способ автономного формирования посадочной информации для летательного аппарата и система для его осуществления (варианты)

Формула изобретения

1. Способ автономного формирования посадочной информации для летательного аппарата, включающий одновременно радиолокационный обзор в секторе передней полусферы летательного аппарата с регистрацией информации в координатах «угол азимута - дальность», вычитание из сигнала курса летательного аппарата, поступающего от курсовой системы летательного аппарата, сигнала заданного посадочного курса взлетно-посадочной полосы и сигнала азимутального угла антенны радиолокатора и формирование сигнала относительного азимутального угла антенны и сигнала нулевого относительного курса летательного аппарата, фиксацию радиолокационных сигналов с выхода сигнала суммарного канала приемника от целей, попавших в зону облучения радиолокатора каждого периода его частоты повторения, в текущем периоде радиолокационного обзора, обнаружение в текущем периоде частоты повторения радиолокатора наличия сигналов от радиолокационных точечных целей, установленных в один ряд, из группы, состоящей из одного или нескольких рядов радиолокационных точечных целей с известными координатами относительно взлетно-посадочной полосы, расставленных так, что линия створа этого ряда или линии створов этих рядов параллельны вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси взлетно-посадочной полосы, а координаты вдоль линий створов соответствуют псевдослучайному закону, идентификацию сигналов периода частоты повторения, в котором выявлено наличие сигналов от данного ряда радиолокационных точечных целей, с конкретными радиолокационными точечными целями этого ряда, отличающийся тем, что фиксируют одновременно радиолокационные сигналы с выхода канала отношения сигналов разностного канала к суммарному в угломестной плоскости моноимпульсного приемника, вычисляют значения углов отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель, используя зафиксированное для данной радиолокационной точечной цели значение сигнала отношения сигнала разностного канала к сигналу суммарного канала приемника и известную пеленгационную характеристику системы моноипульсной обработки сигналов радиолокатора, вычисляют оценки значений углов визирования относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель, используя предполагаемое значение угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, и вычисленные значения углов отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на конкретную идентифицированную радиолокационную точечную цель, вычисляют оценки значений отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, используя предполагаемое значение угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, и вычисленные оценки значений углов визирования относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель и измеренные значения наклонных дальностей до этих целей, вычисляют известными способами значение уточненной оценки отклонения летательного аппарата от плоскости линии створа, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, и оценки угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, используя значения отклонений оценок отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, от среднего значения этих оценок и изменяя предполагаемое значение угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, так, чтобы значение отклонений оценок отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, от среднего значения этих оценок стало минимальным в данном периоде частоты повторения радиолокатора.

2. Система для реализации способа по п.1, включающая группу из одного или нескольких рядов радиолокационных точечных целей, с известными координатами относительно взлетно-посадочной полосы, причем радиолокационные точечные цели расставлены так, что линия створа этого ряда или линии створов этих рядов параллельны вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси взлетно-посадочной полосы, а координаты радиолокационных точечных целей вдоль линии створа или линий створов соответствуют псевдослучайным законам, и бортовой радиолокатор для формирования посадочной информации, содержащий антенну, приемопередающий блок, причем выход-вход суммарного канала приемопередающего блока соединен с входом-выходом суммарного канала антенны, а вход разностного канала соединен с выходом разностного канала антенны, блок формирования сигналов азимутальных углов, блок формирования сигналов управления отклонением летательного аппарата от заданной траектории посадки и контроля величины этого отклонения, причем выход канала суммарного сигнала приемника приемопередающего блока соединен с первым входом, а выход синхросигнала - с вторым входом блока формирования сигналов управления отклонением летательного аппарата от заданной траектории посадки и контроля величины этого отклонения, четвертый вход которого соединен с первым выходом блока формирования сигналов азимутальных углов - выходом сигнала относительного азимутального угла антенны, пятый - с вторым выходом этого блока - выходом сигнала нулевого относительного курса летательного аппарата, третий выход блока формирования сигналов азимутальных углов соединен с входом сигнала реверса антенны, первый вход блока формирования сигналов азимутальных углов является входом сигнала курса летательного аппарата, второй вход - входом сигнала заданного посадочного курса, третий вход - входом заданного значения величины сектора сканирования антенны, четвертый вход соединен с выходом сигнала азимутального угла антенны, отличающаяся тем, что в нее введены блок обнаружения и идентификации отражателей ряда и блок вычисления отклонений и дальности, причем первый вход блока обнаружения и идентификации отражателей ряда соединен с выходом канала суммарного сигнала приемника приемопередающего блока, второй вход - с первым выходом блока формирования сигналов азимутальных углов - выходом сигнала относительного азимутального угла антенны, третий вход соединен с выходом сигнала функции гребенчатого строба дальности блока вычисления отклонений и дальности, четвертый вход соединен с выходом синхросигнала приемопередающего блока, пятый вход соединен с выходом канала отношения разностного сигнала к суммарному сигналу приемника приемопередающего блока, шестой вход является входом сигнала заданной пеленгационной характеристики системы моноимпульсной обработки сигналов радиолокатора, а выход соединен с первым входом блока вычисления отклонений и дальности, второй вход которого является входом сигнала заданного угла глиссады, третий вход - входом сигнала исходной функции гребенчатого строба дальности, четвертый вход - входом дальности до взлетно-посадочной полосы и барометрической высоты, поступающих от навигационной системы летательного аппарата, а выход подключен к третьему входу блока формирования сигналов управления отклонением летательного аппарата от заданной траектории посадки и контроля величины этого отклонения.

3. Способ автономного формирования посадочной информации для летательного аппарата, включающий одновременно радиолокационный обзор в секторе передней полусферы летательного аппарата с регистрацией информации в координатах «угол азимута - дальность», вычитание из сигнала курса летательного аппарата, поступающего от курсовой системы летательного аппарата, сигнала заданного посадочного курса взлетно-посадочной полосы и сигнала азимутального угла антенны радиолокатора и формирование, тем самым, сигнала относительного азимутального угла антенны и сигнала нулевого относительного курса летательного аппарата, фиксацию радиолокационных сигналов с выхода сигнала суммарного канала приемника от целей, попавших в зону облучения радиолокатора каждого периода его частоты повторения, в текущем периоде радиолокационного обзора, обнаружение в текущем периоде частоты повторения радиолокатора наличия сигналов от радиолокационных точечных целей, установленных в один ряд, из группы, состоящей из одного или нескольких рядов радиолокационных точечных целей с известными координатами относительно взлетно-посадочной полосы, расставленных так, что линия створа этого ряда или линии створов этих рядов параллельны вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси взлетно-посадочной полосы, а координаты вдоль линий створов соответствуют псевдослучайному закону, идентификацию сигналов периода частоты повторения, в котором выявлено наличие сигналов от данного ряда радиолокационных точечных целей, с конкретными радиолокационными точечными целями этого ряда, отличающийся тем, что вычисляют значение полного отклонения летательного аппарата от линии створа и значение расстояния вдоль линии створа от проекции на линию створа до какой-либо радиолокационной точечной цели ряда, используя измеренные значения наклонных дальностей радиолокационных сигналов от каких-либо двух конкретных радиолокационных точечных целей этого ряда и известные значения координат этих радиолокационных точечных целей, определяемых номерами «зубцов» функции гребенчатого строба дальности, с которыми идентифицированы указанные радиолокационные сигналы, фиксируют одновременно радиолокационные сигналы с выхода канала отношения сигналов разностного канала к суммарному в угломестной плоскости моноимпульсного приемника, вычисляют значения углов отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель, используя зафиксированное для данной радиолокационной точечной цели значение сигнала отношения сигнала разностного канала к сигналу суммарного канала приемника и известную пеленгационную характеристику системы моноимпульсной обработки сигналов радиолокатора, вычисляют оценки значений углов визирования относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель, используя предполагаемое значение угла наклона оси диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, и вычисленные значения углов отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на конкретную идентифицированную радиолокационную точечную цель, вычисляют оценки значений отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, используя предполагаемое значение угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, и вычисленные оценки значений углов визирования относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель и измеренные значения наклонных дальностей до этих целей, вычисляют значения уточненной оценки отклонения летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, и оценки угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, используя значения отклонений оценок отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, от среднего значения этих оценок и изменяя предполагаемое значение угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно горизонтальной линии так, чтобы значения отклонений оценок отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, от среднего значения этих оценок стало минимальным в данном периоде частоты повторения радиолокатора, вычисляют и формируют сигнал горизонтального отклонения летательного аппарата от линии створа данного ряда радиолокационных точечных целей, используя значения полученных сигналов полного отклонения летательного аппарата от линии створа и сигнала уточненной оценки отклонения летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, преобразовывают полученные значения сигнала горизонтального отклонения от линии створа данного ряда радиолокационных точечных целей и значения сигнала уточненной оценки отклонения летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, а также значение сигнала расстояния вдоль линии створа от проекции летательного аппарата на линию створа до выбранной радиолокационной точечной цели этого ряда, в сигналы горизонтального и вертикального отклонений летательного аппарата от заданной траектории посадки и расстояния до начала взлетно-посадочной полосы для управления летательным аппаратом при помощи автопилота или вручную.

