Вейцель В.А. Радиосистемы управления (2005) (1151989), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Виды и наааания таких систем определяются составом ВИК, например радиоинерциальная, радиомагвитная, астрорадиомагнитная и т. и. (3). Общая схема комплексной автономной системы (рнс. 7.1) включает: БИК; бортовую электронную циФровую вычислительнуто машину БЭВМ, в которой можно условно выделить подсистему формировании команд ФК и запоминающее устройство ЗУ для запомниаяия координат ),ч цели1 автопилот с органами управления (рулямн); управляемый объект и опорный рздиоорнентир (участок местности), относительно которого измеРЯетсЯ совокупность кооРдинат Хоп На выходе БНК получают оценочные значения )ч", = (Цп Хез) координат ЛА, на основе которых в ФК вырабатывается векторная команда пч = Г (1ю Хз) управления ЛА.
Пропорционально п„отклоняются оргаяы управления. Функция Управления („ определяется как кинематическим методом наведения ЛА (равд. 1.2), так и динамическими характеристиками контура управлении (равд. 1.4). При автономном управлении образуется контур автоматического регулирования (равд. 1.4), замыкаемый через опорный редноориентир. При этом разлн*гают непрерывное или диск- навм ник Рис.
7.1. Струхтурнал схема системы аьтсномяогс улраелеаве 286 следящее, а также корректирующее управление. Это яетсн практической задачей, решаемой системой АР. С помощью АР решаются следугощие основные аадачн: е навигация пилотируемых атмосферных ЛА; ° посадка пилотируемых атмосферных ЛА; ° неведение беспилотных атмосфервьгх ЛА (самолетов н ьпштых ракет); ° коррекция припланетных траекторий КА." з мягкая посадка КА на небесное тело. В соответствии с этими задачамн системы АР разлезаются а подклассы: пилотно-навнгационные, пилотно-посадочные, томатического наведения ракет, космические коррсктвруюе, для мягкой посадки КА и т.
и. Системы автономного радиоупрзвленвя пилотируемыми КА н атмосферными ЛА могут работать как в автоматическом е, так и а автоматизированном, т. е. с участием пилота. При навигации атмосферных ЛА (самолетов, вертолетов) осительно азиной поверхности можно использовать автоомную радиосистему, включающую ДИС, РВ н РВТ, которые измеряют текущие координаты Хе(Г) - (хс(Г), ур), Не(Г).
че(Г), ае(Г)) Прн этом координаты ле„рр определиют в результате интег рнрования состаетстаукяцих проекций оз„. ое„вектора скорости те, получаемых ДИС прн обработке отраженных земной поверхностью радиосигналов. Зги сигналы также могут быть использованы для намерения высоты полета Нс(г) и углов ориентации а„(Г) в многофункциональной доплеровской системе намерения скорюти и высоты (ДИСВ) [4).
ТекУщие КооРдинаты ЛА лс(1), Ус(Г) в ФК (см. Рис. 7.1) сРзвннвзются с аедаянымн (поступающими нз ЗУ) по жесткой или гибкой программе, аазисящей от различных параметров ЛА, помеховой обстановки я рельефа местности. 11о значещпо их рассогласоззння вырабатызаетса команда ущмвления ЛА по местоположению. Аналогично происходят управление по вькоге Н„Я. Для угловой ориентации обычно испольауют инерцнальные системы на основе гироскопов, но при большом времени полета их точность падает из-за нестабильности.
Позтому целесообравна коррекция инерциальных систем с помощью астродатчнков или радновертикаитов над достаточно ровной поверхностью (океаном), 267 что спРаведливо пРи ббм < Е, < 1 Рад. Ошибка согласно (7.4) отрицательная а отличие от (7.3), так как мощность сигнала от участкоз поверхности, расположенных ближе к ее нормали, больше, чем от удаленных участков, н средняя оценка Йе сдвигается к Н,„ »рлуктуационная погрешность РВ и РД рассчитывается по формуле (7.2).
Обычно относительная флуктуационная погрешность з 3...5 раз меньше погрешности смещения (7.3) и (7.4). Флуктуационные погрешности уменьшаютсл при сужении ~~~~~~ А/,. но прн этом аоз)мотает динамическая погрешность. Конкретные Формулы для расчетоз динамических н флуктуационных ошибок РВ даны з [4). Требозания к погрешностям РВ (РД) весьма различны и ааэисят от их применения. При управлении атмосферными ЛА и КА на малых высотах (0,001... 2 км) реэультирукицая относительная погрешкос»ь окааызается порядка +(1,5...3)%. С ростом высоты Не результирующая относительная погрешность обычно уменьшается пропорционально 1/Н и для орбис тельных радиозысотомероэ может составлять 10» и менее [4).
7.2.3. Доплеровский измеритель скорости Это устройство (рис. 7.3) измеряет трн щюекции полного вектора скорости ЛА тз на оси декартовой системы координат, а которой известно положение антенной системы, содержащей три (или четыре) луча с некомпланариыми продольными осами лм, х . л, . На практике антенные системы ДИС либо жестко скрепляются с корпусом ЛА, либо стабилнаируются а неаращающейся (инерциальной) системе координат, реализуемой с помощью бортоэых гироскопов.
По каждому лучу передается зоцэирующий сигнал и принимается радиосигнал от подстилающей позерхностн. Схема ДИС яа рис. 7/3 содержит три идентичных канала, каждый иа которых аналогичен покаааэпому на рис. 7.2. В качестве измеряемого параметра радиосигнала используетея доплерозскнй сдвиг частоты Р по кажд» дому (»-му) лучу, определяемый скалярным произведением тр и единичного вектора х ., напразленного по оси»-й ДНА» Рю=~( „, „)/),, (7.5а) где Х вЂ” длина волны несущего колебания. В данном случае УОС предстазляет собой анэлогоаую или цифроэую систему частотной азтоподстройки, которая пронз- Рнг 'т 3 структуРная схемамноголучзэого доэлерозского измерителя сектора скоростк водит измерение текущего аначения Рд»(Г).
