МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПОЛЯРИМЕТРИЧНОЇ СИСТЕМИ ПОСАДКИ ПОВІТРЯНИХ СУДЕН

Abstract

Стаття присвячена розгляду проблеми підвищення ефективності та безпеки заходу на посадку та посадки повітряних суден. Підвищення точності вимірювання відхилення повітряного судна від глісади посадки, а також, забезпечення вимірювання кутового положення повітряного судна та параметрів його руху в процесі посадки з високою точністю та чутливістю дозволить підвищити ефективність та безпеку посадки повітряних суден. В роботі проведений детальний аналіз основних систем посадки, які використовуються для посадки як пілотованих, так і безпілотних літальних апаратів. В результаті аналізу було виявлено, що більшість систем посадки забезпечують лише визначення положення повітряного судна відносно площини посадки та не забезпечують визначення його просторового положення в процесі заходу на посадку. Таким чином, для забезпечення підвищення безпеки та ефективності етапів заходу на посадку та посадки необхідно розробити нову систему посадки. Для вирішення поставленої проблеми в роботі запропонований поляриметричний принцип формування лінії глісади, а також модель поляриметричної системи посадки. Поляриметрична система посадки складається з курсового та глісадного каналів, кожний з яких містить двохканальний блок випромінювання та двоканальний блок вимірювання. Канали блоку випромінювання відрізняються азимутом площини поляризації випромінювання, а канали вимірювання – кутами установки діелектричних пластин в горизонтальній та вертикальній площинах. Запропонована система потенційно дозволяє визначати як навігаційні, так і пілотажні параметри польоту повітряного судна: кутове просторове положення та відхилення від траєкторії посадки – з високою точністю та чутливістю. Висока точність забезпечується за рахунок використання поляриметричного методу вимірювання, а висока чутливість – за рахунок використання модулятора в блоці вимірювання та компенсаційного методу проведення вимірювання. Також, в роботі приведений алгоритм роботи поляриметричної системи посадки та показано, що використання двохканального курсового та глісадного каналів поляриметричної системи посадки та приведеного алгоритму роботи дозволяє однозначно визначити кутові відхилення повітряного судна від лінії глісади та його кутове просторове положення в процесі заходу на посадку та при посадці. Результатом даної роботи є розробка математичної моделі поляриметричної системи посадки, яка може бути використана для подальшого моделювання роботи системи з метою визначення оптимальних параметрів її функціонування.

The paper deals with the problem of increasing the efficiency and safety of the aircraft's approach and landing. Improving the accuracy of measuring the aircraft's deviation from the landing glide, as well as ensuring the measurement of the aircraft's attitude and the parameters of its movement during landing, with high accuracy and sensitivity will increase the efficiency and safety of aircraft landing. The paper provides a detailed analysis of the main landing systems, which use for landing both manned and unmanned aerial vehicles. As a result of the analysis, it was found that most landing systems provide only the determination of the position of the aircraft relative to the landing plane and do not provide the determination of its attitude during the approach. Thus, to ensure the safety and efficiency of the approach and landing stages, it is necessary to develop a new landing system. To solve this problem, the paper proposes a polarimetric principle for forming a landing glide, as well as a model of a polarimetric landing system. The polarimetric landing system consists of course and glide channels, each of which contains a two-channel radiation unit and a two-channel measurement unit. The channels of the radiation unit differ in the polarization plane azimuth of the radiation, and the measurement channels differ in the installation angles of the dielectric plates in the horizontal and vertical planes. The proposed system potentially allows us to determine both navigation and piloting aircraft's parameters: angular spatial position and deviation from the landing trajectory, with high accuracy and sensitivity. High accuracy is ensured by using a polarimetric measurement method, and high sensitivity - by using a modulator in the measurement unit and the compensation method of measurement. Also, the algorithm of the polarimetric landing system is given and it is shown that the use of two-channel course and glide channels of the polarimetric landing system and the given algorithm allows to unambiguously determine the angular deviations of the aircraft from the glide path and its angular spatial position during approach and landing. The result of this work is the development of a mathematical model of the polarimetric landing system, which can be used for further modeling of the system operation to determine the optimal parameters of its operation.