4. Способ автономного формирования посадочной информации для летательного аппарата, включающий одновременно радиолокационный обзор в секторе передней полусферы летательного аппарата с регистрацией информации в координатах «угол азимута - дальность», вычитание из сигнала курса летательного аппарата, поступающего от курсовой системы летательного аппарата, сигнала заданного посадочного курса взлетно-посадочной полосы и сигнала азимутального угла антенны радиолокатора и формирование, тем самым, сигнала относительного азимутального угла антенны и сигнала нулевого относительного курса летательного аппарата, фиксацию радиолокационных сигналов с выхода сигнала суммарного канала приемника от целей, попавших в зону облучения радиолокатора каждого периода его частоты повторения, в текущем периоде радиолокационного обзора, обнаружение в текущем периоде частоты повторения радиолокатора наличия сигналов от радиолокационных точечных целей, установленных в один ряд, из группы, состоящей из одного или нескольких рядов радиолокационных точечных целей с известными координатами относительно взлетно-посадочной полосы, расставленных так, что линия створа этого ряда или линии створов этих рядов параллельны вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси взлетно-посадочной полосы, а координаты вдоль линий створов соответствуют псевдослучайному закону, идентификацию сигналов периода частоты повторения, в котором выявлено наличие сигналов от данного ряда радиолокационных точечных целей, с конкретными радиолокационными точечными целями этого ряда, отличающийся тем, что фиксируют одновременно радиолокационные сигналы с выхода канала отношения сигналов разностного канала к суммарному в угломестной плоскости моноимпульсного приемника, вычисляют значения углов отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель, используя зафиксированное для данной радиолокационной точечной цели значение сигнала отношения сигнала разностного канала к сигналу суммарного канала приемника и известную пеленгационную характеристику системы моноимпульсной обработки сигналов радиолокатора, вычисляют оценки значений углов визирования относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель, используя предполагаемое значение угла наклона оси диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, и вычисленные значения углов отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на конкретную идентифицированную радиолокационную точечную цель, вычисляют оценки значений отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, используя предполагаемое значение угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, и вычисленные оценки значений углов визирования относительно плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель и измеренные значения наклонных дальностей до этих целей, вычисляют значения уточненной оценки отклонения летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, и оценки угла наклона оси диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей, используя значения отклонений оценок отклонений летательного аппарата от линии створа этого ряда в вертикальной плоскости от среднего значения этих оценок и изменяя предполагаемое значение угла наклона оси диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно горизонтальной линии так, чтобы значения отклонений оценок отклонений летательного аппарата от линии створа этого рада в вертикальной плоскости от среднего значения этих оценок стало минимальным в данном периоде частоты повторения радиолокатора, вычисляют и формируют сигнал наклонной дальности до плоскости взлетно-посадочной полосы под углом визирования, равным углу наклона глиссады к плоскости горизонта, используя полученное значение уточненной оценки отклонения летательного аппарата от плоскости линии створа радиолокационных точечных целей, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа радиолокационных точечных целей этого ряда, известного значения угла наклона линии створа к плоскости взлетно-посадочной полосы и заданного значения угла глиссады.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации. В частности, к области радиолокационного оборудования летательных аппаратов (ЛА).

Изобретение предназначено для выработки информации, необходимой и достаточной для посадки ЛА в простых и сложных метеоусловиях, вплоть до полного отсутствия видимости, как на аэродромы с бетонным покрытием, так и на полевые аэродромы, не оборудованные светотехническими средствами, и временные посадочные площадки на суше и акваториях.

Известен способ выработки посадочной информации на борту ЛА, заключающийся в том, что осуществляют радиолокационный обзор в переднем секторе, прием и отображение радиолокационной информации на экране индикатора в координатах «угол азимута - дальность», формирование и отображение на экране индикатора метки нулевого азимутального угла антенны [Акт по результатам совместных Государственных (этап А) летных испытаний опытного образца радиолокатора визуализации ВПП «Видимость», 1981 г., стр.13. РЛС «Модар 4000», Экспресс-информация «Зарубежные авиационные системы», ГосНИИ АС, №21, Июнь 1993 г.].

Этот способ реализован в бортовом радиолокаторе (РЛ) НПО «Ленинец», а также в радиолокаторе «Модар 4000» фирмы Вестингауз. Он обеспечивает выработку информации об отклонении ЛА от оси взлетно-посадочной полосы (ВПП) в горизонтальной плоскости на расстоянии 4-5 км от начала ВПП с бетонным покрытием и о расстоянии до начала ВПП.

Недостатками данного способа являются отсутствие информации об отклонении ЛА от глиссады в вертикальной плоскости, невозможность автоматического измерения расстояния до начала ВПП и ее производной, недостаточная точность измерения угла сноса и бокового отклонения ЛА от оси ВПП при больших величинах угла сноса, низкая дальность обнаружения ВПП с бетонным покрытием, отсутствие информации о высоте над подстилающей поверхностью и о высоте относительно плоскости ВПП, невозможность получения всей указанной информации на полевых аэродромах и посадочных площадках.

Наиболее близкими техническими решениями являются способы автономного формирования посадочной информации для ЛА: по патенту СССР № 1836642 от 08.04.1991 г., G01S 13/00; по патенту РФ № (см. Решение о выдаче патента по заявке №2006102061 от 26.01.2006, G01S 13/00, G08G 5/02); по заявке на изобретение №2007117054 от 08.05.07, G01S 13/00, G08G 5/02.

