Посадочный радиолокатор - RU2779294C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области управления полетами и посадкой воздушных судов (ВС) в ближней аэродромной зоне.

Известны посадочные радиолокаторы (ПРЛ), разработанные для управления полетами и посадкой воздушных судов в ближней аэродромной зоне: ПРЛ-4 [1], РП-3Г [2], ПРЛ радиолокационных систем посадки (РСП) РСП-6М2 [3], РСП-7 [4], РСП-27С [5], посадочный канал радиолокационного комплекса AN/TPN-31 [6], ПРЛ PAR 2090С [7], ПРЛ RP-5M [8], а также ПРЛ [9].

Посадочные радиолокаторы ПРЛ-4 [1], РП-3Г [2] и ПРЛ радиолокационных систем посадки РСП-6М2 [3], РСП-7 [4] разработаны с использованием зеркальных антенн с механическим сканированием (обзором), позволяют осуществлять равномерный последовательный обзор воздушного пространства и наблюдение воздушного судна в контролируемой воздушной зоне, а также совместно с другими наземными радиотехническими средствами участвуют в обеспечении посадки воздушного судна на взлетно-посадочную полосу (ВПП) аэродрома.

Недостатком указанных ПРЛ является громоздкость конструкции, низкая эксплуатационная технологичность, практическая невозможность их серийного изготовления (ввиду морального устаревания элементной базы и материалов), низкая надежность, а также несоответствие точности измерения основных параметров положения (координат) и движения ВС требованиям современных нормативных документов РФ [10] и мировых стандартов (ICAO).

Другим недостатком данных ПРЛ является отсутствие возможности организации квазислучайного обзора пространства (неравномерного в плоскости сканирования) с реализацией режима обнаружения и сопровождения воздушного судна с укороченным (по сравнению с периодом обзора) интервалом обновления информации в произвольном направлении (в пределах зоны действия ПРЛ), позволяющим улучшить его энергетические и точностные характеристики.

Посадочный канал радиолокационного комплекса AN/TPN-31 [6] разработан с использованием неподвижных курсовой и глиссадной активных фазированных антенных решеток (ФАР) на базе активных приемо-передающих модулей и позволяет наряду с последовательным обзором осуществлять квазислучайный обзор воздушного пространства, предоставляющий возможность организации режима обнаружения и сопровождения воздушных судов в любом произвольном направлении с меняющимся и укороченным периодом обновления информации.

Недостатком данного посадочного канала отсутствие возможности оперативной смены направления посадки вследствие наличия одной неподвижной комбинированной глиссадно-курсовой антенны, ориентированной вдоль только одного из двух возможных противоположных направлений посадки воздушных судов на взлетно-посадочную полосу.

Посадочный радиолокатор PAR 2090C [7] разработан с применением независимых курсовой и глиссадной пассивных антенных решеток, устанавливаемых в заданном направлении путем разворота с использованием соответствующих опорно-поворотных устройств и выполняющих механическое сканирование зоны обзора.

Недостатком ПРЛ PAR 2090С является равномерное механическое секторное движение антенн при сканировании, что снижает надежность ПРЛ и не позволяет организовать квазислучайный обзор пространства для реализации режима обнаружения и сопровождения ВС с укороченным периодом обновления информации.

Другим недостатком ПРЛ PAR 2090С является сложность конструктивного исполнения, предполагающего размещение аппаратуры ПРЛ в двух контейнерах.

ПРЛ RP-5M [8] разработан с использованием двух идентичных приемо-передающих каналов, каждый из которых состоит из передатчика, циркулятора, приемника и сигнального процессора, а также зеркальных антенн курса и глиссады, перемещаемых в заданном секторе пространства с помощью опорно-поворотных устройств.

Недостатком ПРЛ RP-5M является использование зеркальных антенн с механическим равномерным сканированием зоны обзора и поворотом антенн на заданное направление посадки, что снижает показатели надежности ПРЛ и не позволяет организовать квазислучайный обзор контролируемого воздушного пространства, обеспечивающий режим сопровождения воздушных судов с укороченным периодом обновления информации. Кроме того, в ПРЛ используется традиционный метод обнаружения и измерения координат воздушного судна по огибающей пакета эхо-сигналов, последовательно принимаемых от воздушного судна в пределах монотонно сканирующей ДН антенны, что приводит к возникновению ошибок измерения координат при флюктуациях или пропадании отдельных импульсов пакета и не позволяет сократить время, необходимое для обнаружения и измерения параметров положения и движения воздушного судна.

