Устройство определения параметров полета для осуществления автоматической посадки самолета

 

Изобретение относится к авиационному приборостроению. Устройство содержит радиовысотомер, курсовой радиоприемник, глиссадный радиоприемник, блок определения режимов посадки, приемник аэродромной информации, приемник спутниковой навигационной системы, блок определения относительных координат, инерциальную навигационную систему, блок комплексирования, видеокамеру, блок сравнения, вычислительный блок, радиопередатчик, блок расчета изменения направления объектива видеокамеры и механизм изменения направления объектива видеокамеры. Координаты самолета относительно взлетно-посадочной полосы определяются вычислительным блоком на основании сигнала видеокамеры. Максимальная точность достигается при расположении оси объектива видеокамеры, оси взлетно-посадочной полосы и вектора скорости движения самолета в одной плоскости. В блоке определения режимов посадки выявляется возможность выполнения посадки в автоматическом режиме. Устройство характеризуется повышенными достоверностью определения параметров полета и эксплуатационной надежностью. 3 ил.

Предложенное изобретение относится к авиационному приборостроению, а именно к средствам обеспечения посадки в автоматическом режиме.

Известна система автоматического управления посадкой самолета, содержащая радиовысотомер, курсовой радиоприемник, глиссадный радиоприемник и соединенный с ними блок определения режимов посадки, приемник аэродромной информации, приемник спутниковой навигационной системы и соединенный с ними блок определения относительных координат, инерциальную навигационную систему и соединенный с ней блок комплексирования, при этом блок комплексирования соединен со спутниковой навигационной системой, а блок определения относительных координат с блоком определения режимов посадки (патент РФ 2040434, кл. МПК В 64 С 13/18, опубл. 27.07.95 Бюл. 21).

Недостатком данной системы является то, что все входящие в ее состав измерительные устройства имеют различные погрешности, а в процессе работы некоторых из них (например, радиовысотомера) могут быть допущены ошибки. При движении самолета сумма ошибок и погрешностей увеличивается, что приводит к расхождению реальной и теоретической траекторий посадок. Это расхождение в свою очередь может привести к неблагоприятным последствиям в момент касания самолета взлетно-посадочной полосы.

Технической задачей предложенного устройства является повышение достоверности данных параметров движения самолета и повышение надежности работы.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве определения параметров полета для осуществления автоматической посадки самолета, содержащем радиовысотомер, курсовой радиоприемник, глиссадный радиоприемник и соединенный с ними блок определения режимов посадки, приемник аэродромной информации, приемник спутниковой навигационной системы и соединенный с ними блок определения относительных координат, инерциальную навигационную систему, блок комплексирования, соединенный со спутниковой навигационной системой и инерциальной навигационной системой, при этом блок определения относительных координат соединен с блоком комплексирования и блоком определения режимов посадки, введены видеокамера и соединенные с ней блок сравнения и вычислительный блок, радиопередатчик, соединенный с блоком сравнения и блоком определения режимов посадки, блок расчета изменения направления объектива видеокамеры, соединенный с блоком комплексирования, механизм изменения направления объектива видеокамеры, соединенный с блоком расчета изменения направления объектива видеокамеры и видеокамерой, при этом блок сравнения соединен с блоком комплексирования, а вычислительный блок соединен с блоком определения относительных координат, блоком определения режимов посадки и блоком комплексирования, при этом видеокамера размещена в кабине самолета и ее объектив направлен по ходу движения самолета, при этом введен приемник спутниковой навигационной системы, связанный с блоком определения относительных координат и расположенный на земной поверхности в точке с известными географическими координатами и расстоянием до взлетно-посадочной полосы.

Предложенное изобретение поясняется при помощи схем, приведенных на фиг. 1, 2, 3. На фиг.1 представлена схема устройства определения параметров полета для осуществления автоматической посадки самолета, на фиг.2 показана схема размещения видеокамеры в кабине самолета, на фиг.3 поясняется алгоритм работы вычислительного блока.

Устройство определения параметров полета для осуществления автоматической посадки самолета содержит - радиовысотомер 1, - курсовой радиоприемник 2, - глиссадный радиоприемник 3, - приемник аэродромной информации 4, - приемник спутниковой навигационной системы 5, - инерциальная навигационная система 6, - видеокамера 7, - блок определения режимов посадки 8, - блок комплексирования 9,
- блок определения относительных координат 10,
- блок сравнения 11,
- вычислительный блок 12,
- радиопередатчик 13,
- объектив 14 видеокамеры 7,
- блок 15 расчета изменения направления объектива 14 видеокамеры 7,
- механизм 16 изменения направления объектива 14 видеокамеры 7,
- приемник спутниковой навигационной системы 17, расположенный на земной поверхности в точке с известными географическими координатами и расстоянием до взлетно-посадочной полосы (ВПП).

Устройство определения параметров полета для осуществления автоматической посадки самолета работает следующим образом.

Сигналы, вырабатываемые приемником спутниковой навигационной системы 5 и инерциальной навигационной системой 6, поступают в блок комплексирования 9, который осуществляет коррекцию поступающих измерений (линейных и угловых координат, скоростей и ускорений). Во время подлета самолета к аэродрому блок комплексирования 9 передает на блок сравнения 11 информацию о линейных координатах самолета. Блок сравнения 11 содержит предварительно созданную цифровую базу видеоданных, описывающих местность. Блок сравнения 11 выбирает из базы данных информацию, соответствующую координатам, полученным от блока комплексирования 9, и сравнивает ее с видеоизображением, поступающим от видеокамеры 7, размещенной в кабине самолета, таким образом, что ее объектив направлен по ходу движения самолета, как показано на фиг.2. Если информация, соответствующая координатам, полученным от блока комплексирования 9, не совпадает с видеоизображением, поступающим от видеокамеры 7, то блок сравнения 11 сравнивает видеоинформацию, поступающую от видеокамеры 7 с информацией из базы данных, соответствующей всем близлежащим точкам в радиусе 50 м до их совпадения. Если уточнить линейные координаты не удалось, то блок сравнения 11 передает на блок определения режимов посадки 8 информацию о невозможности определения координат самолета, после чего блок определения режимов посадки 8 передает через радиопередатчик 13 наземным службам сообщение о невозможности выполнения посадки в автоматическом режиме на данный аэродром. Если же линейные координаты самолета при помощи блока сравнения 11 уточнены, то блок сравнения 11 передает их на блок комплексирования 9 для коррекции данных, поступающих от приемника спутниковой навигационной системы 5 и инерциальной навигационной системой 6, на блок определения относительных координат 10 и на блоки формирования команд.

Блок определения относительных координат 10 на основании полученных от приемника аэродромной информации 4, приемника спутниковой навигационной системы 5, блока комплексирования 9 и блока сравнения 11 вычисляет координаты самолета относительно ВПП, причем за начало координат принимается теоретическая точка касания шасси самолета ВПП. Кроме того, в блок определения относительных координат 10 поступают сигналы от приемника спутниковой навигационной системы 17, расположенного на земной поверхности в точке с известными географическими координатами и расстоянием до ВПП, причем за начало координат принимается теоретическая точка касания шасси самолета ВПП. Координаты точки, в которой расположен приемник спутниковой навигационной системы 17, и расстояние от этой точки до начала координат введены в блок определения относительных координат 10. Получая информацию о географических координатах приемника спутниковой навигационной системы 5 и приемника спутниковой навигационной системы 17 и получая разность между ними, с учетом расстояния от начала координат до точки расположения приемника спутниковой навигационной системы 17 блок определения относительных координат 10 определяет координаты самолета относительно ВПП. Кроме того, на блок 10 поступает сигнал от вычислительного блока 12 на основании получаемого от видеокамеры 7 сигнала. Расстояние от самолета до теоретической точки касания шасси самолета ВПП рассчитывается по следующей формуле: L = b(H/h-1)/2tg(α/2), где L - расстояние от самолета до теоретической точки касания шасси самолета ВПП, b - половина ширины получаемого изображения, Н - предварительно заданная, действительная ширина объекта (например, расстояние между глиссадными огнями), h - получаемый при помощи видеокамеры 7 размер объекта, α - угол обзора видеокамеры 7. Максимальная точность расчета будет достигаться тогда, когда ось объектива 14 видеокамеры 7, ось ВПП и вектор скорости движения самолета будут расположены в одной плоскости. Такое положение объектива обеспечивается за счет блока 15 расчета изменения направления объектива 14 видеокамеры 7, который, получая информацию от блока комплексирования 9 о направлении полного вектора скорости движения самолета, обрабатывает ее и выдает команду механизму 16 изменения направления объектива 14 видеокамеры 7 об изменении на рассчитанные величины положения объектива 14 видеокамеры 7. Получив от блока комплексирования 9 уточненное значение угла снижения самолета, вычислительный блок 12 рассчитывает высоту полета по следующей формуле: H_C = L•sinβ, где Н_c - высота полета самолета, β - угол снижения самолета. Вычислительный блок 12 передает результаты расчетов на блок определения относительных координат 10 и на блок определения режимов посадки 8. В блоке определения относительных координат 10 по результатам расчетов вычислительного блока 12 осуществляется контроль методом сравнения и корректировка координат самолета относительно ВПП.

В блоке определения режимов посадки 8 поступающая от радиовысотомера 1, курсового радиоприемника 2, глиссадного радиоприемника 3, блока определения относительных координат 10 и вычислительного блока 12 информация подвергается анализу путем сравнения. При этом сравниваются данные, поступившие от радиовысотомера 1, курсового радиоприемника 2, глиссадного радиоприемника 3 с данными, поступившими от блока определения относительных координат 10 и вычислительного блока 12. После проведения анализа полученных данных блок определения режимов посадки 8 выбирает наиболее достоверные и передает их на блоки формирования команд. Если по каким-либо причинам провести анализ полученных данных не удалось, то блок определения режимов посадки 8 формирует и передает на радиопередатчик 13 и на блоки формирования команд информацию о невозможности выполнения посадки в автоматическом режиме.

Таким образом, за счет введения в устройство определения параметров полета для осуществления автоматической посадки самолета приемника спутниковой навигационной системы, расположенного на земной поверхности, видеокамеры и соединенных с ней блока сравнения и вычислительного блока, а также радиопередатчика повышается надежность работы устройства. За счет введения блока расчета изменения направления объектива видеокамеры и соединенного с ним механизм изменения направления объектива видеокамеры повышается достоверность данных параметров движения самолета.

Формула изобретения

Устройство определения параметров полета для осуществления автоматической посадки самолета, содержащее радиовысотомер, курсовой радиоприемник, глиссадный радиоприемник и соединенный с ними блок определения режимов посадки, приемник аэродромной информации, приемник спутниковой навигационной системы и соединенный с ними блок определения относительных координат, инерциальную навигационную систему, блок комплексирования, соединенный со спутниковой навигационной системой и инерциальной навигационной системой, при этом блок определения относительных координат соединен с блоком комплексирования и блоком определения режимов посадки, отличающееся тем, что в него введены видеокамера и соединенные с ней блок сравнения и вычислительный блок, радиопередатчик, соединенный с блоком сравнения и блоком определения режимов посадки, блок расчета изменения направления объектива видеокамеры, соединенный с блоком комплексирования, механизм изменения направления объектива видеокамеры, соединенный с блоком расчета изменения направления объектива видеокамеры и видеокамерой, при этом блок сравнения соединен с блоком комплексирования, вычислительный блок соединен с блоком определения относительных координат, блоком определения режимов посадки и блоком комплексирования, а видеокамера размещена в кабине самолета и ее объектив направлен по ходу движения самолета.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3