В этих способах осуществляют радиолокационный обзор в переднем секторе летательного аппарата, прием и отображение радиолокационной информации на экране индикатора в координатах «угол азимута - дальность», вычитание из сигнала курса летательного аппарата, поступающего от курсовой системы, сигнала заданного посадочного курса взлетно-посадочной полосы и сигнала азимутального угла антенны и формирование, тем самым, сигнала относительного азимутального угла и сигнала нулевого относительного курса, измерение асимметрии изображения взлетно-посадочной полосы относительно радиальной линии путем анализа отображения радиолокационной информации и формирование, тем самым, сигнала отклонения летательного аппарата от оси взлетно-посадочной полосы в горизонтальной плоскости, измерение дальностей до подстилающей поверхности в направлении линии визирования, установленной по оси наклона под углом места, равным углу наклона глиссады к плоскости горизонта, для данного типа летательного аппарата, и стабилизированной по тангажу, и формирование, тем самым, сигнала дальности следа линии визирования и (или) обнаружение в текущем периоде частоты повторения радиолокатора наличия сигналов от радиолокационных точечных целей, установленных в один ряд, из группы, состоящей из одного или нескольких рядов радиолокационных точечных целей с известными координатами относительно взлетно-посадочной полосы, расставленных так, что линия створа этого ряда или линии створов этих рядов параллельны вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси взлетно-посадочной полосы, а координаты вдоль линий створов соответствуют псевдослучайному закону, идентификацию сигналов периода частоты повторения, в котором выявлено наличие сигналов от данного ряда радиолокационных точечных целей, с конкретными радиолокационными точечными целями этого ряда.

Недостатком способов по первым двум заявкам является то, что правильное положение диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛ по углу места, а следовательно, и достоверная информация о вертикальном отклонении ЛА от заданной траектории посадки (ЗТП) обеспечиваются только за счет надежности датчика вертикали ЛА и системы стабилизации положения антенны. Поэтому на ЛА, не имеющих высоконадежного датчика вертикали, или на ЛА, к которым предъявляются повышенные требования по безопасности полетов (аэробусы, правительственные ЛА и т.п.), вероятность правильного формирования информации о вертикальном отклонении от ЗТП может оказаться недостаточно высокой. Кроме того, они требуют наличия диффузного рассеяния подстилающей поверхности аэродрома, что не всегда имеет место на акваториях и высохших соляных озерах. Недостатками способов по заявке от 8.05.07 является то, что в них не использованы возможности моноимпульсной обработки радиолокационного сигнала.

Целью изобретения является повышение вероятности правильного формирования посадочной информации об отклонении от ЗТП в вертикальной и горизонтальной плоскостях за счет дополнительного использования другого физического принципа ее формирования.

Поставленная цель достигается тем, что в способе автономного формирования посадочной информации для летательного аппарата (ЛА), включающем одновременно радиолокационный обзор в секторе передней полусферы летательного аппарата с регистрацией информации в координатах «угол азимута - дальность», вычитание из сигнала курса летательного аппарата, поступающего от курсовой системы летательного аппарата, сигнала заданного посадочного курса взлетно-посадочной полосы (ВПП) и сигнала азимутального угла антенны радиолокатора и формирование, тем самым, сигнала относительного азимутального угла антенны (ОАУА) и сигнала нулевого относительного курса (НОК) летательного аппарата, фиксацию радиолокационных сигналов от целей, попадающих в зону облучения радиолокатора (ЗОР) каждого периода его частоты повторения (ПЧП), в текущем периоде радиолокационного обзора (ПРО), обнаружение в текущем периоде частоты повторения радиолокатора ПЧП наличия сигналов от радиолокационных точечных целей (РЛТЦ), установленных в один ряд, из группы, состоящей из одного или нескольких рядов радиолокационных точечных целей РЛТЦ с известными координатами относительно взлетно-посадочной полосы ВПП, расставленных так, что линия створа (ЛС) этого ряда или линии створов ЛС этих рядов параллельны вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси взлетно-посадочной полосы, а координаты вдоль линии створа ЛС соответствуют псевдослучайному закону, идентификацию сигналов периода частоты повторения ПЧП, в котором выявлено наличие сигналов от данного ряда радиолокационных точечных целей РЛТЦ, с конкретными радиолокационными точечными целями РЛТЦ этого ряда, фиксируют одновременно радиолокационные сигналы с выхода канала отношения сигналов разностного канала к суммарному в угломестной плоскости моноимпульсного приемника, находят значения углов отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель, используя зафиксированное для данной радиолокационной точечной цели значение сигнала отношения сигнала разностного канала к сигналу суммарного канала приемника и известную пеленгационную характеристику системы моноипульсной обработки сигналов радиолокатора, вычисляют оценки значений углов визирования относительно плоскости линии створа ЛС РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа ЛС РЛТЦ (ПЛСТЦ), в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель, используя предполагаемое значение угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ ПЛСТЦ, и найденные значения углов отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на конкретную идентифицированную радиолокационную точечную цель, вычисляют известными способами оценки значений отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ, этого ряда ПЛСТЦ, используя предполагаемое значение угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ, и вычисленные оценки значений углов визирования относительно плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ ПЛСТЦ в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель и измеренные значения наклонных дальностей до этих целей, вычисляют известными способами значение уточненной оценки отклонения летательного аппарата от плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ этого ряда ПЛСТЦ, и оценки угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ ПЛСТЦ, используя значения отклонений оценок отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ этого ряда ПЛСТЦ от среднего значения этих оценок, и изменяя предполагаемое значение угла наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ ПЛСТЦ так, чтобы значения отклонений оценок отклонений летательного аппарата от плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ этого ряда ПЛСТЦ, от среднего значения этих оценок стало минимальным в данном периоде частоты повторения радиолокатора, а в систему, содержащую группу из одного или нескольких рядов радиолокационных точечных целей, с известными координатами относительно взлетно-посадочной полосы, причем радиолокационные точечные цели расставлены так, что линия створа этого ряда или линии створов этих рядов параллельны вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси взлетно-посадочной полосы, а координаты радиолокационных точечных целей РЛТЦ вдоль линии створа ЛС или линий створов соответствуют псевдослучайным законам, и бортовой радиолокатор для формирования посадочной информации, содержащий антенну 1, приемо-передающий блок (ППБ) 2, причем выход-вход суммарного канала приемо-передающего блока ППБ 2 соединен с входом-выходом суммарного канала антенны 1, а вход разностного канала соединен с выходом разностного канала антенны 1, блок формирования сигналов азимутальных углов (БФСАУ) 3, блок формирования сигналов управления отклонением летательного аппарата от заданной траектории посадки и контроля величины этого отклонения (БФСУК) 4, причем выход канала суммарного сигнала приемника приемо-передающего блока ППБ 2 соединен с первым входом, а выход синхросигнала - с вторым входом блока формирования сигналов управления отклонением летательного аппарата от заданной траектории посадки и контроля величины этого отклонения БФСУК 4, четвертый вход которого соединен с первым выходом блока формирования сигналов азимутальных углов БФСАУ 3 - выходом сигнала относительного азимутального угла антенны, пятый - с вторым выходом этого блока - выходом сигнала нулевого относительного курса летательного аппарата, третий выход блока формирования сигналов азимутальных углов БФСАУ 3 соединен с входом сигнала реверса антенны 1, первый вход блока формирования сигналов азимутальных углов БФСАУ 3 является входом сигнала курса летательного аппарата, второй - сигнала заданного посадочного курса, третий - заданного значения величины сектора сканирования антенны 1, четвертый вход соединен с выходом сигнала азимутального угла антенны 1, введены блок обнаружения и идентификации отражателей ряда (БОИОР) 5 и блок вычисления отклонений и дальности (БВОД) 6, причем первый вход блока обнаружения и идентификации отражателей (радиолокационных точечных целей) ряда БОИОР 5 соединен с выходом канала суммарного сигнала приемника приемо-передающего блока ППБ 2, второй вход - с первым выходом блока формирования сигналов азимутальных углов БФСАУ 3 - выходом сигнала относительного азимутального угла антенны, третий вход соединен с выходом сигнала функции гребенчатого строба дальности (ФГСД) блока вычисления отклонений и дальности БВОД 6, четвертый вход соединен с выходом синхросигнала приемо-передающего блока ППБ 2, пятый вход соединен с выходом канала отношения разностного сигнала к суммарному сигналу приемника приемо-передающего блока ППБ 2, шестой вход является входом сигнала заданной пеленгационной характеристики системы моноипульсной обработки сигналов радиолокатора, а выход соединен с первым входом блока вычисления отклонений и дальности БВОД 6, второй вход которого является входом сигнала заданного угла глиссады, третий - входом сигнала исходной функции гребенчатого строба дальности (ИФГСД), четвертый - входом дальности до взлетно-посадочной полосы ВПП и барометрической высоты, поступающих от навигационной системы летательного аппарата ЛА, выход которого подключен к третьему входу блока формирования сигналов управления отклонением летательного аппарата от заданной траектории посадки и контроля величины этого отклонения БФСУК 4.

РЛТЦ могут быть выполнены в виде активных или пассивных радиолокационных точечных отражателей (РЛТО), а также в виде ответчиков системы вторичной радиолокации.

Дальнейшее описание относится к случаю, когда в качестве РЛТЦ используются пассивные радиолокационные точечные отражатели (РЛТО) с одинаковыми эффективными поверхностями рассеяния (ЭПР), установленные в один ряд в плоскости ВПП.

На фиг.1 представлен чертеж, поясняющий способ формирования информации об отклонении летательного аппарата ЛА от ПЛСТЦ (в вертикальной плоскости) и боковом отклонении от линии створа ЛС ряда радиолокационных точечных отражателей РЛТО, где d₂, d₃, d₅ - наклонные дальности до соответствующих РЛТО данного ряда; - угол наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно ПЛСТЦ; ₂, ₃, ₅ - углы отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на второй, третий и пятый РЛТО соответственно; ( + ₂), ( + ₃), ( - ₅) - углы визирования относительно ПЛСТЦ в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны на второй, третий и пятый РЛТО соответственно; h - отклонение ЛА от ПЛСТЦ; /2 - половина ширины ДНА РЛ в азимутальной плоскости; 1 - полное отклонение ЛА от ЛС (ПОЛС); а - горизонтальное отклонение ЛА от ЛС (ГОЛС); D₅ - расстояние от проекции ЛА на ЛС до пятого РЛТО; ₅ - угол между линией визирования на пятый РЛТО и ЛС.

Для удобства пояснения данного способа ЛС РЛТО на фиг.1 расположен в горизонтальной плоскости, совпадающей с плоскостью ВПП, следовательно, в данном случае h является вертикальным отклонением от ЛС (ВОЛС) и высотой ЛА относительно плоскости ВПП.

Из рассмотрения фиг.1 следует, что оценка высоты ЛА относительно плоскости ВПП по i-тому РЛТО равна

где - предполагаемый угол наклона равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости относительно горизонтальной линии;

_i - угол отклонения линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности антенны относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на i-тый РЛТО (вверх «-», вниз «+») (i=1, 2, ..., m), он определяется по значению отсчета сигнала с выхода отношения сигнала разностного канала к сигналу суммарного канала моноимпульсного приемника при значении наклонной дальности, равном d _i, и пеленгационной характеристике моноимпульсной системы радиолокатора;

d_i - наклонная дальность до i-того РЛТО данного ряда.

Если предполагаемое значение равно фактическому значению, то погрешность в оценке h _i определится только ошибками измерений d _i и _i, которые подчиняются нормальному закону распределения. В этом случае отклонения оценок относительной высоты ЛА от среднего значения, равного

становятся минимальными.

Таким образом, для нахождения уточненной оценки h и может быть применен, например, метод наименьших квадратов, заключающийся в том, что находят путем итераций минимальное значение зависимости среднего квадрата отклонений измерений h _i от среднего значения в функции от

Вышеприведенное рассмотрение справедливо при условии, что угломестная плоскость ДНА близка к вертикали. Это условие выполняется при малых значениях угла крена ЛА, например меньше одного градуса, что обычно имеет место на этапе посадки, или при наличии гиростабилизации антенны РЛ. В моменты времени, когда крен ЛА превышает заданную величину и гиростабилизация антенны по крену отключена, измерение по этому способу должно прерываться.

На фиг.2 представлена схема системы, включающей ряд РЛТО и бортовой радиолокатор (РЛ), реализующей данный способ, а также функциональная схема этого бортового РД, где 1 - антенна, 2 - ППБ, 3 - БФСАУ, 4 - БФСУК, 5 - БОИОР, 6 - БВОД.

Система работает следующим образом.

Широкополосный высокочастотный сигнал с выхода ППБ 2 поступает на вход-выход суммарного канала антенны 1 и излучается в пространство, определяемое суммарной диаграммой направленности антенны (ДНА). Если ЛА находится зоне ЗТП, то в процессе азимутального сканирования антенны 1 в ЗОР попадают РЛТО одного или нескольких рядов.

Радиолокационный сигнал, принятый антенной 1, поступает на входы суммарного и разностного каналов ППБ 2, содержащего передатчик и приемник, в котором осуществляется усиление, временная автоматическая регулировка усиления, сжатие сигналов по длительности (если необходимо), детектирование.

Видеосигнал с выхода канала суммарного сигнала приемника ППБ 2 поступает на первый вход, а с выхода канала сигнала отношения сигналов разностного канала к суммарному поступает на пятый вход БОИОР 5, выполненного, например, по схеме, приведенной на фиг.3, где 1 - устройство дифференцирования (УД); 2 - пороговое устройство по амплитуде (ПУА); 3 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП 1); 4 - запоминающее устройство (ЗУ); 5 - счетчик дальности (СД); 6 - вычислитель БОИОР (ВБОИОР); 7 - второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП 2).

На фиг.4, а схематически изображен видеосигнал с выхода суммарного канала приемника, поступающий на вход УД 1, от протяженной боковой цели, совпавшей по дальности с одним из РЛТО ряда и сдвинутой по азимуту относительно него на угол, не превышающий ширины ДНА РЛ в азимутальной плоскости (представлен случай, когда высокочастотные сигналы от боковой цели и от РЛТО находятся в противофазе).

На фиг.4, б изображен видеосигнал на выходе УД 1 и уровни порогов для положительных и отрицательных значений сигнала. Сигнал, прошедший порог в ПУА 2, поступает на вход первого АЦП 3, выполненного, например, на преобразователе MAX - 108 (MAX - 108 _- ⁺5 v; 1,5 Gsps; 8Bit ADC with On-Chip 2,2 GHz Band width; Track/Hold Ampl.; Max Conv. Time (ns); AC Specs@ fin 125 MHz), где преобразовывается в последовательность отсчетов амплитуд сигнала в цифровом коде Ai через равные интервалы времени (см. фиг.4, в), поступающих далее на первый вход ЗУ 4. Одновременно тактовые импульсы отсчетов F_t поступают на вход счетчика дальности СД 6, с выхода которого отсчеты дальности в цифровом коде d_i поступают на второй вход ЗУ 4, на третий вход которого поступает сигнал относительного азимутального угла антенны . С приходом каждого импульса синхросигнала на четвертой вход ЗУ 4 производится обнуление СД 6 и запись нового значения в ЗУ 4.

Для точечной цели при заданной полосе пропускания приемника и ширине спектра зондирующего импульса крутизна переднего фронта сигнала от этой цели пропорциональна его амплитуде, следовательно, его производная может использоваться как характеристика его амплитуды. Для протяженной цели крутизна фронта зависит от характера этой цели, т.е. может быть ниже крутизны точечной цели.