ПРЛ-27С [5], используемый в составе современной отечественной радиолокационной системы посадки РСП-27С для обнаружения и контроля над полетом ВС на траектории захода на посадку, и ПРЛ [9] разработаны с применением двух неподвижных пассивных моноимпульсных курсовых AP, ориентированных на противоположные направления посадки, одной пассивной моноимпульсной глиссадной AP, устанавливаемой на заданное направление посадки путем соответствующего поворота в горизонтальной плоскости, и с использованием режима оперативного квазислучайного обзора воздушного пространства при частотном сканировании и моноимпульсной обработке отраженных радиолокационных эхо-сигналов.

Недостатком ПРЛ-27С [5] и ПРЛ [9] является повышенная погрешность измерения угла места (в вертикальной плоскости) ввиду возможного возникновения неоднозначности измерения угломестных координат для низколетящих воздушных судов вследствие повышенного влияния переотражений эхо-сигналов от земной поверхности, что является недопустимым на заключительном этапе захода низколетящих воздушных судов на посадку.

Наиболее близким по технической сущности к посадочному радиолокатору является посадочный радиолокатор по патенту RU 2721785, опубликованному 22.05.2020, содержащий два идентичных приемо-передающих канала, которые состоят из передатчиков, приемников и сигнальных процессоров, антенну курса, антенну глиссады, опорно-поворотное устройство глиссады, на котором устанавливается антенна глиссады и управляющий вход которого подключается к соединенным вместе выходам сигнальных процессоров, экстрактор, технологический дисплей и устройство регистрации, дополнительный экстрактор, переключатели, устройства управления и сопряжения каналов, а также технологический пульт управления, аппаратуру приема и обработки сигналов каналов А и В, включающую приемник, сигнальный процессор, экстрактор, устройство управления и сопряжения, дополнительно содержит фазовращатель, два цифровых фазовых детектора, модуль измерения координат, выполненную в виде двух автономных блоков обработки информации А и В и реализующую моноимпульсную обработку сигналов с использованием квадратурных составляющих нормированного разностного сигнала по отношению к суммарному на комплексной плоскости.

Указанный посадочный радиолокатор по патенту RU 2721785 принят в качестве прототипа изобретения.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности объективной оценки и текущего непрерывного контроля систематических и случайных погрешностей измерения сферических координат воздушного судна (дальности, азимута и угла места) в процессе штатной работы радиолокатора с целью их последующей минимизации или предупреждения обслуживающего персонала радиолокатора и радиолокационных систем посадки о выходе погрешностей определения координат обнаруживаемых воздушных судов за пределы допустимых значений.

При разработке предлагаемого изобретения решалась техническая проблема, заключающаяся в создании посадочного радиолокатора управления полетами и посадкой воздушного судна в ближней аэродромной зоне, лишенного указанных выше недостатков.

Техническим результатом изобретения является повышение точности радиолокационного измерения сферических координат воздушного судна в посадочном радиолокаторе, что улучшает достоверность обнаружения воздушного судна при работе радиолокатора в штатном режиме управления полетами и посадкой воздушного судна.

Указанный технический результат достигается тем, что в посадочный радиолокатор, содержащий антенну курса, антенну глиссады, установленную на опорно-поворотном устройстве (ОПУ), два идентичных приемо-передающих канала, в состав которых входят передатчики А и В, идентичные блоки обработки информации А и В, содержащие соответственно приемники А и В, устройства управления и сопряжения А и В, блоки фазовращателей (ФВ) А и В, цифровые фазовые детекторы (ЦФД) 1, 2 А и 1, 2 В, модули измерения координат А и В, устройство регистрации, технологический дисплей, согласно изобретению введены модуль сумматора, выносные контрольные устройства курса 1 и 2, связанные с антенной курса по радиоканалу курсового канала, выносные контрольные устройства глиссады 1 и 2, связанные с антенной глиссады по радиоканалу глиссадного канала, в блоки обработки информации А и В введены соответственно модули корректировки координат А и В, модули совпадения А и В, а также модули ошибок А и В.

Антенна курса и антенна глиссады формируют по одной передающей диаграмме направленности (ДН) и по две идентичные приемные диаграммы направленности соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, либо симметрично смещенные относительно электрической оси передающей диаграммы направленности и обеспечивающие реализацию амплитудного моноимпульсного метода, либо с совпадающими в дальней зоне диаграммами направленности и разнесенными фазовыми центрами для реализации фазового моноимпульсного метода обнаружения и оценки координат воздушного судна в посадочном радиолокаторе по азимуту и углу места [11].

