RU2745836C1 - Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена летательного аппарата - Google Patents

Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена летательного аппарата Download PDF

Info

Publication number
RU2745836C1
RU2745836C1 RU2020126544A RU2020126544A RU2745836C1 RU 2745836 C1 RU2745836 C1 RU 2745836C1 RU 2020126544 A RU2020126544 A RU 2020126544A RU 2020126544 A RU2020126544 A RU 2020126544A RU 2745836 C1 RU2745836 C1 RU 2745836C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polarization
output
aircraft
roll angle
input
Prior art date
Application number
RU2020126544A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Леонидович Гулько
Александр Алексеевич Мещеряков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Priority to RU2020126544A priority Critical patent/RU2745836C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2745836C1 publication Critical patent/RU2745836C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/02—Automatic approach or landing aids, i.e. systems in which flight data of incoming planes are processed to provide landing data

Abstract

Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена ЛА содержит радиомаяк, включающий в себя передатчик (1) и передающую антенну (2), расположенные в точке с известными координатами. На борту ЛА система содержит приемную антенну (3), вращатель плоскости поляризации (4), выполненный в виде вращающейся секции круглого волновода с вмонтированной внутрь полуволновой фазовой пластины, линейный поляризатор (5), задающий генератор (6), синхронный шаговый микродвигатель (7), логарифмический приемник (8), балансный детектор (9), датчик углового положения (10), полосовой фильтр (11), блок формирования опорного сигнала (12), фазовый детектор (13), индикатор угла крена ЛА (14). Обеспечивается повышение точности измерения угла крена. 3 ил.

