Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации (1992), страница 3

" Эти выкладки справедливы при условии та Кс, которое выполняется на практике, 11 л сааат л,+х,= ееаае й)-яг-с Рис. 1.2. диаграммы определения геометрических величин и линий положения При помощи радиоустройств можно определить следующие геометрические величины: 1) пеленг ам искомой точки М из фиксированной точки А (рис. 1.2,а); 2) пеленг ал фиксированной точки А из искомой точки М (рис. 1.2,б); 3) расстояние гт' от искомой точкиМ до фиксированной точкиА (рис.1.2,в); 4) разностьрасстояний )(~ — )тх от искомой точки М до двух фиксированных точек А и В (рис.

1.2,г); 5) сумму расстояний Р,+Як от искомой точки М до двух фиксированных точек А и В (рис. 1.2,д). Каждому измеренному значению какой-либо из перечисленных величин соответствует линия положения — геометрическое место точек, для которых геометрическая величина, определяющая местоположение объекта, постоянна. При постоянном пеленге искомой точки из фиксированной (рис. 1.2,а), как и при постоянном пеленге фиксированной точки из искомой (рис. 1.2,б), линии положения являются прямыми. При постоянном расстоянии от искомой точки до фиксированной линия положения представляет собой окружность с центром в точке А и проходящую через точку М (рнс. 1.2,в). При постоянной разности расстояний от искомой точки до двух фиксированных линия положения является гиперболой, проходящей через точку М (рис. 1.2,г); фиксированные точки А и В— фокусы гиперболы.

При постоянной сумме расстояний от искомой точки до двух фиксированных линия положения является эллипсом, проходящим через точку М (рис. 1.2,д); точки А и В— фокусы эллипса. Различным постоянным значениям каждой из перечисленных геометрических величин соответствует семейство линий положения.

12 й',=попсе попсе в и б) Ебго а) й',+йс сопы ' с 4 ю Ес+Ес = спасо Е г=сопсс г) д) е) Рис. !.3. Диаграммы местоопределения позиционными методами на плоскости (а, б, в, г, д) и в пространстве (с) В первом и во втором случаях семейство линий положения представляет собой семейство радиальных прямых, в третьем — семейство концентрических окружностей, в четвертом — семейство софокусных гипербол, в пятом — семейство сбфокусных эллипсов. Для определения местоположения объекта на плоскости надо найти две пересекающиеся линии положения. Точка пересечения этих линий даст искомое местоположение. Такой метод местоопределения называется иозиционньсм.

В зависимости от видов используемых линий положения различают следующие позиционные методы: аеленгационньсй, при котором местоположение обьекта определяется как точка пересечения двух прямых (рис. 1.3,а); дальиомермьсй, при котором местоположение объекта — точка пересечения двух окружностей (рис. 1.3,б); разностио-дальмомерньсй, при котором местоположение объекта — точка пересечения двух гипербол (рнс.

1.3,в); суммарно-дальномерный, при котором местоположение объекта — точка пересечения двух эллипсов (рис. 1.3,г); дальиомермо-пеленгационньсй, при котором местоположение объекта — точка пересечения прямой с окружностью (рис, 1.3,д).

Пеленгационный и разностно-дальномерный метод широко применяют в радионавигации для определения собственного положения подвижного объекта относительно радиомаяков (РПдУ), устанавливаемых в РНТ. Эти методы используют также в радиолокации — в пассивных МПРЛС. Дальномерный метод применяют в радионавигации. Кроме того, дальномерный, а также сум- 13 марна-дальномерный методы используют в радиолокации — активных вгПРЛС. Дальномерно-пеленгационный метод — о зной в однопозиционной радиолокации, так как он единственный рассмотренных методов позволяет определить местоположен объекта из одной точки.

При местоопределении объекта в пространстве пос янному значению каждой нз перечисленных геометрических вел чин соответствует поверхность возможных местоположений об кта, которая называется поверхностью положения. Постоянному значению расстояния от фиксированной точки до искомой соответствует поверхность положения в виде сферы. При постоянном значения суммы расстояний от искомой точки до фиксированных поверхностью положения является эллипсоид.

При постоянном значении пеленга в горизонтальной плоскости искомой точки из фиксированной поверхностью положения будет вертикальная плоскость, проходящая через эти точки. Пересечение двух поверхностей положения дает линию положения в пространстве. Точка пересечения линии положения н третьей поверхности положения определяет местоположение объекта в пространстве.

Если, например, использовать дальномернопеленгационный метод, то местоположение объекта дает точка пересечения прямой со сферой. В этом случае для однозначного определения направления на объект необходимо осуществить пеленгацию в двух пересекающихся плоскостях, как правило — горизонтальной н вертикальной (рис. 1.3,е). Угол а между северным направлением географического меридиана и проекцией направления на объект на горизонтальную плоскость называется азимутом. Угол р между направлением на объект н горизонтальной плоскостью называется углом места.

