Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Такой комбинированный измеритель очень удобен для вертолетов и космических аппаратов с мягкой посадкой. 7.6. Корреляционный метод измерения путевой скорости и угла сноса 301 Принцип корреляционного метода измерения путевой скорости В'и угла сноса д заключается в измерении времени задержки между отраженными от подстилающей поверхности сигналами, принимаемыми разнесенными антеннами, расположенными на ЛА. Предположим сначала, что передающая антенна А„, две приемные антенны А1 и А2 (рис.
7.21, а) расположены на продольной оси ЛА на расстоянии Ы и имеют ДНА, направленные вертикально вниз, а полет происходит без сноса (р = О). - — — ось ЛА Отражаюшая поверхность Измеритель и- к~,) Рис. 7.2!. Метод корреляционного измерения И' и хр (а) и структурная схема корреляционного измерителя (б) Рис. 7.22. Измерение Ю'и хр корреляционным измерителем 302 Тогда максимальное значение функции взаимной корреляции з,Яя2(г+тз) сигналов з,(г) и з,(г+ т,), принятых первой и второй антеннами и смещенных по времени на т„будет соответствовать моменту, когда ЛА пролетит расстояние, равное И. Если в первый канал приемника (рис.
7.21, б) ввести устройство регулируемой задержки, то при установке задержки, равной т, =т„, =с(/И', функция К(т,) = з,(г)з,(г+ т,) достигает максимального значения, фиксируемого прибором на выходе усредняющего фильтра. При этом шкала регулятора задержки может быть проградуирована непосредственно в единицах путевой скорости. В реальных измерителях применяются три приемных антенны А1, А2 и АЗ (рис. 7.22), что позволяет измерять не только путевую скорость И; но и угол сноса у. Задержки сигналов, принимаемых парами антенн А1, А2 и А1, АЗ, соответствующие максимальным значениям функций взаимной корреляции, будут равны соответственно; (7.
34) т„, = ~Х, сов(а — <р) /(И" соа а); т„„, =0, сов(а+д)/(И'сова). (7.35) 303 Фиксируя значения тх,л, и т„,„,, из уравнений (7.34) и (7.35) можно определить И'и <р. Так же, как и в случае ДИСС, точность корреляционных измерителей падает при эволюциях ЛА. Так, относительная погрешность определения путевой скорости И'при полете с углом тангажа т) равна ЬИ/ И'=! — соаг). Примерно такова же относительная погрешность измерения угла сноса д, если его абсолютное значение незначительно.
Флуктуационная погрешность корреляционных измерителей связана с ограниченным временем усреднения в реальных измерителях. Сравнение допплеровских и корреляционных измерителей показывает, что по точности они примерно равноценны. Однако при полете над водной поверхностью корреляционные измерители предпочтительнее, так как в отличие от ДИСС сохраняют работоспособность и при спокойной поверхности, поскольку ДНА корреляционных измерителей направлены вертикально и отраженные сигналы при спокойной поверхности не только не пропадают, как в ДИСС с наююнным облучением поверхности, а даже возрастают. На основе корреляционного метода возможно создание комбинированного измерителя для определения высоты и составляющих скорости полета ЛА.
7.7. Беззапросный и запросный измерители радиальной скорости объектов В беззапросном измерителе радиальная составляющая скорости и„измеряется по допплеровскому смещению частоты Т,, излучаемой высокостабильным генератором колебаний, расположенным на движущемся объекте. Допплеровское смещение Г„в случаях, когда в, много меньше скорости распространения радиоволн с и релятивистскими эффектами можно пренебречь, может быть найдено по формуле ~; =Л-Л =-Л вЂ” ", с где Т, — частота сигнала, принимаемого измерителем. При этом обычно в измерителе принимаемый сигнал подвергают преобразованию на более низкую частоту и фильтруют с помощью системы фазовой подстройки частоты (ФАПЧ), а затем с помощью местного эталонного генератора с частотой Т, переводят на частоту Р„,„, отличающуюся от допплеровского смещения на величину Г„= Т, - Т, > Е„, называемую частотой подставки.
Введение частоты подставки Г„позволяет определять знак Г а следовательно, и знак скорости объекта. В измерителях применяют циФровой метод, при котором после системы ФАПЧ осуществляется счет «нулей», т.е. моментов перехода колебаний через нулевой уровень. При этом возможно применение двух типов измерителей: частотомеров и периодомеров. В частотомерах измерение частоты Г„,„производят сравнением числа периодов колебаний измеряемой частоты с мерным интервалом Тм, который формируется из известного числа и, периодов Т,„колебаний генератора счетной частоты п ' изм п,Т В периодомерах определяется число и периодов Ти„за фиксированный промежуток времени Т ! %Т изм ' изм Отсюда изм ~ичЛО/Л Для определения радиальной скорости зз, объекта по измеренной частоте Г„з„используется формула 304 ~~и ~изм (/О /э) )и Л (7.36) В запросных системах измеряется допплеровское смешение частоты сигнала, ретранслированного объектом, радиальная скорость которого определяется измерителем.
