RU2543144C2

RU2543144C2 - Aircraft landing process

Info

Publication number: RU2543144C2
Application number: RU2013109646/11A
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Симкин
Original assignee: Николай Васильевич Симкин
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2015-02-27
Also published as: RU2013109646A

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: laser semi-automatic landing control system consists of two hemispherical laser radiation transducers with built-in lasers and radio transceivers, four cylindrical laser radiation transducers including built-in radio transceivers, radio transceiver, spherical laser radiation transducer and laser radiator. Two hemispherical laser radiation transducers are arranged along runway at its start and end. Four cylindrical laser radiation transducers are arranged at sides and at the end of runway. Aircraft is equipped with radio transceiver, spherical laser radiation transducer and laser beam radiator. The latter consists of two electromechanical converters with mirror fitted at the ends of the latter, laser controller, and paraboloid of revolution with mirror surface. The latter accommodates vide camera arranged between its focus and vertex while vertex base is rigidly connected with telescopic prop of two-axis table.

EFFECT: higher safety of landing.

11 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и позволяет осуществить поиск в автоматическом режиме взлетно-посадочной полосы и обеспечить автоматическое управление посадкой летательного аппарата независимо от метеоусловий и времени суток.The invention relates to the field of aircraft instrumentation and allows you to search in the automatic mode of the runway and provide automatic control of the landing of the aircraft, regardless of weather conditions and time of day.

В известном аналоге на изобретение (Ю.Г. Кассин и др. Автоматическое управление самолетом при заходе на посадку. Рига, Институт инженеров ГА, 1979) [1] описан 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. 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.In the well-known analogue to the invention (Yu.G. Kassin et al. Automatic control of an aircraft during approach. Riga, Institute of Civil Engineers GA, 1979) [1] describes a method of aircraft landing, in which radio engineering means form directional and glide path conditional lines in space , the projections of which coincide with the longitudinal axis of the runway, measure the angular deviations of the aircraft from the heading and glide paths, minimize these deviations by controlling the lateral and longitudinal movements of the aircraft in the process of descent along the glis the garden, after which the landing is carried out visually, observing the lights of the lighting equipment of the airfield. The color and location of the lights of the lighting equipment determine the direction to the runway axis, the distance from the runway, the horizon plane, the runway boundary, the landing place, the direction of run after landing.

Основными причинами, препятствующими надежному достижению требуемого технического результата при использовании предлагаемого способа посадки, является отсутствие автоматического управления самолетом на этапе выравнивания самолета относительно плоскости взлетно-посадочной полосы при подлете к ней, а также в области пролета самолета над полосой до точки посадки на полосу, что снижает надежность и безопасность завершения посадки самолета за счет человеческого фактора, обусловленного повышенной психофизиологической усталостью пилота после длительного полета.The main reasons hindering the reliable achievement of the required technical result when using the proposed landing method is the lack of automatic control of the aircraft at the stage of leveling the plane relative to the plane of the runway when approaching it, as well as in the region of the aircraft over the runway to the landing point on the runway, which reduces the reliability and safety of completing an airplane landing due to the human factor due to increased psychophysiological fatigue and after a long flight.

Известны аналоги изобретений ВПП (патент США №4101893, кл. 343-108, 1978[2]; патент Германии №3629911, кл. B64F 1/18, 1993 [3]), основанные на радиотехнических способах 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.Analogues of runway inventions are known (US patent No. 4101893, CL 343-108, 1978 [2]; German patent No. 3629911, CL B64F 1/18, 1993 [3]), based on radio-technical methods of orientation during approach, in which receive signals from active or passive markers installed around the runway perimeter, convert them into video signals, display in the display and the angular position of the marks showing the contours of the runway relative to the vertical axis of the display screen, judge the direction of the aircraft relative to the axis of the runway.

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 самолетом, 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.The reasons that impede the achievement of the required technical result when using these methods are that they, providing the formation of a video image of the runway, do not calculate the coordinates of the position of the aircraft relative to the runway and do not provide information communication with the aircraft control system, which does not allow for semi and automatic landing modes . The used markers do not allow determining the position of the aircraft at all stages of landing with the accuracy necessary for the implementation of automatic landing, especially during the leveling process.

Известны аналоги на изобретения (патенты РФ №1804629, кл. G08G 5/02, 1993 [4]; №1836642, кл. G01S 13/00, 1993 [5]), в которых способы получения посадочной информации для летательного аппарата основаны на обработке радиолокационного изображения ВПП, по которому определяют необходимые данные и отображают их на экране бортового индикатора или лобовом стекле в удобном для восприятия пилотом виде.Known analogues for inventions (RF patents No. 1804629, class G08G 5/02, 1993 [4]; No. 1836642, class G01S 13/00, 1993 [5]), in which the methods for obtaining landing information for an aircraft are based on processing a runway radar image, which determines the necessary data and displays it on the on-board indicator screen or windshield in a pilot-friendly format.

В аналоге на изобретение (патент РФ №2369532 C2, МПК: B64F 1/18 [6]) приведена система посадки летательных аппаратов, которая содержит три лазерных излучателя, установленных вблизи взлетно-посадочной полосы со стороны захода воздушного судна на посадку, два из которых - глиссадные - расположены по краям полосы и предназначены для формирования лучей, определяющих плоскость глиссады, а третий - курсовой - расположен на продолжении осевой лини полосы и предназначен для формирования луча, определяющего курс посадки. В качестве лазерных излучателей используют полупроводниковые лазерные излучатели, выполненные с возможностью изменения направления формируемых лучей в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Глиссадные излучатели установлены на определенном расстоянии от начала полосы. Курсовой излучатель установлен с возможностью формирования луча под определенным углом относительно горизонтальной плоскости. Указанные расстояние и угол определяются из соотношений, в одном из которых фигурирует заданная величина допустимой ошибки положения воздушного судна по вертикали в точке дальнего привода при посадке, а в другом - заданный угол наклона плоскости глиссады и угол свободного прохождения луча над неровностями местности.In an analogue to the invention (RF patent No. 2369532 C2, IPC: B64F 1/18 [6]), an aircraft landing system is provided that contains three laser emitters installed near the runway from the aircraft approaching side, two of which - glide path - located at the edges of the strip and designed to form the rays that define the plane of the glide path, and the third - course - located on the continuation of the axial line of the strip and is designed to form a beam that determines the course of landing. As laser emitters using semiconductor laser emitters, configured to change the direction of the generated rays in the vertical and horizontal planes. Glide path emitters are installed at a certain distance from the beginning of the strip. The course emitter is installed with the possibility of beam formation at a certain angle relative to the horizontal plane. The indicated distance and angle are determined from the ratios, in one of which the specified value of the permissible vertical error of the aircraft’s position at the point of the far-distance drive during landing appears, and in the other the given angle of inclination of the glide path plane and the angle of free passage of the beam over rough terrain.

Существенным недостатком данной системы является большая вероятность ослепления пилота лазерными излучателями при маневрировании на глиссаде, что снижает надежность и безопасность посадки самолета при любых метеоусловиях (документальный фильм «Лазерная система посадки» "Координата". Момент ослепления летчика: 8:01). Режим доступа: http://www.avsim.su/f/dokumentalnie-filmi-i-syuzheti-96/lazernaya-sistema-posadki-koordinata38362.html?action=viewonline [7].A significant drawback of this system is the high likelihood of blinding the pilot with laser emitters when maneuvering on the glide path, which reduces the reliability and safety of landing the aircraft under any weather conditions (documentary film "Laser Landing System" "Coordinate." The moment of blinding the pilot: 8:01). Access mode: http://www.avsim.su/f/dokumentalnie-filmi-i-syuzheti-96/lazernaya-sistema-posadki-koordinata38362.html?action=viewonline [7].

В первом прототипе к изобретению (Заявка РФ №2011133386/11, кл. B64F 1/18(2006.01) 04/12/2012 г. [9]) описан способ лазерной системы автоматической посадки летательного аппарата, который является наиболее близким техническим решением к предлагаемому.The first prototype of the invention (RF Application No. 20111133386/11, CL B64F 1/18 (2006.01) 04/12/2012 [9]) describes a method of a laser system for automatic landing of an aircraft, which is the closest technical solution to the proposed .

