinal axis of the aircraft with the axis of the runway.

Эти свойства предполагаемого изобретения являются новыми, так как в способе-прототипе в силу присущих ему недостатков, заключающихся в выделении только одной низкочастотной комбинационной составляющей в обоих каналах интерферометра, возникающей при приеме сигналов только от одного ретранслятора, возможно измерение разности фаз между этими комбинационными низкочастотными составляющими в обоих каналах интерферометра и соответственно определение только угла прихода радиоволн относительно точки расположенной оси летательного аппарата с осью ВПП, в первично принятые антеннами каждого ретранслятора, которые располагают на оси ВПП на некотором расстоянии друг от друга, непрерывные высокочастотные колебания с частотами f1 и f2, от двух независимых высокочастотных генераторов, излученные через две независимые, разнесенные в пространстве антенны первичного излучения, которые располагают на плоскостях крыльев летательного аппарата, вводят монотонно нарастающий фазовый сдвиг в каждом ретрансляторе со своей скоростью, вводя тем самым в исходные непрерывные высокочастотные колебания разный доплеровский сдвиг частоты

Figure 00000018
и
Figure 00000019
Figure 00000020
и
Figure 00000021
Figure 00000022
и
Figure 00000023
и т.д. каждым ретранслятором в отдельности, которые затем переизлучают в направлении антенн первичного излучения летательного аппарата. Антеннами летательного аппарата, трансформированные по частоте, непрерывные высокочастотные колебания вторично принимают, смешивают с исходными высокочастотными колебаниями и выделяют в обоих каналах комбинационные низкочастотные составляющие с одинаковыми парами частот Доплера, причем в том канале, где генерируют колебания с частотой f1, выделяют составляющие
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
и т.д., a в том канале, где генерируют колебания с частотой f2 выделяют составляющие
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029
и т.д. После этого выделенные низкочастотные составляющие с частотами F1, F2, F3 и т.д. попарно подают на входы фазометров, на выходе которых выделяют сигналы, пропорциональные разности фаз низкочастотных комбинационных составляющих. Выделенные сигналы фазометров подают в систему автоматического управления положением летательного аппарата, при этом, управляя положением летательного аппарата, поддерживают сигналы на выходе всех фазометров на нулевом уровне, обеспечивая тем самым автоматическое совмещение продольной оси летательного аппарата с осью ВПП.These properties of the proposed invention are new, because in the prototype method, due to its inherent disadvantages of isolating only one low-frequency combinational component in both channels of the interferometer that occurs when signals are received from only one repeater, it is possible to measure the phase difference between these combinational low-frequency components in both channels of the interferometer and, accordingly, the determination of only the angle of arrival of radio waves relative to the point of the located axis of the aircraft that the runway axis, a primary taken antennas each repeater, which is positioned on the runway axis at some distance from each other, the continuous high frequency oscillation with the frequencies f 1 and f 2, two independent high-frequency generators emitted through two independent, spaced apart antennas primary radiation, which are located on the planes of the wings of the aircraft, introduce a monotonously increasing phase shift in each repeater at its own speed, thereby introducing into the original continuous high-frequency oscillations of different Doppler frequency shift
Figure 00000018
and
Figure 00000019
Figure 00000020
and
Figure 00000021
Figure 00000022
and
Figure 00000023
etc. each repeater individually, which is then re-emitted in the direction of the primary radiation antennas of the aircraft. Frequency transformed antennas of the aircraft are continuously receiving high-frequency oscillations, mixed with the original high-frequency oscillations, and combining low-frequency components with the same Doppler frequency pairs are isolated in both channels, and components are emitted in the channel where the oscillations are generated with frequency f 1
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
etc., a in the channel where oscillations with a frequency f 2 are generated, the components
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029
etc. After that, the selected low-frequency components with frequencies F 1 , F 2 , F 3 , etc. pairwise fed to the inputs of the phase meters, the output of which emit signals proportional to the phase difference of the low-frequency combination components. The selected signals of the phase meters are fed into the automatic control system of the position of the aircraft, while controlling the position of the aircraft, they support the signals at the output of all phase meters at zero level, thereby ensuring the automatic alignment of the longitudinal axis of the aircraft with the axis of the runway.

Указанный способ автоматического совмещения продольной оси летательного аппарата с осью ВПП можно реализовать с помощью устройства приведенного на рисунке.The specified method for automatically combining the longitudinal axis of the aircraft with the axis of the runway can be implemented using the device shown in the figure.

Устройство автоматического совмещения продольной оси летательного аппарата с осью ВПП содержит генераторы высокочастотных колебаний 1 и 2, Y-циркуляторы 3 и 4, антенны первичного излучения и вторичного приема 5 и 6, смесители 7 и 8, узкополосные фильтры 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14 и т.д., фазометры 15, 16, 17 и т.д., антенны первичного приема и вторичного излучения 18, 19, 20 и т.д., управляемые фазовращатели отражательного типа 21, 22, 23 и т.д., низкочастотные генераторы 24, 25, 26 и т.д., систему автоматического управления положением летательного аппарата 27.The device for automatically combining the longitudinal axis of the aircraft with the axis of the runway contains high-frequency oscillation generators 1 and 2, Y-circulators 3 and 4, antennas for primary radiation and secondary reception 5 and 6, mixers 7 and 8, narrow-band filters 9 and 10, 11 and 12, 13 and 14, etc., phase meters 15, 16, 17, etc., antennas of primary reception and secondary radiation 18, 19, 20, etc., controlled phase shifters of the reflective type 21, 22, 23, etc. d., low-frequency generators 24, 25, 26, etc., an automatic control system for the position of the aircraft 27.

Выход генератора высокочастотных колебаний 1 соединен с первым выводом Y-циркулятора 3, второй вывод которого соединен с антенной первичного излучения и вторичного приема 5, а третий вывод Y-циркулятора 3 соединен с входом смесителя 7, выход которого соединен с входами узкополосных фильтров 9, 11, 13 и т.д., выходы которых соединены с первыми входами фазометров 15, 16, 17 и т.д., причем выход генератора высокочастотных колебаний 2 соединен с первым выводом Y-циркулятора 4, второй вывод которого соединен с антенной первичного излучения и вторичного приема 6, а третий вывод Y-циркулятора 4 соединен с входом смесителя 8, выход которого соединен с входами узкополосных фильтров 10, 12, 14 и т.д., выходы которых соединены со вторыми входами фазометров 15, 16, 17 и т.д., причем выходы фазометров 15, 16, 17 и т.д. соединены с входами системы автоматического управления положением летательного аппарата 27, при этом антенна первичного приема и вторичного излучения 18 соединена с сигнальным выводом управляемого фазовращателя отражательного типа 21, вход управления которого соединен с выходом низкочастотного генератора 24, при этом антенна первичного приема и вторичного излучения 19 соединена с сигнальным выводом управляемого фазовращателя отражательного типа 22, вход управления которого соединен с выходом низкочастотного генератора 25, а антенна первичного приема и вторичного излучения 20 соединена с сигнальным выводом управляемого фазовращателя отражательного типа 23, вход управления которого соединен с выходом низкочастотного генератора 26.The output of the high-frequency oscillation generator 1 is connected to the first output of the Y-circulator 3, the second output of which is connected to the antenna of the primary radiation and the secondary reception 5, and the third output of the Y-circulator 3 is connected to the input of the mixer 7, the output of which is connected to the inputs of the narrow-band filters 9, 11 , 13, etc., the outputs of which are connected to the first inputs of the phase meters 15, 16, 17, etc., and the output of the high-frequency oscillation generator 2 is connected to the first output of the Y-circulator 4, the second output of which is connected to the primary radiation antenna and secondary intake a 6, and the third output of the Y-circulator 4 is connected to the input of the mixer 8, the output of which is connected to the inputs of narrow-band filters 10, 12, 14, etc., the outputs of which are connected to the second inputs of the phase meters 15, 16, 17, etc. ., and the outputs of the phase meters 15, 16, 17, etc. connected to the inputs of the automatic position control system of the aircraft 27, while the antenna of the primary reception and secondary radiation 18 is connected to the signal output of the controlled phase shifter of the reflective type 21, the control input of which is connected to the output of the low-frequency generator 24, while the antenna of the primary reception and secondary radiation 19 is connected with the signal output of the controlled phase shifter of the reflective type 22, the control input of which is connected to the output of the low-frequency generator 25, and the antenna is LfTetanus reception of the secondary radiation 20 is connected to signal terminal managed reflection-type phase shifter 23, whose control input is connected to the output low-frequency oscillator 26.