Description

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в пилотажно-навигационных системах ориентации летательного аппарата (ЛА) при заходе на посадку по приборам.
Известны устройства измерения угла крена ЛА основанные на использовании инерциальных систем навигации, в частности, гироскопических систем ориентации [1, 2]. Таким устройствам присущ ряд недостатков. Во-первых, с течением времени происходит постоянное накапливание ошибки измерений и за один час полета она составляет величину единицы градусов [2]. Во-вторых, если ЛА развивает значительные перегрузки, то происходит увеличение собственной скорости процессии гироскопа, что в ряде случаев может привести к полной потере его работоспособности [2].
Поскольку известные устройства измерения угла крена ЛА основаны на другом физическом принципе, по сравнению с заявляемой, то они не могут рассматриваться в качестве аналогов, так как не имеют общих признаков.
Известен способ измерения угла крена ЛА и устройство для его реализации (Патент № 2475863 МПК G08G 5/02) [3].
Способ измерения угла крена ЛА заключается в том, что из точки с известными координатами излучают горизонтально линейно поляризованные электромагнитные волны, вектор напряженности электрического поля которых совпадает с горизонтальной плоскостью. Принимают электромагнитные волны на борту ЛА в линейном поляризационном базисе орты которого составляют величину -
Figure 00000001
 с поперечной и вертикальной осями ЛА. Измеряют амплитуды
Figure 00000002
 и
Figure 00000003
синфазных ортогонально линейно поляризованных составляющих
Figure 00000004
 и
Figure 00000005
 вектора напряженности электрического поля
Figure 00000006
. Рассчитывают угол крена
Figure 00000007
 между поперечной осью ЛА и горизонтальной плоскостью по формуле:
Figure 00000008
, (1)
где
Figure 00000009
 - положительный угол крена ЛА, когда правое крыло (поперечная полуось ЛА) находится ниже горизонтальной плоскости [3];
Figure 00000010
 - отрицательный угол крена ЛА, когда правое крыло (поперечная полуось ЛА) находится выше горизонтальной плоскости;
Figure 00000003
- амплитуда линейно поляризованной составляющей вектора напряженности электрического поля
Figure 00000005
;
Figure 00000011
- амплитуда линейно поляризованной составляющей вектора напряженности электрического поля
Figure 00000012
.
Устройство измерения крена ЛА [3] содержит радиомаяк включающий в себя передатчик, выход которого подключен к передающей антенны, расположенной в точке с известными координатами и расположенные на борту ЛА приемная антенна, линейный поляризационный разделитель, амплитудный угловой дискриминатор и вычислитель. При этом выход приемной антенны подключен к входу линейного поляризационного разделителя, два выхода которого подключены к соответствующим двум входам амплитудного дискриминатора, выход которого подключен к входу вычислителя. Вычислитель по формуле (1) рассчитывает угол крена
Figure 00000013
 ЛА. Причем вектор напряженности электрического поля излучаемых горизонтально поляризованных электромагнитных волн совпадает с горизонтальной плоскостью, а линейный поляризационный разделитель ориентирован так, что его собственные орты, на которые он разделяет принятую электромагнитную волну, составляет угол -
Figure 00000014
с вертикальной и поперечной осями ЛА соответственно.
Недостаток устройства измерения угла крена ЛА заключается в том, что для его практической реализации необходимо использовать СВЧ двухканальное бортовое приемное оборудование, что увеличивает его габариты и вес. Кроме того, требуется соблюдать идентичность амплитудно-частотных характеристик приемных каналов, чтобы исключить погрешности определения угла крена ЛА.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой поляризационно-модуляционной радиомаячной системе измерения угла крена ЛА является устройство измерения угла крена ЛА, реализующее поляризационно-модуляционный способ измерения (Патент № 2475862 РФ М.кл.4 G08G 5/02. Заявлена 04 августа 2011 г.) [4].
Суть поляризационно-модуляционного способа измерения угла крена ЛА заключается в том, что из точки с известными координатами излучают горизонтально поляризованные электромагнитные волны, вектор напряженности электрического поля
Figure 00000006
 которых совпадает с горизонтальной плоскостью. На борту ЛА принимают электромагнитные волны приемной антенной в линейном поляризационном базисе орты которого совпадают с вертикальной и поперечной осями ЛА соответственно, а собственная поляризация приемной антенны линейная и вращается с частотой
Figure 00000015
. Выделяют из принятой горизонтально поляризованной электромагнитной волны линейно поляризованную составляющую совпадающую с правой поперечной полуосью ЛА. В результате вращения плоскости поляризации с частотой
Figure 00000015
, принятый сигнал на выходе логарифмического приемника с линейным детектором становится модулированным по амплитуде удвоенной частотой вращения плоскости поляризации
Figure 00000016
 и имеет вид
Figure 00000017
, (2)
где
Figure 00000018
