RU73491U1 - DOPPLER SPEED METER - Google Patents
DOPPLER SPEED METER Download PDFInfo
- Publication number
- RU73491U1 RU73491U1 RU2008103685/22U RU2008103685U RU73491U1 RU 73491 U1 RU73491 U1 RU 73491U1 RU 2008103685/22 U RU2008103685/22 U RU 2008103685/22U RU 2008103685 U RU2008103685 U RU 2008103685U RU 73491 U1 RU73491 U1 RU 73491U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- indicator
- unit
- speed
- coordinate
- doppler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в системах радионавигационного оборудования летательных аппаратов, в частности, для измерения скорости вертолета. Требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей, достигается в устройстве, содержащем передающую систему, выполненную в виде передающей антенны и передатчика, и приемную систему, выполненную в виде приемной антенны, блока выделения допплеровских частот и разделения их по знаку, блока вычисления составляющих скоростей, блока преобразования координат, индикатора висения и малых скоростей, вычислителя координат и индикатора путевой скорости и угла сноса.The utility model relates to measuring technique and can be used in systems of radio navigation equipment of aircraft, in particular, for measuring helicopter speed. The required technical result, which consists in expanding the functionality, is achieved in a device containing a transmitting system made in the form of a transmitting antenna and a transmitter, and a receiving system made in the form of a receiving antenna, a block for extracting Doppler frequencies and separating them in sign, a unit for calculating the component velocities , coordinate transformation unit, indicator of hovering and low speeds, coordinate calculator and indicator of ground speed and drift angle.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в системах радионавигационного оборудования летательных аппаратов, в частности, для измерения скорости вертолета.The utility model relates to measuring technique and can be used in systems of radio navigation equipment of aircraft, in particular, for measuring helicopter speed.
Известна система, состоящая из источника когерентного двухволнового излучения, двух стационарных одинаковых блоков расщепителей лучей в вертикальной и горизонтальной плоскостях, сканирующей приемопередающей линзовой системы и приемной оптической системы [US 3.860342, кл. 356-28, 1975].A known system consisting of a source of coherent two-wave radiation, two stationary identical blocks of beam splitters in the vertical and horizontal planes, a scanning transceiver lens system and a receiving optical system [US 3.860342, cl. 356-28, 1975].
Недостатком известного устройства является его относительно узкие функциональные возможности.A disadvantage of the known device is its relatively narrow functionality.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее передающую систему, выполненную в виде передатчика с антенной (источника двухволнового когерентного излучения, блоков селекции, модуляции и фокусировки лучей) и приемную систему, выполненную в виде приемной антенны (оптической системы на различные длины волн) и двух фотоприемников, выход каждого из которых через соответствующий канала обработки допплеровских сигналов соединен с соответствующим процессором, при этом, передающая система снабжена сканирующим блоком разделения лучей с различной длиной волны, а в приемной системе в один из каналов обработки допплеровских сигналов снабжен блоком амплитудной селекции сигналов, а другой - блоком селекции по глубине модуляции [SU 98104206, A, G01P 3/36, 2000.01.10].The closest in technical essence to the proposed one is a device containing a transmitting system made in the form of a transmitter with an antenna (a source of two-wave coherent radiation, blocks of selection, modulation and focusing of rays) and a receiving system made in the form of a receiving antenna (optical system for different wavelengths ) and two photodetectors, the output of each of which is connected to the corresponding processor through the corresponding Doppler signal processing channel, while the transmitting system is equipped with a canning unit for separating beams with different wavelengths, and in the receiving system one of the channels for processing Doppler signals is equipped with an amplitude signal selection unit and the other with a modulation depth selection unit [SU 98104206, A, G01P 3/36, 2000.01.10].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно позволяет помощью измерить скорость движения объекта, но оно не позволяет измерить путь, пройденный объектом за фиксированное время при переменной скорости.