В.А. Буланов1, М. Мусаллам2, С.Л. Иванов3, А.Ю. Трущинский4

1−4 ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж, Россия)

Постановка проблемы. Благодаря реализации в современных радиовысотомерах когерентных режимов работы появилась возможность дополнительно оценивать путевую и вертикальную скорости воздушного судна на основе анализа спектра мощности эхосигнала. Однако недостатками известного способа оценки высотно-скоростных параметров полета воздушного судна на основе анализа спектра мощности эхосигнала когерентного радиовысотомера является высокий уровень ошибок оценивания путевой и вертикальной скоростей носителя из-за отсутствия учета в математической модели спектра мощности эхосигнала излучения, принятого по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны когерентного радиовысотомера, а также высокие требования к вычислительным характеристикам системы обработки сигналов, не позволяющие реализовать способ на длительности сеанса излучения.

Цель. Разработать способ оценки высотно-скоростных параметров воздушного судна на основе анализа мощности эхосигнала когерентного радиовысотомера, позволяющий измерять путевую и вертикальную скорости носителя и высоту с допустимой флуктуационной ошибкой на длительности сеанса излучения.

Результаты. Проведены исследования и разработан способ оценки высоты полета, путевой и вертикальной скорости воздушного судна на основе спектрального анализа эхосигнала когерентного радиовысотомера. Предложена и обоснована математическая модель спектра мощности эхосигнала когерентного радиовысотомера на основе аппроксимации комплексно-частотной характеристики доплеровского фильтра дробно-рациональной функцией. Рассчитана потенциальная точность оценивания высоты полета, путевой и вертикальной скорости воздушного судна разработанным способом.

Практическая значимость. Предложенный способ может быть использован разработчиками современных и перспективных когерентных радиовысотомеров. Информацию о высотно-скоростных параметрах применяют в комплексной обработке навигационной информации воздушного судна.

Буланов В.А., Мусаллам М., Иванов С.Л., Трущинский А.Ю. Применение спектрального анализа сигнала когерентного радиовысотомера для обеспечения навигации воздушного судна // Электромагнитные волны и электронные системы. 2022. Т. 27. № 6. С. 65−72. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202206-09

1. Скрыпник О.Н. Радионавигационные системы воздушных судов: Учебник. М.: ИНФРА-М. 2016. 348 с.
2. Неудакин А.А. Радионавигационные системы. Радиовысотомеры: Учеб. пособие. Воронеж: ВАИУ. 2011. 57 с.
3. Лубнин К.В., Николаев П.С., Рыжков А.С., Соловьев В.В. Облик и перспективы развития современного вычислителя радиовысотомерных систем // Сб. трудов по материалам VI Всерос. НПК «Радиовысотометрия 2021». Каменск-Уральский: УПКБ «Деталь». 2021. С. 178−182.
4. Патент № 2550081 (РФ). Способ однолучевого измерения высоты и составляющих скорости летательного аппарата и устройство радиовысотомера, реализующего способ / Мухин В.В. и др., МПК G 01 S 13/42 (2006.01), заявитель и патентообладатель ОАО Уральское проектно-конструкторское бюро «Деталь». № 2013143972/07; заявл. 30.09.13; опубл. 10.04.15. Бюл. № 13. 18 с.
5. Патент № 2551896 (РФ). Способ однолучевого измерения высоты и составляющих скорости летательного аппарата и устройство радиовысотомера, реализующего способ / Мухин В.В. и др., МПК G 01 S 13/42 (2006.01), заявитель и патентообладатель ОАО Уральское проектно-конструкторское бюро «Деталь». № 2013145536/07; заявл. 10.10.13; опубл. 10.06.15. Бюл. № 16. 21 с.
6. Макрушин А.П., Пилипенко А.И., Мухин В.В., Фролов А.Ю., Янковский В.Т., Колтышев Е.Е. Определение значений путевой и вертикальной составляющих скорости полета носителя по сигналам когерентного радиовысотомера // Сб. трудов по материалам IV Всерос. НПК «Радиовысотометрия 2013». Каменск-Уральский: УПКБ «Деталь». 2014. С. 92−96.
7. Колтышев Е.Е., Буланов В.А., Иванов С.Л., Трущинский А.Ю. Математическая модель отраженного от площадной цели сигнала радиовысотомера на основе аппроксимации комплексно-частотной характеристики цифрового фильтра дробно-рациональной функцией // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2020. № 16. С. 68−75. Режим доступа: http://vva.mil.ru/izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika/16-2020 (дата обращения 01.09.2022).
8. Гребенко Ю.А., Сое Минн Тху Метод расчета комплексных цифровых фильтров по значениям координат нулей и полюсов передаточной функции // Радиотехника. 2013. № 10. С. 29–34.
9. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Сов. радио. 1966. 681 с.
10. Антипов В.Н., Иванов С.Л., Колтышев Е.Е., Трущинский А.Ю. Оптимальный обнаружитель пачки когерентных импульсов на фоне узкополосной помехи // Радиотехника. 2017. № 12. С. 34−39.
11. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2003. 632 с.
12. Васильев Ф.П. Методы оптимизации. М.: Факториал пресс. 2002. 824 с.
13. Буланов В.А., Мусаллам М., Надточий В.Н., Трущинский А.Ю. Методика оценки точности измерения высотно-скоростных параметров воздушного судна по сигналам когерентного радиовысотомера // Теория и техника радиосвязи. 2022. № 3. С. 94−101.
14. Ярлыков М.С., Богачев А.С. Авиационные радиоэлектронные комплексы / Под ред. М.С. Ярлыкова. М.:ВАТУ. 2000. 615 с.