К первому недостатку данной системы относится то, что посадка летательного аппарата может быть обеспечена лишь наличием на аэродроме датчиков лазерного излучения, а на летательном аппарате - системы высокоточной автономной коррекции текущих координат местоположения летательного аппарата относительно взлетно-посадочной полосы (платформы) [12].The first drawback of this system is that the landing of an aircraft can only be ensured by the presence of laser radiation sensors at the aerodrome, and the system of a highly accurate autonomous correction of the current coordinates of the aircraft’s location relative to the runway (platform) [12].

Второй недостаток данной системы следует из анализа методов посадки ЛА с применением систем ГЛОНАС и GPS, приводимого в отчете ГОС НИИ «Аэронавигация» с участием авиакомпании АО Дойче Люфтганза АГ (Германия) и авиакомпании «Самара» [11]. Из отчета следует, что для обеспечения не категорированного (неточного) захода требуемая точность определения координат составляет 50 метров. При этом специальные требования к точности определения высоты не предъявляются. Неточному заходу соответствует коридор 556 метров. При этом ЛА должен находится в этом коридоре с вероятностью 95%. Среднеквадратичная ошибка в режиме использования открытого кода с селективным доступом составляет 30…50 метров. Обеспечение необходимой достоверности с помощью использования контроля целостности с обнаружением и исключением отказа и сохранением способности к навигационным определениям может надежно осуществляться в следующих случаях:The second drawback of this system follows from the analysis of aircraft landing methods using GLONAS and GPS systems, presented in the report of the State Research Institute of Aeronavigation with the participation of Deutsche Lufthansa AG (Germany) and Samara Airlines [11]. From the report it follows that to ensure an un categorized (inaccurate) approach, the required accuracy of determining the coordinates is 50 meters. However, special requirements for the accuracy of determining the height are not imposed. An inaccurate entry corresponds to a corridor of 556 meters. At the same time, the aircraft should be in this corridor with a probability of 95%. The standard error in the open source mode with selective access is 30 ... 50 meters. Ensuring the necessary reliability by using integrity control with the detection and exclusion of failure and maintaining the ability to navigate definitions can be reliably carried out in the following cases:

- в момент захода на посадку должно быть не менее 6 навигационных космических аппаратов с функциями автономного контроля целостности в приемнике;- at the time of approach, there must be at least 6 navigation spacecraft with autonomous integrity monitoring functions in the receiver;

- контроль целостности в режиме захода на посадку должен быть обеспечен начиная с расстояния 3,7 километра от контрольной точки конечного этапа захода на посадку и до точки ухода на второй круг.- integrity control in the approach mode should be provided starting from a distance of 3.7 kilometers from the control point of the final stage of the approach to the point of departure to the second circle.

Таким образом, системы ГЛОНАС и GPS не могут обеспечить оперативно и с повышенной точностью выход на глиссаду, а поэтому автоматическая посадка ЛА невозможна с использованием лазерной системы автоматического управления ЛА [9].Thus, the GLONAS and GPS systems cannot provide access to the glide path quickly and with increased accuracy, and therefore automatic landing of the aircraft is impossible using the laser automatic control system of the aircraft [9].

Во втором прототипе к изобретению (Научно-популярный фильм «Автоматическая посадка и оптический поток» (Режим доступа: http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=3520535/1 [10]) показан способ посадки вертолета, который основан на датчике оптического потока, жестко закрепленном к корпусу вертолета.The second prototype of the invention (Popular science film “Automatic landing and optical flow” (Access mode: http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=3520535/1 [10]) shows a helicopter landing method, which based on an optical flow sensor rigidly fixed to the helicopter body.

Датчик оптического потока имеет форму параболоида вращения с зеркальной поверхностью, имеющего отверстие в его вершине, где установлено зеркало, которое отражает поток света, направляя его на экран видеокамеры, установленной внутри параболоида. На экране видеокамеры формируется изображение, по своему внешнему периметру похожее на святящееся кольцо отраженного света от зеркальной поверхности параболоида вращения. Геометрия святящегося кольца изменяется в зависимости от положения вертолета над поверхностью Земли. При этом, если плоскость кольца параллельна плоскости Земли, то толщина стенки кольца по периметру становится минимальной, что указывает на параллельное расположение вертолета над поверхностью Земли. В этом случае система управления принимает решение о посадке вертолета. Однако размеры стенки кольца всегда размыты. Поэтому на обработку геометрии кольца уходит много времени и система управления вертолетом принимает решение о посадке со значительной задержкой. При этом траектория полета вертолета всегда стохастична.The optical flow sensor has the form of a paraboloid of revolution with a mirror surface having a hole in its apex, where a mirror is installed, which reflects the stream of light, directing it to the screen of the video camera installed inside the paraboloid. An image is formed on the screen of the camcorder, which on its outer perimeter resembles a luminous ring of reflected light from the mirror surface of a paraboloid of revolution. The geometry of the luminous ring varies depending on the position of the helicopter above the surface of the Earth. Moreover, if the plane of the ring is parallel to the plane of the Earth, then the wall thickness of the ring around the perimeter becomes minimal, which indicates the parallel location of the helicopter above the Earth's surface. In this case, the control system decides to land the helicopter. However, the dimensions of the wall of the ring are always blurred. Therefore, processing the geometry of the ring takes a lot of time and the helicopter control system decides to land with a significant delay. Moreover, the flight path of the helicopter is always stochastic.

Таким образом, основным недостатком данной системы управления является несовершенство датчика оптического потока.Thus, the main disadvantage of this control system is the imperfection of the optical flow sensor.

Цель изобретения - повышение надежности посадки летательного аппарата на взлетно-посадочную полосу. The purpose of the invention is to increase the reliability of landing the aircraft on the runway.

Указанный технический результат достигают с помощью лазерной системы автоматического управления посадкой летательного аппарата [9], в которой излучатель луча лазера, состоящий из двух электромеханических преобразователей, на концах валов которых укреплено зеркало, и лазера, дополнительно снабжен параболоидом вращения с внутренней зеркальной поверхностью, видеокамерой и двухкоординатным столом. К внешней стороне вершины параболоида вращения жестко прикреплен палец штока телескопической стойки. Корпус шарового пальца телескопической стойки крепится к несущей платформе. Телескопическая стойка с шаровым пальцем корпусом шарового пальца соединяется с первым координатным столом, который перемещается вдоль оси ординат по направляющим основания стола первым электромеханическим преобразователем двухкоординатного стола. Основание первого координатного стола является вторым координатным столом, который перемещается вдоль оси абсцисс по направляющим основания стола вторым электромеханическим преобразователем двухкоординатного стола. Основание второго координатного стола своим основанием установлено на несущей платформе.The specified technical result is achieved using a laser system for automatically controlling the landing of an aircraft [9], in which the laser beam emitter, consisting of two electromechanical transducers, at the ends of the shafts of which a mirror is mounted, and the laser, are additionally equipped with a rotation paraboloid with an internal mirror surface, a video camera and two-coordinate table. To the outer side of the apex of the paraboloid of rotation, the pin of the telescopic arm rod is rigidly attached. The ball pin housing of the telescopic rack is attached to the supporting platform. A telescopic stand with a ball finger housing the ball finger is connected to the first coordinate table, which moves along the ordinate axis along the guides of the base of the table with the first electromechanical transducer of the two-coordinate table. The base of the first coordinate table is the second coordinate table, which moves along the abscissa axis along the guides of the table base by the second electromechanical transducer of the two-coordinate table. The base of the second coordinate table with its base is installed on the supporting platform.

Внутри параболоида вращения установлена видеокамера, экран которой расположен между фокусом и вершиной параболоида и направлен к его вершине. Два электромеханических преобразователя с закрепленными зеркалами на концах их валов и лазер крепятся в области основания параболоида. При этом луч лазера отражается от первого зеркала, установленного на конце вала первого электромеханического преобразователя, и направляется в точку на зеркале второго электромеханического преобразователя, совпадающую с точкой пересечения осей параболоида и вала второго электромеханического преобразователя.A video camera is installed inside the rotation paraboloid, the screen of which is located between the focus and the vertex of the paraboloid and is directed to its top. Two electromechanical transducers with mounted mirrors at the ends of their shafts and a laser are mounted in the region of the base of the paraboloid. In this case, the laser beam is reflected from the first mirror mounted on the end of the shaft of the first electromechanical converter, and is directed to a point on the mirror of the second electromechanical converter, which coincides with the point of intersection of the axes of the paraboloid and the shaft of the second electromechanical converter.

