close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17185

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.06.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01S 13/75
(2006.01)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО УГЛОВОГО
ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТА ОТНОСИТЕЛЬНО ПАССИВНОЙ
РАДИОНАВИГАЦИОННОЙ ТОЧКИ
(21) Номер заявки: a 20101595 / u 20100548
(22) 2010.06.14
(43) 2012.02.28
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(72) Авторы: Калитин Сергей Борисович; Морозов Дмитрий Васильевич;
Боровой Александр Григорьевич
(BY)
BY 17185 C1 2013.06.30
BY (11) 17185
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(56) RU 2153443 C2, 2000.
US 4670757 A, 1987.
US 3721950 A, 1973.
US 5208601 A, 1993.
(57)
Способ определения пространственного углового положения объекта относительно
пассивной радионавигационной точки (ПРНТ), характеризующийся тем, что на объекте,
например воздушном судне, посредством бортовой радиолокационной станции по двум
отраженным от пассивного радиолокационного отражателя (ПРЛО) ПРНТ сигналам определяют время T полного поворота на 360º максимума индикатрисы рассеяния ПРЛО, вращающегося в горизонтальной плоскости с переменной угловой скоростью в направлении
на объект, и время τ1 прохождения упомянутым максимумом пространства от направления на объект до направления, принятого на ПРНТ и объекте за начало отсчета, например
направления на север; по известным на объекте данным об угловой скорости ω0 поворота
ПРЛО и о величине ее изменения ∆ω определяют угловое положение объекта θc(t) относительно ПРНТ из выражения:
∆ω  ωp τ1   ωp (2T − τ1 ) 
 cos
 ,
sin
θс (t ) = 2π − ω0τ1 − 2
2
ωp
 2  

где ωр - угловая скорость поворота ПРЛО при изменении по выбранному закону, например косинусоидальному.
BY 17185 C1 2013.06.30
Изобретение относится преимущественно к радиопеленгации, а именно к системам
обеспечения определения пространственного положения подвижного объекта, например
воздушного судна (ВС), относительно пассивной радионавигационной точки (ПРНТ).
Существует система определения азимута ВС относительно радиомаяка, содержащая
функционально связанную передающую систему радиомаяк-бортовое оборудование. Радиомаяк формирует электромагнитные сигналы (ЭМС), которые излучаются через всенаправленную антенну в пространство и принимаются бортовой системой ВС. При их
обработке определяется дальность до радиомаяка и его азимутальное и угломестное положение. При этом угловые координаты определяются по направлению луча диаграммы
направленности антенны (ДНА) бортового оборудования методом максимума, а дальность по времени задержки сигнала при синхронизации наземной и бортовой систем [1].
Для повышения точности в определении азимутального и угломестного направления
на соответствующий радиомаяк в бортовом оборудовании может использоваться две антенны, установленные оппозитно, лицевыми основаниями друг к другу [2, 3].
К основным недостаткам вышеприведенной системы можно отнести:
1) низкую скрытность и мобильность радиомаяков;
2) сложность технической реализации как наземного, так и бортового оборудования.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является
способ определения азимута ВС с использованием системы ближней навигации. Принцип
данного способа заключается в использовании всенаправленной и узконаправленной антенн. Узконаправленная антенна вращается в горизонтальной плоскости и в момент попадания ВС в главный лепесток ДНА бортовым оборудованием принимается сигнал,
излученный радиомаяком. Через всенаправленную антенну передается на ВС импульс в
момент прохождения направленной антенной наземной станции северного направления.
Азимут ВС рассчитывается из заранее известной угловой скорости вращения направленной антенны и времени между приходом "северного" импульса и попаданием ВС в максимум ДНА [4].
Вышеприведенный способ определения азимута ВС не позволяет решить проблемы
скрытности и мобильности, поскольку в данном случае необходимо использовать активные станции большой массы и габаритов.
Технической задачей предлагаемого способа является определение пространственного
углового положения ВС относительно пассивных радионавигационных точек (ПРНТ), а
также повышение скрытности самих радиомаяков.
Поставленная задача достигается путем использования вместо активных радиомаяковответчиков пассивных радиолокационных отражателей (ПРЛО), как показано на фигуре,
вращающихся с известной угловой скоростью вокруг своей оси, что позволяет повысить
скрытность их работы и местоположения.
Сущность изобретения состоит в определении бортовой радиолокационной станцией,
облучающей ПРНТ, интервалов времени между отраженными от рефлектора сигналами,
т.е. времени поворота пассивного радиолокационного отражателя от момента прохода северного направления до направления на ВС.
Если угловая скорость ω, с которой поворачивается рефлектор, изменяется каждый раз
при прохождении северного направления, то угол поворота рефлектора за интервал времени τ определяется выражением:
θс = ωτ.
(1)
За время τ1 рефлектор поворачивается от направления на ВС до северного направления, а за время τ2 - от северного направления до ВС. В этом случае справедлива система
уравнений:
 τ1 + τ2 = Tu
,
(2)