Работает устройство, реализующее способ автоматического совмещения продольной оси летательного аппарата с осью ВПП следующим образом. Высокочастотные колебания с начальной амплитудой U01, частотой f1 и начальной фазой φ1 The device that implements the method of automatically combining the longitudinal axis of the aircraft with the axis of the runway as follows. High-frequency oscillations with initial amplitude U 01 , frequency f 1 and initial phase φ 1

Figure 00000030
Figure 00000030

с выхода генератора высокочастотных колебаний 1 через циркулятор 3 поступают в антенну первичного излучения и вторичного приема 5. При этом в направлении антенн первичного приема 18, 19, 20 и т.д., которые располагают на оси ВПП, излучают электромагнитную волну. Параллельно высокочастотные колебания с начальной амплитудой U02, частотой f2 и начальной фазой φ2 from the output of the generator of high-frequency oscillations 1 through the circulator 3 enter the antenna of primary radiation and secondary reception 5. Moreover, in the direction of the antennas of primary reception 18, 19, 20, etc., which are located on the axis of the runway, emit an electromagnetic wave. In parallel, high-frequency oscillations with an initial amplitude U 02 , a frequency f 2 and an initial phase φ 2

Figure 00000031
Figure 00000031

с выхода генератора высокочастотных колебаний 2 через циркулятор 4 поступает в антенну первичного излучения и вторичного приема 6. При этом также в направлении антенн первичного приема 18, 19, 20 и т.д. излучают электромагнитную волну.from the output of the generator of high-frequency oscillations 2 through the circulator 4 enters the antenna of the primary radiation and secondary reception 6. In this case, also in the direction of the antennas of the primary reception 18, 19, 20, etc. emit an electromagnetic wave.

Антеннами первичного приема 18, 19, 20 и т.д. обе высокочастотные электромагнитные волны улавливают и далее высокочастотные колебания с частотами fj и f2 подают на сигнальные входы управляемых фазовращателей отражательного типа 21, 22, 23 и т.д. Управляемые фазовращатели 21, 22, 23 и т.д., реализуют монотонное изменение фазы высокочастотных колебаний. При этом, если за периоды Τ, Т2, Т3 и т.д. низкочастотных управляющих сигналов, поступающих с выходов генераторов низкой частоты 24, 25, 26 и т.д., реализуется в управляемых фазовращателях 21, 22, 23 и т.д., сдвиг фаз обоих высокочастотных колебаний от 0 до 2π, то можно говорить о смещении спектра обоих высокочастотных колебаний на так называемые частоты ДоплераAntennas of primary reception 18, 19, 20, etc. both high-frequency electromagnetic waves pick up and then high-frequency oscillations with frequencies f j and f 2 are fed to the signal inputs of controlled phase shifters of reflective type 21, 22, 23, etc. The controlled phase shifters 21, 22, 23, etc., realize a monotonic change in the phase of high-frequency oscillations. Moreover, if for periods Τ, T2, T3, etc. low-frequency control signals coming from the outputs of low-frequency generators 24, 25, 26, etc., is implemented in controlled phase shifters 21, 22, 23, etc., the phase shift of both high-frequency oscillations is from 0 to 2π, then we can talk about the shift of the spectrum of both high-frequency oscillations by the so-called Doppler frequencies

