Система определения координат местоположения гидросамолета на поверхности моря

Система определения координат местоположения гидросамолета на поверхности моря

Реферат

 

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к инерционным и курсовым системам, и может использоваться для их начальной выставки в азимуте. Цель изобретения повышение точности определения курсового угла гидросамолета относительно северного направления меридиана. Для того в систему вводят второй приемник 4, выполненный в виде двух гидрофонов, разделенных перегородкой по продольной оси гидросамолета, и установленный на заданном расстоянии от первого приемника-излучателя 3, блок определения длины базовой линии 9 между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат, блок определения угла гидросамолета, относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками 20, три блока сравнения 8, 31, 32, два ключевых элемента, блок вычитания 30 и сумматор 33. При этом блок определения длины базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат 9 содержит два блока вычитания, два переключателя, сумматор, делитель, два квадратора, блок извлечения квадратного корня и блок определения арктангенса, блок определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками 20 содержит два переключателя, умножитель, блок определения синуса, два блока вычитания, делитель, блок определения арксинуса и сумматор. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к инерционным и курсовым системам, и может быть применено для их начальной выставки в азимуте. Цель изобретения повышение точности определения курсового угла гидросамолета относительно северного направления меридиана. Система определения координат местоположения гидросамолета на поверхности моря содержит: 1, 2 два гидроаккустические приемоответчики; 3 приемник-излучатель; 4 приемник; 5 задатчик координат гидроакустических приемоотвечиков; 6 вычислитель дальностей и курсовых углов; 7 блок определения курса; 8 первое сравнивающее устройство; 9 блок определения длины базовой лини между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат; 10 переключатель; 11 блок вычитания; 12 квадратор; 13 переключатель; 14 блок вычитания; 15 квадратор; 16 сумматор; 17 блок извлечения квадратного корня; 18 делитель; 19 блок определения арктангенса; 20 приемоответчик; 21 переключатель; 22 блок вычитания; 23 блок определения синуса; 24 переключатель; 25 умножитель; 26 делитель; 27 блок определения арксинуса; 28 блок вычитания; 29 сумматор; 30 блок вычитания; 31 и 32 второе и третье сравнивающие устройства; 33 сумматор; 34 и 35 первый и второй ключевые элементы. На фиг.1 приведена схема расположения гидрофонов на приемнике и расположение приемников на гидросамолете; на фиг. 2 приведена структурная схема системы определения координат местоположения гидросамолета на поверхности моря; на фиг.3 приведена структурная схема блока определения длины базовой линии между примоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат; на фиг.4 приведена структурная схема блока определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками. Система определения координат местоположения гидросамолета на поверхности моря (см.фиг.2), использует два гидроакустических приемоответчика 1 и 2, приемник-излучатель 3, приемник 4, задатчик координат гидроакустических приемоответчиков 5, вычислитель дальностей и курсовых углов 6, блок определения длины базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат 9, первой, второе и третье сравнивающие устройства 8, 31 и 32, блок определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками 20, блок вычитания 30, первый и второй ключевые элементы 34 и 35, сумматор 33. Приемник-излучатель, приемник и задатчик координат гидроакустических приемоответчиков подключены к первому, третьему и второму ходам вычислителя дальностей и курсовых углов гидроакустических приемоответчиков соответственно, первый, второй, третий и четвертый входы блока определения длина базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат подключены к четвертому, пятому, шестому и седьмому выходам вычислителя дальностей и курсовых углов гидроакустических приемоответчиков, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы которого соединены с первым, вторым, третьим, четвертым и седьмым выходами блока определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками. Первый и второй выходы вычислителя 6 соединены с первым входом второго и третьего сравнивающих устройств, к выходам которых подключены вторые входы первого и второго ключевых элементов соответственно. Первые входы первого и второго ключевых элементов подключены к второму и третьему выходам вычислителя 6. К восьмому и девятому выходам вычислителя 6 подключены первый и второй входы первого сравнивающего устройства, выход которого соединен с пятыми входами блоков 9 и 20. Второй выход блока 9 подключен к шестому входу блока 20, первый выход блока 9 и выход блока 30 соединены с первым и вторым входами блока вычитания. Выход блока вычитания подключен к вторым входам второго, третьего сравнивающих устройств и сумматора. Первый и третий входы сумматора соединены с выходами первого и второго ключевых элементов. Блок определения длины базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат 9, показанный на фиг.3, содержит два переключателя 10 и 13, два блока вычитания 11 и 14, соединенные с выходами переключателей 10 и 13 соответственно, два квадратора 12 и 15, соединенные с выходами блока вычитания 11 и 14 соответственно, сумматор 16, подключенный к выходам квадратора 12 и 15, блок извлечения квадратного корня 17, соединенный с выходом сумматора 16. Выход делителя 18 подключен к выходам блоков вычитания 11 и 14, а вход соединен с входом блока определения арктангенса 19. Блок определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками 20, показанный на фиг.4, содержит два переключателя 21 и 24, блок вычитания 22, соединенный с переключателем 21, блок определения синуса 23, подключенный к выходу блока вычитания 22. Умножитель 25 подключен к выходу блока определения синуса 23 и выходу переключателя 24, делитель 26 подключен к выходу умножителя 25 и выходу блока определения длины базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат 9, блок определения арксинуса 27 подключен к выходу делителя 26, блок вычитания 28 подключен к выходам блока определения арксинуса 27 и переключателя 21, сумматор 29 подключен к выходу вычислителя 6 и к выходу блока вычитания 28. Система определения координат местоположения гидросамолета на поверхности моря работает следующим образом. Приемоответчики 1 и 2 отвечают на сигнал запроса приемника-излучателя 3 на присвоенных им частотах. Принадлежность принимаемого сигнала к определенному приемоответчику обозначается его частотой. Ответные сигналы принимаются приемником-излучателем 3 и разнесенным от него на известное расстояние приемником 4. Промежутки времени между излучением сигнала запроса и приемом ответных сигналов пропорциональны расстоянием от приемника-излучателя до соответствующего приемоответчика. Разность времени приема ответного сигнала двумя разнесенными приемниками пропорциональна косинусу курсового угла соответствующего приемоответчика. Если есть признак приема сигнала с правого борта самолета, то курсовой угол уточняется согласно выражению U=2 -U, т.е. курсовому углу приемоответчика соответствует угол между направлением на приемоответчик и продольной осью самолета, по часовой стрелке. Введение при помощи задатчика координат приемоответчиков 5 координаты в условной прямоугольной системе координат поступают в блок определения длины базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат 9. Приведенные к горизонту значения курсовых углов и дальностей приемоответчиков поступают в блок определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками 20. Сигналы, пропорциональные дальностям приемоответчиков D₁ и D₂, поступают в сравнивающее устройство 8. Если D₁>D₂, то сравнивающее устройство 8 выдает сигнал на переключатели 10, 13 и 21, 24 блоков 9 и 20 соответственно. Если D₁>D₂, то сигнал на выходе отсутствует. Таким образом, приемоответчику, расположенному ближе по отношению к самолету, присваивается первый номер. Сигналы первых выходов переключателей 10, 13 блока 9 соответствуют координатам первого приемоответчика. В блоках вычитания 11 и 14 из координат второго (дального) приемоответчика вычитаются координаты первого (ближнего) приемоответчика. Далее эти разности возводятся в квадрат в квадраторах 12, 15 и суммируются в сумматоре 16. На выходе блока извлечения квадратного корня 17 сигнал равен значению длины базовой линии между приемоответчиками 1. В делителе 18 определяется отношение разности координат приемоответчиков. Далее в блоке определения арктангенса 19 определяется круговое значение арктангенса отношения, которое равно углу между восточным направлением параллели и базовой линией между приемоответчиками А. Таким образом, в блоке 9 определяются длина базовой линии и ее угловое положение относительно геодезической сетки, координат, реализуя следующие соотношения: 1=((Х₂-Х₁²+(Y₂-Y₁)^2,05, A arctg [0,2] В блоке определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками 20 значения курсовых углов U₁ и U₂ поступают в переключатель 21, а значения горизонтальных дальностей D₁ и D₂ в переключатель 24. По управляющему сигналу сравнивающего устройства 8 первым выходам обоих переключателей соответствуют значения курсового угла U₁ и дальности D₁ ближнего приемоответчика. В блоке вычитания 22 определяется разность курсовых углов приемоответчиков U₁-U₂ в блоке определения синуса 23 определяется значение синуса этой разности. В умножителе 25 умножаются выходной сигнал из блока определения синуса 23 и сигнал из переключателя 24, равный значению дальности до ближнего приемоответчика D₁. Выходной сигнал из умножителя 25 делится на сигнал, равный значению длины базовой линии L из блока определения длины базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат 9, в делителе 26. В блоке определения арксинуса 27 определяется значение арксинуса сигнала из делителя 26. В блоке вычитания 28 из значения курсового угла дальнего приемоответчика U₂, поступающего из второго выхода переключателя 21, вычитается сигнал из блока определения арксинуса 27. Далее в сумматоре 29 к входному сигналу блока вычитания 28 прибавляется сигнал из вычислителя 6, равный значению /2. Выходной сигнал сумматора 29 является выходом блока 20 и равняется значению угла самолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками согласно следующему выражению G= /2-arcsin(D₁/< sin (U₁-U₂))+ U₂. В блоке вычитания 30 из выходного сигнала блока 20, равного значению угла G, вычитается выходной сигнал из блока 9, равный углу А. Во втором сравнивающем устройстве 31 выходной сигнал из блока вычитания 30 сравнивается с сигналом из вычислителя 6 равным значению "0". Если выходной сигнал блока 30 меньше нуля, то сравнивающее устройство 31 выдает сигнал к ключевому элементу 34. В результате сигнал с второго выхода вычислителя 6, равный значению 2 пропускается к первому входу сумматора 33. Если данное условие не выполняется, то сигнал на выходе ключевого элемента 34 отсутствует. В третьем сравнивающем устройстве 32 выходной сигнал блока вычитания 30 сравнивается сигналом из выхода вычислителя 6 равным значению 2 Если выходной сигнал блока вычитания 30 больше значения 2 то сравнивающее устройство 32 подает сигнал на управляющий вход ключевого элемента 35. В результате сигнал с третьего выхода вычислителя 6, равный значению -2, пропускается к третьему входу сумматора 33. Таким образом, в сумматоре 33 к выходному сигналу блока вычитания 30 прибавляется сигнал, равный 2 при G-А< 0, или сигнал, равный -2 при G-А> 2 Выходной сигнал сумматора 33 равен значению курсового угла гидросамолета относительно северного направления меридиана.