 - постоянная величина, учитывающая потенциал передатчика, расстояние от передатчика до ЛА, чувствительность приемника.
Выделяют из принятого сигнала (2) спектральную составляющую на частоте
Figure 00000016
. Измеряют ее фазу
Figure 00000019
 относительно удвоенного углового положения плоскости поляризации приемной антенны и определяют угол крена
Figure 00000020
 ЛА между поперечной осью ЛА и горизонтальной плоскостью с учетом (2) по формуле
Figure 00000021
, (3)
где
Figure 00000022
 - фаза спектральной составляющей на частоте
Figure 00000016
 (в радианах);
Figure 00000023
 - положительный угол крена, когда правое крыло ЛА или его правая поперечная полуось находится ниже горизонтальной плоскости;
Figure 00000010
 - отрицательный угол крена, когда правое крыло ЛА или его правая поперечная полуось находится выше горизонтальной плоскости.
Устройство измерения угла крена ЛА содержит передатчик с подключенной к нему передающей антенной с горизонтальной собственной поляризацией, расположенной в точке с известными координатами, и расположенные на борту ЛА приемную антенну, вращатель плоскости поляризации, выполненный в виде фарадеевского вращателя плоскости поляризации на основе круглого волновода, в центральной части которого помещен ферритовый стержень, расположенный по оси продольного магнитного поля катушки с током, намотанной с внешней стороны круглого волновода, задающий генератор, формирователь опорного сигнала, линейный поляризатор, выполненный в виде перехода волновода с круглого сечения на прямоугольный волновод, логарифмический приемник, полосовой фильтр настроенный на частоту
Figure 00000016
, фазовый детектор и индикатор. При этом выход приемной антенны подключен к сигнальному входу вращателя плоскости поляризации, а его управляющий вход подключен к выходу задающего генератора. Выход вращателя плоскости поляризации подключен к входу со стороны круглого волновода поляризатора, а его выход со стороны прямоугольного волновода подключен к последовательно соединенным логарифмическому приемнику и полосовому фильтру, выход которого подключен к первому входу фазового детектора. Выход задающего генератора подключен к входу формирователя опорного сигнала, а его выход подключен ко второму входу фазового детектора. Выход фазового детектора подключен к входу индикатора. Причем центральная частота полосового фильтра и частота опорного сигнала равны удвоенной частоте вращения плоскости поляризации, а собственные поляризации передающей антенны и линейного поляризатора - линейные горизонтальные.
Работа устройства измерения угла крена ЛА заключается в следующем.
Передатчик, через подключенную к нему передающую антенну, излучает горизонтально поляризованные электромагнитные волны. На борту ЛА горизонтально поляризованные электромагнитные волны принимаются приемной антенной и поступают на сигнальный вход фарадеевского вращателя плоскости поляризации, а на его управляющий вход с выхода задающего генератора подается гармоническое изменение тока подмагничивания с частотой
Figure 00000024
. Вследствие эффекта Фарадея на выходе круглого волновода приводит к вращению плоскости поляризации волны с частотой
Figure 00000025
, распространяющейся по круглому волноводу [4]. С выхода вращателя плоскости поляризации сигнал поступает на вход линейного поляризатора, представляющего собой переход с круглого волновода на прямоугольный, где происходит выделение линейно поляризованной составляющей сигнала совпадающей с правой поперечной полуосью ЛА. В результате вращения плоскости поляризации на выходе логарифмического приемника с линейным детектором формируется сигнал, модулированный по амплитуде удвоенной частотой вращения плоскости поляризации
Figure 00000016
, имеющий вид (2). Полосовой фильтр выделяет спектральную составляющую на частоте
Figure 00000016
 и этот сигнал поступает на первый вход фазового детектора. С выхода задающего генератора гармонический сигнал с частотой
Figure 00000026
 поступает на вход формирователя опорного сигнала, где формируется гармонический сигнал с удвоенной частотой
Figure 00000016
, который поступает на второй вход фазового детектора. В фазовом детекторе измеряется фаза
Figure 00000022
 спектральной составляющей на частоте
Figure 00000016
, по которой определяется угол крена ЛА. С выхода фазового детектора сигнал поступает на индикатор, шкала которого прокалибрована в градусах угла крена ЛА.