Антенны курса и глиссады, благодаря установке на одном ОПУ, могут ориентироваться на одно из двух возможных противоположных направлений посадки ВС, в рабочем положении неподвижны при обзоре воздушного пространства, причем, каждая из антенн реализована в виде АР, аналогичной АР, используемым в известных ПРЛ с частотным сканированием луча ДН [5, 9 и 10], или в виде АР, аналогичной ПРЛ [6, 13, 14] с фазовым сканированием луча ДН, приемо-передающие излучатели которой подключены к фазовращателям, благодаря которым путем соответствующего управления фазовым распределением фазовращателей реализуется равномерное периодическое или квазислучайное электронное сканирование антенного луча в пределах зон обзора ПРЛ по каналам курса и глиссады.

Введение двух выносных контрольных устройств (ВКУ) (36), (37) по азимуту и двух выносных контрольных устройств (38), (39) по глиссаде, связанных по радиоканалу соответственно с антенной курса и антенной глиссады и устанавливаемых симметрично относительно ПРЛ в двух противоположных направлениях посадки в непосредственной близости от ПРЛ около взлетно-посадочной полосы (ВПП) аэродрома в точках с точно известными геодезическими координатами, позволяет выполнить при помощи ПРЛ радиолокационное измерение координат выносных контрольных устройств и путем сравнения полученных текущих значений радиолокационных координат с известными величинами истинных координат выносных контрольных устройств оценить текущие систематические и случайные величины ошибок измерения радиолокационных сферических координат (дальность, азимут и угол места) как ВКУ, так и ВС, обнаруживаемых ПРЛ наряду с наблюдением ВКУ.

Аппаратура приема и обработки сигналов каналов A и B, каждый из которых включает приемник, сигнальный процессор, фазовращатель, четыре цифровых фазовых детектора, модуль измерения координат, экстрактор, устройство управления и сопряжения, модуль корректировки координат, модуль совпадения и модуль ошибок, выполнена в виде двух автономных блоков обработки информации A и B.

Введение в блоки обработки информации А и В модулей корректировки координат, модулей совпадения и модулей ошибок позволяет оценить по отраженным сигналам выносных контрольных устройств и откорректировать текущие ошибки измерения сферических координат воздушного судна в посадочном радиолокаторе и таким путем повысить точность определения сферических координат воздушного судна, заходящего на посадку.

Посадочный радиолокатор содержит дублированные каналы передачи данных на выносной командный диспетчерский пункт (КДП) управления воздушным движением в виде дублированной широкополосной линии передачи информации (выходы «Выход 1 ПРЛ» и «Выход 3 ПРЛ»), и дублированной узкополосной линии передачи данных (выходы «Выход 2 ПРЛ» и «Выход 4 ПРЛ»).

Сущность технического решения поясняется схемой посадочного радиолокатора (фиг.), на фиг. показаны следующие элементы:

1 - передатчик А

2 - передатчик В

3 - переключатель 1

4 - антенна глиссады

5 - антенна курса

6 - блок сумматора

7 - опорно-поворотное устройство

8 - переключатель 3

9 - переключатель 4

10 - приемник А

11- сигнальный процессор А

12 - переключатель 2

13 - экстрактор А

14 - устройство управления и сопряжения А

15 - приемник В

16 - сигнальный процессор В

17 - экстрактор В

18 - устройство управления и сопряжения В

19 - устройство регистрации

20 - технологический дисплей

21 - технологический пульт управления

22 - блок фазовращателя А

23 - блок цифрового фазового детектора А

24 - цифровой фазовый детектор А

25 - модуль измерения координат А

26 - блок фазовращателя В

27 - блок цифрового фазового детектора В

28 - цифровой фазовый детектор В

29 - модуль измерения координат В

30 - модуль корректировки координат А

31- модуль совпадения А

32 - модуль ошибок А

33 - модуль корректировки координат В

34 - модуль совпадения В

35 - модуль ошибок В

36 - выносное контрольное устройство курса 1

37 - выносное контрольное устройство курса 2

38 - выносное контрольное устройство глиссады 1

39 - выносное контрольное устройство глиссады 2

Посадочный радиолокатор содержит антенну курса, антенну глиссады, опорно-поворотное устройство (ОПУ), причем, антенна глиссады устанавливается на ОПУ, два идентичных приемо-передающих канала, в состав которых входят передатчики А и В, переключатель 1, входы 1 и 2 которого подключены соответственно к выходам 2 передатчиков А и В, а выход 5 подключен к передающему входу 3 антенны глиссады, переключатель 2, выходы 3 и 4 которого подключены соответственно ко входам 1 передатчиков А и В, переключатель 3, входы 1 и 2 которого подключены соответственно к выходам 1 и 2 антенны курса, переключатель 4, входы 1 и 2 которого подключены соответственно к выходам 1 и 2 антенны глиссады, и идентичные блоки обработки информации А и В, содержащие соответственно приемники А и В, входы 1 которых подключены соответственно к выходам 6 и 4 переключателя 3, входы 2 подключены соответственно к выходам 5 и 3 переключателя 3, входы 3 подключены соответственно к выходам 3 и 5 переключателя 4, а входы 4 подключены соответственно к выходам 4 и 6 переключателя 4, сигнальные процессоры А и В, входы 1 которых подключены соответственно к выходам 5 приемников А и В, выходы 3 соединены вместе и подключены к входу 1 ОПУ, выходы 6 подключены соответственно к входам 1 и 2 переключателя 2, а выходы 5 являются соответственно «Выходом 1 ПРЛ» и «Выходом 3 ПРЛ», экстракторы А и В, входы 1 которых подключены соответственно к выходам 2 сигнальных процессоров (СП) А и В, устройства управления и сопряжения А и В, входы 1 которых подключены соответственно к выходам 2 экстракторов А и В, а выходы 3 являются соответственно «Выходом 2 ПРЛ» и «Выходом 4 ПРЛ», блоки фазовращателей (ФВ) А и В, цифровые фазовые детекторы (ЦФД) А и В, причем, входы 1 блоков цифровых фазовых детекторов А и В подключены соответственно к выходам 2 блоков фазовращателей А и В, входы 1 блоков цифровых фазовых детекторов А и В подключены соответственно к выходам 8 сигнальных процессоров А и В, подключенным соответственно к входам 1 блоков фазовращателей А и В, а входы 2 блоков цифровых фазовых детекторов А и В подключены соответственно к выходам 7 сигнальных процессоров А и В, подключенным соответственно к входам 2 блоков цифровых фазовых детекторов А и В, модули измерения координат А и В, входы 1 которых подключены соответственно к выходам 3 блоков цифровых фазовых детекторов А и В, а входы 2 подключены соответственно к выходам 3 блоков цифровых фазовых детекторов А и В, устройство регистрации, входы 1, 2 и 4 которого подключены соответственно к выходам 2 экстракторов А, В, к выходам 4 сигнальных процессоров А, В и к входам 3 модулей измерения координат А и В, технологический дисплей (20), входы 1, 2 и 3 которого соединены соответственно со входами 1, 2 и выходом 3 устройства регистрации (19), технологический пульт управления (21), выход 1 которого подключен ко входам 2 устройств управления и сопряжения А и В.

В посадочный радиолокатор введены модуль сумматора, входы 1 и 2 которого соединены соответственно с выходами 3 и 4 переключателя 1, а выход 3 подключен к передающему входу 3 антенны курса, которая устанавливается на опорно-поворотное устройство, выносные контрольные устройства курса 1 и 2, связанные с антенной курса по радиоканалу курсового канала, выносные контрольные устройства глиссады 1 и 2, связанные с антенной глиссады по радиоканалу глиссадного канала, в блоки обработки информации А и В введены соответственно модули корректировки координат А и В, модули совпадения А и В, а также модули ошибок А и В, причем, входы 1 модулей корректировки координат А и В соединены соответственно со входами 2 модулей совпадения А и В, а также соответственно с выходами 4 модулей измерения координат А и В, входы 2 модулей корректировки координат А и В подключены соответственно к выходам 3 модулей ошибок А и В, выходы 3 модулей совпадения А и В подключены соответственно к входам 1 модулей ошибок А и В, выходы 2 которых соединены и подключены к дополнительному выходу 2 технологического пульта управления, входы 1 модулей совпадения А и В подключены к дополнительным выходам 4 соответственно устройств управления и сопряжения А и В, а выходы 3 модулей корректировки координат А и В подключены к дополнительным входам 9 соответственно сигнальных процессоров А и В.

