rts_lek (1087876), страница 15
Текст из файла (страница 15)
11.10. Типы РЛС по функциональному назначению
а) Некогерентные РЛС (определение D, , ).
Подсистемы: синхронизатор, передатчик, приемник, антенное устройство, индикаторное устройство, устройство определения координат.
б) Когерентно- импульсные системы селекции движущихся целей. Разная скорость движения цели и помех позволяет выделить цель по доплеровскому смещению (биения основной частоты fS и fП отраженного сигнала с определением разностной частоты fD=fS-fП).
в) Некогерентная система СДЦ- система череспериодной компенсации. Сигналы задерживаются на период и вычитаются из новых сигналов. Разностный сигнал отмечает движущуюся цель. Для задержки на период повторения сканирования используются электронно-лучевые трубки с накоплением заряда, УЛЗ или ПЗС.
г) Импульсно-доплеровские РЛС. Используются когерентные импульсные сигналы с большой частотой следования. Применяются на летательных аппаратах для выделения движущихся целей на фоне отражения от земной поверхности. Для выделения сигнала с доплеровским смещением используются узкополосные настроенные встык многоканальные фильтры (гребенчатые фильтры). Ширина полосы пропускания каждого фильтра определяет разрешение целей по частоте (скорости).
Глава 12. Радионавигационные системы и системы радиоуправления
12.1. Радионавигационные системы (РНС)
Термин «Радионавигационные системы» возник от слова «навигация» (вождение).
Радионавигация - вождение самолетов, космических аппаратов, морских кораблей с использованием радиотехнических средств. В основном в навигационных системах требуется определение координат на поверхности Земли или определение правильного направления движения.
Требования к точности определения координат в навигации растут. Ранее в мореплавании определение координат проводилось по солнцу. Сейчас используют звездные угломерные инструменты, ориентиры на маяки и радиомаяки, используют сигналы спутников Земли. Иногда требуется ориентация с большой точностью, в любой точке Земного шара в любых погодных условиях.
Краткая история развития радионавигации.
1986 г. – первая радиостанция А.С.Попова использована в качестве радиомаяка
1915 г. – разработаны радиопеленгационные устройства.
1930 г. - корабельные радиопеленгаторы и береговые маяки.
1940 г. - радионавигационные системы РНС для авиации. Приводные аэродромные радиостанции ПАР, бортовые радиопеленгаторы или радиополукомпасы РПК, автоматические радиокомпасы АРК.
1950 г. - системы “слепой” посадки и точного движения самолетов в районе аэропорта и по маршруту.
1960 г. - системы управления и навигации с помощью космических спутников.
1988 г. - система автоматической посадки возвращаемого космического корабля многоразового использования “Буран”.
1990 г. – спутниковые навигационные системы высокой точности.
2000 г. – навигационные системы высокой точности и широкого пользования.
Сейчас навигационные системы используются на всех морских судах, самолетах, вертолетах. Они используются в системах управления самолетами в зоне аэропорта, в военных системах управления, и даже в системах контроля за движением автобусов, автомобилями скорой помощи, такси и др.
12.2. Подсистемы радионавигационных систем
Системы определение координат на Земной поверхности и скорости движения, отображение информации и управления объектами включают следующие подсистемы:
а) Радионавигационные координаторы (РНК) – осуществляют прием и обработку сигналов, несущих информацию о положении и движении в условиях радиопомех и внешних воздействий.
б) Устройства обработки информации от РНК с учетом решаемых задач (включают специализированные или универсальные ЭВМ с алгоритмами и программами обработки информации).
в) Устройства сопряжения с другими техническими средствами.
г) Устройства отображения информации для операторов РНС, или устройства сопряжения с автопилотом.
д) Рабочее место оператора управления (диспетчера).
е) Рабочие места и стенды операторов технического обслуживания.
ж) Устройства контроля состояния системы.
з) Устройства контроля внешних воздействий, в условиях которых функционирует аппаратура.
12.3. Угломерные (амплитудные) РНС
1) Радиопеленгаторы
Первыми из наиболее эффективных навигационных систем появились радиопеленгаторы, использующие принцип сравнения амплитуд сигнала приходящего под углом к двум, взаимно перпендикулярно направленным антеннам (рис. 12.1).
