Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Характер рабочих зон явно свидетельствует о преимуществах дальномерных РСБН. Преимущество этой системы перед наиболее распространенной азимутально-дальномерной системой, состоящее в точности определения местоположения при равных значениях дальномерных погрешностей, харак- Рнс. 5.1. Рабочие зоны РСБН (вторые половины рабочих зон симметричны показанным): а — азнлгутально-дальномерная РСБН (наземные РНУ в гочке А), б — дальномерная РСБН (наземные радномаякн в точках В н С): в — угломерная РСБН (наземные радиомаяки в точках В н С); г — нерабочие участки вблизи базы енстемы (размер базы выбран нз условня макснмальной плащадн рабочей зоны угломерной РСБН) 5.2.
Канал дальности РСБН Принцип действия канала дальности. Канал дальности (КД) представляет собой активное импульсное дальномерное РНУ с актив- 102 Рнс. 5.2. 3авнсмосп, отношения Расположен в центРе базы дальномеР- погрешностей местоопределения ной РСБН. азнмутально-дальномерной а„,„ Преимущества дальномерной РСБН свидетельствуют о перснективн дальномерной о РСБН ности ее использования для внетрасот дальности совой (зональной) навигации, когда местоположение ЛА определяется с помощью разнесенных в пространстве двух дальномерных радиомаяков. ным ответом (см.
рис, 1.10). Структурная схема КД (рис. 5.3) состоит из установленного на ЛА запросчика и наземного ответчика — дальномерного радиомаяка (ДРМ). Генератор запросных Запросчик Зд Ол)ветчок импульсов (ГЗИ) выраба- ГЗИ п)рх-з 6) ))рмтывает сигнал запроса дальности (ЗД), который ~ Фсп й излучается на частоте уь ндрмр ° н ° ° после обработки в прием- н) нике (Прм-О) подается на я формирователь сигнала )р грн Г с ответа (ФСО).
Излучае- зд мый ДРМ на частоте уз сигнал ответа дальности р а) (ОД) принимается бортовой аппаратурой ЛА и по Рис. 5.3. Структурная схема канала дальности ступает после приемника РСБ1'1 (а), а также излучаемые н принимаемые (Прм-3) на цифровой измеритель времени (ИВ), который включается в момент излучения ЗД. Измеритель времени вырабатывает код, содержащий информацию о л =с)к(2. задержка сигнала в аппаратуре ДРм (г„) поддерживается постоянной и учитывается при измерении. а~КХ рм нн м нр н формы с длительностью 1,5-3,5 мкс. Длительность импульсов т„выбрана из компромиссных соображений, так как при уменьшении т„ возрастает точность дальнометрии, но одновременно уменьшается дальность действия при ограниченной мощности передатчиков.
Сигналы ЗД и ОД состоят из парных импульсов, разделенных кодовым интервалом т„„длительностью в несколько десятков микросекунд. Кодирование служит для повышения помехоустойчивости КД и облегчения опознавания радиомаяков. Кодовые интервалы различны для разных радиомаяков, что в сочетании с разными несущими частотами используется для выбора нужного радиомаяка. Пары импульсов повторяются со средней частотой Р„, которая выбирается из условия однозначности отсчета дальности Р'„<с/(2лм ), где Ям — дальность действия КД. Следует отметить, что увеличение Р'„способствует повышению вероятности правильного обнаружения сигнала, но снижает пропускную способносп КД.
Позтому при переходе в режим сопровождения по дальности частота Р'„уменьшается в 5 — 1О раз. 103 Для работы КД выделен участок частотного диапазона шнрнной в несколько десятков мегагерц с центральной частотой около 1 ГГц. Следует отметить, что сигналы ЗД н ОД всегда отличаются друг от друга несущими частотами и кодовыми интервалами. Различия кодовых интервалов и несущих частот сигналов ЗД и ОД позволяют повысит помехоустойчивость запросчнков к сигналам запросов других ЛА н предотвратить запуск ДРМ собственными сигналами, отраженными от окружающих его объектов.
В т исистемные помехи. Отличительной особенностью КД является работа запросчика н ответчика в специфической помеховой обстановке, когда существуют внутрнсистемные синхронные и несинхронные помехи. Синхронные полтки создаются сигналами ЗД, отраженными от окружающих ДРМ объектов н вызывающими повторный (ложный) запуск этого радиомаяка. Для исключения синхронных помех ответчик запирается на некоторое защитное время 1„, после приема первого (пришедшего по кратчайшему пути) импульса запроса. Однако при этом возможно уменьшение числа ответов другим ЛА, чьн запросные сигналы попадают на интервал г„„.
Поэтому запросчнки всегда рассчитываются на число ответов У,, меньшее числа запросов Ф„„(коэффициент ответов К„, = У„,/У„„< 1). Несинхронные внутрисистемные помехи создаются, главным образом, сигналами ОД другим («чужнм») ЛА. Для борьбы с несинхроннымн помехами, т.е. для выделения «своего» ответного сигнала, применяют нестабилизированные генераторы ГЗИ„задающие период повторения сигналов ЗД, н частота повторения Г„излучаемых запросных сигналов изменяется случайным образом относительно определенного среднего значения Р'„.
При этом «свой» ответный сигнал оказывается задержанным относительно ЗД на время гя, которое можно считать постоянным на интервале в несколько периодов повторения Т„ сигналов ЗД, а «чужие» сигналы ОД представляют собой несинхронные помехи, избавиться от которых можно с помощью стробнровання приемного тракта (нли его части) по времени.