Недостаток устройства измерения угла крена ЛА заключается в том, что при использовании фарадеевского вращателя плоскости поляризации невозможно, как известно [5-7], обеспечить линейность его модуляционной характеристики при гармоническом изменении напряженности магнитного поля. Последнее обусловлено тем, что угол поворота плоскости поляризации выходной волны не линейно зависит от величины тока, протекающего через катушку намотанную с внешней стороны круглого волновода, т.е. не линейно зависит от величины прикладываемого внешнего магнитного поля Н, создаваемого катушкой с током. Линейность обеспечивается только для малых значений Н, когда намагниченность феррита далека от насыщения, соответствующего продольному ферромагнитному резонансу, но при этом не обеспечивается необходимый диапазон вращения плоскости поляризации сигнала [5,6]. Кроме того, ферритовый материал обладает фундаментальным свойством - петлей гистерезисного цикла феррита, которое заключается в том, что кривая первоначального намагничивания феррита по мере увеличения прикладываемого внешнего магнитного поля Н не совпадает с кривой размагничивания феррита при снижении напряженности поля, сохраняя при этом в отсутствии внешнего поля магнитный момент, характеризующийся величиной остаточной магнитной индукцией В, что так же приведет к искажению линейности модуляционной характеристики принятых сигналов [5]. Все перечисленные недостатки устройства измерения угла крена, связанные с нелинейностью модуляционной характеристики принятых сигналов, приведут несомненно к амплитудным и фазовым искажениям огибающей выходного сигнала приемника. Это в свою очередь приведет к амплитудным и фазовым искажениям информативной спектральной составляющей на частоте
Figure 00000016
, содержащейся в принятом сигнале, и крен ЛА будет оцениваться по ней с ошибкой.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема поляризационно-модуляционной радиомаячной системы измерения угла крена ЛА, реализующая поляризационно-модуляционный способ измерения угла крена [4].
На фиг. 2 представлена зависимость амплитуды выходного сигнала логарифмического приемника от углового положения полуволновой фазовой пластины.
На фиг. 3 приведена зависимость фазы спектральной составляющей на частоте
Figure 00000027
, от угла крена
Figure 00000028
.
Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена ЛА содержит радиомаяк, включающий в себя передатчик 1 и передающую антенну 2, расположенные в точке с известными координатами. На борту ЛА система содержит приемную антенну 3, вращатель плоскости поляризации 4, выполненный в виде вращающейся секции круглого волновода с вмонтированной внутрь полуволновой фазовой пластины, линейный поляризатор 5, задающий генератор 6, синхронный шаговый микродвигатель 7, логарифмический приемник 8, балансный детектор 9, датчик углового положения 10, полосовой фильтр 11, блок формирования опорного сигнала 12, фазовый детектор 13, индикатор угла крена ЛА 14.
Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена ЛА работает следующим образом.
Передатчик 1 через передающую антенну 2 с горизонтальной собственной поляризацией, расположенные в точке с известными координатами, излучает в направлении ЛА горизонтально поляризованные электромагнитные волны, вектор напряженности электрического поля
Figure 00000006
 которых совпадает с горизонтальной плоскостью.
На борту ЛА электромагнитные волны принимаются приемной антенной 3. С выхода приемной антенны 3 сигнал поступает на сигнальный вход вращателя плоскости поляризации с частотой
Figure 00000029
 4, выполненного в виде механически вращающейся с частотой
Figure 00000030
 секции круглого волновода с вмонтированной внутрь полуволновой
Figure 00000031
 фазовой пластиной. Поворот плоскости поляризации принятых горизонтально поляризованных электромагнитных волн, происходит, как известно [5-7], на удвоенный угол ориентации полуволновой фазовой пластины. Поэтому непрерывное механическое вращение с частотой
Figure 00000032
 полуволновой фазовой пластины приводит к тому, что плоскость поляризации принятых электромагнитных волн будет непрерывно вращаться с частотой
Figure 00000033
. (4)
Вращение секции круглого волновода обеспечивается синхронным шаговым микродвигателем 7, механически связанным с помощью шестерной зубчатой передачи 1:1 с секцией круглого волновода 4. Частота вращения секции круглого волновода
Figure 00000032
 задается задающим генератором 6, который генерирует непрерывную последовательность импульсов, преобразующихся в поворот вала ротора синхронного шагового микродвигателя 7 на некоторый угол. Поскольку вал ротора синхронного шагового микродвигателя механически связан с секцией круглого волновода с вмонтированной в нее полуволновой фазовой пластиной, а последовательность импульсов, генерируемых задающим генератором 6, поступает на управляющий вход синхронного шагового микродвигателя 7 непрерывно, то происходит непрерывное и равномерное вращение полуволновой фазовой пластины с частотой
Figure 00000032
. Для получения информации об угловом положении полуволновой фазовой пластины вал ротора синхронного шагового микродвигателя 7 одновременно механически связан с датчиком углового положения фазовой пластины 10, выполненным на основе сельсина, ось которого механически связана с помощью зубчатой передачи с шаговым микродвигателем 7. Выходное напряжение сельсина детектируется в балансном детекторе 9. С выхода балансного детектора 9 сигнал поступает в блок формирования опорного сигнала 12, где формируется на его выходе опорное синусоидальное напряжение с учетверенной частотой вращения полуволновой фазовой пластины
Figure 00000034
.
Вращение плоскости поляризации принимаемых электромагнитных волн с частотой
Figure 00000035
 приводит на выходе логарифмического приемника 8, с учетом (4), к амплитудной модуляции сигнала с учетверенной частотой вращения полуволновой фазовой пластины
Figure 00000034
. В полосовом фильтре 11 происходит выделение из принятого сигнала спектральной составляющей на частоте
Figure 00000034
. В фазовом детекторе 13 происходит измерение ее фазы
Figure 00000036
, относительно фазы опорного синусоидального напряжения с учетверенной частотой вращения полуволновой фазовой пластины, по которой оценивается угол крена ЛА, а в индикаторе 14 отображаются результаты измерения угла крена
Figure 00000037
.
Установим связь амплитуды
Figure 00000038
 и фазы
Figure 00000039
 спектральной составляющей на частоте
Figure 00000034
 с углом крена
Figure 00000037
 ЛА.
Для установления этой связи воспользуемся известным [8,9] формализмом векторов и матриц Джонса.
Предположим, что расстояние от радиомаяка до ЛА велико и фазовый фронт волны вблизи ЛА можно считать плоским. Тогда, используя представление плоской однородной электромагнитной волны вектором Джонса [6], излучаемые радиомаяком горизонтально поляризованные электромагнитные волны можно представить в линейном поляризационном базисе в векторной форме (опуская временную зависимость) ввиде
Figure 00000040
. (5)
Для описания взаимодействия горизонтально поляризованных волн (5) с высокочастотным трактом бортовой приемной антенной с вмонтированным в СВЧ тракт вращателем плоскости поляризации, выполненным в виде вращающейся секции круглого волновода с встроенной внутрь полуволновой пластиной
Figure 00000031
, 4 воспользуемся оператором Джонса [5, 9]. Предположим, что ЛА имеет в общем случае крен
Figure 00000041
. Тогда вектор Джонса на выходе линейного поляризатора 5, представляющего собой переход с круглого волновода на прямоугольный, с горизонтальной собственной поляризацией может быть найден как результат преобразования
Figure 00000042
, (6)
где
Figure 00000043
- вектор Джонса горизонтально поляризованной электромагнитной волны, определяемый (5);
Figure 00000044
 - оператор поворота на угол крена
Figure 00000045
;
Figure 00000046
 - положительный угол крена ЛА, когда правое крыло или правая поперечная полуось ниже горизонтальной плоскости;
Figure 00000047
 - отрицательный угол крена ЛА, когда правая поперечная полуось ЛА выше горизонтальной плоскости;
Figure 00000048
 - оператор Джонса вращающейся полуволновой фазовой пластины, записанный в линейном поляризационном базисе;
Figure 00000049
 - угол ориентации полуволновой фазовой пластины [9];
Figure 00000050
 - оператор Джонса линейного поляризатора 5 с горизонтальной собственной поляризацией совпадающей с правой поперечной полуосью ЛА [8,9].
Figure 00000051
 - постоянная величина, учитывающая потенциал передатчика и расстояние от него до ЛА.
Выполнив в (6) необходимые преобразования, получим вектор Джонса выходной волны линейного поляризатора 5 в виде
Figure 00000052
. (7)
С учетом (7) сигнал на входе приемника, как функция угла ориентации
Figure 00000053
 полуволновой фазовой пластины, можно описать выражением
Figure 00000054
. (8)
Амплитуда сигнала на выходе приемника 8 с логарифмической амплитудной характеристикой и линейным детектором будет равна
Figure 00000055
. (9)
После преобразований выражение (9), с учетом того, что уровень сигнала в случае логарифмического приемника обычно измеряется в децибелах, при
Figure 00000049
, получим
Figure 00000056
, (10)
что полностью согласуется с результатами исследований, полученных авторами в [10]. Там же показано, что если записать вектор Джонса выходной волны линейного поляризатора 5 в опорной системе координат, связанной с радиомаяком, то угол ориентации плоскости поляризации выходной волны линейного поляризатора 5 будет определятся только углом крена
Figure 00000057
, что составляет физическую основу его измерения.
Из (10) следует, что в спектре огибающей выходного сигнала логарифмического приемника присутствует только спектральная составляющая на учетверенной частоте вращения
Figure 00000058
 фазовой пластины
Figure 00000059
 и ее фаза
Figure 00000060
 определяется только углом крена
Figure 00000061
 и не зависит от постоянной
Figure 00000062
. Энергетические параметры определяют постоянную составляющую. Причем ее амплитуда не зависит от угла крена, а ее фаза
Figure 00000060
, с учетом (10), связана с углом крена
Figure 00000061
 соотношением
Figure 00000063
. (11)
Необходимо отметить, что фаза
Figure 00000064
 отсчитывается относительно фазы опорного сигнала
Figure 00000065
, определяемой угловым положением полуволновой
Figure 00000058
 фазовой пластины.
Соотношение (10) позволяет рассчитать зависимость амплитуды выходного сигнала логарифмического приемника от углового положения полуволновой фазовой пластины для различных значений
Figure 00000061
. Результаты расчета приведены на фиг. 2, где
Figure 00000066
Как видно из графиков, амплитудная модуляция сигнала на выходе логарифмического приемника 8 достигает 100%. При этом угол крена не влияет на форму этой зависимости и на глубину амплитудной модуляции, а определяет только ее сдвиг по фазе. Причем за полный оборот полуволновой