Схематическое изображение радиопеленгатора на рис. 12.1 содержит следующие устройства и обозначения:
УСУ - приемные устройства усиления и выделения сигнала, ЭЛТ - электронно-лучевая трубка (индикатор), УК - устройство калибровки каналов, Ш – угловая шкала в градусах, ПС - положение следа электронного луча, НПРС - направление прихода радиосигнала.
Радиопеленгатор работает следующим образом. Радиосигнал поступает от каждой из антенн в каналы УСУ, где происходит селекция и усиление. Усиленные сигналы подаются на перпендикулярные управляющие электроды ЭЛТ и разворачивают луч. Амплитуда сигнала каждого из электродов пропорциональна приходящему сигналу и, потому, направление луча соответствует направлению прихода сигнала.
Рис. 12.1. Структурная схема радиопеленгатора.
2) Угломерные РНС
Угломерные РНС, основанные на автоматическом пеленговании с использованием модуляции амплитуды. Они основаны на принципе действия радиопеленгатора. Используются в радиокомпасах самолетов и кораблей. Пеленгуют направление на радиомаяки.
Существуют также следящие системы с двумя антеннами малой направленности, которые хорошо захватывают радиолуч и выводят антенны на направление луча (маяка), пока не будет выполнено равенству сигналов от двух антенн.
3) Системы ориентации в пространстве
Используются узконаправленные РЛС обзорного типа.
4) Временные (импульсные) дальномерные устройства.
Применение импульсных радиодальномеров позволяет определить дальность до объекта с большой точностью. Работа передатчика и приемника на одну антенну. Прием- передача запроса. Позволяет использовать “ответчик “ “свой - чужой”.
Пауза используется для сообщений.
Позволяет использовать импульсы ответчика для определения его угловых координат.
12.4. Радионавигационные системы на основе ИСЗ
Определение координат с помощью ИСЗ основано на измерении доплеровского смещения при пролете над местом наблюдения (рис.12.2).
Рис. 12.2. Схема измерения доплеровского смещения при полете спутника.
При пролете над местом наблюдения доплеровская частота меняет знак с положительной на отрицательную. Траектории спутников известны на много месяцев вперёд и выпускаются в виде таблиц. Каждый из спутников имеет свою рабочую частоту и характерный тип сигнала.
При пролёте ИСЗ доплеровское смещение будет:
t0
фиксированное прохождение fD=0.
Другим методом определения координат на геойде (условной средней поверхности Земли, отличающейся от сферической), является метод, основанный на определения направлений на спутники, расположенные на геостационарных орбитах (рис. 12.3). Каждый из спутников ведет телевизионное вещание и положение спутников известно с большой точностью.
Рис. 12.3. Схема определения координат корабля и самолета с помощью направления на стационарный спутник
Современные радионавигационные системы также основаны на измерении специальных сигналов со стационарных спутников. Применение измерителей фаз сигналов позволяет определить координаты с точностью до нескольких метров. Иногда измерительную систему совмещают с портативной персональной ЭВМ, в памяти которой заложены карты местности, и она автоматически вызывает нужную карту и указывает на ней положение измерителя.
12.5. Системы радиоуправления
По характерным особенностям радиоуправления различают следующие системы радиоуправления: ракетами (СУР), спутниками (ИСЗ), космическими аппаратами (КА).
Типы ракет, используемых при радионаведении :
а) Поверхность- поверхность. Баллистические ракеты.
б) Воздух – воздух (ВВ).
в) Поверхность- воздух (ПВ).
г) Воздух- поверхность (ВП).
Структурная схема системы радиоуправления зенитными ракетами приведена на рис 12.4.
Рис. 12.4. Структурная схема системы радиоуправления зенитными ракетами.
На рис. 12.4 схематически показано радиоуправление зенитными ракетами при взаимодействии РЛС с ЭВМ, рассчитывающей координаты цели и ракеты, определяющей оптимальную траекторию полета ракеты с упреждением передающей команды управления по командной радиолинии.