Далее луч лазера идет в направлении взлетно-посадочной полосы (площадки) или палубы авианосца с углами раскрытия конуса, атаки и рысканья, величины которых задаются электромеханическими преобразователями с закрепленными зеркалами на концах их валов. Электромеханические преобразователи двухкоординатного стола, изменяя положение в пространстве параболоида вращения, могут увеличивать значения углов атаки и рысканья луча лазера.Next, the laser beam goes in the direction of the runway (platform) or deck of an aircraft carrier with cone, attack and yaw angles, the values of which are set by electromechanical converters with fixed mirrors at the ends of their shafts. Electromechanical converters of a two-coordinate table, changing the position in the space of the paraboloid of rotation, can increase the values of the angle of attack and the yaw of the laser beam.

Луч лазера, отражаясь от поверхности взлетно-посадочной полосы (площадки) или палубы авианосца, попадает на зеркальную поверхность параболоида вращения, создавая замкнутую, четкую геометрическую фигуру, которая, отражаясь в направлении фокуса параболоида, регистрируется видеокамерой.The laser beam, reflected from the surface of the runway (platform) or the deck of an aircraft carrier, hits the mirror surface of the paraboloid of rotation, creating a closed, clear geometric figure, which, reflected in the direction of focus of the paraboloid, is recorded by the video camera.

Лазерная система автоматического управления посадкой летательного аппарата, управляя двумя электромеханическими преобразователями двухкоординатного стола и двумя электромеханическими преобразователями с закрепленными зеркалами на концах их валов, вследствие их незначительной инерционности в сравнении с летательным аппаратом, удерживает изображение геометрической фигуры на экране видеокамеры, делая при этом его анализ, позволяющий определить удаление, скорость, углы крена, тангажа, рысканья, значения их производных летательного аппарата относительно взлетно-посадочной полосы (площадки) или палубы авианосца, и принимает оперативно решение о посадке или взлете летательного аппарата.The laser system for automatically controlling the landing of an aircraft, controlling two electromechanical converters of a two-coordinate table and two electromechanical converters with mounted mirrors at the ends of their shafts, due to their slight inertia in comparison with the aircraft, holds the image of the geometric figure on the video camera screen, while doing its analysis, allowing to determine the removal, speed, roll angles, pitch, yaw, values of their derivatives pparata relative runway (site) or the deck of an aircraft carrier, and make operational decisions about the landing or take-off of aircraft.

Лазерная система автоматического управления посадкой летательного аппарата (фиг.1) состоит из двух полусферических датчиков лазерного излучения 1, 2, четырех цилиндрических датчиков лазерного излучения 3, 4, 5, 6, сферического датчика лазерного излучения 9, радио-приемопередатчика 10, излучателя 11 луча лазера 12, параболоида 13, видеокамеры 14 и двухкоординатного стола 16 с электромеханическими преобразователями 17, 18.A laser system for automatically controlling the landing of an aircraft (Fig. 1) consists of two hemispherical laser radiation sensors 1, 2, four cylindrical laser radiation sensors 3, 4, 5, 6, a spherical laser radiation sensor 9, a radio transceiver 10, and a beam emitter 11 a laser 12, a paraboloid 13, a video camera 14 and a two-coordinate table 16 with electromechanical converters 17, 18.

Полусферические датчики лазерного излучения 1, 2 установлены по продольной линии взлетно-посадочной полосы 7 - в начале и в конце.Hemispherical laser radiation sensors 1, 2 are installed along the longitudinal line of the runway 7 - at the beginning and at the end.

Четыре цилиндрических датчика лазерного излучения 3, 4, 5, 6 расположены по бокам взлетно-посадочной полосы 7 - в начале и в конце.Four cylindrical laser radiation sensors 3, 4, 5, 6 are located on the sides of the runway 7 - at the beginning and at the end.

На летательном аппарате 8 размещены сферический датчик лазерного излучения 9, радио-приемопередатчик 10, излучатель 11 луча лазера 12, параболоид 13, видеокамера 14 и двухкоординатный стол 16 с двумя электромеханическими преобразователями 17 и 18.On the aircraft 8 there is a spherical laser radiation sensor 9, a radio transceiver 10, a laser beam emitter 11, a paraboloid 13, a video camera 14 and a two-coordinate table 16 with two electromechanical transducers 17 and 18.

Полусферические датчики лазерного излучения 1, 2 (фиг.2) конструктивно не отличаются и имеют на полюсах отверстия 19 для прохода луча 20 лазера 23, а на поверхности полусферы размещены фотодиоды 22, которые укреплены с шагом дискретизации по углам пеленга и места. Фотодиоды 22 подключены к многоканальному входу 1…N контроллера полусферического датчика лазерного излучения 21, первый и второй входы-выходы которого подключены, соответственно, к первому входу-выходу контроллера лазера 24 и к первому входу-выходу контроллера радио-приемопередатчика 25 (фиг.2). Второй вход-выход контроллера лазера 24 соединен с входом-выходом лазера 23, а второй вход-выход контроллера радио-приемопередатчика 25 подключен к входу-выходу радио-приемопередатчика 26.The hemispherical laser radiation sensors 1, 2 (Fig. 2) are not structurally different and have holes 19 at the poles for the passage of the laser beam 20 of the laser 23, and photodiodes 22 are placed on the surface of the hemisphere, which are mounted with a sampling step at the angles of the bearing and location. Photodiodes 22 are connected to the multi-channel input 1 ... N of the hemispherical laser radiation controller 21, the first and second inputs and outputs of which are connected, respectively, to the first input-output of the laser controller 24 and to the first input-output of the radio transceiver controller 25 (Fig.2 ) The second input-output of the laser controller 24 is connected to the input-output of the laser 23, and the second input-output of the controller of the radio transceiver 25 is connected to the input-output of the radio transceiver 26.

Цилиндрические датчики лазерного излучения 3, 4, 5, 6 (фиг.3) имеют идентичную конструкцию и на поверхности цилиндра размещены фотодиоды 26, которые укреплены с выбранным шагом дискретизации по углам пеленга и места. Фотодиоды 26 подключены к многоканальному входу 1…M контроллера цилиндрического датчика лазерного излучения 27, вход-выход которого соединен с первым входом-выходом контроллера радио-приемопередатчика 28, второй вход-выход которого подключен к входу-выходу радио-приемопередатчика 29.The cylindrical laser radiation sensors 3, 4, 5, 6 (Fig. 3) have an identical design and photodiodes 26 are placed on the surface of the cylinder, which are mounted with a selected sampling step at the angles of the bearing and location. The photodiodes 26 are connected to the multi-channel input 1 ... M of the controller of the cylindrical laser radiation sensor 27, the input-output of which is connected to the first input-output of the controller of the radio transceiver 28, the second input-output of which is connected to the input-output of the radio transceiver 29.

Лазерный излучатель 11 (фиг.4) состоит из двух расположенных у основания параболоида 13 электромеханических преобразователей 30, 31 с закрепленными на концах их валов зеркалами, соответственно, 32 и 33, лазера 34, двухкоординатного стола 16 с двумя электромеханическими преобразователями 17 и 18, закрепленными в вершине параболоида 13, и встроенной в него видеокамеры 14. К внешней стороне вершины параболоида 13 (фиг.5) жестко прикреплен палец штока 46 телескопической стойки 47. Корпус шарового пальца 48 телескопической стойки 47 крепится к несущей платформе 49. Телескопическая стойка с шаровым пальцем 47 корпусом шарового пальца 50 соединяется с первым координатным столом 51, который перемещается вдоль оси Y1 по направляющим основания стола 52 первым электромеханическим преобразователем 17 двухкоординатного стола 16. Первый координатный стол 51 своим основанием 52 установлен на направляющие основания стола 53 и перемещается вторым вдоль оси X1 электромеханическим преобразователем 18 двух координатного стола 16. Направляющие основания стола 53 установлены на несущей платформе 49.The laser emitter 11 (Fig. 4) consists of two electromechanical transducers 30, 31 located at the base of the paraboloid 13, with mirrors 32 and 33 mounted on the ends of their shafts, a laser 34, a two-coordinate table 16 with two electromechanical transducers 17 and 18, fixed at the apex of the paraboloid 13, and a video camera 14 built into it. To the outer side of the apex of the paraboloid 13 (Fig. 5), the pin of the rod 46 of the telescopic rack 47 is rigidly attached. The body of the spherical pin 48 of the telescopic rack 47 is attached to the supporting platform 4 9. The telescopic stand with a ball finger 47 of the ball finger body 50 is connected to the first coordinate table 51, which moves along the axis Y1 along the guides of the table base 52 by the first electromechanical transducer 17 of the two-coordinate table 16. The first coordinate table 51 is mounted with its base 52 on the guide bases of the table 53 and moves the second along the axis X1 by the electromechanical transducer 18 of the two coordinate tables 16. The guide bases of the table 53 are mounted on the carrier platform 49.

