Система приборной аэронавигации

О П И С А Н И Е (11)695586ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик1 У К звА льный к патент(51) Ч.Кл. С 018 1/16 Государственный иомите СССР ло делам изобретений и открытий(54) СИСТЕМА ПРИБОРНОЙ АЭРОН АЦИИ И обретение относится ,к радио ции,Известна система приборной аэронавигации, содержащая на борту летательногоаппарата импульсный метеорологический 5приемопередатчик, соединенный через блоквысокочастотного разделения с антенной,блок механического управления антенной, соединенный с индикатором метеообстановки, вход которою соединеН с выхо Одом .импульсного метеорологического приемопередатчика, блок обработки, выход которого подключен к блоку индикации, аодин,из входов = к блоку механическогоуправления антенной, и по крайней мереодин наземный радиомаяк-ответчик 11,Однако в известной системе навигациина,всех этапах,полета и посадки необходимо устанавливать ва борту летательногоаппарата две отдельные радйойокацФОнныестанции (метеорологическую и радиолока., циовную станцию посадки П.М), что обычно затруднительно из-за дефыцита свободного места,Цель изобретения - упрощение систе 25мы путем использования сигналов .метеорологического радиолокатора,на этапе полетаи посадки по приборам.Поставленная цель достигается тем; что,в систему прнборной аэронавигации, содер- Зо жалящую на борту летательного аппарата импульсный метеорологический приемопередатчик, соединенный через блок высокочастотного разделения с антенной, блок механического управления;антенной, соединенный с индикатором метеообстановки, вход которого соединен с выходом импульсного метеорологМФеского- приемопередатчика, блок обработки, выход которого подключен к блоку, индикации, а один из входов - к блоку механического управления антенной, и по крайней мере один наземный радиомаяк-ответчик, между блоком высокочастотного разделения и блоком обработки включен приемник системы посадки поприборам П.М, работающий на частоте, отличной от частоты импульсногометеороло. гического приемопередатчика, при этом приемник системы посадки по прибора м 11.М содержит последовательно соединенные цепь синхронизации и широкополосную приемную цепь, каждый из выходов коТорой подключен к соответствующим входам компаратора и сумматора, при этом вход цепи синхронизации приемника соединен через блок высокочастотного разделения с входом синхронизации импульсного метеорологического приемопередатчика, входширокополосной приемной цепи соедн нен "с другим выходом блока высокочастот695586 35 сйого"разделенйя, выходыкомпаратора", сФ мматора "й- цейи "синхронизации "являются = вьгхбдаЯи приемника системы посадки поприборам 11 М и подключены к входам блока обработки, а входы цепи синхронизации и широкополосной приемной цепи являются ="еговходами;"а также"тем что широкопо" лбснаяприемная пепь" содержит" разделительный фильтр, каждый из выходОв кото"" рого через последовательно соединенньесмеситель, предварительный усилитель,логарифмический усилитель и детектор лодлючены соответственно "к входам суМматора и компаратора приемника системы посадки.,по приборам 11.М, вторые входы смесителей объединены и соединены с соответ ствующим выходом цепи синхронизацииприемника системы посадки по приборам П.М,а также тем, что широкополосная приемная цепь содержит последовательно соединенные полосовой фильтр, смеситель, широкололосный предварительный усилитель и разделительный фильтр, каждый из двух выходов которого через последовательно соединенные логарифмический усйлйтель и детектор подключены соответственно к входам сумматора и компаратора приемника системы посадки по приборам П,М.На фиг. 1 представлена структурнаяэлектрическая схема предложенной системы;на фиг. 2 - структурная электрическая схема приемника системы посадки по при.борам П,М;,на фиг. 3 и 4 - варианты реализации широкополосной приемной цепи.Система (фиг. 1) содержит импульсныйметеорологический лриемопередатчик 7 ан.тенну 2, блок 3 высокочастотного разделения, индикатор 4 метеообстановки, блок 6 механического управления антенной, приемник 6 системы посадки по приборам П.М, блок 7 обработки, блок 8 индикацйи и радиомаяк-ответчик 9.Приемнй 1 к системы посадки йо йрибо.рам 11.М (фиг. 2) содержит цепь синхронизации 10, широкополосную приемную цепь 11, компа,ратор 12 и сумм,атор 13.Широкополосная приемная цепь (фигЗ)содержит разделительный, фильтр 14,сме.сители 1 и 16, лредварйтельные усилители 17 и 18, логарифмические усйлители 19 и 20 и детекторы 21 и 22.