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively narrow functionality, because it allows you to measure the speed of the object, but it does not allow you to measure the path traveled by the object for a fixed time at a variable speed.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.The required technical result is to expand the functionality.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее передающую систему, содержащую передающую антенну и передатчик, выход которого соединен с передающей антенной, и приемную систему, содержащую приемную антенну, в приемную систему введены последовательно соединенные блок выделения допплеровских частот и разделения их по знаку, вход которого соединен с выходом приемной антенны, блок вычисления составляющих скоростей и блок преобразования координат, а также индикатор висения и малых скоростей, индикатор путевой скорости и угла сноса и последовательно соединенные вычислитель координат и индикатор координат, при этом, выход блока преобразования координат соединен с входами вычислителя координат, индикатора висения и малых скоростей и индикатора путевой скорости и угла сноса.The required technical result is achieved by the fact that, in a device containing a transmitting system containing a transmitting antenna and a transmitter, the output of which is connected to a transmitting antenna, and a receiving system containing a receiving antenna, series-connected unit for extracting Doppler frequencies and separating them by a sign whose input is connected to the output of the receiving antenna, a unit for calculating the component velocities and a unit for converting coordinates, as well as an indicator of hovering and low speeds, an indicator of track the speed and the drift angle, and the coordinate calculator and the coordinate indicator connected in series, while the output of the coordinate transformation unit is connected to the inputs of the coordinate calculator, the hover and low speed indicator, and the track speed and drift angle indicator.
На чертеже представлена конструкция допплеровского измерителя скорости.The drawing shows the design of the Doppler speed meter.
Допплеровский измеритель скорости содержит передающую антенну 1 и передатчик 2, выход которого соединен с входом передающей антенны 1.The Doppler speed meter contains a transmitting antenna 1 and a transmitter 2, the output of which is connected to the input of the transmitting antenna 1.
Кроме того, допплеровский измеритель скорости содержит индикатор 3 путевой скорости и угла сноса (W, α), индикатор 4 висения и малых скоростей (Wxg, Wzg, Wyg), индикатор 5 координат (х, z), приемную антенну 6, последовательно соединенные блок 7 выделения допплеровских частот и разделения их по знаку, вход которого соединен с выходом приемной антенны 6, блок 8 вычисления составляющих скоростей и блок 9 преобразования координат.In addition, the Doppler speed meter contains an indicator 3 of ground speed and drift angle (W, α), an indicator of 4 hovering and low speeds (W xg , W zg , W yg ), an indicator of 5 coordinates (x, z), a receiving antenna 6, a series-connected unit 7 for extracting Doppler frequencies and separating them by sign, the input of which is connected to the output of the receiving antenna 6, unit 8 for calculating the component velocities and unit 9 for converting coordinates.
Допплеровский измеритель скорости содержит также вычислитель 10 координат, выход которого соединен с входом индикатора 5 координат.The Doppler speed meter also contains a calculator 10 coordinates, the output of which is connected to the input of the indicator 5 coordinates.
В допплеровском измерителе скорости выход блока 9 преобразования координат соединен с входами вычислителя 10 координат, индикатора 4 висения и малых скоростей и индикатора 3 путевой скорости и угла сноса.In the Doppler speed meter, the output of the coordinate transforming unit 9 is connected to the inputs of the coordinate calculator 10, the indicator 4 of hovering and low speeds, and the indicator 3 of the ground speed and drift angle.
Передающая антенна 1 и передатчик 2 с соответствующей связью образуют передающую систему, а элементы 3-10 с соответствующими связями - приемную систему допплеровского измерителя скорости.The transmitting antenna 1 and the transmitter 2 with the corresponding connection form the transmitting system, and the elements 3-10 with the corresponding links form the receiving system of the Doppler speed meter.
Передающая антенна 1, передатчик 2, индикаторы 3, 4, 5 и приемная антенна 6 являются стандартными элементами радиотехники. Устройство содержит также элементы (блоки 7, 8 9 и вычислитель 10), охарактеризованные на функциональном уровне, поэтому ниже представляются сведения, подтверждающие возможность выполнения этими элементами конкретной предписываемой ему в составе данного устройства функции, в том числе алгоритмы и соответствующие математические выражения.Transmitting antenna 1, transmitter 2, indicators 3, 4, 5 and receiving antenna 6 are standard elements of radio engineering. The device also contains elements (blocks 7, 8 9 and calculator 10), characterized at the functional level, therefore, information is presented below that confirms the possibility of these elements performing a specific function prescribed to him as part of this device, including algorithms and corresponding mathematical expressions.
Работает допплеровский измеритель скорости следующим образом.Works Doppler speed meter as follows.
Работа допплеровский измеритель скорости основана на использовании эффекта Допплера-Белопольского, сущность которого заключается в том, что при взаимном относительном перемещении источника и приемника электромагнитных колебаний частота принимаемых колебаний отличается от частоты излучаемых на величину Fд, называемой допплеровской частотой. Для измерения путевой скорости, например на вертолете, установлены передатчик (источник электромагнитных колебаний) 2 с передающей антенной 1 и приемная антенна 5, которая вместе с блоком 7 образует приемник, который принимает отраженные от земли сигналы, несущие информацию о частоте Допплера.The operation of the Doppler speed meter is based on the use of the Doppler-Belopolsky effect, the essence of which is that when the relative relative movement of the source and receiver of electromagnetic waves, the frequency of the received oscillations differs from the frequency of the radiated ones by the value of F d , called the Doppler frequency. To measure ground speed, for example, in a helicopter, a transmitter (source of electromagnetic waves) 2 is installed with a transmitting antenna 1 and a receiving antenna 5, which together with block 7 forms a receiver that receives signals reflected from the ground that carry information about the Doppler frequency.
Путевая скорость W и частота Допплера Fд, учитывая, что излучение в направлении Земли направляется в общем случае под некоторым углом γ, определяется соотношениемThe ground speed W and the Doppler frequency F d , given that radiation in the direction of the Earth is directed in the general case at a certain angle γ, is determined by the relation
Fд - частота Допплера;F d - Doppler frequency;
fA - частота излучаемых колебаний;f A is the frequency of the emitted oscillations;
с - скорость распространения электромагнитных волн;c is the propagation velocity of electromagnetic waves;
W - путевая скорость вертолета;W - ground speed of the helicopter;
γ - угол наклона луча к земле;γ is the angle of inclination of the beam to the ground;
WP - проекция вектора W на направление излучения;W P is the projection of the vector W onto the radiation direction;
λА- длина волны излучаемых колебаний.λ A is the wavelength of the emitted oscillations.
В устройстве используется передающая антенна 1 с трехлучевой диаграммой направленности, что необходимо для измерения угла сноса α и вычисления составляющих вектора скорости вертолета.The device uses a transmitting antenna 1 with a three-beam radiation pattern, which is necessary to measure the drift angle α and calculate the components of the helicopter's velocity vector.
Энергия СВЧ, генерируемая передатчиком 2, направляется в передающую антенну 1 и излучается в сторону земной поверхности. Отраженные от земной поверхности сигналы поступают на приемную антенну 6, откуда они подаются в блок 7 выделения допплеровских частот и разделения их по знаку.Microwave energy generated by the transmitter 2 is sent to the transmitting antenna 1 and is radiated towards the earth's surface. The signals reflected from the earth's surface arrive at the receiving antenna 6, from where they are fed to the block 7 allocation of Doppler frequencies and their separation in sign.
По величинам и знакам допплеровских частот принимаемых раздельно по трем лучам антенны решается задача вычисления составляющих вектора скорости вертолета.The magnitude and signs of the Doppler frequencies received separately for the three antenna beams solves the problem of calculating the components of the helicopter velocity vector.