При ретрансляции частота сигнала запроса / преобразуется в т// раз, что позволяет при непрерывном излучении сигнала измерителем скорости избежать воздействия сравнительно мощного излучаемого сигнала на прием ответного сигнала, ретранслированного объектом. При этом для исключения воздействия гармоник основной частоты целые числа т и ) выбираются взаимно простыми. Частоту сигнала, принимаемого измерителем скорости, можно представить в виде т ! — в,/с 1+о,/с Пренебрегая релятивистскими эффектами при о, «с, допплеровское смещение можно определить по формуле т 2г„т ~. =Л- — /' =- —" — /з 7 с ! При е =! частота допплеровского смешения / =-,(/..~.,), где Р;„— допплеровское смещение запросного сигнала, принимаемого бортовы и ретранслятором.
В измерителе скорости с запросным сигналом лля сохранения знака допплеровского смешения также вводится частота подставки Е„= ЙГ„связанная с частотой запроса известным постоянным коэффициентом, что гарантирует стабильность частоты г"„. 305 2в, г„= — — ' /„ с что имеет место при измерении радиальной скорости объекта по частоте отраженною им сигнала радиолокационной станции. При преобразовании частоты запросного сигнала на борту объекта в т//раз необходимо выделить несущую частоту с помощью узкополосного фильтра, причем полоса пропускания фильтра должна быть достаточной для подавления боковых составляющих спектра. Для исключения влияния нестабильности частоты гетеродина при преобразовании частоты в бортовом ретрансляторе используется схема с двойным преобразованием частоты (рис. 7.23). Частота преобразованного бортовым ретранслятором сигнала Рис.
7.23. Измеритель допплеровсхой частоты с двойным преобразовани- ем частоты Таким образом, радиальную скорость можно определить по частоте, измеряемой в измерителе скорости г„,„, используя формулу (7.37) 2(т /!)7, В командно-измерительных комплексах находят применение измерители скорости, в которых используются беззапросный и запросный методы измерения, выбираемые по команде в зависимости от решаемой системой задачи*.
7.8. Измерители координат и скорости в составе навигационного комплекса Возрастающие требования к точности и надежности управления полетом ЛА удовлетворяются как путем улучшения характеристик отдельных измерителей, так и объединением их в единый навигационный комплекс. В состав комплекса (рис. 7.24) в различных сочетаниях включают инерциальную навигационную систему (ИНС), допплеровский (корреляционный) измеритель путевой скорости и угла сноса са- ' Основы рааиоуправления / Под ред. В.А. Вейнеяя.
— М.; «Радио и связь», 1995. 306 молета, датчик воздушной скорости, входящий в состав системы воздушных сигналов (СВС), систему курсовертикали (СКВ) в качестве вспомогательного измерителя курса, РВ для измерения высоты и скорости ее изменения, приемоиндикаторы СРНС и РСБН и бортовую РЛС. Данные этих устройств обрабатываются в бортовом вычислительном устройстве. При этом обеспечивается непрерывное автоматическое измерение координат ЛА, его путевой и воздушной скорости, курса, углов сноса, крена и тангажа, барометрической и истинной высот. Основой непрерывного определения координат является счисление пути с помощью данных ИНС, измерителя воздушной скорости, курса, крена и тангажа, а также путевой скорости и угла сноса, измеряемых ДИСС.
Так как датчики систем, входящих в навигационный комплекс, определяют навигационные параметры в собственной системе координат, в алгоритмах навигационного вычислительного устройства предусмотрена процедура преобразования данных этих систем в единую систему координат, в которой осуществляется счисление пути. Навигационный комплекс является составной частью комплекса пилотажно-навигационного оборудования (КПНО), который включает также систему автоматического управления (САУ) самолетом и системы индикации и отображения пилотажно-навигационной информации.
Гу мам ции Рис. 7.24. Структурная схема бортового навигационного комплекса 307 В круг задач, решаемых КПНО, помимо непрерывного определения координат и вектора скорости самолета, входят программирование маршрута полета, вычисление и передача в САУ управляющих сигналов, выдача информации системам индикации и отображения информации, автоматический контроль исправности бортовых устройств и систем КПНО, а также автоматическая стабилизация полета. В последние годы круг задач, решаемых радиоэлектронными средствами обеспечения безопасности полетов и организации воздушного движения, чрезвычайно расширился. В употребление вошли новые названия этой области техники: авионика и венгра- ника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