Функциональная схема взаимодействия соответствует функциональной схеме радиоуправления, приведенной в главе 1. Следует отметить, что система управления содержит кинематическое звено в виде ЭВМ, в которой рассчитывается оптимальная траектория движения ракеты к цели, и она постоянно корректирует траекторию, учитывая координаты и параметры скорости цели и ракеты. В динамическом звене системы происходит учет параметров движения и инерционности ракеты.
В системе управления участвует и автопилот ракеты с гироскопом, которые поддерживают заданное направление движения, управляя рулями ракеты, радиосигналы корректируют движение ракеты в соответствии с расчетами в кинематическом и динамическом звене.
В военной технике используются также системы самонаведения ракеты на цель с использованием активного облучения РЛС (рис. 12.5) или с использованием излучения радиотехнических средств самой цели.
Рис. 12.5. Функциональная схема системы самонаведения с использованием РЛС
В других распространенных системах самонаведения используются инфракрасные датчики, которые отслеживают направление излучения горячих двигателей самолётов, вертолетов и наземной техники.
В связи с развитием полетов космических аппаратов возникла необходимость их стыковки на орбите. В этом случае, также как и в случае управления зенитной ракетой, важен учет законов динамики полета инерционного тела на орбите и выбор оптимальной траектории.
Схематическое изображение системы самонаведения КА со станцией на орбите показано на рис. 12.6. В системе управления имеется автопилот с гироскопом, которые поддерживают заданное направление движения, управляя двигателями КА, радиосигналы собственного локатора дают информацию об отклонении от направления на станцию. В кинематическом и динамическом блоках (звеньях) вырабатываются сигналы, корректирующие движение ракеты КА в соответствии с расчетами на оптимальную траекторию движения.
Рис. 12.6. Функциональная схема системы самонаведения КА
В гражданской и военной авиации разработаны и используются автоматизированные системы радиоуправления посадкой в трудных метеорологических условиях. Система осуществляет сближение траектории самолета с заданной путем воздействия на рули высоты, повороты и крена. При управлении посадкой самолета необходимо учитывать многие факторы: состояние атмосферы, ветер, инерционные силы, скорость и положение. Наиболее ярко такая система проявила себя при посадке космического возвращаемого корабля «Буран».
В заключение хочется отметить, что радиотехнические системы в настоящее время бурно развиваются и находят все более широкое применение в быту людей. Многие достижения радиотехники, ранее казавшиеся фантастическими, сейчас широко используются. Примерами могут служить сотовая телефонная связь и сеть «Интернет», поддерживаемая спутниковыми системами связи. Спутниковое телевидение не только расширило возможности просмотра многих каналов, но и охватило ранее недоступные районы.
Список рекомендуемой литературы
-
Радиотехнические системы / под редакцией Ю. М. Казаринова, М., «Высшая школа» 1995 г.
-
П.А. Бакулев. Радиолокационные системы. –М.: Радиотехника. 2004
-
А.Б. Борзов, Р.П. Быстров, Э.А. Засовин и др. Радиотехнические и радиооптические системы. –М.: Изд. Дом «Круглый стол», 2001
-
Чердынцев В. А. «Радиотехнические системы», Минск, «Высшая школа» 1998г.
-
Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебное пособие. –М.: Форум Инфра-М, 2005
-
Пестряков В.Б. , Кузенков В.Д. Радиотехнические системы, - М.: Радио и связь, 1985, 360 с.
-
Нефёдов В.Н. Основы радиоэлектроники. Учебник для вузов. - - М.: Высшая школа, 2000, 399 с.
-
Быстров Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства. – М.: М.: Высшая школа, 2000, 399 с.
-
Шувалов В.П., Захарченко В.О., Шварцман В.О. и др. Передача дискретных сообщений. – М.: Радио и связь, 1990, 324 с.
-
Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи. – СПб.: Радио и связь, 1998, 312 с
8. Берикашвили В.Ш., Мировицкий Д.И. Элементная база волоконно-оптических систем передачи информации. – М.: МИРЭА, 2002, 124с
Список сокращений
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
АЦП – аналого-цифровой преобразователь
БК – бинарный квантователь
ВЧ – высокая частота
ВШП – встречно-штыревой преобразователь
ГВЧ – генератор ВЧ
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