Figure 00000032
Figure 00000032

Трансформированные по частоте высокочастотные колебания, поступающие на антенны вторичного излучения 18, 19, 20 и т.д. имеют видFrequency-transformed high-frequency oscillations arriving at the secondary radiation antennas 18, 19, 20, etc. have the form

Figure 00000033
Figure 00000033

где k1, k2 -волновые числаwhere k 1 , k 2 are wave numbers

Figure 00000034
Figure 00000034

х1, х2, х3, х4, х5, х6 и т.д. - расстояния между антеннами 5-18, 6-18, 5-19, 6-19, 5-20, 6-20 и т.д. соответственно; φ01, φ02, φ03 и т.д. - начальные фазы колебаний на выходах низкочастотных генераторов 24, 25, 26 и т.д

Figure 00000035
-амплитуды высокочастотных колебаний с учетом затухания на трассе распространения радиоволн, усиления антенн и коэффициентов передачи всех звеньев устройства. Для простоты представления формул коэффициенты передачи всех звеньев выбраны одинаковыми.x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 , x 6 , etc. - distances between antennas 5-18, 6-18, 5-19, 6-19, 5-20, 6-20, etc. respectively; φ 01 , φ 02 , φ 03 , etc. - initial phases of oscillations at the outputs of low-frequency generators 24, 25, 26, etc.
Figure 00000035
-amplitudes of high-frequency oscillations, taking into account attenuation on the propagation path of radio waves, antenna amplification and transmission coefficients of all links of the device. For ease of presentation of the formulas, the transmission coefficients of all links are chosen the same.

Антеннами вторичного излучения 18, 19, 20 и т.д. (они же антенны первичного приема) эти трансформированные высокочастотные колебания излучают в направлении антенн вторичного приема 5 и 6 (они же антенны первичного излучения). При этом принятые трансформированные высокочастотные колебания через третьи выводы Y-циркуляторов 3 и 4 поступают в смесители 7 и 8, где получают комбинационные низкочастотные составляющие разности исходных непрерывных высокочастотных колебаний и трансформированных по частоте непрерывных высокочастотных колебаний. При этом в том канале, где были генерированы высокочастотные колебания с частотой f1, получают комбинационные низкочастотные составляющие разности трансформированных по частоте непрерывных высокочастотных колебаний с частотами

Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000038
и т.д. и исходных колебаний с частотой f1, которые соответственно равны
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
и т.д., a в том канале, где генерируют колебания с частотой f2, получают комбинационные низкочастотные составляющие разности трансформированных по частоте непрерывных высокочастотных колебаний с частотами
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000044
и т.д. и исходных колебаний с частотой f2, которые соответственно равны
Figure 00000045
Figure 00000046
Figure 00000047
и т.д. Узкополосные фильтры 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14 и т.д. выделяют попарно колебания с одинаковыми частотами F1, F2, F3 и т.д.Secondary radiation antennas 18, 19, 20, etc. (they are primary reception antennas) these transformed high-frequency oscillations emit in the direction of secondary reception antennas 5 and 6 (they are primary radiation antennas). In this case, the received transformed high-frequency oscillations through the third outputs of the Y-circulators 3 and 4 are fed to the mixers 7 and 8, where they receive the combination low-frequency components of the difference between the initial continuous high-frequency oscillations and the frequency-transformed continuous high-frequency oscillations. Moreover, in the channel where high-frequency oscillations with a frequency of f 1 were generated, the combination low-frequency components of the difference in the frequency-transformed continuous high-frequency oscillations with frequencies are obtained
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000038
etc. and initial vibrations with a frequency f 1 that are respectively equal
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
etc., a in the channel where oscillations with a frequency of f 2 are generated, receive the combination low-frequency components of the difference of the continuous high-frequency oscillations transformed in frequency with the frequencies
Figure 00000042
Figure 00000043
Figure 00000044
etc. and initial vibrations with a frequency f 2 that are respectively equal
Figure 00000045
Figure 00000046
Figure 00000047
etc. Narrow-band filters 9 and 10, 11 and 12, 13 and 14, etc. vibrations with the same frequencies F 1 , F 2 , F 3 , etc. are isolated in pairs.