ω
τ
+
ω
τ
=
2
π
2 2
 11
2
BY 17185 C1 2013.06.30
где Tu - интервал времени между двумя отраженными сигналами от ПРНТ, т.е. время полного поворота рефлектора вокруг своей оси в направлении на ВС.
Выразив из первого уравнения системы τ1 и подставив его во второе уравнение, получаем:
(3)
ω1(Tu – τ2) + ω2τ2 = 2π.
Откуда:
2π − ω1Tu
τ2 =
.
(4)
ω2 − ω1
Таким образом, измеряя с помощью РЛС ВС интервал времени Tu и учитывая, что угловые скорости вращения ω1 и ω2 известны, в РЛС определяется курсовой угол ПРНТ:
2π − ω1Tu
ω2 .
θс = ω2 τ2 =
(5)
ω2 − ω1
Так как вычисление происходит в случайный момент времени, то для измерения истинного углового положения ПРНТ сравниваются два интервала времени Tu1 и Tu2.
Если при условии, что ω1 < ω2 , выполняется неравенство Tu1 < Tu 2 , то:
2π − ω1Tu
ω2 ,
θс =
(6)
ω2 − ω1
а если Tu1 > Tu2, то:
2π − ω2Tu
ω2 .
θс =
(7)
ω1 − ω2
В настоящее время реализация ПРНТ с мгновенным изменением скорости вращения
рефлектора практически невозможна. Это связано с рядом технических особенностей редукторов. Поэтому при реализации предлагаемого способа необходимо применять ПРНТ с
плавно изменяющейся скоростью вращения отражателя.
При этом угловая скорость ω(t), с которой поворачивается рефлектор, должна изменяться по какому-либо известному закону, например:
ω( t ) = ω0 + ∆ω cos(ωp t ) ,
(8)
где ω0 - угловая скорость поворота ПРЛО;
ωp - угловая скорость поворота ПРЛО при изменении по выбранному закону, например косинусоидальному;
∆ω - величина изменения угловой скорости поворота ПРЛО.
Тогда угол поворота ПРНТ за время τ определяется выражением:
τ
τ
0
0
θc ( t ) = ∫ ω( t )dt = ∫ (ω0 + ∆ω cos(ωp t ))dt ,
(9)
Так как за период вращения ПРНТ производит поворот на 360°, то:
2π = ∫ ω( t )dt = ∫ (ω0 + ∆ω cos(ωp t ))dt .
T
T
0
0
(10)
∆ω
sin(ωpT) .
(11)
ωp
При T = Tp период вращения ПРНТ будет такой же, как и при постоянной угловой
скорости ω0, а при T = kTp (где k - коэффициент пропорциональности) период вращения
находится из уравнения:

∆ω  2π
kTp  ,
2π = ω0T +
sin
(12)
T

ωp
p


2π = ω0T +
3
BY 17185 C1 2013.06.30
2π ∆ω
−
sin(2πk ) .
ω0 ω0ωp
Так как за период вращения угол ПРНТ совершает полный поворот на 360°, то:
T=
τ1 + τ 2 = Tu
T + τ2
T + τ2

 θ (t) =
(ω0 + ∆ω cos(ωp t ))dt = 2π .
(
t
)
dt
ω
=
∫
∫
 c
T − τ1
T − τ1

Учитывая, что τ2 = Tu - τ1, получаем:

 T + τ2
∆ω
,
sin (ωp t )
θc ( t ) =  ω0 t +

 T−τ
ω
p

 1
θc ( t ) = ω0Tu + 2
∆ω  ωpTu   ωp (2T + Tu − 2τ1 ) 
 cos
 = 2π .
sin 
2
ωp
 2  

Выражая из выражения (16) τ1, получаем:
 ω (2T + Tu − 2τ1 )  ωp (2π − ω0Tu )
 =
,
cos p
2

 2∆ω sin  ωpTu 
 2 






1
1
 ωp (2π − ω0Tu ) 
arccos
τ1 = T + Tu −
.
2
 ωpTu  
ωp
 2∆ω sin
 

 2 

(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
Следовательно:

T
 ω0 t + ∆ω sin (ωp t )
.
(
t
)
dt
2
ω
=
π
−
∫

 T−τ
ω
p
T − τ1

 1




1
1
 ωp (2π − ω0Tu ) 
При условии, что: τ1 = T + Tu −
arccos
;
2
 ωpTu  
ωp
 2∆ω sin
 

 2 

T
θc (T − τ1 ) = 2π −
(19)
∆ω  ωp τ1   ωp (2T − τ1 ) 
 cos
 .
sin 
(20)
2
ωp
 2  

Таким образом, посредствам бортовой радиолокационной станции по двум отраженным от ПРЛО ПРНТ сигналам определяют время Т полного поворота на 360° максимума
индикатрисы рассеяния ПРЛО и при условии, что значения ∆ω и ω0 известны, рассчитывается значение угла θc, откуда определяется и азимут ПРНТ относительно ВС:
θПРНТ = 360º – θc.
(21)
Описанный способ определения пространственного углового положения ВС относительно ПРНТ имеет ряд важных достоинств:
1) за направление на север можно задавать любое другое направление, например вдоль
взлетно-посадочной полосы (ВПП);
2) неограниченная пропускная способность;
θc ( t ) = 2π − ω0 τ1 − 2
4
BY 17185 C1 2013.06.30
3) повышение скрытности за счет использования ПРНТ;
4) повышение мобильности за счет использования ПРЛО небольшой массы и габаритов.
Источники информации:
1. Авиационная радионавигация: Справочник / Под ред. А.А. Сосновского. - М.:
Транспорт, 1990. - С. 151.
2. Патент RU 02282864.
3. Патент RU 02282865.
4. Калитин С.Б. Бортовое оборудование радиотехнических систем ближней навигации:
Учебное пособие. - Минск, 2009. - С. 45-63.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
141 Кб
Теги
by17185, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа