Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации (1992) (1151790), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Импульсный разиостио-дальномерный метод. Трудности, связанные с реализацией импульсного дальномерного метода в радионавигации, привели к широкому использованию разностно-дальномерного метода, при котором не требуются высокостабильные эталоны времени, а также передатчик на движущемся объекте. Принцип действия импульсной разностно-дальномерной системы состоит в следующем. Ведущая радиостанция, расположенная в фиксированной точке А (см.
рис. 1.2,г), в момент времени ~, излучает импульсный сигнал, который принимается ведомой радиостанцией в фиксированной точке В в момент времени 1,+сЦс, где и' — расстояние между точками А и В (база). Ведомая станция с некоторой заранее выбранной задержкой 1, излучает импульс, поступающий в приемоиндикатор подвижного объекта в точке М в момент 1,+ +с(/с+1,+Из/с. Кроме того, в точку М поступает импульс ведущей станции в момент 10+И~/с.
Приемоиндикатор измеряет временной интервал между принимаемыми импульсами ведущей и ведомой станций; т = Я, — КД1с + д1с + Г„ (3.8) который не зависит от начала отсчета бч Поэтому для синхронизации работы станций эталонов времени не требуется. Задержка 1, имеет постоянную Г, и переменную г„(кодовую) составляющие: т,=г„+1,. Постоянная задержка („ зависит от размеров базы и вводится для устранения неоднозначности определения т и для различения импульсов ведущей и ведомой станций в приемоиндикаторе. Кодовая задержка повышает помехозащищенность РНС, а также затрудняет использование радионавигационной информации абонентами, не заключившими договор с владельцами системы. Так как задержка Г, и длина базы д известны, то, измерив временнбй интервал (8), можно найти разность дальностей )с2 — А'ь Для определения местоположения объекта необходима по крайней мере еще одна ведомая станция, расположенная так, чтобы линии положения (гиперболы) двух пар станций пересекались (см.
рис. 1.3,в). Синхронизация работы ведомых станций осуществляется по сигналам ведущей станции. 127 Фазовый метод. Фазовый метод радиодальнометрии основан на измерении разности фаз излучаемых и принимаемых колебаний. Генератор масштабной частоты ГМЧ (рис. 3.3) модулирует по амплитуде колебания генератора высокой частоты ГВЧ, которые излучаются в пространство. На фазометр Ф с ГМЧ поступают колебания з~ — — А181п(г» Г+чм) и сигнал с выхода приемника, который без учета шумов можно записать в виде э~=А~э(п(м (1 — т)+фо+ +ч~„+ч~х), где ы„— масштабная частота; чм — начальная фаза; т — время запаздывания сигнала; ~р„— фазовый сдвиг, возникающий при отражении радиоволн от объекта; ~р, — фазовый сдвиг сигнала в цепях дальномера.
Разность фаз сигналов з, и з2 ° фр=имт тот — $д. Поэтому время запаздывания т= (ар+~рот+ +~2„)/в,, и, следовательно, дальность до объекта согласно (2) )г = ((рр + ~р„+ (рц) с12м„. (3.9) Таким образом, если предварительно определить сдвиг фаз Ч~„ и ~г„, то, измерив разность фаз ~„можно найти дальность. Выражение (9) справедливо и при работе с ответчиком. В этом случае под Ч~„следует понимать фазовый сдвиг сигнала в цепях ответчика. Абсолютная погрешность измерения дальности согласно (9) Ы = (Д(р + Д(рм + ДЧ ) с12и„, (3.10) где ДЧ~р, ДЧ~.„ДЧ~х — абсолютные ошибки определения разности фаз, сдвига фазы при отражении и сдвига фазы в цепях дальномера соответственно.
Дальномерная ошибка в соответствии с (1О) обратно пропорциональна масштабной частоте. Поэтому для уменьшения Д)г нужно увеличивать м . Однако при этом будет уменьшаться диапазон однозначного измерения дальности. Дело в том, что однозначное измерение разности фаз двух колебаний возможно в пределах не более 2я. Следовательно, для однозначного измерения дальности необходимо, чтобы фг мах = ммтпмх = мм Жпах1~ ~~ т. е. частота ),=м„/2п масштабных колебаний и их период Т„= = 1,/1„должны удовлетворять условию )„(с!2й „, Т„) 2И „!с. (3.
11) Этому условию удовлетворяют сравнительно низкие частоты. Например, при 1г,„=150 км ~„(1 кГц. Чтобы обеспечить требуемую точность и в то же время однозначность фазовой дальнометрии, используют две масштабные частоты или более, т. е. применяют многошкальный метод измерения дальности. Вначале однозначно измеряют дальность на низкой масштабной частоте, т. е, по грубой шкале. Затем измерения производят на второй, более высокой масштабной частоте, т, е, по более точной шкале. При этом, что- 128 Рис. 3.3. Структурная схема фазового дальномера Рис.