Для этого вначале решается задача вычисления в системе координат, связанной с вертолетом (ось Х параллельна продольной строительной оси, ось Z параллельна поперечной оси, ось У перпендикулярна осям Х и Z). Решение производится блоком 8 вычисления скоростей, в котором вычисляются составляющие вектора скорости в системе координат, связанной с вертолетом, путем преобразования допплеровских сигналов Fд в постоянные напряжения, связанные с частотами этих сигналов следующими соотношениями:For this, the problem of calculating in the coordinate system associated with the helicopter is first solved (the X axis is parallel to the longitudinal construction axis, the Z axis is parallel to the transverse axis, the Y axis is perpendicular to the X and Z axes). The decision is made by the speed calculation unit 8, in which the components of the velocity vector in the coordinate system associated with the helicopter are calculated by converting the Doppler signals F d into constant voltages associated with the frequencies of these signals by the following relationships:
К - коэффициент пропорциональности;K is the coefficient of proportionality;
φ - углы визирования лучей антенны;φ are the angles of sight of the antenna beams;
β - угол между вектором скорости и его проекцией на горизонтальную плоскость.β is the angle between the velocity vector and its projection on the horizontal plane.
Затем решается задача получения составляющих вектора скорости в горизонтальной (земной) системе координат по напряжениям, пропорциональным составляющим вектора скорости в связанной с вертолетом системе координат и напряжениям, пропорциональным крену и тангажу вертолета, поступающим из авиагоризонта вертолета, например, типа АГБ-ЗК.Then the problem of obtaining the components of the velocity vector in the horizontal (terrestrial) coordinate system is solved by stresses proportional to the components of the velocity vector in the coordinate system associated with the helicopter and voltages proportional to the roll and pitch of the helicopter coming from the helicopter horizon, for example, of the AGB-ZK type.
Вычисленные в блоке 8 составляющие вектора скорости в земной системе координат Wxr, Wzr и Wyr выдаются в виде постоянных напряжений на вход блока 9, в котором решаются задачи получения напряжений:The components of the velocity vector calculated in block 8 in the Earth coordinate system W xr , W zr and W yr are issued in the form of constant voltages to the input of block 9, in which the tasks of obtaining voltages are solved:
- пропорционального углу сноса, по формуле:- proportional to the drift angle, according to the formula:
- пропорционального путевой скорости, по формуле:- proportional to ground speed, according to the formula:
где α - угол сноса.where α is the drift angle.
Вычисленные параметры движения вертолета индицируются на указателях индикатора 3 путевой скорости и угла сноса (W, α) и индикатора 4 висения и малых скоростей (Wxg, Wzg, W yg), а после преобразования в блоке 10 на индикаторе 5 координат (х, z).The calculated parameters of the helicopter motion are displayed on the indicators of the indicator 3 ground speed and drift angle (W, α) and indicator 4 hover and low speeds (W xg , W zg , W yg ), and after conversion in block 10 on the indicator 5 coordinates (x, z).
Координаты х и z формируются в вычислителе 10 координат путем преобразования напряжений, пропорциональных продольной и поперечной составляющим вектора скорости. Преобразование производится путем выработки импульсов, частота следования которых пропорциональна The x and z coordinates are formed in the coordinate computer 10 by converting stresses proportional to the longitudinal and transverse components of the velocity vector. The conversion is carried out by generating pulses whose repetition rate is proportional
скорости вертолета вдоль ортодромии и скорости вертолета, перпендикулярного к ортодромии. Сигналы на выходах счетчиков Х и Z, соответствующие координатам вертолета в ортодромической системе координат, индицируются на индикаторе 5 координат.helicopter speeds along the orthodrome; and helicopter speeds perpendicular to the orthodrome. The signals at the outputs of the counters X and Z, corresponding to the coordinates of the helicopter in the orthodromic coordinate system, are displayed on the indicator 5 coordinates.
