Устройство определения азимута

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО ЦИАЛ И СТИЧ Е С КИХ

РЕСПУБЛИК (s()s (01 В 1/54

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCKOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (61) 1097069 (21) 3739575/09 (22) 07. 05. 84 0

C)

Ф

4 гояния

ГОСУДАРСТВ Е Н НО Е ПАТЕ HTHOE

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (46) 15. 06.93. Бюл. и 22 (72) М. Н. Григорьев, В. С.шебшаевич и В.К.Кошелев (56) Авторское свидетельсгво СССР

Г 1097069, кл. (: 01 1/54, 1962. (54)(57) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИ.МУТА по авг.co. N" 1097069, о г л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения гочносги при пролеге подвижного объекта вблизи передающего объекта, введены последовательно соединенные блок частогного детектирования, первый блок памяти, коммутагор, интегратор и арифметический блок, последовагельно соединенные дегектор режима "Пролет", вход которого соединен с выходом коммутатора, и блок фиксации,,знака, блок установки исходного состояния и второй блок памяти, при этом сигнальный и управляющий входы блока часготного детектирования соединены соответственно с выходом амплитудного детектора и первым выходом блока управления, а .выход блока частотного детектирования соединен с вторым сигнальным входом коммутатора, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первоИзобретение относится к радиотехнике и может использоваться для определения угловых координат.

Цель изобретения — повышение точности при пролеге подвижного объекта вблизи передающего объекта.

„„5Ц „„1190747 А2 го блока памяги и подключен к дополни|ельному выходу блока управления, входы отрицательного и положительного знаков блока фиксации знака соединены с соответствующими выходами индикагора, первый, третий и второй выходы блока фиксации знака соединены с первым и вторым сигнальными входами блока установки исходного состояния и с управляющим входом арифметического блока, вход исходной величины азимута которого соединен с выходом второго блока памяти, а выход - с входом величины и знака азимута в рвжиме

"Пролет" индикатора, управляющий вход которого соединен с выходом детектора режима "Пролет", выход величины азимуга вычислителя соединен с информа" ционным входом второго блока памяти, управляющий вход которого соединен с выходом детектора режима "Пролет", выход величины азимута вычислителя соединен с информационным входом второго блока памяти, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока установки исходного состояния, а вход обнуления второго блока памяти объединен с входом обнуления интеграгора и подключен к второму выходу блока установки исходного сосНа фиг. 1 представлена структурная электрическая схема радиомаяка; на . фиг. 2 - структурная электрическая схема приемоиндикатора; на фиг. 3 сгруктурная схема вычислителя и блока хранения ° фазы; на фиг. 4 - структур1190747 ная схема индикатора; на фиг. 5 структурная схема блока управления приемоиндикатора; на фиг. 6 - структурная схема блока частотного детектирования ; на Фиг. 7 - структурная схема первого блока памяти; на фиг. 8 - структурная схема блока Фиксации знака; на фиг. 9 — структурная схема блока установки исходного состояния; на фиг. 10 - структурная схема второго блока памяти; на фиг. 11 временные диаграммы, поясняющие работу предложенного устройства.

Устройство содержит радиомаяк (фиг. 1), включающий генератор 1 высокой частоты, ключ 2, блок 3 вращения диаграммы направленности, первый балансный модулятор 4, второй балансный модулятор 5, направленную антенну б антенной системы 7, ненаправленную антенну 8, генератор 9 низкой частоты (ГНЧ), первый коммутатор 10, второй коммутатор 11, блок 12 изменения начального положения диаграммы 25 направленности, содержащий коммутатор

13 и фазосдвигающие цепи 14, 15, фазоинвертор 16, фазовращатель 17, блок

18 управления, содержащий делители 19 и 20 частоты, элементы И 21, 22, эле- )g мент 23 задержки и инвертор 24„. Приемоиндикатор (фиг, 2-) содержит приемную антенну 25, приемник 26, амплитудный детектор 27, блок 28 хранения фазы, 4азовь1й детектор 29, вычисли; тель 30, индикатор 31, блок 32,управления, блок -33 частотного детектирования, первый блок 34 .памяти, коммутатор 35, интегратор 36, арифметичес. кий блок 37, детектор, 38 режима "Про- 4О лет", блок 39 фиксации знака, блок .

40 установки исходного состояния, второй блок 41 памяти. Блок 28 хранения Фазы (фиг, 3) со. держит ключ 42 и .линию 43 задержки. 45

Вычислитель (Фиг. 3) содержит триггер 44, элемент И 45, ключ 46, первый элемент 47 памяти, блок 48 вычи- . г. Ф тания, блок 49 сравнения, ключ 50, элемент ИЛИ 51, блок 52 сложения, блок 53 сравнения, ключ 54, элемент .

