Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 36
Текст из файла (страница 36)
рис. 8.2), в которой решается навигационная задача и определяется вектор У. Очевидно, что в этом случае вычисление скорости ЛА по (8.4) будет сопровождаться погрешностью, так как значения масштабных коэффициентов М„будут отличаться от номинальных (см. табл. 8.1). При 7 < 2,5' и в < 5' погрешности определения горизонтальной скорости и угла сноса, как правило, не превышают 0,4% от Р; и 0,25' соответственно. Для уменьшения рассматриваемых погрешностей применяют стабилизацию либо антенной системы, либо выходных данных.
Для стабилизации положения антенны в пространстве ее устанавливают на гиростабилизированную платформу(гироплатформу). Этот способ, хотя и дает хорошие результаты, требует существенного увеличения массы ДИС, что не всегда приемлемо. При стабилизации выходных данных углы 7 и а, измеренные бортовыми системами ЛА, учитывают в вычислительном устройстве ДИС прн пересчете вектора скорости ЛА в горизонтальную систему координат. 176 Погрешность измерения доплеровского сдвига частоты.
Основными источниками погрешности ок измерения Р, являются собственные шумы приемного тракта и просочившегося в этот тракт сигнала передатчика, а также случайный характер доплеровского сигнала. Первый из этих факторов приводит к флуктуационной погрешности ос„, предельное значение которой можно найти из табл. 2.2 с учетом развязки, рассмотренной в п. 8.1. Случаткяй характер иггнага — специфический фактор, вызывающий методическую флуктуационную погрешность и погрешность смещения. Метр ическая а пиная пег ешность. Особенностью ДИС является измерение средней частоты случайного сигнала, имеющего сплошной спектр.
При этом все составляющие этого спектра, кроме центральной, создают помехи, снижающие точность измерения. Возникающая по указанной причине погрешность, свойственная используемому методу измерения, называется методической флуктуалнаннай и связана с шириной доплеровского спектра ггпу, и эффективной шириной полосы пропускания измерителя частоты ЬР„,,(обычно ЬГ„., »1 Гц) соотношением аь, „= 0,5,~ЬР„Ы„„. Погреш- ность шм„, не зависит от отношения мощностей сигнала и шума и добавляется к флуктуационной погрешности ое„,„(рис.
8.12). Пог ешность сме ения. Формирование спектра случайного доплеровского сигнала с участием земной поверхности приводит к самой существенной и трудно устранимой погрешности ДИС вЂ” погрешности смещения. Предположим, что полет ЛА горизонтальный, и ограничимся учетом влияния на спектр сигнала только угла в вертикальной плоскости Вь (рис. 8.13,а).
Удельная эффективная площадь рассеяния Я, в общем случае зависит от угла падения ))и или от дополняющего его до 90' угла Вь (рис. 8.13,б). При полете над Рис.8.13.Формирование спектра доплеровского сигнала 177 Рнс. 8.12. Зависимость флуюуациоиной погрешности ЛИС от отношения мощностей сигнала и шума а диффузно отражающей поверхностью (суша, а точнее пашня) Ят, практически не зависит от 11„. В такой ситуации («с» на рис. 8.13) доплеровский спектр 0,(Г) имеет близкую к центрально-симметричной форму (рис. 8.13, е) и его средняя частота связана с г«е выражениями вида (8.2) и (8.3).
При полете над морем («м») зависимость Я„„от бь (илн от В!) вызывает искажение огибающей спектра и уменьшение энергии сигнала, тем большие, чем меньше волнение моря. Максимум С1«(1) смешается в сторону более низких г„и измеренная частота гм* уже не соответствует )гь Появляется погрешность смещения съг;„= Е„ь* — г„е, зависящая от характера отражающей поверхности, т.е. от вида функции Я„„ф„). Для оценки относительной погрешности смещения используют соотношение Ж ~Ряс К. (Ау)'Ф'ь, где Кз = Ж „(В)Я — крутизна изменения Ят„(В) в точке В = Ве, выраженная в дБ1град; Ьу — ширина ДНА в плоскости угла уь в рад. Это выражение отражает очевидные из рассмотрения рис.
8.13 факторы. Действительно, чем шире ДНА, тем больше сказывается искажение огибающей спектра сигнала. При Ке = 0 (полет над сушей) погрешность смешения отсутствует. При полете над морем она в зависимости от состояния моря достигает 1 — 2% от Е;,е при антеннах с узкими симметричными («карандашными») ДНА и 5 — 9% при изочастотных антеннах.
Наиболее часто применяется коррекция погрешности смещения путем увеличения коэффициента передачи измерителя частоты на ЛА Ч,сед и- о значение, соответствующее пГ,„прн среднем волнении моря. Таким обра- н„ ! ь зом удается снизить относительную погрешность смещения до десятых ! ! долей процента. ! ! Для радикального снижения по! ! грешности смещения применяют антенны, формирующие две ДНА, которые с„(П ! ) ! ! пересекаются либо касаются друг друга ! ! ! (рис. 8.14,«). Измерение ведется по центральной частоте Гц суммарного спектра (рис. 8.14,6), которая практически не смещается при искажении огибающих б) спектров (погрешность смешения Рис. 8Л4.
двухлепестковая дНА уменьшается в 30 — 50 раз). Этим же мено олпоыу лучу антенны дИС (а) тодом можно бороться с погрешностяи соответствующие спектры ми, вызываемыми искажениями спектра лоплеровского сигнала (б) сигнала из-за слепых вьюот. 178 Контрольные вопросы 1. Какие сигналы и с какой целью обрабатываются в автономных РНУ? 2. В какой системе координат измеряется вектор скорости в ДИС? 3.
Откуда возникает доплеровский сдвиг частоты, если ЛА летит на постоянной высоте? 4. В крейсерском режиме самолет летит с постоянным углом статического тангажа, равным, например, 5'. Что надо сделать, чтобы этот угол не сказывался на точности ДИС'? 5. Что такое В, и Га и почему эти углы называют установочными? Из каких соображений выбирают эти углы? б. С помощью ДИС можно пзчерить радиальную скорость, горизонтальну|о скорость и составляющие вектора скорости по координатным осям выбранной системы координат.
Какие из перечисленных навигационных элементов используются на борту ЛА и для чего? 7. Самолет летит с воздушной скоростью 1200км/ч. Чему равен доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала ДИС(?. = 2см; Ве = 60', Гв = 45', скорость ветра 100кл~?ч) при попутном, встречном н боковом ветре? 8. Ири условиях предыдущей задачи оцените ширину доплеровского спектра. если ширина ДНА равна 5'. Чем ограничена минимальная ширина этого спектра? 9.
Что понимают под развязкой передающего и приемного трактов и как ее обеспечить? 1О. Оцените достоинства и недостатки одноканальных и многоканальных ДИС. 11. Что такое преобразованный сигнал ДИС и как он формируется? ВК Какими л1ерами удается снизить требования к стабильности частот генераторов ДИС'? 13. Оцените достоинства и недостатки ДИС с частотной модуляцией. 14. Из каких соображений выбирают параметры зондирующего сигнала в ДИС с частотной модуляцией? 15. Что такое слепые высоты и как уменьшить их влияние на работу ДИС? 1б. К чему приводит непостоянство масштабного коэффициента при измерении скорости в ДИС и как уменьшить влияние этого фактора на точность ДИС? 17. Каковы причины методических погрешностей ДИС и что физически ограничивает их минимальные значения? 179 Глава 9.
РАДИОВЫСОТОМЕРЫ МАЛЫХ ВЫСОТ 9Л. Принцип действии Радиовысотомеры (РВ) служат для определения истинной высоты полета ЛА, т.е. расстояния Н между установленной на ЛА антенной РВ и расположенной под ЛА точкой подстилающей поверхности. В радионавигации наиболее широкое распространение получили радиовысотомеры малых высот, определяющие высоты, не превышающие 1500м, в целях обеспечения посадки и маловысотного полета ЛА. Такие РВ используются также в качестве датчиков автономных обзорно-сравни- Н тельных систем. Определение высоты полета ЛА основано на радиолокационном прин! ! ципе с использованном отраженного от ! земной поверхности сигнала (рис. 9.1).
Прд Прм Передатчик (Прд) формирует ко- лебания, которые излучаются антен- А! А2 ной А1. Отраженный сигнал (ОС) по- ступает на антенну А2 и приемник Н (Прм). Измеритель высоты (ИВ) вырабатывает сигнал, пропорционаньный времени распространения колебаний до земной поверхности и обРис. 9.1. СтРУктУРа пРостейшего Ратно гн = 2Н!с, а следовательно, пРо- рллиовысотомсра порциональный текущей высоте поле- (штрнхо~а" """"" ~~от~ет~~~уег та Н Известны частотные и импульс- следящему илн импульсному РВ) ные РВ. Частотные РВ работают в режиме непрерывного излучения ЧМ- сигнала. Информация о Н заключена в сдвиге по времени законов излучаемого и отраженного ЧМ-сигналов. В смесителе приемника выделяется разностная частота (частоты биений), значение которой пропорционально гл, а следовательно, и Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