Сигнал с выхода канала сигнала отношения сигналов разностного канала к суммарному поступает на вход второго АЦП 7, выполненного, например, также на преобразователе МАХ - 108 (MAX - 108 _- ⁺5 v; 1,5 Gsps; 8Bit ADC with On-Chip 2,2 GHz Band width; Track/Hold Ampl.; Max Conv. Time (ns); AC Specs@ fin 125 MHz), где преобразовывается в последовательность отсчетов амплитуд сигнала в цифровом коде / _i через равные интервалы времени, поступающих далее на шестой вход ЗУ 4. В ЗУ 4 эти отсчеты фиксируются только тогда, когда в него приходят сигналы с выхода ПУА 2.

Таким образом, в процессе сканирования антенны РЛ в ЗУ 4 формируется массив структур _j (А_i, d _i, ( / )_i).

После поступления синхросигнала на синхровход ВБОИОР 6 в нем осуществляется обработка РЛ информации, полученной в очередном j-том ПЧП и зафиксированной в ЗУ 4, в структуре _j (A_i, d _i, ( / )_i), по алгоритму, представленному на фиг.5.

Последовательность отсчетов (А _i, d_i) _j-того ПЧП коррелируют с поступающим на вход коррелятора ВБОИОР 6 сигналом ФГСД, представляющим собой дискретный бинарный псевдослучайный процесс ограниченной длительности (протяженности), соответствующий псевдослучайной последовательности сигналов, отраженных от РЛТО конкретного ряда. Эта функция учитывает закон расстановки РЛТО по дальности, расстояние до начала ряда РЛТО и величину полного отклонения ЛА от ЛС этого ряда, как будет показано ниже.

Процедура коррелирования, например, может осуществляться следующим образом.

Начало ФГСД пошагово смещают по дальности на интервал , соответствующий расстоянию между отсчетами АЦП, начиная с максимальной дальности отраженных сигналов, полученных в данном ПЧП, суммируют значения амплитуд всех отсчетов, совпавших по дальности с единичными уровнями ФГСД (ее «зубцами»), и делят эту сумму на длину ФГСД.

Полученную в результате коррелирования взаимокорреляционную функцию В ( ) нормируют и сигнал значения ширины нормированной взаимокорреляционной функции (ШНВКФ) _к сравнивают с пороговым значением.

При отсутствии в данном ПЧП сигналов, отраженных от РЛТО, значение _к будет приблизительно равным разности максимальной и минимальной дальности отраженных сигналов в данном ПЧП.

При наличии в данном ПЧП сигналов, отраженных от всех РЛТО ряда, при условии, что ЛА находится над ЛС, значение _к будет равным приблизительно ширине «зубца» ФГСД, так как в этом случае ее «зубцы» полностью совпадут со всеми отраженными от РЛТО данного ряда сигналами, а эти сигналы будут иметь максимальный уровень в текущем периоде радиолокационного обзора (ПРО).

При наличии бокового смещения ЛА относительно ЛС значение _к будет минимальным в том случае, когда в зону облучения РЛ попадет максимальное количество РЛТО данного ряда.

Таким образом, (пороговое устройство) сравнение с порогом по _к позволяет выделить те ПЧП, в которых присутствуют сигналы от РЛТО.

Как только в очередном периоде радиолокационного обзора ПРО (скане) будет обнаружен ряд РЛТО, т.е. появятся ПЧП, в которых после сравнения с порогом по ШНВКФ _к в ВБОИОР 6 сформируются сигналы структур _j (А_i, d _i, _кi) (см. фиг.5), находят значения углов отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на каждую идентифицированную радиолокационную точечную цель _i, используя зафиксированное для данной радиолокационной точечной цели значение сигнала отношения сигнала разностного канала к сигналу суммарного канала приемника / _i и известную пеленгационную характеристику системы моноипульсной обработки сигналов радиолокатора В _п=f( / ), сигнал которой поступает на четвертый вход ВБОИОР 6 (см. фиг.3), и формируют массив структур _j (А_i, d _i, X_i, _i), _кj, где X_i - координата идентифицированной радиолокационной точечной цели (отражателя).

Далее производят вычисление по формулам 1-3 значений уточненной оценки h и в j-том ПЧП путем итераций по и формируют массив структур _j (A_i, d _i Х_i), _кj, h_j, _j. При этом на выходе БОИОР 5 (см. фиг.3) формируется сигнал в виде массива структур _j (A_i, d _i, X_i, ПИ_i), _кj, h_j, _j, поступающий на первый вход БВОД 6, где ПИ - признак интерференции с боковой протяженной целью.

Идентификация РЛТО позволяет практически исключить ошибку в измерении h и , в результате влияния посторонних целей, попадающих в ДНА РЛ одновременно с РЛТО, координаты которых нам неизвестны.

В БВОД 6 на основании сигнала, несущего информацию о структурах _j (A_i, d _i, X_i, ПИ_i), _кj, h_j, _j, производятся следующие операции.

1. Вычисление угла _i между ЛС и линией визирования на дальний РЛТО выбранной пары отражателей, например пятый РЛТО (см. фиг.1, ₅), путем решения треугольника по трем сторонам - наклонным дальностям от ЛА до ближнего и дальнего отражателей пары, например d₂ и d ₅, и расстоянию между ними - разности известных координат этих РЛТО (X₅-Х₂).

2. Вычисление оценки полного отклонения ЛА от ЛС (ПОЛС) по -той паре РЛТО, по формуле (см. фиг.1)

3. Усреднение ПОЛС l_к, полученных по нескольким парам РЛТО в одном ПЧП, с учетом весовых коэффициентов измерений по каждой паре РЛТО, вычисляемых известным способом (см. формулы 3-11 описания к заявке на изобретение №2007117054 от 08.05.07, G01S 13/00, G08G 5/02), и формирование сигнала - уточненной оценки 1 по измерениям в одном ПЧП.

4. Вычисление расстояния вдоль линии створа от проекции ЛА на линию створа до i-того отражателя D_i по формуле и до первого отражателя ряда D_н .

5. Вычисление оценки расстояния вдоль линии створа от проекции ЛА на линию створа до отражателя ряда Х _н, соответствующего началу ВПП, по измерениям в одном ПЧП, по формуле

6. Вычисление и формирование сигнала коэффициента сжатия (СКС) К исходной ФГСД (ИФГСД), поступающей на третий вход БВОД 6, и формирование сигнала ФГСД, выдаваемого на третий вход БОИОР 5.

Необходимость этой операции вызывается следующим.

Максимальное значение ВКФ В ( ) будет тогда, когда все «зубцы» ФГСД совпадут с сигналами от РЛТО ряда, для которого данная ФГСД предназначена.

Минимальное значение ширины нормированной ВКФ (ШНВКФ) - _к соответствует ширине (длительности) «зубца» ФГСД ₃. Поэтому ₃ должна лишь незначительно превышать разрешающую способность радиолокатора по дальности .

При положении ЛА строго на ЛС наклонные дальности от ЛА до РЛТО равны дальностям вдоль ЛС, при этом, если длина ФГСД равна длине ряда РЛТО (разности координат первого и последнего отражателей ряда), все отражатели попадают в «зубцы» ФГСД, когда ее сдвиг соответствует максимуму ВКФ.

При наличии отклонения ЛА от ЛС разность наклонных дальностей до последнего и первого отражателя становится меньше разности координат первого и последнего отражателей рада (см. фиг.6). Следовательно, для того, чтобы сигналы от РЛТО совпали с «зубцами» ФГСД, необходимо сжать по длительности ИФГСД.

Величина, на которую необходимо сжать ИФГСД, определяется следующим образом.

Из рассмотрения фиг.6 находим наклонную дальность до конечного отражателя ряда, равную

где

где Q - длина ряда РЛТО;

D _н - расстояние до первого отражателя рада вдоль ЛС;

l - полное отклонение ЛА от ЛС.

Далее из рассмотрения фиг.6 находим

где d_н - наклонная дальность до первого отражателя ряда;

н - угол между линией визирования на первый отражатель и ЛС.

Из выражений 7-9 находим

Величина, на которую необходимо сжать ФГСД, равна

Следовательно, коэффициент сжатия, на который следует умножать разность координат (X_к -X_i) РЛТО для того, чтобы получить положение «зубца» ФГСД, соответствующее i-тому отражателю ряда, равен

Например:

При: d_н =15000 м; н=3°; Q=2000 м (это соответствует случаю, когда ЛА находится на трехградусной глиссаде точно над ЛС с удалением от начала ВПП около 15 км), К=0,9985, т.е. длина ФГСД должна быть уменьшена на 2000-(2000·0,9985)=3 м.

При: d _н=5000 м; н=3°; Q=2000 м, К=0,99902, т.е. длина ФГСД должна быть уменьшена на 2000-(2000·0,99902)=1,96 м.

При: d_н=1000 м; h=3°; Q=2000 м, К=0,99955, т.е. длина ФГСД должна быть уменьшена на 2000-(2000·0,99955)=0,9 м.

При: d_н=15 м; н=3°; Q=2000 м (это соответствует случаю, когда ЛА находится на трехградусной глиссаде точно над ЛС с удалением от начала ряда РЛТО около 286,6 м), К=0,99983, т.е. длина ФГСД должна быть уменьшена на 2000-(2000·0,99983)=0,34 м.

При: d_н=15000 м; н=5°; Q=2000 м (это соответствует случаю, когда ЛА находится на пятиградусной глиссаде точно над ЛС с удалением от начала ряда РЛТО около 15 км), К=0,99664, т.е. длина ФГСД должна быть уменьшена на 2000-(2000·0,99664)=6,72 м.

Таким образом, на начальном этапе посадки по трехградусной глиссаде (на расстоянии 19-15 км до начала ВПП) длина ИФГСД должна быть уменьшена с коэффициентом около 0,998, и для гарантированного попадания всех сигналов от РЛТО в «зубцы» ФГСД их протяженность должна быть увеличена примерно до 3-5 м. Этот этап определяется, например, по информации, поступающей от навигационной системы ЛА и от барометрического датчика высоты, - на четвертый вход БВОД 6.

С момента появления сигнала ПОЛС h начинается формирование сигнала СКС К по вышеприведенному алгоритму, что обеспечивает приведение ФГСД в полное соответствие с положением по дальности отраженных от РЛТО сигналов и снижение, благодаря этому, протяженности (длительности) «зубцов» ФГСД почти до значения .

7. Вычисление оценки бокового отклонения ЛА от ЛС (БОЛС) по измерениям в одном ПЧП по формуле

8. Преобразование сигналов БОЛС, ВОЛС и D _r или D_н в сигналы горизонтального отклонения ЛА от ЗТП (ГОЗТ), вертикального отклонения ЛА от ЗТП (ВОЗТ) и расстояния до начала ВПП D_ВПП путем преобразования координат.

Оценки сигналов вертикального, бокового отклонений от ЗТП и расстояния до начала ВПП, полученные по измерениям в одном ПЧП, могут быть усреднены далее по нескольким ПЧП, например по 100 ПЧП, что в 10 раз повысит точность этой информации.

Полученные сигналы с выхода БВОД 6 поступают на третий вход БФСУК 4, на второй вход которого поступает синхросигнал, например, представляющего собой индикатор, на экране которого изображают эти сигналы на фоне остальной РЛ информации, отображаемой в координатах «азимут - дальность», поступающей на первый вход этого блока с выхода приемника ППБ 2, и (или) процессор, выполняющий обнаружение изображения ВПП и сравнение дальностей начала изображения ВПП и D_ВПП и формирование сигналов управления отклонениями летательного аппарата от заданной траектории посадки, направляемых в автопилот, и контроля величины этих отклонений, представляемых на экране индикатора для пилота. Эта информация может контролироваться пилотом, например, путем сравнения полученного на ее основании виртуального изображения ВПП с реальным радиолокационным изображением ВПП на мониторе в координатах «азимут - дальность».

В рассмотренном варианте обеспечивается формирование (выработка) сигналов горизонтального отклонения ЛА от ЛС ГОЛС и вертикального отклонения ЛА от ЛС ВОЛС, а также расстояния вдоль линии створа от проекции ЛА на линию створа и трансформирование их в сигналы горизонтального отклонения ЛА от ЗТП ГОЗТ и вертикального отклонения ЛА от ЗТП ВОЗТ, а также в сигнал расстояния до начала ВПП D _ВПП при работе по одному ряду РЛТО.

Целесообразно обозначать ВПП тремя рядами РЛТО, расположенными в плоскости ВПП так, как это принято для световых излучателей (посадочных огней) (два ряда по краям и один ряд по оси ВПП до ее начала). При этом РЛТО всех рядов расставляют так, что каждый ряд имеет свой псевдослучайный закон расстановки по оси Х и их координаты по этой оси практически не совпадают (см. фиг 7).

При наличии нескольких рядов РЛТО (РЛТЦ) в системе в одном ПЧП ПРО будут присутствовать сигналы, отраженные от всех этих рядов.

Для исключения интерференции между сигналами различных рядов и обеспечения надежной идентификации сигналов с отражателями каждого ряда РЛТО группы должны быть расставлены по рядам, например по следующему плану, представленному на фиг.7, где Л, С, П - отражатели левого, среднего и правого рядов соответственно в трех интервалах дальности по одиннадцать позиций в каждом интервале.

Пространство, занимаемое всеми рядами РЛТО (РЛТЦ), разбивается на последовательность общих для всех рядов интервалов с постоянным шагом по дальности, которые, в свою очередь, разделены на несколько позиций так, что длина позиции превышает разрешающую способность по дальности бортового радиолокатора РД, причем позиция, на которой установлена цель РЛТЦ данного интервала одного ряда, определена по случайному закону и не совпадает с позицией, на которой установлена цель РЛТЦ этого же интервала другого ряда.

Для этого можно использовать следующий алгоритм установки РЛТО (РЛТЦ).

Расставляют РЛТО (РЛТЦ) первого ряда на позиции всех интервалов по случайному закону.

Определяют по случайному закону позицию в текущем интервале для РЛТО (РЛТЦ) второго ряда.

Проверяют полученную позицию на отсутствие в ней РЛТО (РЛТЦ) первого ряда и, если это условие выполнено, устанавливают на ней РЛТО (РЛТЦ) второго ряда. В противном случае устанавливают РЛТО (РЛТЦ) на соседнюю позицию.

Определяют по случайному закону позицию в текущем интервале для РЛТО (РЛТЦ) третьего ряда.

Проверяют полученную позицию на отсутствие в ней РЛТО (РЛТЦ) первого и второго ряда и, если это условие выполнено, устанавливают на ней РЛТО (РЛТЦ) третьего ряда. В противном случае устанавливают РЛТО (РЛТЦ) на соседнюю позицию.

Указанную процедуру установки проводят для всех рядов.

Таким образом, сигналы от РЛТО (РЛТЦ) всех рядов оказываются сгруппированными в случайной последовательности по интервалам дальности. Принадлежность сигнала группы к тому или иному ряду РЛТО (РЛТЦ) определяется после получения ВКФ по всем ИФГСД.