Широкополосная приемная цепь (фиг. 4)содержит полооовой фильтр 23, смеситель 24, широкополосный.,предварительный усилитель 25, разделительный фильтр 26, логарифмические усилители 27,и 28 и детекторы29 и 30.Система приборной аэронавигации работает следующим образом.При передаче сигналы излучаются в ви.де импульсов большой длительности, выда.ваемых метеорологическим приемопередатчиком 1. В обычном режиме аередачиме.теоинфорйации эти импульсы не" позволяют тГллзЪВЛтгттЛ тЛпптЛ ттлыатСплт 4скольку трудно выделить нужный объект среди другихотраженных от земли сигналов и метеорологический приемник исполь.эует не всю информацию, содержащуюся в 5 отраженлом сигнале. Для достижения необходимой точности наземные радиомаяки ретранслируют, сигналы, принятые на ме теочастоте с другой частотой. Приемник 6системы посадки по приборам П,М рабо О тает на частоте, отличной от частоты метеорологического приемопередатчика 1, в полосе частот, достаточно широкой для использоваййя всей информации, содержа щеися в каждом принятом, импульсе, и, со держит средства для подавления сигналов:на рабочей частоте метеорологического приемопередатчика.Приемник 6, который принимает информацию для посадки по приборам, подклю.20 чен к блоку 3 высокочастотного разделения.и,к антенне 2, . с .Импульсы, излучаемые ;метеорологическвм лриемопередатчиком 1, например, на частоте Р,-" ретранслируются наземными 25"радиомаяками-ответчиками 9, но с другойчастотой Г, + ЬР. Сигналы, принимаемые антенной 2 в зависимости от типа последней, включают в себя обычно сигнал приема,или сигнал суммы Х и один или два сиг- ЗО нала углового измерения, обозначаемых вцелом через Л, если речь идет об антенне моноимпульсного типа. Сигнал Х поступает в приемник б через блок 3 высокочастотноФо разделения. Синхронизирующий сигнал 5, соответствующий части излучаемого,импульса, также передаемся в приемник б че.рез блок 3 для создания возможности измерения дальности путем измерения временных интервалов между, сигналами 5,и Х.40 На этапе полета по маршруту сигналы Хсоответствуют сигналам, отраженньгм от блоков или от земли .и постулают непосредственно в метео 1 рологический приемопередатчик 1. При этом сигналы;имеют ту же 45 частоту Р 1, что ипри излучении. На этапе посадки роль блока 3 состоитв йаправлении сигналов, принимаемых от радиомаяков и .имеющих частоту Ро+ЬР, в приемник 6. Один или,несколько сигна.50 лов углового, измерения Ь, которые не представляют интереса для метеорологического приемника, подаются непосредственно в приемник 6,Приемник б выдает видеочастотные сиг палы, которые используются блоком 7 обработки, также подключенный к блоку Б механического управления антенной, сообща 1 ощему емуо лоложении антенны в каж- дый момент времени, и и блоку 8 индика.50 ции, который прдставляет пилоту обработанную,информацию.В -предлатаемой системе метеорологический,приемопередатчик 1 является таким образом общим для,метеорологической ра вв птахи п;ътптттулттттлй гвпчеътттттгтю и гт дл лплрдают.тИзмерение малых дальностей становится возможным прежде всего благодаря тому, что рабочая частотав режиме:приема системы 1 ЕМ отличается от частоты" излу чения, 1 аким образом, создается возможностыработы приемника б до окончанИя йзЫМ.Антенна 2 и блок 5 также являются общими для этих-систем. Однако антенна может быть модифицирована нли замененадругой антечной для того, чтобы создатьодйн или два сигнала углового-"измерения,На этапе посадки, излучаемые сигналы поступают на полуактивиые радиомаяки-ответчиии 9, установленные на взлетио-носа.дочной полосе.Принягые сигналы затем обрабатываются приемником. б и блоком 7 обработки.При этом в известной системе вид излучаемых сигналов. задан, характеристикиметеорологической РЛС определены зара.нее, Длительность импульсов являетсябольшой (5 - 6 мк/с), что при использова.нии обычного приемника, настроенного иаимпульсы такой длительности, приводитксредней ошибке по дальности порядка 80 ми не позволит измерять дальность меньше800 м. Антенна сканирует в пространствесмалой скоростью (60 град/с) в большомугловом диапазоне (+90), что приводит книзкой частоте обновленная информации(один ход антенны примерно за четыре секунды). Наконец, частота повторения импульсов является низкой (200 гц), что час.тично компенсируется медленностью сканйрозания за,время" прохождения луча антенны по мишени, последняя принимаег "примерно десять импульсов,Эти характеристики недостаточны длявыполнения надлежащим образом посадкипо приборам, при которойнеобходимоиметь высокую точность по дальностидоочень малой дальности при высокой частотвобновления информации.