Входы-выходы электромеханических преобразователей 30, 31 подключены, соответственно, к вторым входам-выходам контроллеров управления электромеханическими преобразователями 35, 36, которые своими первыми входами-выходами соединены, соответственно, с первым и вторым входами-выходами контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой летательного аппарата 37.The inputs and outputs of the electromechanical converters 30, 31 are connected, respectively, to the second inputs and outputs of the control controllers of the electromechanical converters 35, 36, which are connected with their first inputs and outputs, respectively, with the first and second inputs and outputs of the controller of the aircraft’s automatic laser landing control system 37.

Третий и четвертый входы-выходы контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой летательного аппарата 37, соединены, соответственно, с первым входом-выходом контроллера сферического датчика лазерного излучения 38 и с первым входом-выходом контроллера лазера 39. Второй вход-выход контроллера лазера 39 подключен к входу-выходу лазера 34, а второй вход-выход контроллера сферического датчика лазерного излучения 38 соединен с входом-выходом сферического датчика лазерного излучения 9.The third and fourth inputs and outputs of the controller of the laser system for automatic landing control of the aircraft 37 are connected, respectively, with the first input-output of the controller of the spherical laser radiation sensor 38 and with the first input-output of the laser controller 39. The second input-output of the laser controller 39 is connected to the input-output of the laser 34, and the second input-output of the controller of the spherical laser radiation sensor 38 is connected to the input-output of the spherical laser radiation sensor 9.

Пятый и шестой входы-выходы контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой летательного аппарата 37 подключены, соответственно, к входу-выходу системы регулирования углами крена, рысканья, атаки и силы тяги летательного аппарата 40 и к входу-выходу штатной радиолокационно-навигационной системы 41.The fifth and sixth inputs and outputs of the controller of the laser system for automatically controlling the landing of the aircraft 37 are connected, respectively, to the input-output of the roll angle, yaw, attack and traction of the aircraft 40 and to the input-output of the standard radar navigation system 41.

Седьмой и восьмой входы-выходы лазерной системы автоматического управления посадкой летательного аппарата 37 подключены, соответственно, к входам-выходам системы управления движением летательного аппарата по взлетно-посадочной полосе 42 и входам-выходам радио-приемопередатчику 10.The seventh and eighth inputs and outputs of the laser automatic landing control system for the aircraft 37 are connected, respectively, to the inputs and outputs of the aircraft motion control system along the runway 42 and the inputs and outputs of the radio transceiver 10.

Девятый вход-выход лазерной системы автоматического управления посадкой летательного аппарата 37 подключен к первому входу-выходу контроллера видеокамеры 43. Второй вход-выход контроллера видеокамеры 43 подключен к входу видеокамеры 14.The ninth input-output of the laser aircraft automatic landing control system 37 is connected to the first input-output of the video camera controller 43. The second input-output of the video camera controller 43 is connected to the input of the video camera 14.

Десятый и одиннадцатый входы-выходы контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой летательного аппарата 37 подключены, соответственно, к первым входам-выходам контроллеров электромеханических преобразователей 44, 45 двухкоординатного стола 16. Вторые входы-выходы контроллеров электромеханических преобразователей 44, 45 двухкоординатного стола 16 подключены к входам-выходам электромеханических преобразователей, соответственно, 17, 18.The tenth and eleventh inputs and outputs of the controller of the laser landing gear automatic control system 37 are connected, respectively, to the first inputs and outputs of the controllers of electromechanical converters 44, 45 of the two-coordinate table 16. The second inputs and outputs of the controllers of electromechanical converters 44, 45 of the two-coordinate table 16 are connected to the inputs - outputs of electromechanical converters, respectively, 17, 18.

Способ посадки летательного аппарата реализуется следующим образом. При заходе летательного аппарата на глиссадную траекторию (точка А, фиг.6) штатная радиолокационно-навигационная система организации посадки летательного аппарата 41 со своего выхода-выхода выдает команду «Инициализация системы лазерной посадки», которая поступает на шестой вход-выход контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой 37. В результате этого контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 на восьмой вход-выход выдает код команды «Захват датчиков лазерного излучения». Эта команда, поступая на вход-выход радио-приемопередатчика 10, транслируется на радио-приемопередатчики 26 (фиг.2) и 29 (фиг.3), соответственно, двух полусферических датчиков лазерного излучения 1, 2 и четырех цилиндрических 3, 4, 5, 6 датчиков лазерного излучения (фиг.1). Код команды «Захват датчиков лазерного излучения» с радио-приемопередатчиков 26 и 29 поступает, соответственно, на вторые входы-выходы контроллеров радио-приемопередатчиков, соответственно, 25 (фиг.2) и 28 (фиг.3). Декодируя принятую команду «Захват датчиков лазерного излучения», контроллеры 25, 28 инициализируют, соответственно, контроллер 21 полусферических датчиков лазерного излучения и контроллер 27 цилиндрических датчиков лазерного излучения, передавая код инициализации, соответственно, с первого входа-выхода контроллера 25 на второй вход-выход контроллера 21 и с первого входа-выхода контроллера 28 на вход-выход контроллера 27. После инициализации контроллер 21 с второго входа-выхода выдает код «Готов к захвату луча лазера», который поступает на первый вход-выход контроллера радио-приемопередатчика 25 кодируется и передается на вход-выход радио-приемопередатчика 26. Радио-приемопередатчик 26 транслирует информацию радио-приемопередатчику 10. Кроме этого, контроллер 21 выдает код «Включить лазер». Этот код поступает с первого входа-выхода котроллера 21 на первый вход-выход котроллера 24, а со второго входа-выхода контроллера 24 - на вход-выход лазера 23. Лазер 23 включается и его луч 20 направляется через отверстие 19 перпендикулярно плоскости взлетно-посадочной полосы 7 (фиг.1).The landing method of the aircraft is as follows. When the aircraft enters the glide path (point A, Fig. 6), the standard radar-navigation system for arranging the landing of the aircraft 41 from its output-output issues the command “Initialize the laser landing system”, which is fed to the sixth input-output of the controller of the laser automatic system landing control 37. As a result, the controller of the laser system for automatic landing control 37 on the eighth input-output gives the command code "Capture laser radiation sensors." This command, arriving at the input-output of the radio transceiver 10, is transmitted to the radio transceivers 26 (figure 2) and 29 (figure 3), respectively, of two hemispherical laser radiation sensors 1, 2 and four cylindrical 3, 4, 5 , 6 sensors of laser radiation (figure 1). The command code "Capture of laser radiation sensors" from the radio transceivers 26 and 29 is received, respectively, at the second inputs and outputs of the controllers of the radio transceivers, respectively, 25 (figure 2) and 28 (figure 3). Decode the received command "Capture of laser radiation sensors", the controllers 25, 28 initialize, respectively, the controller 21 of the hemispherical laser sensors and the controller 27 of the cylindrical laser sensors, transmitting the initialization code, respectively, from the first input-output of the controller 25 to the second input-output the controller 21 and from the first input-output of the controller 28 to the input-output of the controller 27. After initialization, the controller 21 from the second input-output gives the code "Ready to capture the laser beam", which is transmitted to the output-output of the controller of the radio transceiver 25 is encoded and transmitted to the input-output of the radio transceiver 26. The radio transceiver 26 transmits information to the radio transceiver 10. In addition, the controller 21 issues a code "Turn on the laser." This code comes from the first input-output of the controller 21 to the first input-output of the controller 24, and from the second input-output of the controller 24 to the input-output of the laser 23. The laser 23 is turned on and its beam 20 is directed through the hole 19 perpendicular to the plane of the runway strip 7 (figure 1).