Очевидно, что полученный план расстановки РЛТО (РЛТЦ) пригоден для большого числа аэродромов. Следовательно, всего несколько таких планов (3-5) достаточно заложить в память для ИФГСД бортового РД, чтобы обеспечить работу системы для всех ВПП и посадочных площадок.

Сигналы ГОЗТ, ВОЗТ и D _ВПП уточняются путем усреднения результатов, полученных по каждому из этих рядов.

Относительные погрешности информации о дальности до ВПП, боковом и вертикальном отклонениях ЛА от ЗТП, получаемой по данному изобретению, функционально связаны, и их величины примерно одинаковы.

Следовательно, контролируя погрешность бокового отклонения ЛА от ЗТП и дальность до ВПП, мы контролируем и погрешность вертикального отклонения ЛА от ЗТП.

Таким образом, для надежного контроля сигналов бокового и вертикального отклонений ЛА от ЗТП и дальности до ВПП, выдаваемых в автопилот и пилоту, достаточно сформировать виртуальное изображение ВПП, используя информацию, полученную по данным изобретениям, и представить ее на том же мониторе, на котором представлено реальное радиолокационное изображение рядов РЛТО, установленных вблизи ВПП, в тех же координатах.

Если оба эти изображения совпадают, то пилот может быть уверен в достоверности посадочной информации. В противном случае он должен прекратить процесс посадки.

Данное изобретение обеспечивает представление на мониторе одновременно обоих видов изображения ВПП.

При использовании в качестве монитора индикатора на лобовом стекле эти оба изображения накладываются на вид ВПП через лобовое стекло, если позволяет видимость.

Таким образом, данное изобретение позволяет практически исключить как техногенные катастрофы, вызванные искажением посадочной информации, так и катастрофы, связанные с человеческим фактором, вызванные неуверенностью пилотов в корректности посадочной информации, используемой для управлении ЛА и, следовательно, точности движения ЛА по ЗТП.

Список чертежей

1. На фиг.1 представлен чертеж, поясняющий способ формирования информации об отклонении летательного аппарата (ЛА) от плоскости линии створа РЛТЦ, пересекающейся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной линии створа РЛТЦ, ПЛСТЦ и боковом отклонении от линии створа (ЛС) ряда радиолокационных точечных отражателей (РЛТО), а следовательно, и от заданной траектории посадки (ЗТП).

2. На фиг.2 представлена схема системы, включающей ряд РЛТО и бортовой радиолокатор (РЛ), реализующая данный способ, а также функциональная схема этого бортового РЛ.

3. На фиг.3 представлена функциональная схема блока обнаружения и идентификации отражателей ряда (БОИОР) 5.

4. На фиг.4 схематически изображены сигналы на входе БОИОР 5 и выходах его элементов:

а) видеосигнал, поступающий на вход УД 1, от протяженной боковой цели, совпавшей по дальности с одним из РЛТО ряда и сдвинутой по азимуту относительно него на угол, не превышающий ширины ДНА РЛ в азимутальной плоскости (представлен случай, когда высокочастотные сигналы от боковой цели и от РЛТО находятся в противофазе);

б) видеосигнал на выходе УД 1 и уровни порогов для положительных и отрицательных значений сигнала;

в) последовательность отсчетов амплитуд сигнала в цифровом коде Ai через равные интервалы времени на выходе АЦП 3, поступающих далее на первый вход ЗУ 4.

5. На фиг.5 представлен алгоритм обработки в ВБОИОР 6 РЛ информации, полученной в очередном j-том ПЧП и зафиксированной в его ЗУ 4, в структуре _j (Ai, d_i, ( / )_i).

6. На фиг.6 представлена схема, поясняющая принцип формирования функции гребенчатого строба дальности (ФГСД).

7. На фиг.7 представлен план расстановки РЛТО группы по рядам, где Л, С, П - отражатели левого, среднего и правого рядов соответственно в трех интервалах дальности по одиннадцать позиций каждый.

Шесть способов формирования информации о вертикальном отклонении ЛА от ЗТП или о высоте ЛА относительно плоскости ВПП, описанные в изобретениях: по патенту СССР №1836642 от 08.04.1991 г., G01S 13/00; по патенту РФ № (см. Решение о выдаче патента по заявке №2006102061 от 26.01.2006, G01S 13/00, G08G 5/02); по заявке на изобретение №2007117054 от 08.05.07, G01S 13/00, G08G 5/02 и по данной заявке, базируются на четырех различных физических принципах: измерение дальности до подстилающей поверхности в вертикальном направлении (по альтиметровому импульсу); измерение наклонных дальностей до РЛТО, установленных на одной линии створа или нескольких линиях створов с известными координатами относительно ВПП; измерении углов визирования на РЛТО относительно равносигнального направления в угломестной плоскости ДНА РЛ моноимпульсным способом; измерение дальности до подстилающей поверхности в направлении заданной линии визирования в угломестной плоскости ДНА РЛ моноипульсным способом.

Радиолокационное изображение ВПП, обозначенной рядами РЛТО, обеспечивает пилота достаточно точной информацией о боковом отклонении ЛА от оси ВПП и расстоянии до нее, достоверность которой пилот контролирует непосредственно.

Достоверность формируемой бортовым радиолокатором (БР) информации о вертикальном отклонении ЛА от оси ВПП или от ЗТП пилотом непосредственно контролироваться не может. Поэтому необходимая точность этой информации и опосредованный контроль ее достоверности могут быть обеспечены только за счет совокупного использования максимального числа способов, описанных в указанных изобретениях с применением фильтрации, учитывающей весовые коэффициенты результатов измерений по этим способам.

Бортовой радиолокатор БР, реализующий заявленные способы, обеспечивает независимо от метеоусловий выработку и представление на экране индикатора или универсального монитора в удобном для восприятия пилотом виде следующей информации, необходимой и достаточной для посадки ЛА на аэродромы или посадочные площадки, оборудованные РЛТО по этому изобретению, при полном отсутствии видимости, а также выдачу сигналов, необходимых для управления ЛА на посадке в автопилот.

Отклонение ЛА в горизонтальной плоскости от оси ВПП или ЗТП в виде сигнала бокового отклонения, который направляется в автопилот и может быть представлен на экране индикатора в виде специальной метки, наряду с сигналом, формируемым за счет анализа отклонения оси симметрии изображения ВПП от направления радиальной линии развертки индикатора (если РЛ информация представлена в прямоугольных координатах при совмещении вертикальной оси экрана с направлением посадочного курса ВПП, то это отклонение выражается в появлении асимметрии РЛ изображения ВПП и смещении его относительно оси экрана индикатора).

Отклонение ЛА от плоскости ВПП (высота) или от глиссады в вертикальной плоскости в виде сигнала отклонения, который направляется в автопилот и может быть представлен на экране индикатора в виде смещения специальной метки дальности относительно изображения начала ВПП.

Дальность до начала ВПП и скорость ее изменения.

Вся эта информация может контролироваться пилотом путем сравнения полученного на ее основании виртуального изображения ВПП с реальным радиолокационным изображением ВПП на мониторе в координатах «азимут - дальность» и может быть использована для управления ЛА при помощи автопилота или вручную.

Угол сноса или рыскания в виде отклонения метки нулевого азимутального угла антенны от оси симметрии изображения ВПП и оси экрана индикатора.

Текущая дальность до начала ВПП, смещение специальной метки дальности относительно изображения начала ВПП позволяют надежно контролировать правильность движения самолета в вертикальной плоскости.

