close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12209

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12209
(13) C1
(19)
G 01S 13/00
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ПОЛЕТА
МАЛОВЫСОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
(21) Номер заявки: a 20080121
(22) 2008.02.04
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(72) Авторы: Воинов Валерий Васильевич; Мокринский Владимир Валерьевич (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(56) СЛУЦКИЙ В.З. и др. Импульсная техника и основы радиолокации. - М.:
Воениздат, 1975. - С. 347-348.
BY 3888 U, 2007.
BY 3706 U, 2007.
BY 3895 U, 2007.
BY 3546 U, 2007.
DE 3200302 A1, 1983.
(57)
Способ определения высоты полета маловысотного летательного аппарата, характеризующийся тем, что измеряют составляющие напряженности электрического поля, созданного упомянутым летательным аппаратом в двух точках наблюдения, непосредственно на
поверхности земли и на высоте h над упомянутой поверхностью, и определяют высоту
полета H маловысотного летательного аппарата из выражения:
BY 12209 C1 2009.08.30
H = 2,47 h
E z0
E2
− 2 2z ,
E z0 − E z
ED
где Ez0 - величина вертикальной составляющей напряженности электрического поля в
точке наблюдения на поверхности земли;
Ez - величина вертикальной составляющей напряженности электрического поля в точке наблюдения на высоте h;
ED - величина горизонтальной составляющей напряженности электрического поля в
точке наблюдения на высоте h.
Фиг. 2
BY 12209 C1 2009.08.30
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения
высоты полета маловысотного летательного аппарата.
Известен способ определения высоты полета летательного аппарата [1], включающий
излучение электромагнитных волн антенной, диаграмма направленности которой в вертикальной плоскости напоминает букву V, прием электромагнитных волн, измерение параметров принятых сигналов и суждение о высоте маловысотного летательного аппарата по
величине горизонтальной дальности, углу между максимумами диаграммы направленности, промежутку времени и углу поворота антенны между первым и вторым облучениями
летательного аппарата.
Однако этот способ имеет ограниченные технические возможности, так как он неприменим для определения высоты полета маловысотного летательного аппарата на дальностях, менее чем в 10 раз превышающих высоту его полета.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является способ
определения высоты полета летательного аппарата [2], включающий измерение сигналов,
принятых антеннами, расположенными на двух высотах над поверхностью земли, суждение о высоте полета летательного аппарата по результатам измерений.
Недостатком известного способа являются ограниченные технические возможности.
При определении высоты полета летательного аппарата на предельно малой высоте поверхность земли непредсказуемо сильно влияет на форму диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости, и способ теряет практическое применение.
Задачей изобретения является расширение технических возможностей способа.
Техническим результатом осуществления способа является определение высоты полета маловысотного летательного аппарата, в том числе на предельно малой высоте и дальности, менее чем в 10 раз превышающей высоту его полета.
Поставленная задача при осуществлении способа решается тем, что в способе определения высоты полета маловысотного летательного аппарата измеряют составляющие напряженности электрического поля, созданного упомянутым летательным аппаратом в
двух точках наблюдения, непосредственно на поверхности земли и на высоте h над упомянутой поверхностью, и определяют высоту полета Н маловысотного летательного аппарата из выражения:
H = 2,47 h
E z0
E2
− 2 2z
E z0 − E z
ED
r
где E z 0 - величина вертикальной составляющей напряженности электрического поля в
точке наблюдения на поверхности земли;
Ez - величина вертикальной составляющей напряженности электрического поля в точке наблюдения на высоте h;
ED - величина горизонтальной составляющей напряженности электрического поля в
точке наблюдения на высоте h.
На фиг. 1 показано электрическое поле маловысотного летательного аппарата в точке
наблюдения. Обозначения на фиг. 1 следующие:
q1 - заряд маловысотного летательного аппарата;
q2 - зеркальное изображение заряда q1 в проводящей поверхности земли: q2 = -q1;
D, H - горизонтальная дальность и высота полета маловысотного летательного аппарата соответственно;
r1, r2 - расстояния от точки измерения до зарядов q1 и q2 соответственно;
h - высота точки измерения над поверхностью земли;
r r
E1, E 2 - напряженности электрического поля, создаваемые в точке наблюдения зарядами q1 и q2 соответственно;
OZ - вертикальная ось прямоугольной системы координат с началом в точке наблюдения;
2
BY 12209 C1 2009.08.30
r r
E z , E D - вертикальная и горизонтальная составляющие напряженности результирующего электрического поля в точке наблюдения соответственно;
r r
α1 и α2 - углы между векторами E1 , E 2 и горизонтальной плоскостью соответственно.
На фиг. 2 приведена схема, реализующая заявляемый способ. Обозначения на фиг. 2
следующие:
1 - двухкоординатный датчик напряженности электрического поля;
2 - однокоординатный датчик напряженности электрического поля;
3 - вычислительное устройство;
4 - индикатор.
Сущность заявляемого способа заключается в следующем. Маловысотный летательный аппарат, несущий заряд q1 [3], создает в точке наблюдения, находящейся на высоте h
над землей, электрическое поле, характеристики которого рассчитываются методом зеркальных изображений [4, 5]. В соответствии
с этим методом напряженность электрическоr
го поля в точке наблюдения E равна векторной сумме напряженностей полей заряда
r
r
аппарата E1 и его зеркального изображения в проводящей поверхности земли E 2 (см.
фиг. 1):
r r
r
(1)
E = E1 + E 2 .
r
Вертикальная составляющая вектора E равна:
kq sin α1 kq sin α 2
Ez =
+
,
(2)
r12
r22
м
- электрическая постоянная;
Ф
q - модуль заряда маловысотного летательного аппарата и его зеркального изображения в земной поверхности: q = q1 = q2.
r
Горизонтальная составляющая вектора E равна:
kq cos α1 kq cos α 2
ED =
−
.
(3)
r12
r22
где k = 9 ⋅109
Из фиг. 1 следуют соотношения
H−h
H+h

