Методы определения положения цели в пространстве

Дальномерный метод определения местоположения

Данный метод основан на измерении дальностей между объектом и точками (маяками), местоположение которых известно. Измерить дальность от маяка до объекта (и наоборот) можно несколькими способами, например:

отправив сигнал и получив ответ, измерить время движения сигнала в обоих направлениях, умножить его на скорость распространения сигнала и разделить пополам, так как сигнал дважды прошел одно и тоже расстояние;

 

имея синхронные часы на маяке и объекте, а также зная директивные моменты времени излучения сигнала маяком, вычислить задержку на распространения сигнала до объекта и, тем самым, вычислить расстояние (дальность) от маяка до объекта.

Число маяков должно быть не менее двух для решения навигационной задачи на плоскости и не менее трех – в пространстве.

Рисунок 1. - Дальномерный метод определения местоположения.

X₁, Y₁ - известны;

X₂, Y₂ - известны;

Линия положения - окружность на плоскости; поверхность положения - сфера в пространстве.

Угломерный метод определения местоположения

Данный метод основан на измерении направлений – «взятии пеленгов» - на объект из нескольких точек наблюдения. Как правило, пеленг определяется как угол между направлением на объект и линией «юг-север» или любой другой.

Рисунок 1. - Угломерный метод определения местоположения.

X₁, Y₁ - известны;

X₂, Y₂ - известны.

Разностно-дальномерный метод определения местоположения

Данный метод основан на том, что сигнал, излученный объектом, поступит на более дальний приемник (или сигналы, излученные маяками, будут приняты объектом) с задержкой по времени, пропорциональной разнице дальностей между объектом и приемниками (маяками).

 

Рисунок 1. - Разностно-дальномерный метод определения местоположения.

X₁, Y₁ - известны;

X₂, Y₂ - известны;

X₃, Y₃ - известны.

Также метод основан на использовании свойства гиперболы: разность расстояний ΔD от любой точки гиперболы до двух определенных точек, называемых фокусами (гиперболе не принадлежат), есть величина постоянная.

На объекте принимаются сигналы от маяков 1 и 2, вычисляется задержка по времени Δt₁ и соответствующая ей разность дальностей ΔD₁.

Проводится линия положения – гипербола 1 - для двух фокусов-маяков F₁ и F₂.

На объекте принимаются сигналы от маяков 1 и 3, вычисляется задержка по времени Δt₂ и соответствующая ей разность дальностей ΔD₂.

Проводится линия положения – гипербола 2 - для двух фокусов-маяков F₁ и F₃.

Пересечение линий положения определяет местоположение объекта.

 

Рисунок 2. - Разностно-дальномерный метод определения местоположения.

X₁, Y₁ - известны;

X₂, Y₂ - известны;

X₃, Y₃ - известны.

Линия положения - гипербола; поверхность положения - гиперболоид.

Методы измерения радиальной скорости

 

Измерения радиальной скорости основано на определении допплеровского сдвига частоты отраженного сигнала. Схема простейшей станции, обеспечивающей измерение допплеровской частоты сигналов, приведена на рис.2.16.

 

Рис.2.16. Функциональная схема измерителя доплеровской частоты.

 

Генератор высокой частоты (f₀) создаёт незатухающие колебания, излучаемые в пространство. Частота сигнала, отражённого от движущейся цели, будет отличаться от f₀ на доплеровский сдвиг F_Д; отражённый сигнал можно записано в таком виде:

.

Принятые колебания смешиваются с колебаниями генератора  . На выходе смесителя образуются колебания с частотой Допплера. Огибающая высокочастотных колебаний (частота биений) выделяется с помощью амплитудного детектора. Далее колебания на частоте F_Д усиливаются и подводятся к измерителю частоты. Шкала измерителя градуируется прямо в единицах радиальной скорости цели

.

(2.18)

Достоинства метода:

      простота устройства станции;

      нечувствительность к медленным уходам частоты генератора.

Недостатки метода:

       высокие требования к кратковременной стабильности частоты генератора (за время распространения радиоволн до цели и обратно);

       влияние любой паразитной модуляции колебаний генератора на работоспособность устройства;

       возникновение помех работы станции при наличии нескольких целей (на выходе детектора будут образовываться комбинации допплеровских частот и их гармоник [kF_ДimF_Дj]).