Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОСАДКИ САМОЛЕТА
СПОСОБ ПОСАДКИ САМОЛЕТА

СПОСОБ ПОСАДКИ САМОЛЕТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Способ позволяет осуществить всеракурсный поиск ВПП и автоматическое управление самолетом на всех этапах посадки независимо от метеоусловий и времени суток. Способ основан на высокоточном определении местоположения самолета относительно посадочной полосы путем трехканального приема и совместной цифровой обработки полученных сигналов, излучаемых расположенными вдоль боковых кромок посадочной полосы маркерами в светом, инфракрасном и миллиметровом радиолокационном диапазонах длин волн. В каждом диапазоне формируют изображения совокупности маркеров, попавших в поле зрения бортового приемного устройства. Эти изображения совмещают и по взаимному расположению отметок от трех наиболее разнесенных маркеров и данным о расстояниях между ними на земле рассчитывают координаты самолета относительно ВПП, по которым формируют сигналы управления самолетом. 11 ил., 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2055785
Класс(ы) патента: B64F1/20, G08G5/02
Номер заявки: 94011515/11
Дата подачи заявки: 04.04.1994
Дата публикации: 10.03.1996
Заявитель(и): Николаев Леонид Ефимович
Автор(ы): Николаев Леонид Ефимович
Патентообладатель(и): Николаев Леонид Ефимович
Описание изобретения: Изобретение относится к авиации, а частности к системам автоматической посадки летательных аппаратов, и может быть использовано для обеспечения автономной, всепогодной и всесуточной посадки, преимущественно самолетов малой авиации на площадки, не оборудованные радиотехническими средствами посадки.
Как свидетельствует статистика летных происшествий как для малой авиации, так и для магистральных самолетов, до 70% аварий совершается на этапах взлета-посадки и они обусловлены в первую очередь недостаточной подготовкой пилотов, плохими метеоусловиями и ухудшением психофизиологического состояния пилотов к концу полета. Повышение безопасности посадки, в особенности для малой авиации, не оснащенной полным комплексом бортового оборудования и пилотируемой менее подготовленными, чем на магистральных самолетах, пилотами, остается острой необходимостью. Одним из эффективных путей повышения безопасности посадочных операций и расширения условий эксплуатирования самолетов малой авиации является автоматизация всех этапов посадки при использовании недорогих и доступных технических средств. До настоящего времени эта проблема не решена.
Известен способ посадки самолета, в котором радиотехническими средствами формируют в пространстве курсовую и глиссадную условные линии, проекции которых совпадают с продольной осью взлетно-посадочной полосы (ВПП), измеряют угловые отклонения самолета от курсовой и глиссадной линии, минимизируют эти отклонения путем управления боковым и продольным движениями самолета в процессе снижения по глиссаде, после чего посадку осуществляют визуально, наблюдая огни светотехнического оборудования аэродрома (см. например, Ю. Г. Кассин и др. Автоматическое управление самолетом при заходе на посадку. Рига, Институт инженеров ГА, 1979). По цвету и расположению огней светотехнического оборудования определяют направление на ось ВПП, удаление от ВПП, плоскость горизонта, границы ВПП, место приземления, направление пробега после посадки (см. например, А. П. Бамбуркин, В. А. Кузнецов. Наземные радиосветотехнические средства обеспечения полетов, М. Транспорт, 1973).
Основными причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата при использовании предлагаемого способа, являются такие факторы, как сложность и большая стоимость радиосветотехнического оборудования аэродрома, значительная площадь летного поля. Кроме того, автоматическое управление самолетом осуществляется только на этапе его снижения по глиссаде и отсутствует на этапе выравнивания, что снижает безопасность посадки.