Таким образом, на выходах узкополосных фильтров 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14 и т.д. будем иметь пары низкочастотных колебаний с одинаковыми частотами F1, F2, F3 и т.д. и полными фазами, определяемыми следующими соотношениямиThus, at the outputs of narrow-band filters 9 and 10, 11 and 12, 13 and 14, etc. we will have pairs of low-frequency oscillations with the same frequencies F 1 , F 2 , F 3 , etc. and complete phases defined by the following relations

Figure 00000048
Figure 00000048

где

Figure 00000049
и т.д. - волновые числаWhere
Figure 00000049
etc. - wave numbers

Figure 00000050
Figure 00000050

Как видно из приведенных формул, в выражениях для полной фазы выделенных комбинационных низкочастотных составляющих отсутствуют значения начальной фазы высокочастотных колебаний, поскольку они вычитаются. Частоты исходных высокочастотных колебаний f1 и f2 выбирают мало отличающимися друг от друга. По этой причине

Figure 00000051
As can be seen from the above formulas, in the expressions for the full phase of the selected combination low-frequency components there are no values of the initial phase of high-frequency oscillations, since they are subtracted. The frequencies of the initial high-frequency oscillations f 1 and f 2 are chosen slightly different from each other. For this reason
Figure 00000051

Кроме этого, частоты Доплера F1, F2, F3 и т.д. выбирают много меньше частоты исходных высокочастотных колебаний f1 и f2. По этой причине

Figure 00000052
Figure 00000053
Figure 00000054
Figure 00000055
Figure 00000056
Figure 00000057
и т.д. В этом случае для разности фаз комбинационных низкочастотных колебаний с одинаковыми частотами F1, F2, F3 и т.д. на выходах узкополосных фильтров 9 и 10, 11 и12, 13 и 14 и т.д. можно записатьIn addition, Doppler frequencies F 1 , F 2 , F 3 , etc. choose much less than the frequency of the original high-frequency oscillations f 1 and f 2 . For this reason
Figure 00000052
Figure 00000053
Figure 00000054
Figure 00000055
Figure 00000056
Figure 00000057
etc. In this case, for the phase difference of the combination low-frequency oscillations with the same frequencies F 1 , F 2 , F 3 , etc. at the outputs of narrow-band filters 9 and 10, 11 and 12, 13 and 14, etc. can write

Figure 00000058
Figure 00000058

где к

Figure 00000059
и т.д.where to
Figure 00000059
etc.

Таким образом, на выходах фазометров 15, 16, 17 и т.д. будем иметь сигналы, пропорциональные разности расстояний и обратно пропорциональные длине волны в среде распространения радиоволн между антеннами первичного излучения (вторичного приема) 5 и 6 и первичного приема (вторичного излучения) 18, 19, 20 и т.д. Эти разности расстояний между антеннами определяют взаимное положение антенн летательного аппарата и антенн ретрансляторов ВПП. При этом если продольная ось летательного аппарата совпадает с осью ВПП разности расстояний