Таким образом, благодаря введению новых блоков и связей существенно расширяются технические возможности устройства, поскольку оно позволяет измерить не только скорость движения объекта, но и путь, пройденный объектом при переменной по величине и направлению скорости.Thus, thanks to the introduction of new blocks and connections, the technical capabilities of the device are significantly expanded, since it allows you to measure not only the speed of the object, but also the path traveled by the object with a variable in magnitude and direction of speed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008103685/22U RU73491U1 (en) | 2008-02-06 | 2008-02-06 | DOPPLER SPEED METER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008103685/22U RU73491U1 (en) | 2008-02-06 | 2008-02-06 | DOPPLER SPEED METER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU73491U1 true RU73491U1 (en) | 2008-05-20 |
Family
ID=39799296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008103685/22U RU73491U1 (en) | 2008-02-06 | 2008-02-06 | DOPPLER SPEED METER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU73491U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2611440C1 (en) * | 2016-04-13 | 2017-02-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Doppler ground velocity system |
| RU2611601C1 (en) * | 2016-04-13 | 2017-02-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Doppler method for measuring ground speed |
-
2008
- 2008-02-06 RU RU2008103685/22U patent/RU73491U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2611440C1 (en) * | 2016-04-13 | 2017-02-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Doppler ground velocity system |
| RU2611601C1 (en) * | 2016-04-13 | 2017-02-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Doppler method for measuring ground speed |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3296765B1 (en) | Laser radar device and wind speed observation method | |
| EP4215945A1 (en) | Dynamic compensation wind measurement laser radar system and wind measurement method therefor | |
| CN104237877A (en) | Onboard automatic speed measuring and height measuring radar system and speed measuring and height measuring method | |
| KR20160098985A (en) | Velocity and attitude estimation using an interferometric radar altimeter | |
| US20110273324A1 (en) | Continuous high-accuracy locating method and apparatus | |
| CN111190192B (en) | Airborne array three-dimensional coherent scanning laser radar | |
| RU2384861C1 (en) | Disturbance parametre measurement device | |
| KR102156489B1 (en) | Image decoding apparatus based on airborn and method of decoding image using the same | |
| KR102156490B1 (en) | Image decoding apparatus based on airborn and differential method of decoding image using the same | |
| RU2558699C1 (en) | Complex method of aircraft navigation | |
| RU2643168C2 (en) | Method of height, aircraft actual velocity and aircraft velocity vector inclination measurement in relation to horizon, on-board radar device using method | |
| RU73491U1 (en) | DOPPLER SPEED METER | |
| US11397237B2 (en) | Aircraft acoustic position and orientation detection method and apparatus | |
| RU2613369C1 (en) | Method of aircraft navigation using high-precision single-phase direction finder and address-respond packet digital radio link in decameter waves range | |
| EP4170387A1 (en) | Radar detection method and related device | |
| RU2602274C1 (en) | Radar method and device for remote measurement of full velocity vector of meteorological object | |
| Bernhardt et al. | Predictions of HF system performance for propagation through disturbed ionospheres measured using low-Earth-orbit satellite radio beacon tomography | |
| CN109738890A (en) | A method of distance figure is generated based on missile-borne Bistatic SAR range Doppler image | |
| RU2551896C2 (en) | Method for single-beam measurement of altitude and component velocities of aircraft and radar altimeter therefor | |
| RU2626411C1 (en) | Radio-wave method of measuring ground speed and drift angle of aircraft | |
| Jacob et al. | Assessment of Lockheed Martin's aircraft wake vortex circulation estimation algorithms using simulated lidar data | |
| JP2008008843A (en) | Radio wave altitude and velocity measuring device and altitude and velocity measuring technique using radio wave | |
| RU2659821C1 (en) | Aircraft ground speed and the crab angle measuring device | |
| RU2662803C1 (en) | Aircraft ground speed and the crab angle measuring method | |
| RU2411532C1 (en) | Device for determining distance between aircraft |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20090207 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20100310 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150207 |