И 55, ключ 56, элемент памяти 57, делитель 58 на два и элемент 59 памяти.

Индикатор (фиг. 4) содержит инвер« тор 60, коммутаторы 61 и 62, преобра- 55 зователь 63 аналог-код, кодопреобразователь 64, цифровой индикатор 65, коммутатор 66, дешифратор 67 поляр-! ности, индикатор 68 отрицательного знака и индикатор 69 положительного знака, Блок управления (фиг. 5) содержит элемент И ..70, амплитудные детекторы

71, 72 и дифференцирующую цепь 73.

Блок частотного детектирования (фиг. 6) содержит частотный детектор

j4, инвертор 75 и коммутатор 76. Первый блок памяти (фиг. 7) содержит ключ 77 и элемент 78 памяти.

Блок фиксации знака (Фиг, S) содержит RS-триггер 79 и ключи 80 и 81.

Блок установки исходного состоя; ния (фиг. 9) содержит элемент ИЛИ 82, элемент 83 задержки, дифференцирующую цепь 84..

Второй блок памяти (Фиг. 10) содержит ключ о5 и элемент 86 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Ф

Плечо направленной антенны 6, имеющее диаграмму направленности в. виде синусоидальной зависимости, ориентированную. своим максимумом, например, на Север, питается от блока 3 токами боковых. частот, образованными в результате балансной модуляции в балансыом модуляторе 4 несущей часто гы 63, формируемой генера1ором 1, напряжением низкой частоты Q., равной скорости вращения диаграммы направленности, Формируемым в генераторе 9: и поступаюцим от него через коммутаторы 10, 11. В результате синусное плечо излучает сигнал E sin(psingt х singt.

Другое плечо направленной антенны 6, имеющее диаграмму направленности в виде косинусной зависимости, питается от блока 3 токами боковых частот, образованными в результате балансной модуляции в балансном модуляторе 5 несущей частоты Я, Формируемой генератором 1, напряжением низкой частоты Ч2, формируемым в генераторе

9, но отличающимся по Фазе от напря-, жения, поступающего на балансный модулятор 4, синусного плеча на 90 за счет прохождения сигнала через фазоинвертор 16. Это напряжение, поступает от ГНЧ 9 через коммутатор. 10,и фаэовращатель 17.

В результате косинусное плечо излучает сигнал E cosCp cosa sing)t. Ha ненаправленную антенну 8 поступает напряжение несущей частоты сд от генератора 1 через ключ 2, онв излучает

5 11 сигнал Е sinu)t. В результате сложения в эфире колебаний, излучаемых антенной системой 7, получается. амплитудно-модулированный радиосигнал (см. фиг, 11з).

Е .= F. sint0t + Е (cosgcosgt + °

+ singsinQt) зiпИ = Е (1 + сов(Я .t .—,Я) j sin63t.

Блок 16 управления вырабатывает управллюцие сигналы для формирования последовательности из четырех радиосигналов, следующих непрерывно друг за другом, причем при излучении четных .радиосигналов направление вращения диаграммы направленности (ДН) противоположно направлению вращения при излучении нечетных радиосигналов. Начальное положение ДН при. излучении 2-х:последующих радиосигналов отличается на заданную величину 3 От- начального положения при излучении 2-х первых. Длительность последнего. радиосигнала. укорачивается ., для того, чтобы было возможно отли ...чить начало серии из четырех радио- .

g:è ãíàëîâ .

С выхода. генератора 9 на делйтель

19 частоты поступает сигнал с частотой-©, равной скорости вращения ДН или, что то же самое, частоте ампли., тудной:модуляции радиосигнала. На выходе делителя 19 частоты формиру-. ются. импульсы с частотой (см. фиг. 11 6),.в два раза меньшей частоты следования радиосигналов (см. . фиг.:11а). При наличии сигналов на выходе делителя 19 частоты (см. фиг. 11в) формируются нечетные радиосигналы. Сигналы с выхода делите. ля 19 воздействуют на второй коммутатор 11, который обеспечивает коммутацию сигналов, управляющих направлением вращения диаграммы направленности.

Сигнал на выходе делителя 20 частоты определяет интервал времени излучения.второй пары радиосигналов. (см. фиг., 11 в), воздействуя на первый коммутатор 10, который вводит в действие блок 12, управляющий начальным положением диаграммы направленности.