Figure 00000060
Figure 00000061
Figure 00000062
и т.д. равны нулю попарно, соответственно равны нулю сигналы на выходах всех фазометров 15, 16, 17 и т.д. Задача системы автоматического управления положением летательного аппарата 27 сводится к тому, чтобы, анализируя сигналы на выходах фазометров 15, 16, 17 и т.д., управлять положением летательного аппарата таким образом, чтобы поддерживать сигналы на выходе фазометров 15,16,17 и т.д. на нулевом уровне.Thus, at the outputs of the phase meters 15, 16, 17, etc. we will have signals proportional to the distance difference and inversely proportional to the wavelength in the medium of propagation of radio waves between the antennas of primary radiation (secondary reception) 5 and 6 and primary reception (secondary radiation) 18, 19, 20, etc. These differences in the distances between the antennas determine the relative position of the antennas of the aircraft and the antennas of the runway repeaters. Moreover, if the longitudinal axis of the aircraft coincides with the axis of the runway, the distance difference
Figure 00000060
Figure 00000061
Figure 00000062
etc. equal to zero in pairs, respectively, zero signals at the outputs of all phase meters 15, 16, 17, etc. The task of the system for automatically controlling the position of the aircraft 27 is to analyze the signals at the outputs of the phase meters 15, 16, 17, etc., to control the position of the aircraft in such a way as to support the signals at the output of the phase meters 15,16,17 and t .d. at zero level.

Таким образом, получают автоматическое совмещение продольной оси летательного аппарата с осью ВПП.Thus, automatic alignment of the longitudinal axis of the aircraft with the axis of the runway is obtained.

Народнохозяйственный эффект от использования предполагаемого изобретения связан с появлением возможности автоматизировать процесс привода летательного аппарата при заходе на посадку.The economic effect of the use of the alleged invention is associated with the emergence of the ability to automate the process of driving an aircraft during an approach.

Другой аспект повышения эффективности от использования предполагаемого изобретения связан с возможностью автоматизировать не только процесс привода летательного аппарата при заходе на посадку, но и автоматизировать весь процесс посадки. При этом антенны ретрансляторов ВПП можно сделать не выступающими, например щелевыми, и расположить как по всей длине ВПП, так и за ее пределами, вдоль ее оси. Самому процессу посадки летательного аппарата на ВПП антенны в этом случае мешать не будут, однако при этом появляется возможность контролировать положение летательного аппарата при его движении вдоль всей ВПП вплоть до его полной остановки.Another aspect of improving the efficiency of using the proposed invention is related to the ability to automate not only the process of driving the aircraft during approach, but also to automate the entire landing process. In this case, the antennas of the runway repeaters can be made not protruding, for example, slotted, and placed both along the entire length of the runway and beyond, along its axis. Antennas will not interfere with the process of landing the aircraft on the runway, however, it will be possible to control the position of the aircraft as it moves along the entire runway until it stops completely.

Claims (1)

