Измерители скорости (1014416), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

где F_и - полоса пропускания следящего измерителя частоты. В ста­ционарном режиме полета ЛА скорость постоянна и динамическая пог­решность ДИС отсутствует. Поэтому оптимизация измерителя частоты по критерию минимума суммы флуктуационной и динамической погрешностей (1.20) не требуется. В этом случае полосу пропускания измерителя частоты выбирают из условия

, (3.21)

где Т_н - время наблюдения сигнала. В одноканальных ДИС это вре­мя равно периоду коммутации лучей ДНА, деленному на число лучей, и составляет несколько десятых долей секунды. В многоканальных ДИС значение Т_н ограничивается интервалом, на котором можно счи­тать скорость полета постоянной. Часто принимают Т_н = 10 с.

С другой стороны, как следует из (1.21), значение (G_эx)₂ рав­но

, (3.22)

где F_фл=F_упф – ширина спектра флуктуаций, поступающих на частотный дискриминатор измерителя частоты. Ниже показано, что F_упф=F_дmax=F_д1.

Из (3.20) и (3.22) определяется функция

, (3.23)

а по графику рис. 1.5 находится то значение q₂, при котором обеспечивается заданная или выбранная флуктуационная погрешность (_x)₂^*).

Значения q₁иq₃ можно рассчитать с помощью соотношения

, (3.24)

которое вытекает из уравнения для дальности действия (предельной рабочей высоты) ДИС ([6], с. 23). Полученные значения q₂ и q₃, а также соответствующие им значения функции (F(q_j) целесообразно внести в таблицу, которая имеет вид

j	qj	F(qj)	Gэxj	Gэzj	Gэyj
2
3

Величины (G_эx)_j, (G_эz)_j и (G_эy)_j рассчитываются с помощью (3.22) при соответствующих F(q_j) и масштабных коэффициентах M_x, M_z или M_y.

В самолетных ДИС значения G_эy не вычисляются.

В вертолетных ДИС с треугольным расположением лучей ДНА из­мерение V_y по лучу 3 выполняется при большем q, так как В₀₃ = 90° (см. рис. 3.7). Поэтому если ширина ДНА всех лучей одина­кова, то для получения более точных результатов следует получен­ное ранее значение q_j домножить на S_у.п(90°)/S_у.п(B₀₁), а при определении масштабных коэффициентов учесть, что измерения F_дк будут не равноточными.

3.5 Выбор параметров фильтров

Для дальнейших расчетов и обоснования требований к элементам ДИС необходимо знать параметры следующих фильтров: усилителя про­межуточной частоты и фильтра доплеровских частот в ДИС НМ (см. рис. 3.5); усилителя промежуточной частоты и полосового фильтра в ДИС ЧМ (см. рис. 3.6), а также узкополосного фильтра следящего измерителя частоты (см. рис. 1.4) в любом типе ДИС.

Усилитель промежуточной частоты. Частота настройки УПЧ в ДИС НМ обычно составляет 10 МГц и выбирается из условия уменьше­ния шума, поступающего по зеркальному каналу, с помощью селекти­рующих свойств высокочастотного тракта ДИС. Полоса пропускания УПЧ может быть оценена с использованием соотношения

, (3.25)

где F_{д max} и F_{д max}- значения доплеровского сдвига частоты и ши­рины доплеровского спектра, соответствующие обычно полету с мак­симальной скоростью (максимальный режим полета).

В ДИС ЧМ частота настройки УПЧ определяется номером n выб­ранной гармоники частоты модуляции F_м, т.е. равна nF_м. Поло­са пропускания УПЧ находится, как и в ДИС НМ, с помощью (3.25).

Фильтр доплеровских частот и полосовой усилитель. Эти эле­менты включены после второго смесителя или синхронного детектора и должны пропускать сигналы с частотами от F_{д min} до F_{д max}. Поэтому полоса пропускания этих фильтров

. (3.26)

Узкополосный фильтр. Частота настройки УПФ определяется выб­ранным значением частоты, на которую преобразуется доплеровский сигнал с целью обеспечения узкополосной фильтрации (см. раздел 1.1). Обычно эта частота имеет порядок сотен килогерц, во многих ДИС она равна 500 кГц. Полоса этого фильтра должна быть по возможности более узкой, так как от этой полосы зависит мощность шума, поступающего на ЧД измерителя частоты, а следовательно и флуктуационная погрешность ДИС. Минимальное значение полосы пропускания узкополосного фильтра

. (3.27)

3.6. Расчет погрешностей

Цель данного раздела - определение погрешности счисления пути S или суммарной погрешности _ измерения полной ско­рости ЛА. Решение этой задачи основано на геометрическом суммиро­вании погрешностей _i, где i соответствует той координате ( x, y или z ), для которой определяется погрешность ( [3], § 10.4), что справедливо при независимости случайных составляющих _, т.е.