Хотя длительность и частота повторенияимпульсов, а также сйбрость сканироваиияантенны остаются такими же, как"и вмете-орологической РЛС, тем,не менее согласноизобретению можно будет получатьинформацию, достаточную для созданйя возмож-ности посадки по приборам.Точность по Дальности достигается"засчет осуществления измерений не по пол,ным импульсам, а по их передним фронтам.В связи с этим приемникб содержит приемные цепи с полосой пропускания в 10 -20 раз более широкой, чем полоса пропускания метеорологического ,йриемника, длясоздания возможности четкого выделенйяфронтов импульсов. Дальность измеряетсяпутем определения времейнопо "интерваламежду передним фронтом излучаемого импульса и передним фронтом принимаемого.импульса. При этом ошибка по дальностиможет составлять менее 10 м. лучения нмпульсов и измерения очень малых дальностей.,Наконец, точность по углу достигаетсяза счет применения метода сравнения5 амплитуд либо на уровне антенны, если последняя являетсяайенной моноимпульсного типа, либо,на уровне радиомаяка. Этаточность повышается здесь за счет согласования полосы пропускания одной или не 10 скольких цепей каналов измерения угла сдлительностью принимаемых - импульсонЭто тем более возможно, что радиомаякипредставляют собой точечные мишени, освобождаемые от окружающих отраженныхсигналов за счет"сдвига частоты Л 1.Как указывалось, метеоролотическийприемопередатчик 1 связан с антенной 2 через блок 3, который при приеме,направляетсигналы радиомаяков-счетчиков 9 в прием 20 ник б. В последний с блока 3 поступаютпринимаемый сигнал, идущий из циркулятора 31, и синхронизирующий сигнал, выдаваемый блоком 32 связи в момент излучения.Синхронизирующий сигнал обрабатыва.ется в цепи синхронизации 10. Эта цепь содержит преобразователь, идентичный преобразователям радиомаяков, гетеродин,необходимый для преобразования частоты принятых сигналов, контур автоматической подстройки частоты для подстройки частоты гетеродина и детектор, выдающий видеоча тотный синхронизирую.щий сигналв блок 7 обработки, которыйиспользует его чля осуществления,измере.ний дальности. Сигналы приема, снима емые с циркулятора 31, подаются в широко.полосную приемную цепь 11. Эта цепь яв ляется широкополосной, поскольку она40 принимает сигналы различных частот, ретранслируемые радиомаяками-ответчиками9. Она содержит фильтрующие средствадля выделенияситйалов от каждого радиомаяка; Это выделение может осуществлять 45 ся на сверхвысоКйхчастотах или напромежуточной частоте, Затем сигналы раздель.но детектируйтся й"Цепль И выдает два сигнала 5 и 5 (или четыре сигнала, если радиомаяки ретранслируют сигналы на че 50 тырех различных частотах). Эти сигналыподаются на компаратор 12, который вырабатывает сигнал Л, зависяший от разностиамплитуд сигналов 5, и 5. Компаратор 12представляет сббойнапример, дифферен.55 циальный усилитель. В некоторых случаяхможетиспользоваться"сумматор 13, который" принимаетоба сигнала 5 и 5 и выда.ет сигнал, служащий для определения момейта приема сигналоврадИомаяков. Изме 60 рениедальностей осуществляется по переднйй" или задним фронтам излучаемых илиприйимаемйх йапульсов. При этом сумматбр 13 должен"иметь досФаточно широкуюпблосу пропусеания для сохранения этих65 передних или"заХййх фронтов. Затем сигналы Х и Л подаются,на блак 7 обработки.Поскольку наземные радиомаяки находятся:на различных расстояниях от самолета, соответствующие им сигналы принимаются неодновремен.но.Таким образом, блок 7 обработки опоз.нает и выделяет информацию о дальностии об угле для каждого радиомаяка.На фиг. 3 приведен вариант выполненияприемной цепи 11, в которой разделениесигналов от,радиомаяков осуществляется.на сверхвысоких частотах. Эта цепь содержит разделительный фильтр,14, в которыйпоступают сигналы, принимаемые антенной2 и натгравляемые блоком 8, и который выдает два различных сигнала, один на частоте Р,+ЛР а другой на частоте Р,+ЛР 2,где 1, - частота излучения метеорологической РЛС; ЛР, и ЛР - сдвиги частот,создаваемые каждым,радиомаяком-ответчиком 9,Выходные сигналы разделительногофильтра 14 подаются,на два смесителя 15,и 1 б, в которые поступает также сигнал ге.теродина, находящегося в цепи синхронизациы 10, и которые выдают соответствующиесигналы промежуточной частоты, Затем этисигналы усиливаются двумя предварительными усилителями .17 и 18. Принятые сигналы остаются разделенньгми до выходацепи. Они проходят последователыно черезлогарифмические усилители .19 и 20 и детекторы 21,и 22, а затем подаются на компаратор 12 и на сумматор 13 (фиг. 2).На фиг. 4 показана приемная цепь, в которой разделение сигналов осуществляетсяна промежуточной частоте.