Контроллер 27 цилиндрических датчиков лазерного излучения после инициализации выдает код «Готов к захвату луча лазера», который поступает с входа-выхода на первый вход-выход контроллера радио-приемопередатчика 28, кодируется и передается с второго входа-выхода контроллера 28 на вход-выход радио-приемопередатчика 29. Радио-приемопередатчик 29 транслирует полученную информацию радио-приемопередатчику 10.The controller 27 of the cylindrical laser radiation sensors after initialization generates a code "Ready to capture the laser beam", which comes from the input-output to the first input-output of the controller of the radio transceiver 28, is encoded and transmitted from the second input-output of the controller 28 to the radio input-output -transceiver 29. The radio transceiver 29 transmits the received information to the radio transceiver 10.

Радио-приемопередатчик 10 принимает коды «Готов к захвату луча лазера» от датчиков лазерного излучения 1, 2, 3, 4, 5, 6 и передает эти коды на восьмой вход-выход контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой 37. Получив и обработав коды команд «Готов к захвату лазерного луча», контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 генерирует команду «Включение электромеханических преобразователей», которая с первого и второго входов-выходов контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой 37 поступает, соответственно, на первые входы-выходы контроллеров управления электромеханическими преобразователями 35, 36. Контроллеры управления электромеханическими преобразователями 35, 36, управляют электромеханическими преобразователями, соответственно, 30, 31, которые обеспечивают поворот зеркал 32, 33 таким образом, чтобы отраженный от них луч 12 лазера 34 имел минимальный угол атаки γ (фиг.6). Далее контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 генерирует команды «Включить бортовой лазер», «Включить бортовой датчик лазерного излучения», «Включить видеокамеру» и «Включить двух координатный стол».The radio transceiver 10 receives the codes "Ready to capture the laser beam" from the laser radiation sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 and transmits these codes to the eighth input-output of the controller of the laser automatic landing control system 37. Having received and processed the command codes "Ready to capture the laser beam", the controller of the laser automatic landing control system 37 generates the command "Turn on the electromechanical converters", which from the first and second inputs and outputs of the controller of the laser automatic landing control system 37 stupid, respectively, at the first inputs and outputs of the controllers for controlling electromechanical converters 35, 36. The controllers for controlling electromechanical converters 35, 36 control the electromechanical converters 30, 31, respectively, which rotate the mirrors 32, 33 so that the beam reflected from them 12 of the laser 34 had a minimum angle of attack γ (FIG. 6). Next, the controller of the laser automatic landing control system 37 generates the commands “Turn on the on-board laser”, “Turn on the on-board laser radiation sensor”, “Turn on the video camera” and “Turn on the two coordinate table”.

Код команды «Включить бортовой лазер» поступает с четвертого входа-выхода контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой 37 на первый вход-выход контроллера лазера 39, второй вход-выход которого соединен входом-выходом лазера 34 и лазер 34 включается.The command code “Turn on-board laser” comes from the fourth input-output of the controller of the laser automatic landing control system 37 to the first input-output of the laser controller 39, the second input-output of which is connected to the input-output of the laser 34 and the laser 34 is turned on.

Код команды «Включить бортовой датчик лазерного излучения» с третьего входа-выхода контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой 37 поступает на первый вход-выход контроллера сферического датчика лазерного излучения 38, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом сферического датчика лазерного излучения 9. При этом контроллер сферического датчика лазерного излучения 38 включает сферический датчик лазерного излучения 9.The command code "Turn on the onboard laser radiation sensor" from the third input-output of the controller of the laser automatic landing control system 37 is fed to the first input-output of the controller of the spherical laser radiation sensor 38, the second input-output of which is connected to the input-output of the spherical laser radiation sensor 9. In this case, the controller of the spherical laser radiation sensor 38 includes a spherical laser radiation sensor 9.

Код команды «Включить видеокамеру» с девятого входа-выхода контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой 37 поступает на первый вход-выход контроллера видеокамеры 43, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом видеокамеры 14. При этом контроллер видеокамеры 37 включает видеокамеру 14.The command code "Turn on the camcorder" from the ninth input-output of the controller of the laser automatic landing control system 37 is supplied to the first input-output of the video camera controller 43, the second input-output of which is connected to the input-output of the video camera 14. In this case, the video camera controller 37 includes the video camera 14.

Код команды «Включить двухкоординатный стол» с десятого и одиннадцатого входов-выходов контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой 37 поступает на первые входы-выходы контроллеров двухкоординатного стола, соответственно, 44 и 45. Контроллеры двухкоординатного стола 44, 45 выдают команду на включение электромеханических преобразователей, соответственно, 17, 18, которые изменяют положение параболоида 13, уменьшая угол атаки и изменяя угол рысканья параболоида таким образом, чтобы луч 12 лазера 14 был перпендикулярен поверхности Земли, а отраженный луч 15 лазера 14 попадал на зеркальную поверхность параболоида 13 и регистрировался бы видеокамерой 14.The command code “Turn on the two-coordinate table” from the tenth and eleventh inputs and outputs of the controller of the laser automatic landing control system 37 is supplied to the first inputs and outputs of the controllers of the two-coordinate table, 44 and 45, respectively. The controllers of the two-coordinate table 44, 45 issue a command to turn on the electromechanical converters, respectively, 17, 18, which change the position of the paraboloid 13, reducing the angle of attack and changing the yaw angle of the paraboloid so that the beam 12 of the laser 14 is perpendicular to the surface Earth’s surface, and the reflected beam 15 of the laser 14 fell on the mirror surface of the paraboloid 13 and would be recorded by a video camera 14.

На этом этап инициализации лазерной системы автоматического управления посадкой завершается (точка B, фиг.6).At this stage, the initialization of the laser automatic landing control system is completed (point B, Fig.6).

Далее контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 выдает на первый, второй, десятый и одиннадцатый входы-выходы команду «Начать поиск датчиков лазерного излучения». Эта команда поступает, соответственно, на первые входы-выходы контроллеров управления электромеханическими преобразователями 35, 36 и на контроллеры двухкоординатного стола, соответственно, 44, 45. Контроллеры управления электромеханическими преобразователями 35, 36 обеспечивают работу электромеханических преобразователей, соответственно, 30 и 31, которые изменяют положение зеркал 32, 33 в пространстве таким образом, чтобы луч 12 лазера 34 вращался, образуя «конус» в пространстве, а на поверхности Земли траекторию перемещающейся по «спирали». При этом захват датчиков лазерного излучения 1, 2, 3, 4, 5, 6 осуществляется за счет управления направлением луча 12 лазера 32. Направление луча 12 лазера 32 определяется углами раствора конуса - α, атаки - γ и рысканья - β (фиг.6) При этом значения углов атаки - γ и рысканья - β дополнительно изменяются контроллерами 44, 45 электромеханических преобразователей 17, 18 двухкоординатного стола. При обнаружении двух полусферических датчиков лазерного излучения 1, 2 и четырех цилиндрических датчиков лазерного излучения 3, 4, 5, 6 луч 12 лазера 34 обеспечивает срабатывание фотодиодов 22 и 26. В результате этого, контроллер полусферического датчика лазерного излучения 21 на своем втором входе-выходе и контроллер цилиндрических датчиков лазерного излучения 27 на своем входе-выходе генерируют коды углов пеленга и места засвеченных фотодиодов 22, 26. Эта информация поступает, соответственно, на первые входы-выходы контроллеров радио-приемопередатчик, соответственно, 25 и 28, которые кодируют полученную информацию и передают на входы-выходы радио-приемопередатчиков, соответственно, 26, 29. Эта информация транслируется и радио-приемопередатчик 10, принимая эту информацию, передает ее на восьмой вход-выход контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой 37. Поиск датчиков лазерного излучения 1, 2, 3, 4, 5, 6 считается выполненным, если информация с цилиндрических датчиков лазерного излучения 3, 4, 5, 6 позволяет контроллеру лазерной системы автоматического управления посадкой 37 сгенерировать устойчивую «виртуальную взлетно-посадочную полосу» 54 (фиг.6) с обходом цилиндрических лазерных датчиков 3, 4, 5, 6.Next, the controller of the laser automatic landing control system 37 issues to the first, second, tenth and eleventh inputs and outputs the command "Start searching for laser radiation sensors." This command is received, respectively, at the first inputs and outputs of the controllers for controlling electromechanical converters 35, 36 and to the controllers of a two-coordinate table, respectively, 44, 45. The controllers for controlling electromechanical converters 35, 36 provide the operation of electromechanical converters, 30 and 31, respectively, which change the position of the mirrors 32, 33 in space so that the beam 12 of the laser 34 rotates, forming a "cone" in space, and on the surface of the Earth a trajectory moving in a "spiral". In this case, the capture of laser radiation sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 is carried out by controlling the direction of the beam 12 of the laser 32. The direction of the beam 12 of the laser 32 is determined by the angles of the cone - α, attack - γ and yaw - β (Fig.6 ) In this case, the values of the angle of attack - γ and yaw - β are additionally changed by the controllers 44, 45 of the electromechanical converters 17, 18 of the two-coordinate table. When two hemispherical laser radiation sensors 1, 2 and four cylindrical laser radiation sensors 3, 4, 5, 6 are detected, the laser beam 12 of the laser 34 triggers the photodiodes 22 and 26. As a result, the hemispherical laser radiation sensor controller 21 at its second input-output and a controller of cylindrical laser radiation sensors 27 at their input / output generate codes of the angles of the bearing and the location of the illuminated photodiodes 22, 26. This information is received, respectively, at the first inputs and outputs of the controllers of the radio transceiver a transmitter, respectively, 25 and 28, which encode the received information and transmit it to the inputs and outputs of the radio transceivers, respectively, 26, 29. This information is broadcast and the radio transceiver 10, receiving this information, transfers it to the eighth input-output of the laser controller automatic landing control systems 37. The search for laser radiation sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 is considered performed if the information from the cylindrical laser radiation sensors 3, 4, 5, 6 allows the controller of the laser automatic landing control system 37 generate a stable "virtual runway" 54 (Fig.6) bypassing the cylindrical laser sensors 3, 4, 5, 6.

С этого момента времени контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 начинает передавать данные с пятого входа-выхода на вход-выход бортовой системы регулирования углами крена, рысканья, атаки и тяги летательного аппарата 40 (фиг.4), обеспечивая выполнение этапа дальнего выравнивания летательным аппаратом (интервал ВС, фиг.6).From this point in time, the controller of the laser automatic landing control system 37 begins to transmit data from the fifth input-output to the input-output of the on-board angle control system, yaw, attack and thrust of the aircraft 40 (Fig. 4), ensuring the implementation of the long-range alignment stage with the aircraft (BC interval, FIG. 6).

Процесс дальнего выравнивания летательного аппарата завершается, если «виртуальная взлетно-посадочная полоса» 54, снижаясь, касается полусферических лазерных датчиков 1, 2. С этого момента времени начинается режим ближнего выравнивания летательного аппарата (интервал CD, фиг.6). Цель режима состоит в том, чтобы траектория полета летательного аппарата с максимальной точностью совпала с продольной линией взлетно-посадочной полосы 7 и проходила через полусферические датчики лазерного излучения 1, 2. Поэтому, перед моментом пролета летательного аппарата над полусферическим лазерным датчиком 2, контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 выдает команду «Контроль взлетно-посадочной полосы». Эта команда с первого, второго, десятого и одиннадцатого входа-выхода контроллера 37 поступает на первые входы-выходы, соответственно, контроллеров управления электромеханическими преобразователями 35, 36 и 44, 45 которые, управляя электромеханическими преобразователями 30, 31 и 17, 18, луч 12 лазера 34 направляют прямо по курсу с минимальным углом атаки - α (фиг.6). Цель команды «Контроль взлетно-посадочной полосы» - обеспечить облучение лучом 12 лазера 34 полусферических датчиков лазерного излучения 1, 2 и лучом 20 лазера 23 (фиг.2) - сферического датчика лазерного излучения 9 (фиг.1).The process of long-range alignment of the aircraft ends if the “virtual runway” 54, decreasing, touches the hemispherical laser sensors 1, 2. From this moment in time, the mode of near-level alignment of the aircraft begins (CD interval, Fig.6). The purpose of the regime is to ensure that the flight path of the aircraft coincides with the maximum accuracy of the longitudinal line of the runway 7 and passes through the hemispherical laser radiation sensors 1, 2. Therefore, before the aircraft passes over the hemispherical laser sensor 2, the laser system controller automatic landing control 37 issues a command "runway control". This command from the first, second, tenth and eleventh input-output of the controller 37 is supplied to the first inputs and outputs, respectively, of the controllers for controlling electromechanical converters 35, 36 and 44, 45 which, by controlling the electromechanical converters 30, 31 and 17, 18, beam 12 laser 34 is sent directly to the course with a minimum angle of attack - α (Fig.6). The goal of the “Runway Control” team is to provide irradiation with a laser beam 12 of a hemispherical laser radiation sensor 1, 2 and a laser beam 20 of a laser 23 (FIG. 2) - a spherical laser radiation sensor 9 (FIG. 1).

В результате реализации этого процесса информация, полученная с полусферических датчиков лазерного излучения 1, 2 и сферического датчика лазерного излучения 9, используется контроллером лазерной системы автоматического управления посадкой 37 для окончательного расчета траектории полета и скорости полета летательного аппарата вблизи взлетно-посадочной полосы 7.As a result of the implementation of this process, information obtained from hemispherical laser radiation sensors 1, 2 and a spherical laser radiation sensor 9 is used by the controller of the laser automatic landing control system 37 for the final calculation of the flight path and flight speed of the aircraft near runway 7.

Кроме этого, контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 анализирует полученные данные с датчиков лазерного излучения 1, 2, 9 и выдает команду «Приземление» или «Взлет». Если контроллером 37 выдана команда «Взлет», то с пятого входа-выхода контролера 37 информация поступает на вход-выход бортовой системы регулирования углами атаки, крена, рысканья и тяги 40, обеспечивая взлет летательного аппарата. Если контроллер 37 выдал команду «Приземление», то с седьмого входа-выхода команда передается на вход-выход системы управления движением летательного аппарата по взлетно-посадочной полосе 42. При этом контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 выдает также команду «Луч лазера по курсу» на первый, второй, десятый и одиннадцатый свои входы-выходы. С этих входов-выходов команда поступает на первые входы-выходы контроллеров управления электромеханическими преобразователями 35, 36 и 44, 45, которые управляют, соответственно, электромеханическими преобразователями 30, 31 и 17, 18. При этом зеркала 30, 31 направляют луч 12 лазера 34 по курсу движения летательного аппарата с целью захвата датчиков лазерного излучения 1, 4, 5. Информация, поступающая с датчиков лазерного излучения 1, 4, 5, передается на радио-приемопередатчики 26, 29. Радио-приемопередатчик 10 принимает эту информацию и передает ее на восьмой вход-выход контроллера лазерной системы автоматического управления посадкой 37. Контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 обрабатывает поступающую информацию и на седьмой вход-выход выдает данные, которые поступает на вход-выход системы управления движением летательного аппарата по взлетно-посадочной полосе 42. При этом управление движением летательным аппаратом осуществляется до полной остановки летательного аппарата на продольной линии взлетно-посадочной полосе 7.In addition, the controller of the laser automatic landing control system 37 analyzes the received data from the laser radiation sensors 1, 2, 9 and issues a “Landing” or “Take-off” command. If the controller 37 issued the command "Takeoff", then from the fifth input-output of the controller 37, information is fed to the input-output of the on-board system for controlling the angles of attack, roll, yaw and thrust 40, ensuring the takeoff of the aircraft. If the controller 37 issued the “Landing” command, then from the seventh input-output the command is transmitted to the input-output of the aircraft motion control system along the runway 42. At the same time, the controller of the laser automatic landing control system 37 also issues the “Laser beam heading” command »On their first, second, tenth and eleventh their inputs and outputs. From these inputs and outputs, the command arrives at the first inputs and outputs of the controllers for controlling electromechanical converters 35, 36 and 44, 45, which control, respectively, electromechanical converters 30, 31 and 17, 18. In this case, the mirrors 30, 31 direct the laser beam 12 at the rate of movement of the aircraft in order to capture laser radiation sensors 1, 4, 5. Information from the laser radiation sensors 1, 4, 5 is transmitted to the radio transceivers 26, 29. The radio transceiver 10 receives this information and transfers it to eighth the stroke-output of the controller of the laser automatic landing control system 37. The controller of the laser automatic landing control system 37 processes the incoming information and outputs data to the seventh input-output, which is fed to the input-output of the aircraft motion control system along the runway 42. At the same time, the movement control of the aircraft is carried out to a complete stop of the aircraft on the longitudinal line of the runway 7.

В случае посадки летательного аппарата на качающуюся платформу или палубу корабля контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37, обрабатывая информацию, передаваемую датчиками лазерного излучения 1, 2, 3, 4, 5, 6, определяет параметры качки платформы или палубы корабля и выполняет расчет траектории посадки летательного аппарата на качающуюся платформу или палубу корабля. При этом контроллер лазерной системы автоматического управления посадкой 37 раскачивает летательный аппарат, приближая его параметры качки к параметрам качки платформы или палубы корабля, обеспечивая мягкую посадку летательного аппарата на платформу или палубу корабля.In the case of landing of an aircraft on a swinging platform or deck of a ship, the controller of the laser automatic landing control system 37, processing the information transmitted by the laser radiation sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6, determines the rolling parameters of the platform or deck of the ship and calculates the landing path aircraft on a swinging platform or deck of the ship. In this case, the controller of the laser automatic landing control system 37 swings the aircraft, bringing its pitching parameters closer to the pitching parameters of the platform or deck of the ship, providing a soft landing of the aircraft on the platform or deck of the ship.

Процесс автоматической посадки летательного аппарата идет под контролем видеокамеры 14, на экран которой попадают отраженные от рельефа Земли свет и луч 15 лазера 34 (фиг.4). При этом экран видеокамеры 14 находится на расстоянии L от фокуса параболоида 13 и направлен к вершине параболоида 13. Так как луч 12 лазера 34 вращается, то на экране видеокамеры формируются треки прохождения отраженного луча 15 лазера 34 на фоне света. С помощью контроллера видеокамеры 43 выполняется фильтрация полученного изображения с целью выявления треков отраженного луча 15 лазера 34. Анализ треков отраженного луча 15 лазера 34 позволяет определить скорость летательного аппарата 8 относительно взлетно-посадочной полосы 7 (площадки), углы крена, тангажа, атаки, значения их производных, и структуру рельефа местности в районе посадки. Так если допустить, что стохастический процесс посадки летательного аппарата является детерминированным и по курсу полета появилось препятствие в виде плоскости, которая перпендикулярна траектории полета, то на экране видеокамеры 14 будет наблюдаться трек в виде окружности. Диаметр окружности будет уменьшаться при приближении к плоскости и увеличиваться при удалении от плоскости. Таким образом, можно определить скорость и ускорение летательного аппарата относительно плоскости. Если траектория полета не перпендикулярна к плоскости, то на экране видеокамеры 14 будет формироваться трек виде эллипса. По углам наклона эллипса можно определить углы рысканья, тангажа и крена летательного аппарата.The process of automatic landing of the aircraft is under the control of a video camera 14, on the screen of which the light and beam 15 of the laser 34 reflected from the earth's relief fall (Fig. 4). In this case, the screen of the video camera 14 is located at a distance L from the focus of the paraboloid 13 and is directed to the top of the paraboloid 13. Since the laser beam 12 of the laser 34 rotates, tracks of the reflected beam 15 of the laser 34 are formed on the screen of the camera against the background of the light. Using the controller of the video camera 43, the resulting image is filtered to identify the tracks of the reflected beam 15 of the laser 34. The analysis of the tracks of the reflected beam 15 of the laser 34 allows you to determine the speed of the aircraft 8 relative to the runway 7 (site), roll angles, pitch, attack, values their derivatives, and the structure of the terrain in the landing area. So if we assume that the stochastic landing process of the aircraft is deterministic and an obstacle in the form of a plane appears that is perpendicular to the flight path, then a track in the form of a circle will be observed on the screen of video camera 14. The diameter of the circle will decrease when approaching the plane and increase with distance from the plane. Thus, it is possible to determine the speed and acceleration of the aircraft relative to the plane. If the flight path is not perpendicular to the plane, then a track in the form of an ellipse will be formed on the screen of the video camera 14. From the angles of inclination of the ellipse, you can determine the angles of yaw, pitch and roll of the aircraft.

В случае наличия впадины на плоскости диаметр трека увеличиться при прохождении лучом лазера 12 впадины и уменьшится при прохождении лучом лазера 12 возвышенности.In the case of a cavity in the plane, the diameter of the track increases as the laser beam 12 passes through the cavity and decreases when the laser beam 12 passes through the elevation.

Сканирование рельефа взлетно-посадочной полосы 7 (площадки) палубы корабля контроллер системы автоматического управления посадкой летательного аппарата 37 осуществляет изменяя углы раскрытия конуса, атаки и рысканья луча 12 лазера 34. Обработка полученных треков позволяет сгенерировать трехмерную карту рельефа впереди лежащей плоскости.The terrain of the runway 7 (platform) of the ship’s deck is scanned by the controller of the aircraft’s automatic landing landing control system 37 by changing the angles of the cone, attack and yaw of the laser beam 12. Processing of the obtained tracks allows generating a three-dimensional map of the terrain in front of the lying plane.

Контроллер лазерной системы автоматического управления 37 выдает команды на следующие режимы сканирования: спиральное сканирование (фиг.7), поступательно-коническое сканирование (фиг.8), зигзагообразное сканирование (фиг.9, фиг.10), коническое сканирование (фиг.11). Режим сканирования обеспечивают контроллеры 44, 45 двухкоординатного стола 16, которые управляют электромеханическими преобразователями 17, 18. Область сканирования S реализуется контроллерами 35, 36 электромеханических преобразователей, соответственно, 30, 31.The controller of the laser automatic control system 37 issues commands for the following scanning modes: spiral scanning (Fig. 7), progressive-conical scanning (Fig. 8), zigzag scanning (Fig. 9, Fig. 10), conical scanning (Fig. 11) . The scanning mode is provided by the controllers 44, 45 of the two-coordinate table 16, which control the electromechanical converters 17, 18. The scanning area S is realized by the controllers 35, 36 of the electromechanical converters, respectively, 30, 31.

В результате обработки контроллером видеокамеры 41 потока данных, получаемого с видеокамеры 14, лазерная система автоматического управления может выполнить посадку летательного аппарата и при отсутствии (или неисправности) датчиков лазерного излучения 1, 2, 3, 4, 5, 6.As a result of the processing by the controller of the video camera 41 of the data stream received from the video camera 14, the laser automatic control system can land the aircraft even in the absence (or malfunction) of the laser radiation sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Положительный эффект изобретения заключается в повышении экономичности, надежности, оперативности и функциональности посадки летательного аппарата за счет лазерной системы автоматического управления посадкой, в которой излучатель луча лазера, состоящий из двух электромеханических преобразователей, на концах валов которых укреплено зеркало, и лазера, дополнительно снабжен параболоидом вращения с внутренней зеркальной поверхностью, внутри которого между его фокусом и вершиной установлена видеокамера, а основание вершины параболоида вращения жестко соединена с телескопической стойкой двух координатного стола.The positive effect of the invention is to increase the economy, reliability, efficiency and functionality of the landing of the aircraft due to the laser system of automatic landing control, in which the laser beam emitter, consisting of two electromechanical converters, at the ends of the shafts of which a mirror is mounted, and the laser, is additionally equipped with a rotation paraboloid with an internal mirror surface, inside of which a video camera is installed between its focus and apex, and the base of the apex is a paraboloid and the rotation is rigidly connected to the telescopic rack of the two coordinate tables.

Экономичность лазерной системы автоматического управления посадкой состоит в том, что она, обладая большими углами рысканья и атаки луча лазера, позволяет использовать навигационные системы ГЛОНАС и GPS, обеспечивая при этом заход на посадку по криволинейной траектории, обеспечивая экономию топлива летательного аппарата и, тем самым, улучшая экологическое пространство в районе аэродрома.The cost-effectiveness of the laser automatic landing control system is that, having large angles of yaw and attack of the laser beam, it allows the use of GLONAS and GPS navigation systems, while providing an approach approach along a curved path, ensuring fuel economy of the aircraft and, thereby, improving the ecological space in the area of the aerodrome.