Figure 00000058
 фазовой пластины амплитуда выходного сигнала промодулирована учетверенной частотой ее вращения
Figure 00000059
.
Применив преобразование Фурье к соотношению (10), амплитуду спектральной составляющей на частоте
Figure 00000059
 можно определить как [10]
Figure 00000067
 (12)
и при
Figure 00000068
 она достигает своего максимального значения
Figure 00000069
 дБ. В случае, если
Figure 00000070
, то амплитуду
Figure 00000071
 можно рассчитать по найденным значениям амплитуд косинусной
Figure 00000072
 и синусной
Figure 00000073
 квадратурных составляющих на частоте
Figure 00000059
 выходного сигнала приемника (10), которые связаны соотношениями
Figure 00000074
, (13)
где
Figure 00000075
, (14)
Figure 00000076
. (15)
Результаты расчетов (13-15) показали, что амплитуда
Figure 00000071
 постоянна и равна максимальному значению 8,69 дБ и не зависит от угла крена. В тоже время фаза
Figure 00000060
 спектральной составляющей на частоте
Figure 00000059
 определяется только углом крена
Figure 00000061
 и эта зависимость, с учетом (11), как отмечается в [10], носит линейный характер (см. фиг.3).
В 3-см диапазоне длин волн заявляемая поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена летательного аппарата может быть реализована следующим образом.
В качестве передатчика 1 может использоваться, например, стандартный генератор высокочастотных сигналов типа Г4-83.
В качестве передающей антенны 2 с горизонтальной собственной поляризацией может быть использована рупорная антенна [11], с. 248.
Приемная антенна 3 может быть выполнена в виде круглого рупора см. [12], с. 510.
Вращатель плоскости поляризации 4 выполнен в виде вращающейся секции круглого волновода с вмонтированной внутрь полуволновой
Figure 00000058
 фазовой пластиной [5-10].
Линейный поляризатор 5 с горизонтальной собственной поляризацией выполнен в виде перехода с волновода круглого сечения на волновод с прямоугольным сечением [5-10].
Задающий генератор 6 может быть выполнен в виде стандартного генератора сигналов Г5-54.
Синхронный шаговый микродвигатель 7 используется типа ДШ – 0,025 А.
Логарифмический приемник 8, балансный детектор 9, полосовой фильтр 11, блок формирования опорного сигнала 12, фазовый детектор 13 могут быть выполнены с помощью известных технических решений широко используемых в бортовых радиолокационных системах обзора земной поверхности, применяемых на летательных аппаратах [13].
Датчик углового положения полуволновой фазовой пластины 10 может быть выполнен в виде сельсина [13], ось которого с помощью шестерной передачи связана с валом ротора синхронного шагового микродвигателя 7.
Индикатор 14 может быть выполнен в виде стрелочного прибора, шкала которого прокалибрована в градусах угла крена ЛА.
По сравнению с широко используемыми вращателями плоскости поляризации, основанными на эффекте Фарадея, заявляемая поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена ЛА, использующая в качестве вращателя плоскости поляризации вращающуюся полуволновую фазовую пластину, позволяет избежать ошибки измерения угла крена ЛА за счет обеспечения линейности модуляционной характеристики принятых сигналов для любых угловых положений полуволновой фазовой пластины.
Источники информации
1. Александров А.С., Арно Г.Р. и др. Современное состояние и тенденции развития зарубежных средств и систем навигации подвижных объектов военного и гражданского назначения. Санкт-Петербург, 1994. - 119 с.
2. Пельпор Д.С., Ягодкин В.В. Гироскопические системы. М.: «Высшая школа», 1977. – 216 с.
3. Гулько В. Л. Способ измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации Патент RU № 2475863 МПК G08G 5/02, приоритет от 08.04.2011 г.
4. Гулько В. Л. Способ измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации Патент RU № 2475862 МПК G0G 5/02, приоритет от 04.08.2011 г.
5. Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов. М: «Сов. радио», 1966. - 440 с.
6. Канарейкин Д.Б., Потехин В.А., Шишкин И.Ф. Морская поляриметрия. Л.: «Судостроение», 1963. - 328 с.
7. Богородский В.В. Канарейкин Д.Б., Козлов А.И. Поляризация рассеянного и собственного радиоизлучения земных покровов. Л.: «Гидрометеоиздат», 1981. - 279 с.
8. Аззам Р., Башара П. Эллипсометрия и поляризованный свет. М.: «Мир», 1981. - 588 с.
9. Татаринов В.Н., Татаринов С.В., Лигтхарт Л.П. Введение в современную теорию поляризации радиолокационных сигналов. Томск: Издательство Томского университета, 2006. – 349с.
10. Гулько В. Л., Мещеряков А. А. Метод измерения крена летательного аппарата по излученным горизонтально поляризованным сигналам радиомаяка. // Изв. Вузов Приборостроение, 2017. Т 60, № 5, с.с. 412-419.
11. Драбкин А. Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г. Антенно-фидерные устройства. М.: «Советское радио» 1974. - 536 с.
12. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. М.: «Энергия», 1966. -648 с.
13. Давыдов П.С. Радиолокационные системы воздушных судов. М.: «Транспорт», 1988. – 359 с.