,
D + (H + h ) 
D + (H − h )

D
D
2
2
2
.
, cos α 2 =
r2 = D + (H + h ) , cos α1 =
2
2
2
2 
D + (H + h ) 
D + (H − h )
Подстановка (4) в (2) и (3) дает:
r12 = D 2 + (H − h ) 2 , sin α1 =

E z = kg


H−h
2
(D2 + (H − h )2 )3 / 2
2
, sin α 2 =
H+h
+
2
(D2 + (H + h ) 2 )3 / 2
2

;


(4)
(5)


1
1
.

E D = kgD
−
(6)

3
/
2
3
/
2
2
2
 (D 2 + (H − h ) 2 )
(
)
D
(
H
h
)
+
+


При h = 0 на основании выражения (5) вертикальную составляющую напряженности
электрического поля маловысотного летательного аппарата Ez0 можно определить по
формуле
2kgH
E z0 =
.
(7)
2
(D + H 2 )3 / 2
3
BY 12209 C1 2009.08.30
В практически применимых случаях выполняется условие
D2 + H2 >> 2Hh+h2 > 2Hh-h2,
позволяющее преобразовать формулу (5) к виду
2kqH
4,5h 2
Ez =
−
(
1
).
(D 2 + H 2 )3 / 2
D2 + H2
С учетом выражения (7)
4,5h 2
E z = E z0 − E z0 2
.
D + H2
Из (10) следует:
H = 4,5h 2
E z0
− D2 ;
E z0 − E z
(8)
(9)
(10)
(11)
Математическое моделирование показало, что при условии D ≥ 5Н выражения (5) и (6)
можно разложить в ряд и преобразовать к виду:
2kqH
;
Ez =
(12)
D3
6kqHh
.
ED =
(13)
D4
Из (12) и (13) следует, что
3hE z
D=
.
(14)
ED
Подстановка (14) в (11) дает:
H = h 4,5(
E z0
E2
− 2 2z ) ;
E z0 − E z
ED
(15)
Математическое моделирование показало, что для рассматриваемых условий при определении высоты полета маловысотного летательного аппарата по формуле (15) присутствует систематическая ошибка порядка 14...15 %, которую можно устранить введением
поправочного коэффициента. Тогда выражение для определения высоты полета маловысотного летательного аппарата приобретает вид:
H = 2,47h
E z0
E2
− 2 2z .
E z0 − E z
ED
(16)
Способ может быть практически реализован с помощью схемы, представленной на
фиг. 2. Двухкоординатный датчик напряженности электрического поля 1 расположен на
высоте h над поверхностью земли. Этот датчик измеряет горизонтальную и вертикальную
составляющие напряженности электрического поля маловысотного летательного аппарата
на этой высоте. Данные с выхода датчика 1 поступают на первый вход вычислительного
устройства 3. Однокоординатный датчик напряженности электрического поля 2 установлен непосредственно на поверхности земли. Он измеряет вертикальную составляющую
напряженности электрического поля маловысотного летательного аппарата при h = 0. С
выхода датчика 2 сигнал поступает на второй вход вычислительного устройства 3. Вычислительное устройство 3 рассчитывает высоту полета маловысотного летательного аппарата по формуле (16). Сигнал с выхода вычислительного устройства 3 поступает на
вход индикатора 4, который показывает высоту полета маловысотного летательного аппарата.
Таким образом, расчет высоты полета маловысотного летательного аппарата по формуле (16), использующей результаты измерения составляющих напряженности электрического поля, созданного упомянутым летательным аппаратом в двух точках наблюдения,
4
BY 12209 C1 2009.08.30
непосредственно на поверхности земли и на высоте h над упомянутой поверхностью,
расширяет технические возможности способа-прототипа за счет своей применимости на
предельно малой высоте и дальности, менее чем в 10 раз превышающей высоту полета
маловысотного летательного аппарата.
Источники информации:
1.Слуцкий В.З., Фогельсон Б.И. Импульсная техника и основы радио локации. - М.:
Воениздат, 1975. - С. 349-351.
2. Справочник по основам радиолокационной техники / Под ред. В.В.Дружинина. - М.:
Воениздат, 1967. - С. 57-58.
3. Имянитов И.М. Электризация самолетов в облаках и осадках. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - С. 43-67.
4. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - М.: Наука, 1966. - С. 71-73.
5. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 5. Электричество и магнетизм. - М.: Мир, 1966. - С. 120-126.
Фиг. 1
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
239 Кб
Теги
by12209, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа