×
13.06.2019
219.017.811c

СПОСОБ АВТОНОМНОЙ НАВИГАЦИИ МАЛОВЫСОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении радиолокационных рельефометрических систем, предназначенных для определения местоположения летательных аппаратов в соответствии с корреляционно-экстремальным принципом навигации. Достигаемый технический результат - повышение скрытности, помехоустойчивости и разрешающей способности по дальности, а также точности определения наклонных дальностей в радиолокационных рельефометрических системах маловысотных летательных аппаратов. Указанный результат достигается за счет того, что в способе автономной навигации маловысотных летательных аппаратов, включающем определение наклонных дальностей летательного аппарата до земной поверхности, заключающемся в излучении радиоволн в виде нескольких лучей и последующем приеме отраженных радиоволн по одному широкому лучу, радиоволны в каждом из лучей излучают одновременно в виде статистически независимых широкополосных шумовых сигналов, отраженные радиоволны разделяют по лучам и определяют наклонные дальности летательного аппарата до земной поверхности корреляционным способом с использованием части излучаемых по каждому лучу шумовых сигналов в качестве опорных функций. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении радиолокационных рельефометрических систем (РРС), предназначенных для определения местоположения летательных аппаратов (ЛА) в соответствии с корреляционно-экстремальным принципом навигации [1].

Реализация данного принципа заключается в составлении текущей карты местности (ТКМ) по данным измерений параметров мерного участка подстилающей поверхности однолучевым или многолучевым радиолокатором с последующим сравнением ТКМ с эталонной картой местности (ЭКМ), находящейся на борту ЛА до начала его движения. Вычисляют сигнал коррекции местоположения ЛА на основе анализа различий (взаимных смещений) ЭКМ и ТКМ мерного участка. Управляют движением ЛА путем коррекций его местоположения.

Известен способ автономной навигации ЛА [2] на основе РРС с использованием радиоволн, излучающихся последовательно в виде нескольких лучей, выбранный за аналог.

Определение местоположения ЛА в рамках данного способа осуществляется в плановых координатах мерного участка на основе измерений наклонных дальностей ЛА до подстилающей поверхности, сигнал коррекции вычисляют в соответствии с дифференциально-разностным алгоритмом обработки многолучевых измерений (ДРАОМИ) [2].

Недостатки способа [2] следующие:

- низкая помехоустойчивость;

- низкая скрытность работы РРС;

- низкое быстродействие определения текущего местоположения ЛА;

- ограничение применения способа навигации на минимальных высотах полета ЛА над мерным участком.

Причиной первого недостатка является узкий спектр используемых сигналов, что позволяет подавлять сигналы РРС прицельными узкополосными помехами.

Причиной второго недостатка является высокая мгновенная мощность используемых сигналов, время излучения которых при прохождении мерного участка равно суммарному времени излучения по всем лучам.

Причиной третьего недостатка является последовательный переход излучения и приема радиоволн с одного луча на другой луч, при котором за время излучения и приема по одному лучу ЛА перемещается относительно отражающей поверхности и в результате при излучении и приеме радиоволн по другим лучам пятно засветки, дальность до которого определяется, оказывается смешено вперед по курсу полета ЛА. Это приводит к зависимости точности определения текущего местоположения ЛА от скорости его движения и длительности излучаемых радиоволн. Следовательно, несмотря на то, что увеличение точности определения местоположения ЛА происходит с увеличением количества лучей из-за существенного увеличения поступающей информации за один такт измерения, максимальное число используемых лучей радиоволн при их последовательном излучении определяется допустимым временем измерения местоположения ЛА при движении над мерным участком исследуемой поверхности.

Причиной четвертого недостатка является наличие «мертвой» зоны РРС, величина которой определяется длительностью излучаемых в каждом луче радиоволн, а также суммарным временем перехода РРС как из режима излучения радиоволн в режим приема отраженных радиоволн в пределах одного луча, так и перехода с одного луча на другой.

Известен способ автономной навигации ЛА [3], позволяющий повысить быстродействие навигации ЛА и точность определения его местоположения при движении над мерным участком, в том числе на малых высотах полета ЛА, выбранный за прототип.

Данный способ навигации ЛА поясняют рисунки, приведенные на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 5а-фиг. 5 г. Реализация способа [3] заключается в определении наклонных дальностей ЛА до земной поверхности по нескольким лучам, в каждом из которых излучают и принимают радиоволны в виде последовательности радиоимпульсов (фиг. 2), начальные фазы которых модулированы М-последовательностью (МП), ортогональной модулирующим М-последовательностям радиоволн в других лучах, при этом радиоволны излучают одновременно на общей для всех лучей частоте. Лучи радиоволн излучают и принимают, как показано на фиг. 1а, следующим образом. Луч 1 направлен вертикально вниз, перпендикулярно плоскости исследуемой поверхности (фиг. 1а, поз. 1), луч 2 располагается слева от луча 1 по направлению движения ЛА (фиг. 1а, поз. 2), а луч 3 - справа (фиг. 1а, поз. 3), причем все лучи располагают в одной вертикальной плоскости. Отраженные волны разделяют по лучам и определяют наклонные дальности корреляционным способом с использованием модулирующих М-последовательностей в качестве опорных функций (фиг. 5а - фиг. 5г) или способом согласованной фильтрации с использованием модулирующих М-последовательностей в качестве весовых коэффициентов. По данным о наклонных дальностях составляют ТКМ мерного участка и сравнивают ее с ЭКМ занесенной в бортовую аппаратуру перед движением ЛА.

Точность определения текущего местоположения ЛА может быть повышена за счет увеличения количества используемых лучей. Для малых высот полета прием отраженных волн проводится по одному широкому лучу, как показано на фиг. 16 (поз. 4), при этом излучение и прием радиоволн возможны с перекрытием по времени.

В результате способ навигации [3J позволяет получать информацию, необходимую для определения текущего местоположения ЛА и управления его движением, за время излучения и приема радиоволн по одному лучу, а не за суммарное время излучения и приема радиоволн по всем лучам, как это сделано в аналоге.

Недостатки способа [3] следующие:

- низкая помехоустойчивость;

- недостаточная скрытность работы РРС;

- не высокая разрешающая способность по дальности;

- недостаточная точность определения дальности.

Причиной первого недостатка является уязвимость РРС к воздействию прицельных помех.

Причиной второго недостатка является значительная мгновенная мощность парциальных радиоимпульсов.

Причиной третьего недостатка является отсутствие практической возможности формирования парциальных радиоимпульсов длительностью менее 1-2 наносекунд.

Причиной четвертого недостатка является наличие боковых лепестков взаимно-корреляционных функций модулирующих МП, величина которых ограничивает количество используемых лучей РРС.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение скрытности, помехоустойчивости и разрешающей способности по дальности, а также точности определения наклонных дальностей в радиолокационных рельефометрических системах маловысотных летательных аппаратов.

Технический результат достигается тем, что в способе автономной навигации маловысотных летательных аппаратов, включающем определение наклонных дальностей летательного аппарата до земной поверхности, заключающемся в излучении радиоволн в виде нескольких лучей и последующем приеме отраженных радиоволн по одному широкому лучу, радиоволны в каждом из лучей излучают одновременно в виде статистически независимых широкополосных шумовых сигналов, отраженные радиоволны разделяют по лучам и определяют наклонные дальности летательного аппарата до земной поверхности корреляционным способом с использованием части излучаемых по каждому лучу шумовых сигналов в качестве опорных функций.

Технический результат достигается тем, что излучаемые шумовые сигналы имеют нормальное распределение плотности вероятности и непрерывны во времени.

Способ автономной навигации маловысотных летательных аппаратов поясняют следующие рисунки.

Фигура 1. Схема расположения лучей летательного аппарата относительно мерного участка земной поверхности для 3-х лучевой рельефометрической системы при приеме отраженных волн по 3-м лучам (а) и при приеме отраженных волн по одному широкому лучу (б).

Фигура 2. Сигнал одного из лучей в виде последовательности фазоманипулированных радиоимпульсов.

Фигура 3. Широкополосный шумовой сигнал одного луча РРС - временная форма (а), спектральная форма (б).

Фигура 4. Графики автокорреляционной функции сигнала 1-ого луча (а) и взаимно-корреляционной функции сигналов 1-ого и 2-ого лучей (б).

Фигура 5. Графики модулей корреляционных функций суммарного сигнала 3-х лучей после выделения его огибающей и опорных последовательностей МП1 (а), МП2 (б), МП3 (в) и модуля корреляционной функции для луча модулированного последовательностью МП1 в окрестностях корреляционного максимума (г). Графики модулей корреляционных функций принимаемого суммарного сигнала 3-х лучей и опорных шумовых сигналов 3-х лучей (д-ж) и модуля корреляционной функции 1-ого луча в окрестностях корреляционного максимума (и).

Пример реализации способа автономной навигации маловысотных ЛА, включающий определение наклонных дальностей ЛА до земной поверхности по 3-м лучам с использованием независимых широкополосных шумовых сигналов с нормальным распределением плотности вероятности, поясняют рисунки, приведенные на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5д - фиг. 5и.

Лучи радиоволн излучают, как показано на фиг. 16, следующим образом. Луч 1 направлен вертикально вниз, перпендикулярно плоскости исследуемой поверхности (фиг. 1б, поз. 1), луч 2 располагается слева от луча 1 по направлению движения ЛА (фиг. 1б, поз. 2), а луч 3 - справа (фиг. 1б, поз. 3), причем все лучи располагают в одной вертикальной плоскости. Луч 4, по которому осуществляется прием отраженных сигналов, также лежит в плоскости лучей 1-3 и имеет площадь на подстилающей поверхности, перекрывающую засветки этих трех лучей (фиг. 1б, поз. 4).

Во всех лучах радиоволны излучают одновременно в одной полосе частот в виде статистически независимых широкополосных шумовых сигналов (фиг. 3). Корреляционные функции используемых шумовых сигналов лучей с нормальным распределением плотности вероятности показаны на фиг. 4. Как видно на графиках фиг. 4, автокорреляционные функции шумовых сигналов имеют единственный максимум (фиг. 4а), их взаимно-корреляционные функции (фиг. 4б) не имеют корреляционных максимумов. Таким образом, из суммарного отраженного сигнала сигналы лучей могут быть разделены и идентифицированы корреляционным способом с использованием части излучаемых по каждому лучу шумовых сигналов в качестве опорных функций, как показано на фиг. 5д - фиг. 5и. Наклонные дальности летательного аппарата до земной поверхности определяются исходя из положения пиков корреляционных функций относительно оси задержек опорных сигналов (г) на выходах каждого из каналов, соответствующих 3-м лучам.

Анализ графиков фиг. 5 показывает, что использование сигналов лучей РРС в виде статистически независимого широкополосного шума позволяет получить на выходе корреляторов корреляционные функции с меньшими уровнями боковых лепестков, что позволяет повысить точность определения наклонных дальностей ЛА. Более узкие пики данных корреляционных функций дают возможность повышения разрешающей способности по дальности РРС.

Одновременное излучение в каждом луче радиоволн в виде широкополосного нормального шума и их прием по одному широкому лучу позволяют, по сравнению с прототипом:

- повысить скрытность работы навигационной системы за счет использования шумовых сигналов, обладающих малой спектральной плотностью излучаемой мощности и имеющих случайный характер, за счет чего оказываются практически скрыты в естественных шумах;

- обеспечить лучшую помехоустойчивость, особенно к узкополосным помехам;

- обеспечить лучшую разрешающую способность по дальности РРС за счет расширения полосы частот в спектре излучаемых сигналов;

- обеспечить повышенную точность определения местоположения ЛА за счет лучших корреляционных свойств используемых сигналов, позволяющих получись взаимно-корреляционные функции принимаемого суммарного сигнала 3-х лучей и опорных шумовых сигналов 3-х лучей с минимальными боковыми лепестками.

Таким образом, способ автономной навигации маловысотных летательных аппаратов обладает рядом существенных преимуществ перед прототипом и аналогом.

Литература

1. Ржевкин, В.А. Автономная навигация по картам местности / В.А. Ржевкин // Зарубежная радиоэлектроника. - 1981. - №10. - С. 3-28.

2. Патент 2284544 РФ, МПК G01S 5/02 (2006.01) G01C 21/20 (2006.01). Способ навигации летательных аппаратов / Хрусталев А.А., Кольцов Ю. В., Рындык А.Г., Плужников А.Д., Потапов Н.Н., Егоров С.Н.; заявители и патентообладатели Госкорпорация «Росатом», ФГУП «ФНПЦ НИИ-ИС им. Ю.Е. Седакова». - №2005116497/09; заявлено 30.05.05; опубликовано 27.09.06, Бюл. №27.

3. Патент 2598000 РФ, МПК G01S 13/91 (2006.01). Способ автономной навигации летательных аппаратов / Кашин А.В., Хрусталев А.А., Кунилов А.Л., Ивойлова М.М.; заявители и патентообладатели Госкорпорация «Росатом», ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова». - 2015154920/07; заявлено 21.12.15; опубликовано 20.09.16, Бюл. №26.


СПОСОБ АВТОНОМНОЙ НАВИГАЦИИ МАЛОВЫСОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
СПОСОБ АВТОНОМНОЙ НАВИГАЦИИ МАЛОВЫСОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
СПОСОБ АВТОНОМНОЙ НАВИГАЦИИ МАЛОВЫСОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 796 items.
27.04.2013
№216.012.3b44

Способ определения сплошности покрытия изделия

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к области газовой дефектоскопии, может применяться при контроле сплошности покрытий с низкой водородопроницаемостью, наносимых на поверхность крупногабаритных металлических изделий сложной конфигурации. Способ определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480733
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.41ed

Интерферометр

Изобретение может быть использовано для контроля качества афокальных систем, в том числе крупногабаритных, а именно: плоских зеркал, светоделителей, плоскопараллельных пластин, клиньев, телескопических систем с увеличением, близким к единичному. Интерферометр содержит формирователь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482447
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.49ed

Переход волоконно-оптический

Изобретение относится к волоконно-оптической технике и может быть использовано для герметичного ввода оптического волокна через перегородку. Устройство содержит герметично установленный в стенке металлический корпус, выполненный составным из двух скрепленных по резьбе частей с проходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484505
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.5ab8

Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей

Использование: изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей и получения их акустического изображения. Сущность: в предложенной системе параметрической гидролокации излучение низкочастотных зондирующих сигналов формируют путем нелинейного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488845
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2013
№216.012.686e

Затвор люка камеры

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании крупногабаритных камер высокого давления для испытания в них изделий. Затвор люка камеры содержит герметично установленную на люке камеры крышку, имеющую глубокую заходную часть и связанную с размещенным извне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492381
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.688d

Складываемая аэродинамическая поверхность

Изобретение относится к области ракетной техники и, в частности к конструкциям складываемых аэродинамических поверхностей, находящихся под воздействием сильных аэродинамических возмущений. Складываемая аэродинамическая поверхность содержит основание и шарнирно соединенную с ним поворотную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492412
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.10.2013
№216.012.740f

Контактный датчик

Изобретение относится к военной технике, в частности к средствам инициирования. Контактный датчик содержит два кольца, опорное и рабочее, установленных соосно и скрепленных между собой. На основании опорного кольца размещен кольцевой чувствительный элемент, а рабочее кольцо оснащено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495368
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.74a5

Двухдиапазонная микрополосковая антенна круговой поляризации

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, а именно к бортовым антеннам спутниковой навигации. Техническим результатом является создание малогабаритной микрополосковой двухдиапазонной антенны с круговой поляризацией, пригодной для работы с одиовходовым приемником. Двухдиапазонная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495518
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.11.2013
№216.012.8345