Путем логического умножения на элементе И 21 сигнала с выхода делителя

20 (см. фиг. 11 в) и инвертируемого сигнала с выхода делителя 19 (см. фиг. 1 l г) формируется сигнал, временное положение котброго соответст90747 6

ЗО

55 вует ийтервалу времени излучения четвертого импульса серии (см, фиг..ll д).

Данный сигнал задерживается (см. фиг. 11 е) на интервале времени ЬТ, равном необходимой длительности излучения четвертого радиосигнала-, в элементе 23 задержки. Путем логического умножения на элементе И 22 сигнала с выхода элемента 23 задержки и сигнала с выхода элемента И 21 формируется сигнал (см. фиг. 11 ж), поступающий на ключ 2, по которому прерывается излучение четвертого радиосигнала путем отключения генератора 1.

После излучения четырех радиосигналов цикл работы. повторяется.

По .командам из блока 1S производятся следующие переключения коммутаторов, При излучении первого радиоимпульса выход генератора 9 соединен через посредство коммутаторов 10, 11 с вторым входом блока 3 и через посредство ко 1мутатора 10 и фазовращателя 17 с третьим входом блока 3. В результате антенная система излучает сигнал вида

Е = Е sino)t + E(cosqeosQt +

2 °

+ singsinqt) зЫ(дс = Е (1 + cos(Qt— — Я)) s inQt.

При излучении второго радиоимпульса выход генератора 9 соединен через посредство коммутатора 10, фазоинвертора 16, коммутатора 11 с вторым входом блока 3 и через посредство коммутатора 10, фазовращатель 17 с третьим входом блока 3.

В результате антенная система излучает радиосигнал вида:

Е = Е sinQt + Е (cosgcosQt

K — singsingt) sinQt = Š1 + cos(Qt +

+ (ф )) s 1пЯс °

При излучении третьего радиоимпульса выход генератора 9 соединен через блок 12, формирующий смещение исходного положения ДН, коммутаторы

10, 11 с вторым входом блока 3 и через посредство блока 12, коммутатор

10, фазовращатель 17 с третьим входом блока 3. При этом по команде с выхода делителя 19 третий коммутатор

13 подключает на второй вход первого коммутатора 10 выход генератора 9 через фазосдвигающую цепь 14, обеспечивающую смещение фазы на величину-Ц

1190747

В результате антенная система излучает радиосигнал вида

Е =- Е вдпЯ + Е (cosmos(gt - ц ) +

+ singsin(Dt — b ) sinQt = Š11 +

+ cos(gt — g — Ь) sinQt, При излучении четвертого радиоимпульса выход генератора 9 соединен 1(» через блок 12, формирующий смещение исходного положения ДН, коммутатор

10, фазоинвертор 16, коммутатор 11 с вторым входом блока 3 и через по-. средство блока 12, коммутатора 10, фазовращатель 17 с третьим входом блока 3.

При этом ввиду отсутств в сигнала с выхода делителя 19 третий коммутатор {3 подключает на второй вход пер- gQ

coro коммутатора 10 выход генератора

9 через.фазосдвигающую цепь 15, обеспечивающую смещение фазы на величину

+5.

В результате . антенная система из- 25 лучает радиосигнал вида

Е = Е singt +.Е (cosycos(Qt + Ь)—

sinqsin(Qt + 6 )) sinQt = Е, 11 +

+ сов(Яс .+ ф + h,)) sinQt. .Приемоиндикатор предлагаемого устройства функционирует следующим .образом.

Антенна 25 и приемники 26 усиливают и выделяют по частоте сигналы, излучаемые передающей частью азимутальной системы (см.,фиг. 11 з). Амплитудный детектор 27 выделяет из. принятых радиосигналов сигналы модуляции (см. фиг. 11 и), которые поступают на блок 28, фазовый детектор .

29, блок 32 и блок 33. В дальней зоне, rpe линейная скорость перемещения диаграммы направленности передаю- 45 щей.антенны устроГ,ства определения азимута осуществленно больше скорости . перемещения самолета, блок 33 частот.ного детектирования не фиксирует отклонение частоты амплитудной модуляции от номинала, на его выходе формируется нулевой сигнал, который через коммутатор 35 и детектор 38 режима

"Пролет" поступает на управляющие входы коммутаторов 62, 66, подключая ко входу дешифратора 67 полярности

/ знаковый выход вычислителя 30, а на вход преобразователя 63 аналог-код выход величины азимута вычислителя

30. Нулевой сигнал с выхода детектора 38 режима "Пролет" поступает так- же на:вход блока 39 фиксации знака, а именно на управляющие входы ключей