Известны способы визуальной посадки самолета, в которых управление боковым и продольным движениями самолета осуществляют, наблюдая либо цвета, либо периодичность появления, либо скорость перемещения в пространстве лучей света, направляемых из точки посадки в сторону заходящего на посадку самолета. При этом о нахождении самолета на линии глиссады или курса судят по наблюдению луча одного определенного цвета, либо по интенсивности излучения источников света, либо по совмещению источников света, либо по отсутствию перемещения лучей в пространстве (см. Б. Л. Перри. Оптические навигационные системы: анализ, разработка и развитие. Сводный отчет Морской исследовательской лаборатории об исследованиях ночной посадки самолетов на авианосцы. МО СССР, перевод 12, 1970. Патент США: N 4.554.543, кл. 340-948, 1983; N 3.581.275, кл. 340-25, 1971; N 3.500.306, кл. 340-25, 1970; N 5.136.288, кл. В 64 F 1/18, 1992. Патент ФРГ N 3107377, кл. В 64 F 1/18, 1987. А. С. СССР N 726794, кл. В 64 F 1/18, 1992).
Указанные способы обеспечивают возможность посадки самолета на необорудованные радиотехническими средствами посадки ВПП небольших размеров. Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата при использовании визуальных способов посадки, состоят в том, что они неработоспособны в сложных метеоусловиях (сильный туман, низкая плотная облачность и т. п.), не обеспечивают достаточную точность пилотирования по оптимальным глиссаде и курсу. Кроме того, точность пилотирования зависит от физиологического состояния пилота.
Известны радиотехнические способы ориентирования при заходе на посадку, в которых принимаются сигналы от установленных по периметру ВПП активных или пассивных маркеров, преобразуют их в видеосигналы, отображают в дисплее и по угловому положению отметок, отображающих контуры ВПП относительно вертикальной оси экрана дисплея, судят о направлении движения самолета относительно оси ВПП (см. патент США N 4.101.893, кл. 343-108, 1978; патент Германии N 3629911, кл. В 64 F 1/18, 1993).
Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата при использовании этих способов, заключаются в том, что они, обеспечивая формирование видеообраза ВПП, не рассчитывают координат положения самолета относительно ВПП и не обеспечивают информационной связи с системой управления, что не позволяет реализовать полу и автоматические режимы посадки. Применяемые маркеры не позволяют определять положение самолета на всех этапах посадки с точностью, необходимой для реализации автоматической посадки, особенно в процессе выравнивания.
Известны также способы получения посадочной информации для летательного аппарата, в которых формируют радиолокационное изображение ВПП, по которому определяют необходимые данные и отображают их на экране бортового индикатора или лобовом стекле в удобном для восприятия пилотом виде (см. патенты РФ N 1804629, кл. G 08 G 5/02, 1993; N 1836642, кл. G 01 S 13/00, 1993).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ автоматической посадки самолета, включающий прием излучения от точечных световых маркеров, установленных на одной линии по оси ВПП на определенных расстояниях друг от друга, измерение углов между направлениями на маркеры, преобразование световых сигналов в электрические, пропорциональные измеренным углам, измерение высоты с помощью высотомера, формирование сигналов управления самолетом в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При этом управление в горизонтальной плоскости осуществляют, минимизируя угол между направлениями на ближний и дальний маркеры. Для формирования сигналов управления самолетом в вертикальной плоскости последовательно измеряют углы между направлениями на соседние маркеры и высоту самолета над первым из них по ходу полета (см. заявку Японии N 56-112398, кл. В 64 D 45/08, 1981).