Claims (1)

  1. Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена летательного аппарата, содержащая радиомаяк, включающий в себя передатчик, выход которого соединен с входом передающей антенны с горизонтальной собственной поляризацией, расположенной в точке с известными координатами, и расположенные на борту летательного аппарата приемная антенна, выход которой подключен к входу вращателя плоскости поляризации с частотой
    Figure 00000077
    , а его выход подключен к входу со стороны круглого волновода линейного поляризатора, а его выход со стороны прямоугольного волновода с горизонтальной собственной поляризацией подключен к последовательно соединенным логарифмическому приемнику и полосовому фильтру, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, задающий генератор и формирователь опорного сигнала, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора, выход фазового детектора подключен к входу индикатора, шкала которого прокалибрована в градусах угла крена летательного аппарата, отличающаяся тем, что введены синхронный шаговый микродвигатель, датчик углового положения, балансный детектор, а вращатель плоскости поляризации с частотой
    Figure 00000077
     выполнен в виде секции круглого волновода с вмонтированной в нее полуволновой фазовой пластиной
    Figure 00000078
    , вращающейся с частотой
    Figure 00000079
     и обеспечивающей линейность модуляционной характеристики для любых угловых значений полуволновой фазовой пластины, при этом секция круглого волновода механически связана с помощью шестерной зубчатой передачи 1:1 с валом ротора синхронного шагового микродвигателя и датчиком углового положения полуволновой фазовой пластины, выполненным в виде сельсина, ось которого механически связана с помощью шестерной передачи с валом ротора синхронного шагового микродвигателя, при этом управляющий вход синхронного шагового микродвигателя подключен к выходу задающего генератора, а сигнальный выход датчика углового положения полуволновой фазовой пластины подключен к входу балансного детектора, а его выход подключен к входу блока формирования опорного сигнала, причем центральная частота полосового фильтра и частота опорного сигнала равна учетверенной частоте вращения полуволновой фазовой пластины.
RU2020126544A 2020-08-10 2020-08-10 Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена летательного аппарата RU2745836C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020126544A RU2745836C1 (ru) 2020-08-10 2020-08-10 Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена летательного аппарата