Работа посадочного радиолокатора состоит в следующем.

В основу работы посадочного радиолокатора положено использование двух независимых идентичных приемо-передающих каналов A и B, каждый из которых обеспечивает реализацию алгоритма амплитудного моноимпульсного измерения координат воздушного судна. В ходе штатной работы с целью достижения максимального энергетического потенциала в посадочном радиолокаторе используются одновременно оба передатчика (1) и (2), а также приемник, сигнальный процессор, экстрактор, блоки фазовращателей, блоки ЦФД, модуль измерения координат, модуль корректировки координат, модуль совпадения и модуль ошибок одного из блоков обработки информации A или B, причем, каждый из приемных каналов является четырехканальным и выполняет одновременную обработку принимаемых радиолокационных сигналов, поступающих с выходов 1 и 2 антенны курса (5) и с выходов 1 и 2 антенны глиссады (4). Каждая из приемных и передающих антенн, входящих в состав антенн курса и глиссады, реализованы в виде фазированной антенной решетки. Вход передающей антенны является входом 3 антенны курса и глиссады, а выходы приемных антенн являются соответственно выходами 1 и 2 антенн курса и глиссады.

При помощи переключателя 1 (3) через блок сумматора (6) передатчик 1 (1) подсоединяется к передающему входу 3 антенны курса (5), ориентированной на выбранное направление посадки, а передатчик 2 (2) - к антенне глиссады (4), ориентированной на то же направление посадки, или наоборот. В случае выхода одного из передатчиков из строя данный передатчик отключается, и ПРЛ на время ремонта неисправного передатчика переходит на резервный экономичный режим работы только с одним исправным передатчиком. Для этого при помощи переключателя 1 (3) выполняется подключение выхода исправного передатчика одновременно к входам работающей антенны курса (5) и антенны глиссады (6). На выходах 6 сигнальных процессоров (11) и (16) формируются высокочастотные (ВЧ) зондирующие импульсы (ЗИ) низкого уровня мощности, которые поступают соответственно на входы 1 и 2 переключателя 2 (12). На выходы 3 и 4 переключателя 2 (12) поступает один из входных ВЧ ЗИ, который далее с указанных выходов поступает соответственно на входы передатчиков (1) и (2). Таким образом, переключатель 2 (12) обеспечивает одновременную работу передатчиков (1) и (2).

В посадочном радиолокаторе антенны курса и глиссады имеют ортогональные поляризационные свойства: излучаемые и принимаемые сигналы антенны курса являются горизонтально поляризованными или имеют круговую поляризацию правого (левого) направления вращения, а излучаемые и принимаемые сигналы антенны глиссады являются вертикально поляризованными или имеют круговую поляризацию левого (правого) направления вращения.

С помощью антенны курса (5) и антенны глиссады (4), устанавливаемых при помощи единого опорно-поворотного устройства (7) в заданное направление посадки, производится одновременный секторный обзор воздушного пространства соответственно в азимутальной (горизонтальной) и угломестной (вертикальной) плоскостях с центром в месте расположения фазовых центров антенн курса и глиссады посадочного радиолокатора вдоль взлетно-посадочной полосы аэродрома.

Оперативное изменение обеспечения направления посадки ВС и соответственно направление работы посадочного радиолокатора осуществляется разворотом антенны курса и антенны глиссады в горизонтальной плоскости при помощи опорно-поворотного устройства (7).

В от отличие от прототипа антенны курса и глиссады устанавливаются на едином опорно-поворотном устройстве (7), при этом строительные оси антенн курса и глиссады совмещаются и юстируются друг относительно друга с высокой точностью, что обеспечивает сохранение взаимного расположения осей антенн при повороте антенн при помощи опорно-поворотного устройства в противоположные направления посадки и соответственно повышает точностные характеристики измерения угловых координат обслуживаемых воздушных судов.

В ходе обзора лучи диаграмм направленности антенн курса и глиссады периодически перемещаются в пределах соответствующих секторов воздушного пространства в горизонтальной (по азимуту) и вертикальной (по углу места) плоскостях. При этом происходит периодическое излучение высокочастотных зондирующих импульсов, усиленных по мощности в передатчиках 1 (1) и 2 (2), а также прием радиолокационных сигналов, отраженных от ВС, их обработка и определение координат воздушного судна в аппаратуре приема и обработки сигналов в блоках обработки информации A или B,

В отличие от прототипа с целью повышения точностных характеристик посадочного радиолокатора путем устранения случайных систематических ошибок и контроля над флюктуационными ошибками определения сферических координат воздушного судна в предлагаемом посадочном радиолокаторе применяется обработка сигналов с дополнительной текущей оценкой ошибок измерения координат воздушного судна, в ходе которой выполняется одновременное измерение полярных координат (дальность, азимут) выносных контрольных устройств курса, полярных координат (дальность, угол места) выносных контрольных устройств глиссады, сравнение полученных координат с точно известными сферическими координатами выносных контрольных устройств (заранее рассчитанными на основании имеющихся точных геодезических координат расположения выносных контрольных устройств на аэродроме), оценкой величины ошибок (поправок) и последующей корректировкой координат обнаруженных воздушных судов на величину поправок.

Оценка сферических координат выносных контрольных устройств, как и координат воздушного судна, выполняется в модулях измерения координат (25) или (29), с выходов 4 которых координаты выносных контрольных устройств и воздушного судна поступают на вход 1 соответственно модулей корректировки координат (30) и (33) и на вход 2 модулей совпадения (31) и (34), которые по стробирующему сигналу, выделяющему координаты выносных контрольных устройств и поступающему с дополнительного выхода 4 устройств управления и сопряжения (14) и (18) на вход 1 модулей совпадения (31) и (34), обеспечивают прохождение на их выходы 3 только измеренных координат выносных контрольных устройств.

Выделенные измеренные координаты ВКУ с выхода 3 модулей совпадения (31) и (34) поступают на вход 3 модулей ошибок (32) и (35), где благодаря подаче на вход 2 модулей ошибок (32) и (35) истинных координат по цепи от дополнительного выхода 2 технологического пульта управления (21) выполняется оценка систематических и случайных флюктуационных ошибок координат выносных контрольных устройств с учетом следующих выражений:

а) для дальности

,

,

, (1)

,

, (2)

где m - номер выносных контрольных устройств курса и глиссады, m=1÷M, M=4,

n - номер обзора из числа обзоров N, в пределах которых измеряется и усредняется дальность m-го ВКУ, n = 1÷N, N≥10,

- среднее значение квадрата измеренной дальности m-го ВКУ,

- дальность m-го ВКУ, измеренная в n-м обзоре,

- среднее значение измеренной дальности m-го ВКУ,

- систематическая ошибка измерения дальности m-го ВКУ,

N - количество обзоров, в пределах которых усредняется дальность m-го ВКУ,

- дисперсия флюктуационной ошибки измерения дальности m-го ВКУ,

- флюктуационная среднеквадратическая ошибка (СКО) измерения дальности m-го ВКУ.

- истинная дальность m-го ВКУ.

б) для азимута

,

,

, (3)

,

, (4)

где j - номер ВКУ азимута, j=1, 2,

- среднее значение квадрата измеренного азимута j-го ВКУ,

- азимут j-го ВКУ, измеренный в n-м обзоре,

- среднее значение измеренного азимута j-го ВКУ,

- систематическая ошибка измерения азимута j-го ВКУ,

- дисперсия флюктуационной ошибки измерения азимута j-го ВКУ,

- среднеквадратическая флюктуационная ошибка измерения азимута j-го ВКУ.

- истинный азимут j-го ВКУ.

в) для угла места

,

,

, (5)

,

, (6)

где k - номер ВКУ угла места, k=1, 2,

- среднее значение квадрата измеренного угла места k-го ВКУ азимута,

- угол места k-го ВКУ, измеренный в n-м обзоре,

- среднее значение измеренного угла места k-го ВКУ,

- систематическая ошибка измерения угла места k-го ВКУ,

- дисперсия флюктуационной ошибки измерения угла места k-го ВКУ,

- флюктуационная среднеквадратическая ошибка измерения угла места k-го ВКУ.

- истинный угол места k-го ВКУ.

На выходе 3 модулей ошибок (32) и (35) формируется оценка систематических ошибок измерения дальности, азимута и угла места ВКУ соответственно по выражениям (1), (3) и (5), а также случайных флюктуационных ошибок измерения дальности, азимута и угла места ВКУ соответственно по выражениям (2), (4) и (6).

Результаты полученных систематических и флюктуационных ошибок измерения координат ВКУ могут быть распространены также на ошибки ВС ввиду идентичности причин их появления.