Надежность лазерной системы автоматического управления посадкой состоит в том, что она использует два принципа организации посадки. Первый основан на использовании аэродромного оборудования, роль которого выполняют датчики лазерного излучения, и второй основан на лазерном видеоконтроле, роль которого выполняет видеокамера регистрации отраженного луча лазера от поверхности взлетно-посадочной полосы.The reliability of the laser automatic landing control system is that it uses two principles of landing organization. The first is based on the use of airfield equipment, the role of which is played by laser radiation sensors, and the second is based on laser video control, the role of which is played by a camera recording the reflected laser beam from the surface of the runway.

Оперативность лазерной системы автоматического управления посадкой позволяет осуществить поиск, выполнить дальнее и ближнее выравнивание летательного аппарата при подлете к взлетно-посадочной полосе, а также определить навигационные параметры и параметры траектории движения летательного аппарата в момент посадки и движении по взлетно-посадочной полосе в режиме реального времени.The efficiency of the laser automatic landing control system allows you to search, perform far and near alignment of the aircraft when approaching the runway, as well as determine the navigation parameters and parameters of the aircraft trajectory at the time of landing and movement along the runway in real time .

Дополнительная функциональность лазерной системы автоматического управления посадкой летательным аппаратом характеризуется тем, что она, используя непрерывный и импульсный режим работы лазера, позволяет оценить структуру рельефа местности в области взлетно-посадочной полосы, исключить столкновение с возможными препятствиями, возникающими по курсу полета по глиссаде, осуществить посадку на взлетно-посадочную полосу в сложной гористой местности, выполнить маловысотный полет на пересеченной местности, а для вертолета, дополнительно, может обеспечить полет на малой высоте, среди высотных зданий, труб, высоковольтных линий электропередач и выполнить посадку на площадку, оценив предварительно ее рельеф.The additional functionality of the laser automatic landing control system for an aircraft is characterized by the fact that it, using a continuous and pulsed laser mode, allows you to evaluate the terrain in the area of the runway, eliminate collisions with possible obstacles that arise along the glide path, and land on a runway in difficult mountainous terrain, perform a low-altitude flight on rough terrain, and for a helicopter, in addition, can provide flight at low altitude, among high-rise buildings, pipes, high-voltage power lines and land on the site, having previously assessed its relief.

Таким образом, лазерная система автоматического управления посадкой летательного аппарата, обладая техническим зрением, позволяет снизить вероятность зависимости посадки от метеоусловий и исключить человеческий фактор, влияющий на посадку летательного аппарата.Thus, the laser system for automatically controlling the landing of an aircraft, possessing technical vision, reduces the likelihood of landing depending on weather conditions and eliminates the human factor affecting the landing of the aircraft.

ЛитератураLiterature

1. Ю.Г.Кассин и др. Автоматическое управление самолетом при заходе на посадку. Рига, Институт инженеров ГА, 1979 г.1. Yu.G. Kassin et al. Automatic control of an airplane during approach. Riga, GA Institute of Engineers, 1979

2. Патент США №4101893, кл. 343-108, 1978 г.2. US patent No. 4101893, CL. 343-108, 1978

3. Патент Германии №3629911, кл. B64F 1/18, 1993 г.3. German patent No. 3629911, cl. B64F 1/18, 1993

4. Патенты РФ №1804629, кл. G08G 5/02, 1993 г.4. Patents of the Russian Federation No. 1804629, cl. G08G 5/02, 1993

5. Патент РФ №1836642, кл. G01S 13/00, 1993 г.5. RF patent No. 1836642, cl. G01S 13/00, 1993

6. Патент РФ №2369532 С2, МПК: B64F 1/18.6. RF patent No. 2369532 C2, IPC: B64F 1/18.

7. Документальный фильм «Лазерная система посадки». Режим доступа: http://www.avsim.su/f/dokumentalnie-filmi-i-syuzheti-96/lazernaya-sistema-posadki-koordinata38362.html?action=viewonline.7. Documentary film "Laser landing system." Access Mode: http://www.avsim.su/f/dokumentalnie-filmi-i-syuzheti-96/lazernaya-sistema-posadki-koordinata38362.html?action=viewonline.

8. Заявка Японии №56-112398, кл. B64D 45/08, 1981 г.8. Japanese application No. 56-112398, cl. B64D 45/08, 1981

9. Заявка РФ №2011133386/11, кл. B64F 1/18 (2006.01), 04.12.2012 г.9. RF application No. 20111133386/11, cl. B64F 1/18 (2006.01), 12/04/2012

10. Научно-популярный фильм «Автоматическая посадка и оптический поток». Режим доступа: http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=3520535/1.10. Popular science film "Automatic landing and optical flow." Access Mode: http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=3520535/1.

11. Ю.А.Соловьев. Системы спутниковой навигации. - М.: Эко-Трендз, 2000. - 270 с.11. Yu.A. Soloviev. Satellite navigation systems. - M .: Eco-Trends, 2000 .-- 270 p.

12. Т.В.Сазонова, Н.В.Симкин. Методы высокоточной автономной коррекции текущих координат местоположения ЛА по изображениям датчиков технического зрения. - М.: Всероссийская научно-техническая конференция Навигация, наведение и управление летательными аппаратами. Тезисы докладов. ООО Издательство «Научтехлитиздат», 2012. - 224 с.12. T.V. Sazonova, N.V. Simkin. Methods of high-precision autonomous correction of the current coordinates of the location of the aircraft from images of vision sensors. - M .: All-Russian Scientific and Technical Conference Navigation, guidance and control of aircraft. Abstracts of reports. LLC Publishing house "Nauchtekhlitizdat", 2012. - 224 p.

Claims

A method of landing the aircraft, including automatic search and exit to the glide path by standard driven radar and navigation systems of the aircraft, characterized in that in order to increase the reliability of landing of the aircraft, the laser emitter of the laser system for automatically controlling the landing of the aircraft is equipped with a paraboloid of rotation with an internal mirror surface , inside of which a video camera is installed between its focus and top, and the base of the vertex is parabo the rotation loid is rigidly connected to the telescopic rack of the two-coordinate table with two electromechanical converters, the inputs and outputs of which are connected, respectively, to the second inputs and outputs of the controllers of the electromechanical converters of the two-coordinate table, the first inputs and outputs of the controllers of the two-coordinate table are connected, respectively, with the tenth and eleventh input the output of the controller of the laser system of automatic control, which is connected to the first input-output of the first input-output of the first the control controller of the first electromechanical converter, the input-output of which is connected to the electromechanical converter, the first mirror is mounted on the shaft end, the controller is connected to the first input-output of the second control controller of the second electromechanical converter by the second input-output, the input-output of which is connected to the second electromechanical converter , on the shaft end of which a second mirror is fixed, the controller is connected to the first input-output by the third input-output controller a spherical laser radiation sensor, which is connected by a second multichannel input to photodiodes that are mounted on the surface of the sphere with a discrete step along the angles of the bearing and location, the fourth input-output of the controller is connected to the first input-output of the laser controller, the second input-output of which is connected to the laser input , the fifth input-output of the controller is connected to the input-output of the control system, the angles of attack, roll, yaw and thrust of the aircraft, the sixth input-output of the controller is connected to the input-output of standard drive rad navigation and navigation systems, the seventh input-output of the controller is connected to the input-output of the aircraft motion control system along the runway, the eighth controller input-output is connected to the input-output of the radio transceiver, which provides duplex radio communication with radio transceivers identical to two hemispherical sensors of laser radiation and four cylindrical sensors of laser radiation, the input-output of a radio transceiver hemispherical laser sensor is connected to the second input-output of the controller of the radio transceiver, its first input-output is connected to the second input-output of the controller of a hemispherical laser radiation sensor, to the multichannel input of which are connected photodiodes that are mounted on the surface of the hemisphere with a discrete step along the angles of the bearing and location, the first input - the controller output is connected to the first input-output of the laser controller, the input-output of the cylindrical laser radiation transceiver is connected to the second input-output of the radio reception controller transmitter, its first input-output is connected to the input-output of the controller of a cylindrical laser radiation sensor, the multi-channel input of which is connected to photodiodes that are mounted on the cylinder surface with a discrete step along the angles of the bearing and location, the ninth input-output of the controller is connected to the first input-output video camera controller, the second input-output of which is connected to the input-output of the camera.