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020126544A RU2745836C1 (ru) 2020-08-10 2020-08-10 Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена летательного аппарата

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2745836C1 true RU2745836C1 (ru) 2021-04-01

Family

ID=75353330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020126544A RU2745836C1 (ru) 2020-08-10 2020-08-10 Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена летательного аппарата

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2745836C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075694A (en) * 1987-05-18 1991-12-24 Avion Systems, Inc. Airborne surveillance method and system
RU68672U1 (ru) * 2007-07-04 2007-11-27 Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт Малогабаритное устройство измерения углов наклона и азимутов
RU2475863C1 (ru) * 2011-08-04 2013-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ГОУ ВПО ТУСУР) Способ измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации
RU2537384C1 (ru) * 2013-07-09 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Поляризационно-модуляционный способ радиолокационного измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации
RU2567240C1 (ru) * 2014-05-30 2015-11-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации Способ измерения угла крена летательного аппарата
WO2019195327A1 (en) * 2018-04-05 2019-10-10 Google Llc Smart-device-based radar system performing angular estimation using machine learning

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075694A (en) * 1987-05-18 1991-12-24 Avion Systems, Inc. Airborne surveillance method and system
RU68672U1 (ru) * 2007-07-04 2007-11-27 Пензенский Артиллерийский Инженерный Институт Малогабаритное устройство измерения углов наклона и азимутов
RU2475863C1 (ru) * 2011-08-04 2013-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ГОУ ВПО ТУСУР) Способ измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации
RU2537384C1 (ru) * 2013-07-09 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Поляризационно-модуляционный способ радиолокационного измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации
RU2567240C1 (ru) * 2014-05-30 2015-11-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации Способ измерения угла крена летательного аппарата
WO2019195327A1 (en) * 2018-04-05 2019-10-10 Google Llc Smart-device-based radar system performing angular estimation using machine learning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2408895C2 (ru) Способ локализации источников электромагнитного излучения декаметрового диапазона
US2417807A (en) Radio beacon
US3603992A (en) Dual harmonic frequency synthetic aperture radar
US2134535A (en) Distance determining system
US2426228A (en) Speed indicator
RU2745836C1 (ru) Поляризационно-модуляционная радиомаячная система измерения угла крена летательного аппарата
RU2516697C2 (ru) Способ измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации
RU2475863C1 (ru) Способ измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации
JP2003133835A (ja) イオノゾンデ装置
CN106771690B (zh) 一种固定式准光法拉第旋转器性能测定方法与装置
US3246331A (en) Direction finder antenna apparatus
GB574933A (en) Improvements in or relating to radio systems for landing aeroplanes
RU2475862C1 (ru) Способ измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации
US3040315A (en) Passive range system
US20180251229A1 (en) Non-GPS Methods and Devices For Refueling Remotely Piloted Aircraft
Shcherbyna et al. Accuracy characteristics of radio monitoring antennas
RU2521137C1 (ru) Способ измерения угла тангажа летательного аппарата и устройство для его реализации
US2524702A (en) Frequency comparison system
RU2567240C1 (ru) Способ измерения угла крена летательного аппарата
RU2485538C1 (ru) Способ измерения угла крена подвижного объекта и устройство для его реализации
RU2662803C1 (ru) Способ измерения путевой скорости и угла сноса летательного аппарата
US2515344A (en) Radio beacon system
RU2528170C1 (ru) Способ измерения угла тангажа летательного аппарата и радионавигационная система для его реализации
RU2537384C1 (ru) Поляризационно-модуляционный способ радиолокационного измерения угла крена летательного аппарата и устройство для его реализации
RU2531065C2 (ru) Способ измерения угла тангажа летательного аппарата и устройство для его реализации