Причины, препятствующие достижению требуемого технического результата при использовании способа-прототипа, заключаются в следующем. В сложных метеоусловиях или при ярком солнечном освещении способ может оказаться неработоспособным. На этапе выравнивания при приземлении самолета возможна потеря видимости маркеров, что не позволяет осуществить автоматическое управление посадки до конца. В случае выхода из строя одного или нескольких маркеров нарушается процесс определения положения самолета относительно ВПП, что снижает точность пилотирования и соответственно безопасность посадки. Точность управления самолетом также снижается вследствие ошибок измерения мгновенных значений высоты при пролете самолетом маркера. Применение высокоточного высотомера малых высот усложняет систему и существенно увеличивает ее стоимость. Кроме того, маркеры должны быть углублены в поверхность ВПП, чтобы не мешать движению самолета после приземления. Поэтому они представляют собой сложные технические устройства, причем их видимость ограничена углами входа самолета в глиссаду, что не позволяет обеспечить всеракурсность поиска ВПП.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является высокоточное автономное определение местоположение самолета относительно ВПП путем трехканального приема и совместной обработки сигналов, излучаемых в видимом, инфракрасном и миллиметровом диапазонах волн расположенными вдоль боковых кромок ВПП маркерами, что дает возможность автоматизации всех этапов посадки самолета вплоть до момента касания земли, обеспечить всеракурсность поиска ВПП, всепогодность и всесуточность автоматической посадки при использовании простых, легкодоступных, транспортабельных маркеров и тем самым расширение условий полетов и повышение безопасности посадки самолетов малой авиации.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в повышении точности и помехоустойчивости определения координат местоположения самолета и непрерывном информационном обеспечении бортовой системы автоматического управления посадкой на всех ее этапах независимо от метеоусловий и времени суток. Как показывают экспериментальные исследования на физической модели и машинное моделирование на математической модели, в предлагаемом способе точность определения координат быстро возрастает с уменьшением дальности до точки приземления. Так, на дальности обнаружения ВПП 3000 м, где требуемая точность определения азимута 1-2о, среднеквадратичное отклонение (СКО) ошибки определения азимута не превысило 0,5о, а на глиссаде (дальность 1000 м, высота 150-200 м), где требуемая точность определения азимута 1о. СКО ошибки не превысило 0,1о. СКО ошибки определения наиболее критичной координаты высоты составляет: для дальности 3000 м и высоты 500 м 10 м, для дальности 1000 м и высоты 50 м 0,8 м. Для дальности 500 м и высоты 25 м 0,2 м, что гарантирует требуемую точность определения высоты на последнем этапе посадки выравнивании.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе автоматической посадки самолета, включающем прием световых сигналов от точечных световых маркеров, преобразование световых сигналов в электрические, формирование сигналов управления самолетом в горизонтальной и вертикальной плоскостях и ввод их в систему автоматического управления, используют помещенные в уголковые отражатели точечные маркеры всенаправленного видимого и инфракрасного излучения, устанавливают их в качестве основных маркеров вдоль боковых кромок ВПП по обе стороны от ее оси на заданных расстояниях один от другого, на заданном расстоянии от основных маркеров в равном им количестве устанавливают дополнительные точечные маркеры всенаправленного видимого и инфракрасного излучения, мощность излучения которых составляет 0,2-0,5 мощности основных маркеров, в процессе поиска ВПП и посадки излучают электромагнитные волны с помощью бортового радиолокатора миллиметрового диапазона и принимают от каждого основного маркера сигналы в видимом, инфракрасном и миллиметровом диапазонах волн, формируют в каждом диапазоне изображения совокупности маркеров, изображения совмещают и фиксируют отметки трех маркеров, два из которых расположены вдоль боковой кромки ВПП, а третий напротив одного из них, по взаимному расположению отметок этих маркеров относительно центра фокальной плоскости бортового приемного устройства и известным расстоянием между маркерами на земле определяют расчетным путем координаты местоположения самолета относительно ВПП, по которым формируют сигналы управления самолетом, при этом на этапе снижения по глиссаде принимают сигналы только от основных маркеров, а на этапе выравнивания от основных и дополнительных маркеров, установленных вдоль одной из кромок ВПП.
В данном техническом решении для определения кооpдинат местоположения самолета относительно ВПП предлагается использовать независимую от динамики и траектории полета информацию о взаимном расположении маркеров на ВПП и расстояниях между ними, что снижает необходимость измерений высоты при посадке. При этом необходимо и достаточно наличие трех маркеров, установленных по обе стороны от оси ВПП (два маркера на одной кромке и один маркер на другой кромке). Это является принципиальным отличием от прототипа, в котором маркеры устанавливают на одной линии по оси ВПП. Физическая сущность предлагаемого технического решения состоит в использовании сигналов, излучаемых одновременно из одной точки в видимом, инфракрасном и миллиметровом диапазонах волн, раздельном их приеме и совместной обработке сформированных изображений совокупности точечных источников излучений. Принцип определения координат текущего местоположения самолета относительно ВПП основан на однозначной зависимости взаимных угловых координат отметок от маркеров ВПП в фокальной плоскости приемного устройства и их геометрического расположения на земле. При этом должно выполняться лишь условие неколлинеарности векторов, образуемых маркерами (т. е. маркеры не должны лежать на одной прямой). Высокая помехоустойчивость и непрерывность информационного обеспечения бортовой системы автоматического управления обусловлены тем, что предлагаемый способ остается работоспособным в случае отказа до двух каналов приема сигналов или выхода из строя до 80% маркеров. Использование сигналов, излучаемых в трех различных диапазонах волн, всенаправленность излучения маркеров обеспечивают всепогодность и всесуточность автоматической посадки, всеракурсность поиска и подхода самолета в ВПП в широком диапазоне высот и дальностей до нее.
Вышеназванные физические предпосылки повышения точности определения координат местоположения самолета относительно ВПП при непрерывности информационного обеспечения автоматической посадки реализованы путем введения в известный способ соответствующих операций и технических средств для их проведения, которые определили отличительную часть формулы изобретения.
Проведенный анализ условия техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что аналог, характеризующийся признаками изобретения, отсутствует. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отно- шению к требуемому техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".
Исследование известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками изобретения, показало, что оно не следует явным образом из известного уровня техники, поскольку в проанализированных заявителем источниках информации не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками изобретения преобразований на достижение требуемого технического результата. В частности, изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
дополнение известной операции с сигналом каким-либо режимом для достижения технического результата, в отношении которого установлено именно такое дополнение;
замена какого-либо режима известной операции другим режимом для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
исключение какого-либо режима известной операции с одновременным исключением обусловленной его наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
увеличение количества однотипных операций и элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в способе именно таких операций и элементов;
создание способа, включающего известные операции, выбор которых и последовательность их проведения осуществлены по известным правилам и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными режимами и последовательностью этих операций.
Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".
На фиг. 1 изображен вариант конструктивного выполнения маркера; на фиг. 2 схема размещения маркеров на ВПП; на фиг. 3 схема посадки самолета; на фиг. 4 возможный вариант структурной схемы бортового устройства для осуществления способа; на фиг. 5 подвижная система координат, применяемая в предлагаемом способе; на фиг. 6 электронное изображение системы маркеров при движении самолета по глиссаде; на фиг. 7 при движении самолета на этапе выравнивания; на фиг. 8-11 представлены гистограммы ошибки определения высоты при различных направлениях движения самолета по глиссаде.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем. В предлагаемом способе автоматической посадки самолета используют помещенные в уголковые отражатели точечные источники света всенаправленного излучения, которые устанавливают в качестве основных маркеров вдоль боковых кромок ВПП по обе стороны от ее оси на заданных расстояниях один от другого, на заданном расстоянии от основных маркеров и в равном им количестве устанавливают в качестве дополнительных маркеров аналогичные точечные источники света, мощность излучения которых составляет 0,2-0,5 мощности основных, в процессе поиска ВПП и посадки излучают радиолокационные сигналы в миллиметровом диапазоне волн, при обнаружении ВПП принимают одновременно и раздельно в видимом, инфракрасном и миллиметровом диапазонах волн сигналы от каждого маркера, сигналы видимого и инфракрасного диапазонов преобразуют в электрические и формируют в фокальной плоскости бортового приемного устройства изображения совокупности маркеров. Эти изображения совмещают и на совмещенном изображении фиксируют отметки трех маркеров, два из которых расположены вдоль боковой кромке ВПП, а третий напротив одного из них на противоположной боковой кромке ВПП. По взаимному расположению этих отметок относительно центра фокальной плоскости бортового приемного устройства и предварительно введенной в память вычислителя информации о расстоянии между маркерами на земле расчетным путем определяют координаты самолета относительно ВПП и по ним формируют сигналы управления самолетом в горизонтальной и вертикальной плоскостях, которые вводят в бортовую систему автоматического управления. При этом при движении самолета на глиссаде используют излучение основных маркеров, а при движении самолета на этапе выравнивания используют излучение основных и дополнительных маркеров, расположенных вдоль одной из боковых кромок ВПП.