Реаультаты поступают э вычислитель, где реп»ается система уразиений Рд,(О-2(тс(г), х )/хч, »= 1,2,3, (7 55) относительно оценки проекций искомого вектора тэ(Г) з системе координат, где поло»кение векторов х„нзаестно точно з реаультате калиброзки. Сис»ема (7. 55) для трех неиазестиьщ проекций скорости раарешима при трех кекомплзпарпых лучах, При управлении горизонтальным движением ЛА (при нулевых углах крена и тангажа) и намерении тз з бортоаой системе координат (ухщу» э, з которой ось лщ — продольная ось ЛА, а плоскость О'хщущ станоантся горизонтальной. (см. рис. 7.3), ДИС выдает либо оценки проекций оз„„оозз лектора гориаонтальной (пу»езой) скорости оз„, либо его абсолютное е.- а и" <- м»ч»ч» Оснозная аадача ДИС вЂ” как можно точнее оценить гд»(1).
Обычно оценка определяешься как текущее среднее значение частоты доплерозского спектра отрах»енного радиосигна- Оя ла СЮ (Р) (Рис. 7.4). Среднее анаМоре Стыз чение доплероаской частоты Рд, - ) Хбд;(г)4Р/ ~Г /) О .(Р)оИ7. (7.бв) "л( гл гя' о Эта операция приближенно зг ь прснаводится в дискриминаторе Ряс. 7А. Спектры УОС вЂ” ппцюкополосном часгстлоплероэскахтадиосигяэлов, ном дежкторе ЧАП (2, 5). При отраженных от суши и моря определении доплеровской час- тоты воаннкают три типа ошибок, характерных для АРС. Прежде всего вто смещение средней оценки Рдь выавакяое искажениями и сдвигами доплеровского спектра СЮОг) (рис. 7.4) нэд разными типэми поверхности, которые имеют равные статистические характеристики и, как следствие, разные ДОР.
Над поверхностями с пологими неровнастями (типа спокойного моря) ширина ДОР АЕ, составляет единицы градусов. Поэтому основная мощность Родиосигеала сссРеДоточена около ноРмали Но. Углы Еы отклоневиа асей хм относительно Н„обычно составляют 20...30 . Поатому здесь, во-первых, принятый рм лучом рэдиомпиал имеет существенно меньшую мощность, чем при вертиюольном зондировании, во-жорых, распределение принятой мощности по углу имеет подъем в области более сильных отражений (ближе к ноРмали По), а следовательно, в области менывих доплеровских сдвигов частоты.
НапРимер, при гориаонтальном полете ЛА, когда векторы то и х„(для некоторого 0 лежат в одной вертикальной плоскости, имеем К~г„= 2оо мп 0„3., г. В этом случае относительная ошибка из-эа смещения оценки скорости определяется Формулой, аналогичной (7.4): "о "о Ь о о Ы -Аоу„() + боз ) СОЗЭ Е„(407,(1+ АЕЭ„)+ АЕЭ СШО Е,)-Г. Флуктуациоиная погрепгность ощмделяется в основном свойствами радиосигнала и зевисит от эфФектнвной ширины Аую доплеровского спектра (рис. 7.4). При отношении сигнал-шум Л ь 5 для отмеченного случая (при Аг . 4.
47„) среднеквздратическая погрешность измерения ио равна 8 дтгзг, Г., се> где 5(5) = 0,4...0,6 и аависит пг Формы О„„()г) и дискриминационных характеристик частотного детектора. Результирующая точность ДИС составляет единицы — доли щюцента (2, бр Сюда входят также погреппшсти иэ-аа юстировки лучей (направлений х„,,, аппаратурные погрешности УОС н неточности решения уравнений (7.55). 7.2.4. Корреляционный измеритель скорости Корреляционный измеритель скорости (КИС) использует пространственно-временной метод обработки радиосигналов, принятых тремя-четырьмя разнесенными антеннами с ширскимн дяаграьзиамн направленности, оси которых ориентированы в окрестности нормали Н„, Поэтому КИС существенно лучше ДИС по энергетике н по ошибкам, связанным с ДОР.
Одвае> конструкция его достаточно сложна. а работа нестабильна при эволащиях ЛА. Принцип действия КИС (рис. 7.5) проиллюстрирован на примере лвух приемных антенн А,, Аз, Раэнесенньш на базу И - 24,„и одной передающей антенны А, расположенной между ниии. Предпслагзетсн, что вектор скорости чо направ- о Рнс. 7.5. Структурное схема корреляционного иомгрктеля скорости лен вдоль базы и' и антенны последовательно во времени занимают места друг др)та. Для проиэвольнага отражателя Я„. на понерхности образуется путь АеЗ,А, прохщкцения радиоволн от передатчика к приемнику первого канала ПРМ 1.
Через интервал времени т„ (время смещения ЛА на половину базы и/2 = пег„) антенна А займет положение А . а антенна А. — положение А, и тот же самый путь образуется при прохождении радиоволн в антенну А приемника второго канала ПРМ 2. Следовательно, принятые радиосигналы от Б, будут одинаковые в А, и Ат со сдвигом по времени на то. Далее этот вывод можно обобщить на произвольную совокупность отражателей, попедзюпрпс в эффективную угловую ширину диаграмм ЛО, приемопередающих антенн. Угол Ьбм обычно достаточно широк (О,б... 1 рзд).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