Формула изобретения

1. СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ГИДРОСАМОЛЕТА НА ПОВЕРХНОСТИ МОРЯ, содержащая первый и второй акустические приемоответчики, первый приемник излучатель, вычислитель дальностей и курсовых углов приемоответчиков, задатчик координат гидроакустических приемоответчиков, выход которого соединен с вторым входом вычислителя дальностей и курсовых углов приемоответчиков, первый вход которого соединен с выходом приемника - излучателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения курсового угла гимдросамолета относительно северного направления меридиана, в нее введены второй приемник, выполненный в виде двух гидрофонов, разделенных перегородкой по продольной оси гидросамолета, и установленный на заданном расстоянии от первого приемника-излучателя, блок определения длины базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат, блок определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками, три блока сравнения, два ключевых элемента, блок вычитания и сумматор, при этом выход второго приемника соединен с третьим входом вычислителя дальностей и курсовых углов приемоответчиков, первый выход которого соединен с первым входом второго сравнения, второй вход которого и второй вход третьего блока сравнения соединены с выходом блока вычитания, первый вход которого соединен с первым выходом блока определения длины базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами вычислителя дальностей углов приемоответчиков, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами первого и второго ключевых элементов, восьмой и девятый выходы вычислителя дальностей и курсовых углов приемоответчиков соединены с первым, вторым входами первого блока сравнения и первым, вторым входами блока определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками, третий и четвертый входы которого соединены с десятым и одиннадцатым выходами вычислителя дальностей и курсовых углов приемоответчиков, выход первого блока сравнения соединен с пятым входом блока базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат, второй выход которого соединен с шестым входом блока определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками, пятый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, седьмой вход соединен с двенадцатым выходом вычислителя дальностей и курсовых углов приемоответчиков, а выход соединен с вторым входом блока вычитания, выход второго блока сравнения соединен с вторым управляющим входом первого ключевого элемента, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, второй выход вычислителя дальностей и курсовых углов приемоответчиков соединен с первым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с вторым управляющим входом второго ключевого элемента, выход которого соединен с третьим входом сумматора, выход которого является выходом данной системы. 2. Система по п.1 отличающаяся тем, что блок определения длины базовой линии между приемоответчиками и ее углового положения относительно геодезической сетки координат содержит два блока вычитания, два переключателя, сумматор, делитель, два квадратора, блок извлечения квадратного корня и блок определения арктангенса, причем первый и второй входы первого переключателя соединены с первым и вторым входами данного блока, третий и четвертый входы которого соединены с первым и вторым входами второго переключателя, третий управляющий вход которого соединен с пятым входом данного блока, с которым также соединен третий управляющий вход первого переключателя, первый и второй выходы первого переключателя соединены с первым и вторым входами первого блока вычитания, выход которого соединен с входом первого квадратора и первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом второго блока вычитания, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами второго переключателя, выход первого квадратора соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго квадратора, вход которого соединен с выходом второго блока вычитания, выход сумматора соединен с входом блока извлечения квадратного корня, выход которого соединен с вторым выходом данного блока, первый выход которого соединен с выходом блока определения арктангенса, вход которого соединен с выходом делителя. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок определения угла гидросамолета относительно нормали к базовой линии между приемоответчиками содержит два переключателя, умножитель, блок определения синуса, два блока вычитания, делитель, блок определения арксинуса и сумматор, при этом первый и второй входы первого переключателя соединены с третьим и четвертым входами данного блока, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами второго входами переключателя, выход которого соединен с первым входом умножителя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с шестым входом данного блока, пятый вход которого соединен с третьими управляющими входами первого и второго переключателей, первый и второй выходы первого переключателя соединены с первым и вторым входами первого блока вычитания, выход которого соединен с входом блока определения синуса, выход которого соединен с вторым входом умножителя, выход делителя соединен с входом блока определения арксинуса, выход которого соединен с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с вторым выходом первого переключателя, выход второго блока вычитания соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с седьмым входом данного блока, выход которого соединен с выходом сумматора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4