Сцинтилляционный материал на основе zno-керамики, способ его получения и сцинтиллятор

Использование: для регистрации различных видов ионизирующих излучений, в том числе альфа-частиц, в ядерной физике для контроля доз и спектрометрии указанных излучений, в космической технике, медицине, в устройствах, обеспечивающих контроль, в промышленности. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499281
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.12.2013
№216.012.884d

Устройство фиксации сложенных аэродинамических поверхностей летательного аппарата

Изобретение относится к средствам фиксации складывающихся аэродинамических поверхностей летательного аппарата. Устройство фиксации сложенных аэродинамических поверхностей летательного аппарата содержит узел, обеспечивающий прилегание аэродинамических поверхностей к корпусу летательному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500575
Дата охранного документа: 10.12.2013
Showing 1-10 of 16 items.
10.10.2015
№216.013.8058

Бесконтактный радарный уровнемер для измерения уровня жидких радиоактивных отходов в резервуарах аэс

Изобретение относится к области контрольно-измерительной аппаратуры объектов атомной энергетики и может быть использовано в составе АСУ ТП АЭС для бесконтактного измерения уровня жидких радиоактивных отходов в резервуарах. Техническим результат - возможность бесконтактного измерения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564453
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.12.2015
№216.013.9885

Многофункциональное ферритовое развязывающее устройство

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в качестве функционального узла в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для построения невзаимных синфазных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570665
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.12.2015
№216.013.9bdd

Циркулятор на сосредоточенных элементах с двукратным изменением направления циркуляции

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для обеспечения развязки и коммутации сигналов. Технический результат - расширение функциональных возможностей циркулятора за счет его работы в трех широких частотных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571526
Дата охранного документа: 20.12.2015
13.01.2017
№217.015.7292

Способ автономной навигации летательных аппаратов

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении радиолокационных рельефометрических систем, предназначенных для определения местоположения летательных аппаратов (ЛА) с использованием радиоволн. Достигаемый технический результат изобретения -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598000
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.7394

Колебательная система на основе коаксиального керамического резонатора

Изобретение относится к области СВЧ-техники и может быть использовано в составе полосно-пропускающих фильтров приемных и передающих устройств и в транзисторных автогенераторах. В заявленной колебательной системе на основе коаксиального керамического резонатора для устранения эквидистантности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597952
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.8b1a

Подкормка для повышения резистентности медоносных пчел

Изобретение относится к отрасли пчеловодства и может быть применимо для повышения численности медоносных пчел при создании продуктивных пчелиных семей фактором кормления. Полифункциональная подкормка для повышения численности и продуктивности медоносных пчел содержит наполнитель и биологически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604297
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.c809

Способ определения дальности до отражающей поверхности

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть применено при построении высотомеров малых высот летательных аппаратов, использующих в качестве зондирующих сигналов сверхкороткие импульсы. Достигаемый технический результат - повышение быстродействия, разрешающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619086
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.c914

Полосно-пропускающий свч-фильтр

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к фильтрам. Полосно-пропускающий СВЧ-фильтр содержит установленные на металлическое основание и гальванически соединенные между собой боковыми поверхностями четвертьволновые резонаторы, изготовленные на основе коаксиальных керамических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002619363
Дата охранного документа: 15.05.2017
26.08.2017
№217.015.df7f

Способ обнаружения цели на заданной дальности

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при создании бортовых датчиков обнаружения цели на заданных дальностях с использованием сверхширокополосных шумовых сигналов. Достигаемый технический результат – высокие показатели быстродействия, диапазона...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625170
Дата охранного документа: 12.07.2017
26.08.2017
№217.015.ecad

Способ радиолокации с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении бортовых радиолокационных станций с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу. Достигаемый технический результат - обеспечение оптимального приема отраженных сигналов при перестройке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628526
Дата охранного документа: 18.08.2017
+ добавить свой РИД