Способ автоматического совмещения продольной оси летательного аппарата с осью взлетно-посадочной полосы (ВПП), включающий излучение и прием непрерывных высокочастотных колебаний, отличающийся тем, что первоначально в двух независимых каналах генерируют непрерывные высокочастотные колебания с двумя различными, мало отличающимися друг от друга частотами f1и f2, причем эти колебания через циркуляторы подают на две независимые антенны первичного излучения и вторичного приема, которые располагают на плоскостях крыльев летательного аппарата и первично излучают в направлении ВПП, при этом в плоскости ВПП на ее оси на некотором расстоянии друг от друга располагают несколько, как минимум две, антенн первичного приема и вторичного излучения для каждого ретранслятора в отдельности (антенны ретрансляторов), при этом непрерывные высокочастотные колебания с частотами f1 и f2 антеннами каждого ретранслятора первично принимают и подают на управляемые фазовращатели отражательного типа для каждого ретранслятора в отдельности, фазовый сдвиг которых регулируют генераторами низкой частоты с частотами F1, F2, F3 и т.д. для каждого ретранслятора в отдельности, при этом в первично принятые высокочастотные колебания в каждом ретрансляторе вводят монотонно нарастающий фазовый сдвиг, при этом трансформированные по частоте непрерывные высокочастотные колебания антеннами ретрансляторов вторично излучают в направлении разнесенных в пространстве антенн первичного излучения и вторичного приема, которые располагают на плоскостях крыльев летательного аппарата, причем первым ретранслятором вторично излучают колебания с частотами
Figure 00000063
и
Figure 00000064
вторым ретранслятором вторично излучают колебания с частотами
Figure 00000065
и
Figure 00000066
третьим ретранслятором вторично излучают колебания с частотами
Figure 00000067
и
Figure 00000068
и т.д., при этом вторично излученные ретрансляторами колебания антеннами первичного излучения и вторичного приема летательного аппарата вторично принимают и через два циркулятора подают на два смесителя в каждом канале в отдельности, при этом в смесителях принятые колебания смешивают с исходными непрерывными высокочастотными колебаниями и выделяют комбинационные низкочастотные составляющие разности исходных и трансформированных по частоте высокочастотных колебаний, при этом в том канале, где генерируют высокочастотные колебания с частотой f1, выделяют комбинационные низкочастотные составляющие с частотами
Figure 00000069
Figure 00000070
Figure 00000071
и т.д., a в том канале, где генерируют высокочастотные колебания с частотой f2, выделяют комбинационные низкочастотные составляющие с частотами
Figure 00000072
Figure 00000073
Figure 00000074
и т.д., при этом выделенные низкочастотные колебания с одинаковыми частотами попарно подают на фазометры, число которых выбирают равным числу выделенных низкочастотных колебаний, при этом на выходе этих фазометров выделяют сигналы, пропорциональные разности фаз между этими парами комбинационных низкочастотных составляющих, которые подают в систему автоматического управления движением летательного аппарата, при этом, управляя положением летательного аппарата, поддерживают сигналы на выходе всех фазометров на нулевом уровне, обеспечивая тем самым автоматическое совмещение продольной оси летательного аппарата с осью ВПП. A method of automatically combining the longitudinal axis of an aircraft with the axis of the runway (runway), comprising emitting and receiving continuous high-frequency oscillations, characterized in that initially in two independent channels generate continuous high-frequency oscillations with two different, slightly different frequencies f 1 and f 2 , and these oscillations through the circulators are fed to two independent antennas of primary radiation and secondary reception, which are located on the planes of the wings of the aircraft at the same time, several at least two primary reception and secondary radiation antennas for each repeater separately (repeater antennas) are located in the plane of the runway on its axis at some distance from each other, with continuous high-frequency oscillations with frequencies f 1 and f 2 the antennas of each repeater are initially received and fed to the controlled phase shifters of the reflective type for each repeater separately, the phase shift of which is regulated by low-frequency generators frequencies with frequencies F 1 , F 2 , F 3 , etc. for each repeater individually, while a monotonously increasing phase shift is introduced into the initially received high-frequency oscillations in each repeater, while the frequency-converted continuous high-frequency oscillations of the antennas of the repeaters radiate secondarily in the direction of the spaced apart antennas of primary radiation and secondary reception, which are located on planes the wings of the aircraft, and the first repeater secondly emits vibrations with frequencies
Figure 00000063
and
Figure 00000064
second transponders emit oscillations with frequencies for the second time
Figure 00000065
and
Figure 00000066
the third repeater secondly emits vibrations with frequencies
Figure 00000067
and
Figure 00000068
etc., while the oscillations secondary to the aircraft’s secondary radiation and secondary reception, radiated by the transponders, are received a second time and fed through two circulators to two mixers in each channel separately, while in the mixers the received vibrations are mixed with the initial continuous high-frequency oscillations and emitted combination low-frequency components of the difference between the initial and frequency-converted high-frequency oscillations, while in the channel where the high-frequency oscillations are generated with frequency f 1 allocate combination low-frequency components with frequencies
Figure 00000069
Figure 00000070
Figure 00000071
etc., a in the channel where high-frequency oscillations with a frequency of f 2 are generated, Raman low-frequency components with frequencies are extracted
Figure 00000072
Figure 00000073
Figure 00000074
etc., while the selected low-frequency oscillations with the same frequencies are fed in pairs to phase meters, the number of which is chosen equal to the number of selected low-frequency oscillations, while the output of these phase meters is allocated signals proportional to the phase difference between these pairs of combinational low-frequency components, which are fed to a system for automatically controlling the movement of the aircraft, while controlling the position of the aircraft, they support the output signals of all phase meters at zero level, ensuring thereby, automatically aligning the longitudinal axis of the aircraft with the axis of the runway.
RU2016110126/93A 2016-03-21 2016-03-21 Method for automatic alignment of aircraft lengthwise axis with axis of landing strip RU2584975C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016110126/93A RU2584975C1 (en) 2016-03-21 2016-03-21 Method for automatic alignment of aircraft lengthwise axis with axis of landing strip