В этой цепи полосовой фильтр 23 подавляет частоту передачи метеаинформации(т. е. сигналы этой частоты) и проПускаеттолько сигналы радиомаяков,с частотамиРо+ЛР, и 1 о+ЛР,. Эта цепь подавляет таким образом сигналы, отражаемые от земли, а в смеситель 24 поступает также сигнал гетеродина, находящегося в цепи синхронизации 10, Кроме того, приемная цепьсодержит широкополосный предваритель ныйусилитель 25 и разделительный фильтр2 б, который осуществляет разделение сиг.налов каждого радиомаяка по промежуточ.ной частоте. Последовательность приема такая жекак и в случае, представленном нафиг. 3. В случае, показанном на фиг, 4, сигналы остаются разделенными и проходятпоследовательно через одинаковые логарифмические усилители 27 и 28 и детекторы 29 и 30. Затем они сравниваются в компараторе 12 и суммируются в сумматоре 18,после чего подаются в блок 7 обработки.В примерах, представленных на фиг. 3и 4, цепи должны иметь достаточно широ,кие полосы пропускания для передай йередних .или задних фронтов, необходймыхдля измерения дальности, Однако при угловых измерениях в последующей обработке5 10 участвуеттолько амплитуда сигналов и достаточно иметьменее широкую полосу пропускания. Именно поэтому в этих вариантах можно предусмотреть, например, .перед разделительным фильтром отвод для подачи принятых сигналов в широкополосные цепи, предназначенные для измерения, дальности. При этом остальные схемы приемной цепи 11 обязательно должны иметь щирокие полосы пропускания,Формула изобретения 1, Система приборной аэронавигации, 15 содержащая на борту летательного аппарата импульсный метеорологический приемопередатчик, соединенный через блок высокочастотного разделения с антенной, блок мехаиического управления антенной, соединенный. с индикатором метеообстановки, вход, которого соединен с выходом импульсного метеорологического прямопередатчика, блок обработки, выход которого подключен к блоку индикации, а один,из входов - к 25 блоку механического управления антенной,.и по крайней мере один наземный радиомаяк-ответчик, о т л и ч а ю щ а я с я тем, ччто, с целью упрощения системы путем использования сигналов метеорологического,. С 0 радиолокатора на этапе полета и посадкипо приборам, между блоком высокочастотного разделения и блоком обработки включен приемник системы посадки по приборам П,М, работающий на частоте, отличной от частогы импульсного метеорологическогоприемопередатчика, при этом приемник системы посадки по приборам П.М содержит последовательно соединенные цепь синхронизации и широкополосную приемную 40 цепь, каждый из вымодов которой подключен к соответствующим входам компаратора.и.сумматора, при этом вход цепи синхронизации приемника соединен через. блок высокочастотного разделения. с входом син хронизации импульсного метеорологическо-го приемопередатчика, вход широкополосной приемной цепи соединен с другим выходом блока высокочастотного разделения, выходы компаратора, сумматора и цепи синхронизации являются выходами прием:ника системы посадки по приборам П.М и подключены к входам блока обработки, а входы цепи синхронизации и широкополосйой приемной цепи являются его входами.55 2. Система по п. 1, отличающаясятем, что широкополосная приемная цепь со держит разделительный фйльтр, каждыйиз выходов которого через п 6 следовательно соединенные смесительпредварительныйбО усилитель, логарифмический усилитель идетектор подключены соответственно к вхо"дам еумматора й компаратора приемникасистемы посадки по приборам П,М, вторые входы смесителей объединены,и соединены65 с соответствующим выходом цепи синхронизации приемника системы посадки поприборам П.М,3, Система по п, 1, отличающаяся тем, что широкополосная приемная цепь содержит последовательно соединенные по. лосовой фильтр, смеситель, широкополосный предварительный усилитель,и разделительный фильтр, каждый из двух выходов которого через последовательно соединенные логарифмический усилитель и детектор подключены соответственно к входам сумматора,и компаратора приемника системы посадки по приборам П.М.Приоритет по пунктам:14,12,73 - по и. 1;28.03.74 - по пп. 2 и 3. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе: 1 О 1. Патент Франции2199594, кл,б О 1 Ь 1/00, опублик, 17.05.74 (прототип).695586 ЙйййЦ ей Гйй 4 й Составитель Е. ПогибловС"Редактор Н. Суханова Техред А, Камышникова ВВЭЙЬйййаыежж кгор С. Файн - Подписное й и открытий аказ 1208/1526 .Изд. "656Тираж 681ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобрете113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д, 4/5 Тип. Харьк, фил, пред. Патент г 4 М%ф"ф"г г ФФе- э"- ",. .: -1 4