Тема 6. Основные типы доплеровских измерителей

6.1. По назначению и способу построения измерители вектора скорости ВС могут быть условно разделены на два основных типа: ДИСС, измеряющие путевую скорость и угол сноса ВС или продольную и поперечную составляющие вектора путевой скорости (самолётные ДИСС), и ДИСС, измеряющие полный вектор скорости ВС, т. е. три его составляющие (вертолётные ДИСС). Вектор скорости самолёта всегда направлен вперед и отклонен от продольной оси самолёта на угол не более нескольких десятков градусов; диапазон скоростей, измеряемых самолётными ДИСС, обычно лежит в пределах от 100…200 км/ч до 1000…4000 км/ч; диапазон рабочих высот - от десятков метров до нескольких десятков километров. В связи с этими особенностями в самолётных ДИСС можно выбрать такое расположение антенных лучей, при котором знак доплеровской частоты был бы известен заранее, а величина минимальной доплеровской частоты всегда была бы намного больше нуля. Наряду с этим в самолётных ДИСС, как правило, необходимо измерение путевой скорости и угла сноса и не требуется измерение вертикальной составляющей скорости. В связи этим, как уже отмечалось, самолётные ДИСС могут в принципе иметь не три или четыре, а два антенных луча.

Перемещение вертолёта в пространстве в отличие от самолёта может быть произвольным в ряде случаев, например в режиме висения; вектор скорости может быть равен нулю или быть вблизи нуля и изменять направление. В связи с этим основные отличия вертолётных ДИСС от самолётных определяются необходимостью измерения доплеровских частот вплоть до значений, близких к нулю, а также необходимостью определения знаков допплеровских смещений частоты. Поскольку в вертолётных ДИСС измеряются три составляющие вектора скорости, необходимы измерение и учёт знаков доплеровских смещений частоты сигналов, принимаемых не менее чем по трём некомпланарным лучам.

Диапазон рабочих высот вертолётных ДИСС, как правило, лежит в пределах от нуля до нескольких километров. Объём выходных данных в вертолётных ДИСС существенно больше, чем в самолётных, поскольку наряду с измерением трёх составляющих вектора скорости в полёте вертолёта по маршруту измеряются путевая скорость и угол сноса.

Условность разделения ДИСС на самолётные и вертолётные состоит в том, что применение их не ограничивается самолётами и вертолётами. Так, ДИСС с вертолётным способом построения применяются для обеспечения мягкой посадки космических аппаратов, а ДИСС с самолётным способом построения используются для управления крылатыми ракетами, экранопланами и судами на воздушной подушке.

6.2. Режимы работы доплеровских измерителей

Наряду с рассмотренными особенностями ДИСС, определяемыми их назначением, построение ДИСС в существенной степени зависит от вида модуляции излучаемых колебаний. В различных типах измерителей используются непрерывные немодулированные колебания (непрерывный режим); непрерывные частотно-модулированные колебания (режим частотной модуляции — ЧМ); непрерывно-импульсные колебания (непрерывно-импульсные режимы); импульсные колебания (импульсные режимы).

Способ выделения доплеровской информации о скорости из отражённого сигнала может быть когерентным или автокогерентным. При когерентном приёме частота отражённого сигнала сравнивается с частотой колебаний передатчика, частота биений является доплеровской частотой. При этом возможно определение знака частоты. Когерентный приём сигналов имеет место при использовании в ДИСС в непрерывном режиме, режиме частотной модуляции и непрерывно-импульсном режиме.

При излучении импульсных некогерентных колебаний (автокогерентный приём, импульсный «пакетный» режим, «гладкий» импульсный режим) невозможно выделение доплеровской частоты путём непосредственного сравнения по частоте излучаемых и отражённых колебаний, так как они сдвинуты во времени. В этом случае измерение доплеровских частот основывается на сравнении фаз (частот) колебаний, отражённых от участка местности, с фазами (частотами) одновременно принимаемых колебаний, отражённых от другого участка местности.

При работе ДИСС в непрерывном режиме излучения используются как с модулированные незатухающие колебания, так и модулированные по частоте колебания. В дальнейшем ДЙСС, в которых используются немодулированные колебания, будем называть измерителями с непрерывным излучением, а ДИСС, в которых применяется частотная модуляция излучаемых колебаний, в отличие от первых, - измерителями с частотной модуляцией.

Основным достоинством ДИСС с непрерывным режимом излучения является относительна простота устройства приёмо-передающего тракта.

Применение частотной модуляции позволяет в значительной степени уменьшить влияние паразитной модуляции просачивающихся сигналов на точность измерения доплеровских частот.