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016110126/93A RU2584975C1 (en) 2016-03-21 2016-03-21 Method for automatic alignment of aircraft lengthwise axis with axis of landing strip

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2584975C1 true RU2584975C1 (en) 2016-05-20

Family

ID=56012452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016110126/93A RU2584975C1 (en) 2016-03-21 2016-03-21 Method for automatic alignment of aircraft lengthwise axis with axis of landing strip

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2584975C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107703482A (en) * 2017-10-20 2018-02-16 电子科技大学 The AOA localization methods that a kind of closed solutions are combined with iterative algorithm
US11024187B2 (en) 2018-12-19 2021-06-01 The Boeing Company Aircraft positioning on a taxiway

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107703482A (en) * 2017-10-20 2018-02-16 电子科技大学 The AOA localization methods that a kind of closed solutions are combined with iterative algorithm
US11024187B2 (en) 2018-12-19 2021-06-01 The Boeing Company Aircraft positioning on a taxiway
RU2753004C2 (en) * 2018-12-19 2021-08-11 Зе Боинг Компани System and method for positioning and controlling the aircraft as it moves along the taxiway

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102593269B1 (en) Virtual distance test techniques for radar applications
CN102360077A (en) Method and device for detecting azimuth
CN105987739B (en) Radar level gauge amount
RU2584975C1 (en) Method for automatic alignment of aircraft lengthwise axis with axis of landing strip
US10379216B2 (en) Positioning system
RU2584972C1 (en) Method of measuring distance from measuring station to relay
US20170010350A1 (en) Systems and methods for load aware radar altimeters
US2519734A (en) Directional coupler
Shirokov Precision indoor objects positioning based on phase measurements of microwave signals
US20200256979A1 (en) Interferometric radar implemented using multiple antennas transmitting frequency modulated continuous wave signals
KR20150034091A (en) Bimaterial interface position measurement system
RU2657016C1 (en) Method of measuring range
GB944930A (en) Improvements in or relating to electromagnetic wave apparatus
RU2584976C1 (en) Method of measuring range
RU2504739C1 (en) Device for determining fluid level in container
US2810908A (en) Microwave phase compensation system
RU2594345C1 (en) Method of increasing range of operation and increasing accuracy of measuring distance of radio frequency identification and positioning system
US3388327A (en) System for measurement of microwave delay line length
RU2669016C2 (en) Doppler ground velocity meter
RU2610820C1 (en) Method of determining beam pattern of phased antenna array
RU2504740C1 (en) Method of measurement of fluid level in container
RU2584968C1 (en) Method of determining angle of arrival of radio waves
RU2624263C1 (en) Dual-frequency glide-path radio beacon
Hoffmann et al. Contactless distance measurement method
RU2662803C1 (en) Aircraft ground speed and the crab angle measuring method

Legal Events

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

Effective date: 20161215