3.4. Семейство линий ноложения для фазовой развостно-дальномерной системы бы сохранялась однозначность дальнометрии, период второй мас- штабной частоты Т,„должен превышать погрешность измерения временного запаздывания Лт1 на первой масштабной частоте (т. е. по грубой шкале). Достоинства фазовой дальнометрии: малая пиковая мощность генерируемых колебаний благодаря непрерывности излучения, воз- можность изменения малых дальностей, простота измерителя, сравнительно малая аппаратурная погрешность.
Недостатки: от. сутствие разрешения объектов по дальности, необходимость ис. пользования двух антенн для эффективной развязки передающе- го и приемного каналов. Фазовый разностно-дальномерный метод. Определение разно- сти расстояний фазовым методом сводится к измерению разно- сти фаз двух когерентных колебаний, поступающих в точку при- ема из двух разнесенных РНТ. Пусть в РНТ А и В (рнс. 3.4) расположены радиостанции, излучающие сигналы зл=алсоз(ыд/+ +юрлю), зв=пвсоз(гюв/+<рве). Для простоты изложения сути мето- да предположим, что гюд — — шв — — гю, ~рл=хрв=юрю.
Тогда в точке М текущие значения фаз колебаний, прошедших расстояния ЯА и /св.' юРАм ез ю+ юйю ез/хА/с, <Рвм = аз 1+ юйю ге )хвlс. Если РПрУ в точке М принимает рассматриваемые два сигнала раздельно и подает их на фазометр, то последний измерит раз. ность фаз фр = юрдм — юрлв = аз (РА — /хв)/с = (2п/Х) (/хл — Рв), Отсюда разность расстояний йЯ = (Х/2п) ~рр. (3.12) Множеству постоянных значений разностей расстояний (хохю= =сова(, 4=1, 2, ...) соответствует семейство линий положения в виде софокусных гипербол (рис.
3.4). Местоположение подвижно- 129 го объекта определяется точкой пересечения двух гипербол (т. е. нужны две пары радиостанций). Среднеквадратическая ошибка определения разности расстояний согласно (12) озл = (Х12п) о,р, где о — среднеквадратическая погрешность измерения разности фаз, Как видим, дпя повышения точности измерения разности расстояний необходимо уменьшать длину волны (повышать частоту). Однако при этом может возникнуть многозначность отсчета Л)с.
Однозначное измерение разности фаз будет при ур — — 2пАЙ/Х( (2п. Следовательно, максимальное значение разности расстояний, измеряемой однозначно, Л)г „=А. При Ь17)М .~ показания фазометра повторяются, что и влечет многозначность отсчета разности расстояний. Линии положения, для которых разность фаз между сигналами из двух РНТ кратна 2л, разделяют рабочую зону РНС на области однозначного отсчета — чразоеые дорожки (см. рис. 3.4). Ширина дорожки др, т. е. кратчайшее расстояние ММ' между двумя линиями положения, находится с помощью результатов, изложенных в гл.
7 (см. формулу (7.8)): 4 = бй„„/2з(п (у,'2) = Ы2 з(п (712), (3. 14) где т — угол, под которым видна база д из точки М. Если эта точка лежит на базе, то у=180' и ширина дорожки минимальна: др ы= 1/2. Следовательно, число дорожек й! = иИо нд — — 2гЦ. (3.15) Соотношения (!3) — (15) используют при расчете масштабной сетки линий положения, которые наносят на специальную навигационную карту. Неоднозначность отсчета можно устранить с помощью счетчика фазовых циклов, срабатывающего каждый раз, когда разность фаз принимаемых сигналов превышает 2пп, и=!, 2, ....
Неоднозначность измерений устраняют также применением многошкального метода; с помощью дополнительных сеток линий положения, образуемых при использовании более низких частот, на которых измеряется разность фаз. Для реализации рассмотренного фазового разностно-дальномерного метода необходимо обеспечить раздельный прием сигналов, приходящих нз двух РНТ. Однако при работе радиостанций на одной несущей частоте это практически неосуществимо, так как излучаемые сигналы будут интерферировать в пространстве я РПрУ примет суммарный сигнал, из которого нельзя извлечь информацию о разности расстояний. Для преодоления этой трудности используют частотнуюлибо временную селекцию сигналов. Частотную селекцию обеспечивают излучением сигналов на разных 130 4 "з а) Ф) ,7ув/Е Рис.
Зб Структурная схема (а) и диаграммы изменения частоты излучаемого и принимаемого сигналов (б) чзстотиого дальномера несущих частотах тол и гов, причем удобно, чтобы гол/оти=т/п, где гл и п — целые числа. Такие сигналы принимаются РПрУ по разным частотным каналам; после усиления сигналы с помощью умножителей частоты приводятся к одной частоте от=голл=гонят, на которой изменяется разность фаз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