80, 81, подключая выходы дешифратора 67 полярности к входам RS-триггера 79. В блоке 32 сигнал, поступающий на первый вход, детектируется по ам- плитуде с помощью амплитудного детектора 71 (см. фиг. Il л), по переднему фронту продетектированного сигнала формируется с помощью дифференцирующей цепи 73 импульс. синхронизации (см.. фиг. 11 о), который приво- дит триггер 44 и элементы 47, 57 памяти в исходное состояние. Первый радиоимпульс проходит на линию 43 за- держки через открытый клач 42, линия 43. задержки задерживает модулирующий сигнал nepaoio радиоимпульса на длительность радиоимпульса Ти (см. фиг. 11 к). Сигнал на выходе линии 4Я задержки появляется в момент поступления с выхода. амплитудного детектора .

27 модулирующего сигнала второго радиоимпульса и поступает одновременно с ним на вход. фаэоъого детектора 29, где производится измерение разности

М фаз модулируюцих колебаний первого и второго радиоимпульсов. Сигнал с вы хода линии 43 задержки также детектируется амплитудным детектором 72 (см. фиг. 11 м) и,поступает на. элемент И 70, на второй вход этого элемента поступает сигнал с детектора

71, на выходе элемента И 70 формируется сигнал совпадения (фиг. 11 н), который запирает ключ 42 и, таким образом, модулирувщий сигнал второго радиоимпульса на линию 43 не поступает.. Сигнал, запирающий ключ 42, поступает на счетный вход триггера 44 и переводит его в.состояние "единица". Одновременно он поступает на вторые входы элементов И 45, .55. На выходе элемента И 55 формируется сиг» нал (см. Фиг. 11. и), который отпирает ключ 56, через который на элемент 57 памяти поступает величина разности фаз между модулирующими сигналами первого и второго радиоимпульсов - P.

Данная величина делится на два в де" лителе 58 и поступает на первым вход индикатора 31 как величина азимута.

Сигнал о величине азимута через коммутатор 62 поступает на преобразователь 63 аналог-код, затем преобразуется в кодопреобразователе 64 для

»90747

10 ределяющий знак результата вычитания или сложения .из блока 48 вычитания или блока 52 сложения, поступает через элемент ИЛИ 51 на индикатор 31, а именно на вход коммутатора 66, че" рез который поступает на вход деаифратора 67 полярности. Сигнал с одного из его выходов в зависимости от по.,лярности поступает на один из инди" каторов 68, 69 знака, а также через один из ключей 80, 81 на вход R(S) триггера 79. С выхода одного из клю- „:

50 отображения, например, с помощью семисегментных .идникаторов на цифровом индикаторе 65. В момент приема второго радиосигнала ключ 46 заперт, т.к. на "нулевом" выходе триггера 44 нет сигнала.

При поступлении третьего радиоимпульса ключ 42 отпирается, т.к. на: входе элемента,И 70, связанно л. с выходом линии .задержки, нет сигнала (см. фиг. 11 м), следовательно, нет сигнала и на выходе элемента И 70, на второй вход этого элемента поступает сигнал с амплитудного 71, на вы- 15 ходе элемента И 70 формируется сиг" нал совпадения (см. Фиг; ll н), который запирает ключ 42 и, таким образом, модулируюций. сигнал четвертого радио-. импульса на линию 43 задержки "e по- .20 ступает.

Сигнал, запираюций ключ. 42, посту- пает на счетный. вход триггера 44 и .переводит его в состояние "ноль". Од-. новременйо он поступает. йа вторые 25 входы элементов И 45, 55. На выходе, элемента И 45 формируется сигнал (см. фиг. 11 р), который открывает ключ

46;. через который.на элемент 47 памяти поступает величина разности фаз 30 между иодулируацими сигналами третье го и четвертого радиосигналов. Дан- ная величина вычитается в блоке 48 вычитания и суммируется в блоке 52

Опожения. с наперед.заданнои величи". 35 ной. смещения.начального положения ДН

Д при излучении третьего и четвер.того радиоимпульсов, трансформированной в фазовый сдвиг (путем умножения на 2) и хранящейся. в элементе 59 па" 40 мяти. Модули результатов сложений и вычитания сравниваются .в- блоках 49, 53 сравнения с разностью фаз, .хранящейся в элементе 59 памяти. По ре.зультатам-сравнения открывается ключ 45

50 или ключ 54 блоками 53, 49 соответственно, через которые сигнал, onчей 80 (81) сигнал знака поступает через элемент ИЛИ 82 на дифференцирующую цепь 84. Из переднего Фронта сигнала знака формируется короткий импульс, который обнуляет элемент

86 памяти и интегратор 36. Сигнал знака, пройдя с выхода элемента ИЛИ

82 элемент 83 задержки, поступает на управляющий вход ключа 85. 1ерез ключ 85 на элемент 66 памяти поступает величина азимута с выхода вычислителя 30. Она запоминается в элементе памяти Яб до поступления следующего сигнала знака.

В ближней зоне, где линейная скорость перемещения диаграммы направ- . ленности передающей антенны устройства определения азимута соизмерима со скоростью перемещения самолета, блок 33 частотного детектирования . фиксирует отклонение частоты амплитудной модуляции от номинала.С выхода частотного детектора 74 снимается напряжение, величина которого nponop" циональна величине отклонения частоты, а знак - стороне отклонения. При приеме нечетных радиоимпульсов сигнал с выхода частотного детектора 74 поступает на выход блока 33 через инвертор 75 .и коммутатор 76, при приеме четных радиосигналов - только че" рез коммутатор 76.

Переключение коммутатора 76 осуществляется сигналами с выхода элемента И 70 блока 32. В результате этих коммутаций знак напряжения на выходе блока 33 при приеме всех четырех ра" диосигналов не меняется в такт с изменением направления вращения диаг" раммы направленности передающей антенны, а соответствует знаку, полученному при обработке первого. радио" .. сигнала. С выхода блока 33 сигнал по" стуйает через коммутатор 35 на входы интегратора 36 и детектора 38 режима

"Пролет", а также через ключ 77 на вход элемента 76 памяти. По окончании приема четвертого радиоимпульса на выходе амплитудного детектора 71 формируется нулевой сигнал, который воздействует на ключ 77, отключая элемент 78 памяти от выхода блока 33, и на коммутатор 35, отключая .входы детектора 36 и интегратора 36 от вы» хода блока 33 и подключая их к выхо-. ду элемента 78 памяти. Таким образом, до приема очередной серии из четырех радиосигналов на входы детектора 38 и

1190747

Ф (I интегратора 36 воздействует величина отклонения частоты последнего зафиксированного сигнала. При наличии сигнала на входе детектора 38 последний формирует команду, rlo которой коммутатор 62 подключает к входу npeoGpaзователя 63 аналог-код выход коммутатора 61, а коммутатор 66 подключает к входу дешифратора 67 полярности вы- 1п ход арифметического блока 37, эта команда с выхода детектора 38, воздействуя на ключи 80, 81, отключает выходь(дешифратора 67 полярности от входов RS-триггера 79. Таким образом, 1

RS-триггер 79 запоминает знак азимута, блок 41 памяти - величину азимута. Эти данные поступают на вход арифметического блока 37, где с уче" том знаков величина азимута складыва" ъО ется с величиной, формируемой интег-, ратором 36, который определяет приращение величины азимута в режим ."Ilpoлет", Результирующая величина азимута в виде напряжения с выхода арифме- 25 тического блока 37 и знак в виде полярности этого напряжения поступает на коммутатор 62 и коммутатор 66, а через последний на дешифратор 67 по» лярности, который формирует соответ- ЗО ствующие сигналы на индикацию.знака, P а в случае отрицательного знака также сигнал на управляющий вход комму-, татора 61, по которому сигнал с выхода арифметического блока 37 поступает на вход преобразователя 63 аналог-код через инвертор 60. C выхода преобразователя 63 сигнал, характе" риэующий величину азимута, поступает в кодопреобразователь 64, где преобразуется для.отображения, например, с помощью семисегментных индикаторов на цифровом индикаторе 65.

Таким образом, при движении летательного аппарата вблизи передающей части данного устройства определения азимута его приемная часть, установ" ленная на бс(рту летательного аппарата, формирует сигнал, свидетельствуюций о том, что скорость перемещения летательного аппарата стала соизмери-. мой со скоростью перемецения диаграм« мы направленности, формируемой пере".: дающей частью.

Одновременно в приемной части формируется поправка к последнему достоверно определенному значению азимута, знак поправки. определяется направле" нием движения летательного аппарата.

Откорректированное значение азимута . поступает на индикацию.

1190747

1190747

1 !

1,1

l!

l

) I

>190747

1190747

11/0(47 .е и

1 у и

P.

Фиг ff

Составитель

Редактор О.Филиппова Техред М.Норгентал Корректор B. eòðàà

ЮЮ Ю

Заказ 2373 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

133035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент"., r. Ужгород, ул. Гагарина, 101