Характер представления данной информации обеспечивает надежный контроль ее достоверности, появление неисправности в каком-либо элементе системы приводит к полному искажению изображения на экране монитора, делая его неприемлемым для восприятия. Это свойство принципиально отличает данную систему от известных систем автономной и не автономной выработки посадочной информации.

В настоящее время все самолеты грузоподъемностью больше 10-20 человек оборудованы метеонавигационными радиолокаторами (МНР). Эти МНР успешно используются для обнаружения и обхода зон опасных метеообразований, наземных препятствий (типа гор, телевизионных антенн и т.п.), контроля и коррекции навигационных систем в маршрутном полете и совершенно не используются на посадке.

В то же время эти МНР имеют высокий радиолокационный потенциал при хорошей разрешающей способности по азимутальному углу (около 3-х град. в 3-х см диапазоне волн) и дальности. Так в последнем поколении МНР используются высоконадежные твердотельные передатчики и высокочувствительные приемники, использующие технику сжатия импульсов при низкой импульсной мощности (100-200 Вт). Следовательно, такие МНР можно сравнительно легко модифицировать для использования также и при посадке. При этом отпадают проблемы, связанные с установкой дополнительного оборудования на ЛА. Достаточно лишь согласовать протокол сопряжения МНР с универсальным монитором или индикатором на лобовом стекле.

Использование для этих целей отражателей, работающих одновременно в РЛ и оптическом диапазоне волн (см. Патент РФ №2153443, G01S 13/91 ... от 28.04.1997 г.), позволит осуществлять также посадку в ночное время ЛА, не имеющих БР, на аэродромы, не оборудованные светотехнической системой, или при выходе ее из строя.

Стоимость и расходы по эксплуатации светотехнической системы не сопоставимы со стоимостью и расходами по эксплуатации двухдиапазонных отражателей.

Для оборудования ВПП такими отражателями потребуется не более 1-2-х дней, а для оборудования светотехнической системой - несколько месяцев.

Принятые обозначения и сокращения.

A_i - амплитуда i-того отсчета.

d_i - наклонная дальность i-того отсчета или РЛТО.

d_r - наклонная дальность переднего фронта сигнала отражателя.

d_ri - наклонная дальность i-того отражателя.

- относительный азимутальный угол антенны.

h - отклонение ЛА от ЛС в вертикальной плоскости (ОЛСВП).

h _i - оценка h по измерению на один i-тый РЛТО.

- оценка h по нескольким РЛТО одного ПЧП.

l - полное отклонение ЛА от ЛС (ПОЛС).

l_к - оценка l по измерению угла по одной паре РЛТО.

- оценка l по измерению по нескольким сочетаниям РЛТО по два в одном ПЧП.

а - боковое Отклонение ЛА от ЛС (БОЛС).

- оценка бокового отклонения ЛА от ЛС в одном ПЧП .

- угол отклонения равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора в угломестной плоскости от плоскости, в которой лежит линия створа.

- предполагаемое значение .

'' - оценка по измерениям в одном ПЧП.

_i - оценка значения угла отклонений линий визирования в угломестной плоскости диаграммы направленности относительно равносигнального направления диаграммы направленности антенны радиолокатора на i-тый РЛТО.

- угол между линией створа ряда отражателей и линией визирования на какой-либо отражатель.

q - угол наклона заданной глиссады.

_к - ширина нормированная взаимокорреляционной функции (ШНВКФ).

- разрешающая способность радиолокатора по дальности.

X_i или R_xi - координата i-того отражателя в локальной системе координат.

Х _н - координата первого (начального) отражателя ряда в локальной системе координат.

Х_к - координата конечного (последнего) отражателя ряда в локальной системе координат.

D_i - расстояние вдоль линии створа от проекции ЛА на линию створа до i-того отражателя.

D _н, D_к - расстояния вдоль линии створа от проекции ЛА на линию створа до первого (начального) и последнего (конечного) отражателей ряда соответственно.

D _ВПП - расстояние от проекции ЛА на ЛС до начала ВПП.

''D_ВПП - оценка расстояния от проекции ЛА на ЛС до начала ВПП по измерениям в одном ПЧП.

АЦП - Аналого-Цифровой Преобразователь.

БВОД - Блок Вычисления Отклонений и Дальности.

БОИОР - Блок Обнаружения и Идентификации Отражателей Ряда.

БОЛС - Боковое Отклонение ЛА от ЛС (в плоскости ЛС).

БФСАУ - Блок Формирования Сигналов Азимутальных Углов.

БФСУК - Блок Формирования Сигналов Управления отклонением летательного аппарата от заданной траектории посадки и Контроля величины этого отклонения.

ВБОИОР - Вычислитель БОИОР.

ВКФ - Взаимо-Корреляционная Функция В ( ).

ВОЗТ - сигнал Вертикального Отклонения ЛА от ЗТП.

ВОЛС - сигнал Вертикального Отклонения ЛА от ЛС.

ВОЛСЛ, ВОЛСС, ВОЛСП - Сигналы Вертикального Отклонения ЛА от ЛС левого, среднего и правого рядов РЛТЦ соответственно.

ВОВПП - Сигнал Вертикального отклонения от плоскости ВПП.

ГОВПП - Сигнал Горизонтального отклонения от оси ВПП.

ВПП - Взлетно-Посадочная Полоса.

ГОЗТ - Сигнал Горизонтального Отклонения ЛА от ЗТП.

ГОЛС - Сигнал Горизонтального Отклонения ЛА от ЛС.

ДНА - Диаграмма Направленности Антенны.

ДНФ - Дальность Начала ФГСД при ее сдвиге относительно зафиксированного РЛ сигнала, соответствующем максимуму ВКФ данного ряда.

ЗОР - Зона Облучения Радиолокатора каждого периода частоты повторения.

ЗТП - Заданная Траектория Посадки.

ЗУ - Запоминающее Устройство.

ИФГСД - Исходная ФГСД.

К - Коэффициент сжатия (СКС).

ЛА - Летательный Аппарат.

ЛВ - Линия Визирования.

ЛС - Линия Створа (осевая линия ряда отражателей).

НОК - Сигнал Нулевого Относительного курса летательного аппарата.

ОАУА - Относительный Азимутальный Угол Антенны.

ПИ - признак интерференции с боковой протяженной целью.

ПЛСТЦ - Плоскость ЛС РЛТЦ, пересекающаяся с горизонтальной плоскостью по линии, перпендикулярной ЛС РЛТЦ.

ПРО - Период Радиолокационного Обзора.

ПОЛ - Сигнал Полного Отклонения ЛА от ЛС.

ПОЛС - полное отклонение от линии створа (ЛС).

ПУА - Пороговое Устройство по Амплитуде.

ППБ - Приемо-Передающий Блок.

ПЧП - Период Частоты Повторения.

РВЛСО - Расстояние Вдоль Линии Створа от проекции ЛА на линию створа до выделенного Отражателя ряда.

РВЛСЦ - Расстояние Вдоль Линии Створа от проекции ЛА на линию створа до выделенной Цели ряда

РЛ - Радиолокатор.

РЛТО - Радиолокационный Точечный Отражатель.

СД - Счетчик Дальности.

СЗАД - Сигнал Сглаженной Зависимости Амплитуды РЛ сигнала от РЛТЦ от наклонной Дальности этого сигнала.

СКС - Сигнал Коэффициента Сжатия.

СКО - Среднеквадратическое Отклонение.

СЛС - Сдвиг ЛС (расстояние между ЛС двух рядов РЛТО).

УД - Устройство Дифференцирования.

ФГСД - Функция Гребенчатого Строба Дальности.

ЭПР - Эффективная Поверхность Рассеяния.