Использование ответчика способствует увеличению отношения мощностей сигнала и шума на входе измерителя времени залросчика. Поэтому преобладающее влияние на точность дальнометрии оказывает не флуктуационная, а анпаратурная погрешность. Так как измерители времени реализуются в цифровом варианте, основной составляющей этой погрешности может быть дискретность отсчета. Для ее уменъшения используют высокие (порядка нескольких мегагерц) частоты следования счетных импульсов (см.
п. 4.1). 104 П о скная способность канала альности. Особенность канала дальности, как н любого измерительного тракта с активным ответом,— ограниченная пропускная способность. Максимальная пропускная способность У„, зависит от коэффициента ответов Ф,, защитного интервала г и частоты повторения сигналов запроса Р'„: Однако в реальных условиях пропускная способность оказывается существенно меньше, что связано с ограниченной средней мощностью ДРМ. При увеличении пропускной способности число ответов в единицу времени возрастает, что при заданной импульсной мощности передатчика приводит к росту его средней мощности.
Чтобы не допустить перегрузки передатчика и искажений излучаемых сигналов, применяют, например, стабилизацию средней мощности передатчика ДРМ, когда передатчик радиомаяка постоянно излучает примерно 3000 пар импульсов в секунду. Прн отсутствии ЗД эти импульсы формирует генератор случайных импульсов, который возбуждается шумовым напряжением.
Уровень возбуждающего напряжения при поступлении ЗД уменьшается (своеобразное АРУ) и часть ОД замещает соответствующее число случайных импульсов. При этом среднее число излучаемых пар импульсов остается примерно равным 3000. Если число ЗД превышает 100 в секунду, то ДРМ отвечает только на100 наиболее мощных запросов. Следует также иметь в виду, что необходимо обеспечить минимальное значение К„, (обычно К„, > 0,5), при котором устойчиво работает система автосопровождения по дальности.
Эти факторы приводят к тому, что существующие ДРМ не могут обслуживать более 100 запросчиков одновременно. Для повышения пропускной способности применяют две частоты повторения: высокую (определяемую однозначностью дальнометрии) в режиме поиска для ускорения этого процесса и в 5 — 1О раз меньшую в режиме слежения, в котором в основном и работают все запросчики. Точность изме ения альностн. В канале дальности РСБН используются цифровые следящие импульсные радиодальномеры (РД), измеряющие время запаздывания г„сигнала ОД относительно сигнала ЗД (см. рис.
5.3) по второму импульсу лары импульсов, разделенных кодовым интервалом (совмещение второго н первого импульсов ОД выполняется в декодирующем устройстве аппаратуры потребителя). При постоянстве и известном значении задержки сигнала в ДРМ (ответчике) основное уравнение рассматриваемого дальномера имеет вид К = 0,5сгя = Мгя. (5.1) 106 Из (5.1) следует, что масштабный коэффициент М не зависит от проектировщика системы, и точность РД определяется только точностью измерения гл и степенью стабильности скорости распространения радиоволн. Преобразуя (5.1) в соответствии с п. 2.2.2, получаем уравнение погрешностей РД: (5.2) Анализ уравнения (5.2) показывает, что первая составллющая погрешностей, определяемая нестабильностью скорости распространения радиоволн, даже в наихудших условиях, когда (и,/с)=10, а дальность й = л„,= 600 км (высота полета ЛА — около 20 км), составляет примерно 60 м, что позволяет в обычных условиях использования РСБН не учитывать нестабильность скорости распространения радиоволн и считать, что основной вклад в бюджет точности КД вносит аппаратурная погрешность измерения времени задержки гя сигнала ОД.
В цифровом РД к указанным составляющим добавляется погрешность дискретности отсчета а =(0,5сТ„,)14~2, зависящая от периода повторения счетных импульсов Т . Реальная точность КД характеризуется СКП пя 100 м . Принцип действии следящего импульсного измерителя времени запаздывания сигнала. Основным элементом запросчика РСБН является измеритель времени, на который подается сигнал от синхронизатора, соответствующий моменту излучения второго импульса ЗД и включающий измеритель времени, и импульс ответа дальности (ИОД) с приемника и декоднрующего устройства, соответствующий второму импульсу ОД и выключающий измеритель времени. Учитывая сложность процессов в измерителях времени задержки аппаратуры потребителей РСБН, выдающих оценку дальности в соответствии с (5.1)„целесообразно предварительно ознакомиться с основными из этих процессов на примере более простого аналогового измерителя времени.
Для автоматического сопровождения сигнала по дальности служит следящий измеритель времени, структурная схема которого показана на рис. 5.4. Временной дискриминатор (ВД) сравнивает временное положение импульса ИОД и селекторных импульсов или временные интервалы гя и г„и вырабатывает сигнал ошибки — два биполярных импульса с разной длительностью при временном рассогласовании х ~ 0. 100 Информация об х преоб- -1 разуется экстраполятором (Э) с и в управляющее напряжение У и подается на синтезатор УЧ~ лпп э из„, задержки ( Сант ) (временной модулятор). Под воздействием 1 С.Она У синтезатор изменяет зач / держку Г„сеяекторных им- а) б) пульсов. Задержка г„, отсчи- Рие.
5эй Обобщенная структурная схема тывается от момента запуска измерителя времени следящего импульсного РД, определяемого синхрони- лальномстра (а) и сигналы в ее характерных точках (б) затором (Синх). Равновесие в замкнутом кольце регулирования наступает, когда х = О, а следовательно, г„= ~я . В этом случае У является оценкой дальности. Временной дискриминатор (рис. 5.5,а) представляет собой две схемы И, на каждую из которых поданы принятый сигнал и один из селекюрных импульсов. Полярность снимаемых с дискриминатора сигналов совпадения импульсов противоположна (рис. 5.5,б).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