. (3.28)

Суммарные погрешности _ij определяются как

, (3.29)

где _ij - флуктуационная погрешность, вызываемая шумом и помеха­ми; _мтij - флуктуационная методическая погрешность, обусловлен­ная случайным характером доплеровского сигнала ([1], с.258), а V_смij - погрешность смещения ([1] , с. 258-259), зависящая от степени отличия подстилающей поверхности от диффузно-отражающей, которая принимается за эталонную.

Если погрешность _j найдена, то погрешность счисления

(3.30)

при полете в крейсерском режиме и при МВП (j=2 и j=3 соответственно). Возможный профиль полета военного самолета показан на рис. 1.1.

Расчет S_j требует предварительного определения времени полета в каждом из режимов

, (3.31)

где S_j – расстояние, проходимое ЛА в данном режиме полета, которое можно найти из тактических особенностей использования ЛА или взять из табл. 1.1. Значения S_j вычисляются по формуле

. (3.32)

Полученные при расчетах данные удобно свести в таблицу, имеющую вид

j	i	ij	мтij	Vсмij	ij	j	Sj	S
2	x
	z
	y
3	x
	z
	y

Подобная таблица может быть использована и при расчете зависимости _Σ от V/V_max с целью построения графика, характеризую­щего точность ДИС. Следует только заменить колонку " j " на “V/V_max”.

Флуктуационные погрешности. Флуктуационная шумовая погреш­ность, зависящая от отношения мощностей сигнала и шума, опреде­ляется по формуле (см. табл. 1.2)

. (3.33)

Флуктуационная методическая погрешность, зависящая только от ширины спектра доплеровского сигнала (при данной полосе F_и ), вычисляется по аналогичной формуле:

. (3.34)

Погрешность смещения. Эта погрешность определяется смещением центральной частоты ("центра тяжести") спектра доплеровских час­тот при нарушении симметрии огибающей этого спектра из-за отли­чия подстилающей поверхности от диффузно-отражающей и равна ([3], §§ 3.3 и 4.7 ; [8] , § 1,3)

. (3.35)

Входящие в (3.35) относительные погрешности смещения рассчитываются по формулам

(3.36)

в которых, как указывалось (см. соотношение (3.6)), ширина ДНА (_x, _z или _B) подставляется в градусах.

3.7. Расчет энергетических параметров

Под энергетическими параметрами в данном разделе понимают­ся: минимальная мощность принимаемого сигнала, необходимая для достижения заданной точности; соответствующая ей мощность пере­датчика и требуемый при такой мощности передатчика коэффициент развязки передающего и приемного трактов. Считается, что ДИС непрерывно излучает немодулированный сигнал. Кроме того для упрощения принято, что коэффициент потерь L_п включает потери энергии сигнала как в высокочастотных элементах ДИС (кроме антенно-волноводной системы), так и при обработке сигнала. В самолет­ных ДИС максимальная рабочая высота, на которой обеспечивается заданная точность измерения скорости, т.е.Н⁰_max, должна быть равна максимальной высоте полета ЛА. В вертолетных ДИС можно при­нять Н⁰_maх = 6000 м (практический потолок современных вертолетов).

Минимальная мощность принимаемого сигнала. Для расчета этого параметра ДИС используется соотношение, подобное (1.27):

, (3.37)

где q_min =q₁ минимальное значение отношения мощностей сигнала и шума, соответствующее полету на максимальной высоте, которое необходимо для достижения заданной точности ДИС; эффективный коэффициент шума приемника ( [3] , с. 146), учитываю­щий удвоение мощности шума при свертке последнего в приемнике с двойным преобразованием частоты и допустимое увеличение  коэффи­циента шума приемника N_ш из-за влияния просачивающегося сигна­ла передатчика.

Мощность передатчика. Этот параметр следует рассчитывать по формуле

, (3.38)

где Р_г0 - мощность передатчика, без учета потерь при распространении радиоволн; _д и _обл -удельные коэффициенты затухания в дож­девых осадках и в облаках (см. исходные данные и рис. 1.7), а H_д и Н_обл - протяженность зон дождя и облачности по высоте. Иногда полет выполняется в облаках и H_max<H_д+H_обл.

Если в ДИС энергия излучается одновременно по n_л лучам то формула для определения Р_г0 имеет вид:

, (3.39)

Характеристики

Список файлов книги