Текущая оценка систематических ошибок координат ВКУ в модулях ошибок (32) и (35) позволяет обеспечить компенсацию систематических составляющих ошибок измерения координат ВС путем вычитания в модулях корректировки координат (30) и (33) из текущих координат ВС, подаваемых на вход 1 модулей корректировки координат (30) и (33) с выхода 4 соответствующих модулей измерения координат (25) и (29), значений полученных систематических ошибок (1), (3) и (5).

Таким образом, на выходе 3 модулей корректировки координат (30) и (33) на основании измеренных величин текущих координат ВС и ВКУ, поступающих с выхода 4 модулей измерения координат (25) и (29), а также величин систематических ошибок по дальности, азимуту и углу места, поступающих с выхода 3 модулей ошибок (32) и (35), формируются уточненные откорректированные координаты ВС и ВКУ, формируемые с учетом выражений (1), (3) и (5) на величины соответствующих систематических ошибок.

Например, предположим, что по результатам измерения в модулях измерения координат (25) и (29) текущей дальности до m-го ВКУ_m получена величина R_mcp=530м. Если истинная дальность ВКУ_m, поступающая от дополнительного выхода 2 технологического пульта управления (21) на входы 3 модулей ошибок (32) и (35), составляет величину R_mи=500м, то на выходе 3 модулей ошибок (32) и (35) получается систематическая ошибка оценки дальности ВКУ_m, определяемая согласно выражению (1) величиной

. (7)

Для данного примера в модулях корректировки координат (30) и (33) произойдет корректировка текущей дальности R_mcp, измеренной в модулях измерения координат (25) и (29), на величину систематической ошибки Δ_mR=30 м, оцененной в модулях ошибок (32) и (35), с учетом величины (7) по выражению

.

Таким образом, систематическая ошибка измерения дальности ВКУ_m и других ВКУ, а также систематические ошибки измерения дальностей ВС в модулях корректировки координат (30) и (33) компенсируются, величина откорректированной дальности ВКУ_m

, а также откорректированных дальностей других ВКУ и ВС будет соответствовать истинным значениям, что повышает точность измерения дальности ВС в ПРЛ.

Аналогичным образом с учетом выражений (3), (5), а также выражений, аналогичных (7), устраняются систематические ошибки оценки угловых координат в ПРЛ по азимуту и углу места, что повышает точность измерения угловых координат ВС в ПРЛ.

Для контроля над величиной текущих систематических и флюктуационных ошибок измерения координат ВКУ и ВС в ПРЛ значения ошибок с выходов 3 модулей ошибок (32) и (35) поступают также на дополнительный вход 3 технологического пульта управления (21), что позволяет автоматическому устройству контроля, установленному в пульте (21), или оператору пульта (21) проводить текущий контроль над величиной ошибок и, в случае превышения ошибок измерения координат пределов допустимых значений, принимать решение о возможности дальнейшей работы и использования ПРЛ для управления полетами и посадкой ВС, информируя об этом при необходимости руководителя полетов, находящегося на КДП аэродрома.

Например, пусть по результатам измерения флюктуационных ошибок в модулях ошибок (32) и (35) с учетом выражений (2), (4) и (6) получены величины среднеквадратических ошибок (СКО) измерения сферических координат ВКУ

- по дальности,

= 7 м¹ - по азимуту, (8)

= 5 м² - по углу места.

Примечание:

¹ - линейная ошибка в определении отклонения ВС от заданной траектории снижения по азимуту,

² - линейная ошибка в определении отклонения ВС от заданной траектории снижения по углу места.

Согласно требованиям нормативных документов РФ и ICAO на посадочные радиолокаторы СКО оценки сферических координат в ходе штатной работы ПРЛ, обеспечивающей безаварийную посадку ВС, не должны превышать значений [12]

- по дальности,

= 9 м - по азимуту, (9)

= 6 м - по углу места.

Для приведенного примера сравнительный анализ соответствующих величин по выражениям (8) и (9), выполняемый в технологическом пульте управления 21, показывает, что флюктуационные ошибки оценки сферических координат объективно соответствуют нормативным требованиям и основным точностным характеристикам ПРЛ.

На основании такого заключения автоматическое устройство контроля в пульте (21) или оператор пульта (21) принимает решение о нормальном текущем функционировании ПРЛ и соответственно о продолжении штатной эксплуатации ПРЛ.