Маркер (фиг. 1) представляет собой мощную лампу, закрытую прозрачным защитным колпаком 1. На корпусе маркера ортогонально закреплены металлические пластины 2, образующие уголковый отражатель. При помощи штыря 3 маркеры укрепляются в грунте. Питание маркеров может быть осуществлено от промышленной сети или автономного генератора электроэнергии. Вдоль боковых кромок ВПП по обе стороны от ее оси (фиг. 2) устанавливаются основные маркеры 4 на линиях, перпендикулярных оси. Расстояния между маркерами могут быть одинаковыми или произвольными, однако должны быть точно измерены и их величины введены в бортовой вычислитель. Количество маркеров определяется размерами (длиной) ВПП и фактором надежности системы посадки. Например, при длине ВПП 800 м достаточно установить по 8-10 маркеров на каждой боковой кромке. Для определения координат местоположения самолета относительно ВПП достаточно и трех маркеров, два из которых установлены на одной кромке ВПП, а один на другой кромке. Эта способность предлагаемого способа имеет важное значение, так как может быть использована для организации экстренной посадки самолета на неподготовленную площадку. Расстояния между маркерами в этом случае передаются на самолет по радио и вводятся в вычислитель пилотом. При этом автоматическое управлением посадкой самолета возможно до начала выравнивания, т. е. до высоты 6-8 м. Дополнительные маркеры 5 устанавливают без уголковых отражателей, также на линиях, перпендикулярных оси ВПП, на которых установлены основные маркеры. Расстояния между соседним основным и дополнительным маркерами определяется условием уверенного их разрешения бортовым приемным устройством при движении самолета на этапе выравнивания. Их величины также до этапа посадки вводятся в бортовой вычислитель. Мощность излучения дополнительных маркеров устанавливается равной 0,2-0,5 мощности излучения основных маркеров. Такой диапазон мощности излучения дополнительных маркеров обуславливается расстоянием, на котором происходит переход от слежения за основными маркерами, расположенными по разные стороны от осевой линии ВПП к слежению за основными и находящимися рядом с ними дополнительными маркерами, расположенными по одну сторону от оси. Так, если известные приемники видимого и инфракрасного излучения с полем зрения 2-5о допускают обнаружение ВПП на дальности 5-7 км, то переход на слежение за, в том числе дополнительными маркерами, происходит на дальности 300-500 м до точки касания ВПП, когда поле зрения приемников не охватывает всю ширину ВПП, равную 20-30 м. На этапах обнаружения посадочной полосы, выхода в точку начала полета по глиссаде и на глиссаде (фиг. 3) принимают излучение от основных маркеров, а на этапе выравнивания, когда основные маркеры, разнесенные по разные стороны ВПП, не подают в поле зрения бортового приемного устройства, принимают излучения основных и дополнительных маркеров, расположенных вдоль одной из кромок ВПП.
Один из возможных вариантов бортового оборудования самолета (фиг. 4) содержит радиолокационную станцию миллиметрового диапазона 7, приемное устройство 8, включающее приемник светового излучения 9, приемник инфракрасного излучения 10 и приемник радиолокационного сигнала 11, выходы которых подключены к вычислителю 12, к которому также подключены задатчик угла глиссады 13 и задатчик величин расстояний между маркерами 14, выходы вычислителя подключены к системе автоматического управления 15, к которой также подключены датчики угловых скоростей 16. Выходы системы автоматического управления 15 связаны с органами управления 18 самолета 19 и следящим приводом 17. Приемное устройство 8 связано механически со следящим приводом 17, который удерживает поле зрения приемного устройства на совокупности маркеров во время движения самолета 19 на всех этапах посадки. Указанные устройства, их элементы, функциональное назначение известны (см. например, Аблеков В. К. Колядин С. А. Фролов А. В. Высокоразрешающие оптические системы. М. Машиностроение, 1985 г. Справочник по радиолокации. В 4-х т. Пер. с англ./Под редакцией М. Сколника. М. Сов. радио, 1976-1978 г.г.). Для уверенного углового разрешения точечных источников излучений (маркеров) угловое разрешение приемного устройства 8 выбирают в пределах 1-4 угл. мин. При поиске ВПП осуществляют программное сканирование осью приемного устройства 8. При попадании излучения от маркеров (видимого, инфракрасного и отраженного уголковыми отражателями радиолокационного сигнала) приемное устройство 8 переводят в режим слежения за системой маркеров с помощью следящего привода 17. В предлагаемом способе используется подвижная система координат (фиг. 5), центр которой совмещается с одним из маркеров, ось ОY направлена вдоль ВПП от наблюдателя через последующие маркеры, ось ОХ параллельна передней кромке ВПП, ось ОZ вверх. Оптическая ось приемного устройства направлена в центр системы кооpдинат (в точку О). Положение приемного устройства относительно точки О определяется декартовыми координатами или параметрами: L(Y) дальность по земле (расстояние от т. О до проекции положения приемного устройства на землю); D наклонная дальность; Н высота; А азимут.
Такая же система координат используется и при движении самолета на этапе выравнивания, когда в поле зрения приемного устройства находятся основные и дополнительные маркеры, установленные на одной из кромок ВПП.
Приемники светового излучения 9, инфракрасного излучения 10 и радиолокационного сигнала 11 преобразуют принятые сигналы в цифровые электрические сигналы, по которым в вычислителе 12 формируются изображения совокупности маркеров с большой частотой (50-100 Гц), что позволяет проводить до 50 расчетов координат местоположения самолета относительно ВПП за короткое время (0,1-0,2 с) с помощью вычислителя 12.
Это осуществляется следующим образом. Цифровые изображения совокупности маркеров, полученные в разных диапазонах, совмещают путем определения их взаимных аффинных рассогласований (разворота, сдвига и размасштабирования). Вид электронных цифровых изображений маркеров представлен на фиг. 6 и 7. На совмещенном изображении маркеров фиксируют три отметки и по их угловому положению относительно центра фокальной плоскости приемного устройства и известным величинам расстояний между маркерами по земле по разработанному заявителем алгоритму и математической программе рассчитывают координаты местоположения самолета относительно ВПП.
Алгоритм расчета координат местоположения самолета.
Координаты положения самолета дальность D, высота Н, азимут относительно оси ВПП А, боковое отклонение Х и продольное отклонение (дальность по земле) Y определяют в следующей последовательности.
1, Определяют направляющие косинусы nx, ny, nz положения оптической оси каждого из приемников и наклонную дальность из системы уравнений
k1 ((D + r2*ny)/D)2*(1-nx2)/(1+ny2);
k2 (nx*ny)2/((1-nx2)*(1-ny2));
ny k3*D;
nx2+ny2+nz2 1; где k1, k2, k3 коэффициенты, определяемые через отношения модулей векторов от центра поля зрения до трех наиболее разнесенных отметок от маркеров на изображении , , и углам между ними следующим образом:
k1 /;
k2 cos(∠ (,));
kʹ (r2)/(r3);
k3 (k'-1)/(k3*r3+r2); где r1, r2, r3 соответствующие расстояния между маркерами на земле.
2. Определяют азимут ВПП:
А arctan(nx/ny);
3. Определяют боковые смещения и высоту самолета относительно описанной выше подвижной системы координат:
Х D*nx; Y -D*ny; H -D*nz.
Угол глиссады и величины расстояний между маркерами вводятся в вычислитель 12 с помощью соответствующих задатчиков 13, 14. На выходе вычислителя формируются сигналы, пропорциональные координатам местоположения самолета относительно ВПП, а именно дальность D, азимут А, высота над плоскостью ВПП Н, боковое отклонение самолета относительно оси ВПП Х и расстояние до линии передней кромки ВПП Y. Эти сигналы подаются в систему автоматического управления 15, в которую также поступают сигналы, пропорциональные угловым скоростям самолета (wx, wy, wz), от датчиков 16. Система автоматического управления 15 формирует сигналы, которые подаются на органы управления 18 самолетом. Переход на слежение за дополнительными маркерами осуществляется по команде вычислителя и занимает при необходимой угловой скорости перемещения следящего привода, равной 20-30 град./с, менее 0,1 с (угловое смещение на 1-2 град).
Совмещенные изображения маркеров в процессе цифровой обработки накапливаются (осредняются) в течение до 60% времени от интервала выдачи команд управления (2-6 Гц). Таким образом взаимное сочетание энергетического накопления изображений с целью подавления помех и повышения отношения сигнал/шум и цифровое осреднение полученных координат, позволяющее сгладить измеренные траекторные данные и отфильтровать случайные выбросы, обеспечивают надежность и самотестирование при обработке информации.
Это подтверждается результатами математического моделирования по оценке точности определения координат, приведенными в табл. 1 и 2.
Представленные на фиг. 8 (а-г) гистограммы ошибок определения высоты для двух положений самолета в точке обнаружения ВПП и при начале полета по глиссаде показывают их нормальный характер и в совокупности с вышеприведенными таблицами позволяют сделать вывод о высокой точности расчета координат местоположения самолета, достаточной для реализации режима автоматической посадки.
Как видно из вышеизложенного, в способе автоматической посадки самолета достигается высокая точность определения координат за счет использования высокой разрешающей способности приемников оптического, инфракрасного и радиолокационного миллиметрового диапазонов и совместной цифровой обработки сигналов. Информационное обеспечение системы автоматического управления осуществляется до конца посадки, в том числе и на этапе выравнивания. Отсутствие в системе посадки высокочастотного высотомера малых высот и дальномера в отличие от прототипа повышает ее надежность, существенно снижает стоимость и повышает автономность. Это важно и с экономической точки зрения. В способе снимаются ограничения на ракурс обнаружения ВПП, расширяются условия работы системы посадки в сложных метеоусловиях и независимо от времени суток, обеспечивается существенное повышение надежности автоматической посадки, так как работоспособность способа сохраняется как при сокращении числа каналов приема сигналов (при этом, однако, сужаются условия обнаружения ВПП по высоте и дальности), так и при отказе части маркеров (в самой организации расположения маркеров на ВПП заложено дублирование). Кроме того, предлагаемый способ универсален в том смысле, что геометрическое расположение маркеров относительно ВПП может быть осуществлено в соответствии с учетом местных особенностей ландшафта, а также в том, что он относительно легко может быть реализован для посадки летательных аппаратов различных типов и назначения.
Таким образом, приведенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующих условий:
техническое решение относится к авиации, а именно к системам автоматической посадки самолетов, и может быть использовано преимущественно в малой авиации;
для изобретения в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью указанных в данном описании или известных до даты подачи заявки средств и методов;
средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, способны обеспечить требуемый результат.
Следовательно, изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Формула изобретения: СПОСОБ ПОСАДКИ САМОЛЕТА, включающий поиск и обнаружение ВПП, прием световых сигналов от основных точечных маркеров, преобразование световых сигналов в электрические, формирование сигналов управления самолетом, ввод их в бортовую систему автоматического управления, полет по глиссаде снижения и приземление, отличающийся тем, что излучают радиолокационные сигналы в миллиметровом диапазоне, дополнительно принимают от основных точечных маркеров тепловые сигналы в инфракрасном диапазоне и отраженные радиолокационные сигналы, тепловые сигналы преобразуют в электрические, в каждом диапазоне принимаемых сигналов формируют цифровые изображения совокупности маркеров, изображения совмещают, фиксируют отметки от трех наиболее разнесенных по обе стороны от оси ВПП маркеров, по взаимному расположению этих отметок и данным о расстояниях на земле между маркерами определяют координаты местоположения самолета относительно ВПП и формируют сигналы управления, при этом основные точечные маркеры выполнены в виде снабженных уголковыми отражателями ламп накаливания, установленных на заданных расстояниях одна от другой вдоль боковых кромок ВПП по обе стороны от ее оси, а на этапе посадки-выравнивания принимают световые и тепловые сигналы от расположенных вдоль одной боковой кромки ВПП основных и дополнительных точечных маркеров, которые установлены параллельно основным точечным маркерам, причем мощность излучения дополнительных точечных маркеров составляет 0,2 - 0,5 мощности излучения основных.