Расстояние Я от радиолокатора до объекта называется наклонной дальностью. Как видим, задача местоопределения объекта в пространстве дальномерно-пеленгацнонным методом сводится к измерению трех координат: наклонной дальности, азимута и угла места.

Помимо позиционных методов, широко применяемых в радиолокации н радионавигации, в последней используют н другие методы местоопределения: счисления пути и обзорно-сравнительный. Метод счисления пути основан на измерении вектора скорости ЛА относительно поверхности Земли и интегрировании скорости по времени, в результате чего определяется пройденный путь.

Измерения выполняются на борту ЛА с помощью ДИСС, который определяет путевую скорость и угол сноса. Путевой скоростью называется горизонтальная составляющая Ч вектора скорости движения ЛА относительно земной поверхности. Путевая скорость складывается нз двух составляющих: скорости движения ЛА относительно воздушной массы — воздушной скорости Ч, и скоро- 14 е-Ж ~ Рис. 1.4.1Навигациои- Рис. 1.о. Структурная схема системы экстремальный трефольиик ско- иоа радионавигации ростей ! сти перемрщения воздушной массы относительно земной поверхности — скорости ветра 11. Эти векторы образуют навигационный треугольник скоростей (рис.

1.4). Угол а между векторами У, и У, вызванный сносом ЛА ветром, называется углом сноса, Для определения местоположения ЛА помимо ДИСС необходима еще курсовая система, определяющая курс ЛА — угол в горизонтальной плоскости между северным направлением меридиана и проекцией продольной оси ЛА.

Навигационный вычислитель, 'используя данные ДИСС и курсовой системы, а также координаты начального пункта маршрута ЛА, определяет его местоположение в текущий момент времени. Достоинством рассмотренной системы местоопределения является ее автономность, главный недостаток — ухудшение точности местоопределения с течением времени (происходит накопление погрешностей по мере удаления ЛА от начального пункта). (/ Обзорно-сравнительный метод основан на измерении параметров какого-либо физического поля, характерного для осматриваемой местности, и сравнении этих параметров с параметрами эталонного поля, полученного заранее и хранящегося в памяти системы. Радионавигационные системы, использующие этот метод, называют системами экстремальной радионавигации (рис. 1.5), так как они отыскивают экстремум некоторой меры близости измеренных и эталонных параметров. Если за меру близости указанных параметров принята их взаимная корреляционная функция, то систему называют корреляционно-экстремальной (КЭС).

В этом случае блок сравнения (см. рис. 1.5) представляет собой коррелятор. Оптимизатор выдает сигнал на перемещение эталонного поля, обеспечивая поиск максимума корреляционной функции, а также формирует сигнал коррекции для системы автоматического управления, чтобы ликвидировать отклонение объекта от заданного курса. 1в Корреляционно стредидаииия йиииита иииеаи мальные системы азделяют на два клас ЭС-1 и КЭС-1!.

В КЭС нфорй' ллае гиии мация о наблюдае мест- ~ Л иеюилююи и ности «снимается каждый момент време в одной текущей «точк Приял мером служит си, использующая инфо ию о фгияии ииииЛиги лиги»и поле высот релье мест- ности. В этом сл датРнс. 1.6 ДнагРамма фоРмнРованнЯ чик поля состоит из радио- поля высот рельефа местности и барометрического высотомера, определяющего в)ясоту Оа объекта относительно уровня мирового океана (рис. 1.б), Разность АО=Не — О, определяющая наблюдаемое поле высот рельефа, подается на коррелятор, на другой вход которого поступает эталонное поле, характеризующее распределение высот местности в некоторой полосе вдоль маршрута полета.

В КЭС-!1 информация о наблюдаемой местности снимается с некоторой площади («кадра»), т. е. датчик поля в каждый момент времени должен воспроизводить двумерное (или трехмерное) изображение осматриваемого участка местности. Датчиком поля может служить, например, радиолокатор, облучающий поверхность и формирующий наблюдаемую радиолокационную карту. В блоке памяти хранится эталонная карта местности. Сравнение наблюдаемой и эталонной карт позволяет определить положение ЛА относительно заданной траектории полета.

Достоинствами экстремальных систем радионавигации является их автономность, сравнительно высокая помехозащищенность, отсутствие накапливающихся с течением времени погрешностей. Недостатки систем связаны с необходимостью предварительно получать информацию о характеристиках местности и сложностью обработки сигналов (требуется вычислительное устройство с высоким быстродействием и большой емкостью памяти). 1.4. ОСНОВНЫЕ ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЛС и РНС Характеристики радиолокационных и радионавигационных систем можно разделить на тактические, определяющие назначение н возможности практического использования систем, и технические, определяющие основные устройства систем (передатчик, антенну, приемник, выходные устройства).