В противном случае, при превышении СКО оценки координат допустимых предельных значений (9) принимается решение об ухудшении точностных характеристик работы ПРЛ или аварийной ситуации и невозможности продолжения дальнейшей штатной эксплуатации ПРЛ.

Эффективность новой схемы построения ПРЛ подтверждена положительными результатами ее использования в новом посадочном радиолокаторе ПРЛ-2СТ, разработанном в 2021 году в АО «ЧРЗ «Полет».

Использование в посадочном радиолокаторе ПРЛ-2СТ дополнительных устройств в составе ВКУ (36)÷(39), модулей корректировки координат (30) и (33), модулей совпадения (31) и (34), модулей ошибок (32) и (35), а также установки антенны курса (5) на ОПУ (7), где располагается антенна глиссады (4), позволило повысить точностные характеристики ПРЛ-2СТ оценки сферических координат по каналам курса и глиссады, а также упростить состав антенной системы, исключив дополнительную антенну курса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Описание ПРЛ-4 http://hist.rloc.ru/lobanov/6_16_5.htm

2. Описание РП-3Г в монографии «П.С. Давыдов, А.А. Сосновский, И.А. Хаймович. Авиационная радиолокация. Справочник. Под редакцией П.С. Давыдова. - М., изд. «Транспорт», 1984 г. (с. 125)».

3. Описание РСП-6М2 http://www.eandc.ru/news/detail.php?ID=18434

4. Описание РСП-7 http://museum.radioscanner.ru/avionika/aviomuzens/rsp_7/rsp_7.html

5. Описание ПРЛ-27С http://www.vniira.ru/doc/catalogue/1188.pdf

6. Описание AN/TPN-31 http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/equip/an-tpn-31.htm или http://www.deagel.com/Special-Purpose-Vehicles/ANTPN-31-ATNAVICS_a000607001.aspx

7. Описание PAR 2090C https://www.leonardocompany.com/en/products/par2090c

8. Описание RP-5M [онлайн, найдено в Интернете на https://www.radartutorial.eu/19.kartei/03.atc/karte026.ru.html

9. Патент РФ 2556708, МПК G01S13/52. Посадочный радиолокатор. Иванов В.П., Король В.М., Синицын Е.А., Коршунов А.Ю. Заявка 2014.03.17. Опубл. 2015.07.20.

10. Патент РФ 2721785C1, МПК G01S13/00. Посадочный радиолокатор. Ершов Г.А., Синицын Е.А. и др. Заявка 2019.04.08. Опубл. 2020.05.22.

11. Леонов, А.И. Моноимпульсная радиолокация / А.И. Леонов,
К.И. Фомичев. - М.: Радио и связь, 1984. - 312 с.

12. Межгосударственный авиационный комитет. Авиационные правила. Часть 170 «Сертификация оборудования аэродромов и воздушных трасс» (АП-170). Том II «Сертификационные требования к оборудованию аэродромов и воздушных трасс». Издание третье, 2013.

13. Описание AN/FPN-67 https://www.radartutorial.eu/19.kartei/03.atc/karte032.ru.html

14. Описание PAR-E фирмы ELDIS https://armyrecognition.com/idet_2015_news_official_online_show_daily_coverage/par-e_precision_approach_radar_system_highlighted_by_eldis_at_idet_2015_19051510.html

Реферат

Изобретение относится к области управления полетами и посадкой воздушных судов (ВС) в ближней аэродромной зоне. Техническим результатом изобретения является повышение точности радиолокационного измерения сферических координат воздушного судна в посадочном радиолокаторе, что улучшает достоверность обнаружения воздушного судна при работе радиолокатора в штатном режиме управления полетами и посадкой воздушного судна. Посадочный радиолокатор содержит антенну курса, антенну глиссады, установленную на опорно-поворотном устройстве (ОПУ), два идентичных приемо-передающих канала, в состав которых входят передатчики, идентичные блоки обработки информации, содержащие соответственно приемники, устройства управления и сопряжения, блоки фазовращателей (ФВ), цифровые фазовые детекторы (ЦФД), модули измерения координат, устройство регистрации, технологический дисплей. Посадочный радиолокатор дополнительно содержит модуль сумматора, выносные контрольные устройства курса, связанные с антенной курса по радиоканалу курсового канала, выносные контрольные устройства глиссады, связанные с антенной глиссады по радиоканалу глиссадного канала, в блоки обработки информации введены соответственно модули корректировки координат, модули совпадения, а также модули ошибок. 1 ил.

Формула