Литература / Гришин Ю.П., Ипатов В.П., Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы (1990)

:действуют одновременно приходящие отраженные сигналы,

!непрерывного излучения, позволяет радикально снизить

*В ДИСС с ЧМ выбором соответствующей гармоники

можно записать в виде

371

имеющий частоту /и+/пч, формируется путем выделения верхней боковой частоты на выходе балансного модуля­ тора, осуществляющего смешение сигналов ГВЧ и гене­ ратора опорной частоты for=fm-

На выходе смесителя УПЧ выделяет из сложного

Fwi(i=l,2, 3).

С выхода УПЧ сигнал поступает на квадратурный смеситель, который при смешении с опорным напряжением частоты fm + nFM, формируемым вторым смесителем, вы­ деляет доплеровское смещение +FWi с сохранением знака, определяемого схемой преобразования. Доплеровские сме­ щения FWi всех трех каналов используются для вычисления значений W и ф.

В канале измерения дальности сигнал на частоте nFM выделяется первым смесителем и полосовым УПЧ, на выходе которого напряжение подвергается квадратичному преобразованию. В результате преобразования получается напряжение, которое содержит составляющую на частоте

флуктуаций и пропорциональной дальности Dt до отра­ жающей поверхности по /-му лучу. Измерив фазометром фазовый сдвиг на частоте 2»FM, можно найти D; в каждом из трех каналов, а затем с помощью вычислителя рассчитать высоту Н и углы крена и тангажа ЛА. Такой комбинированный измеритель очень удобен для вертолетов

задержки между отраженными от подстилающей поверх­ ности сигналами, принимаемыми разнесенными антеннами, расположенными на ЛА.

Предположим, что передающая антенна Аа и две

373

Шкала W Измеритель

U~K'r)

Рис. 17.12

взаимной корреляции сигналов s^t) и s2(z + t3), принятых первой и второй антеннами и смещенных по времени на

т1> 51(z)52(/ + t3), будет соответствовать моменту, когда ЛА пролетит расстояние, равное d. Если в первый канал приемника (рис. 17.12, б) ввести устройство регулируемой

задержки T=i=dfW, то функция 51(z)52(z + t3) = ^(t3) до­ стигнет максимального значения, фиксируемого прибором на выходе усредняющего фильтра. При этом шкала регулятора задержки может быть проградуирована в еди­ ницах путевой скорости.

В реальных измерителях применяется три приемных антенны At, А2 и А3 (рис. 17.13), что позволяет измерять не только W, но и угол сноса <р.

Задержки сигналов, принимаемых парами антенн AtA2 и А1А3, соответствуют максимальным значениям функций взаимной корреляции:

Ti2m = z/i cos(a —<p)/(Bzcosa);

Ti з m — cos (a + <p)/( W^cos a).

Фиксируя значения r12m и x13m, из уравнений (17.15) определяют W и <р.

374

Так же как и в случае ДИСС, точность корре­ ляционных измерителей падает при эволюциях ЛА. Так, относительная погрешность измерения IV при полете с углом тангажа т| равна АИ//И/=1— cost). Приме­ рно такова же относи­ тельная погрешность из­ мерения угла сноса <р,

если его абсолютное значение незначительно. Флуктуационная погрешность корреляционных измери­

телей связана с ограниченным временем усреднения в ре­ альных измерителях.

Сравнение доплеровских 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 они сохраняют работоспособность и при спокойной поверхно­ сти. Это объясняется тем, что ДНА корреляционных измерителей направлены вертикально и отраженные сигналы при спокойной поверхности не только не пропадают, как в ДИСС с наклонным облучением поверхности, а даже возрастают.

На основе корреляционного метода возможно создание и комбинированного измерителя для определения высоты и составляющих скорости полета ЛА.

§ 17.5. ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ В СОСТАВЕ НАВИГАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА

Возрастающие требования к точности и надежности управления полетом ЛА удовлетворяются как путем улучшения характеристик отдельных навигационных измерителей, так и объединением их в единый на­ вигационный комплекс. В состав комплекса в различных сочетаниях включают инерциальную систему навигации, доплеровский (или корреляционный) измеритель путевой скорости и угла сноса, датчик воздушной скорости, измеритель курса, крена и тангажа (курсовертикаль), а также угломерно-дальномерную систему ближней навигации (РСБН), радиосистему дальней навигации

375

(РСДН), бортовую РЛС и другие датчики навигационной информации.

Объединение и обработка навигационной информации осуществляются с помощью бортовой ЭВМ. При этом обеспечивается непрерывное автоматическое измерение ко­ ординат ЛА, его путевой и воздушной скорости, курса, углов сноса, крена и тангажа, барометрической и истинной высот.

Основой непрерывного определения координат ЛА является счисление пути с помощью данных инерциальной системы навигации, измерителей воздушной скорости, курса, крена и танагажа, а также путевой скорости и угла сноса, измеряемых ДИСС или корреляционным измерителем.

Объединение инерциальной и доплеровской систем при счислении пути повышает надежность и точность управ­ ления полетом, поэтому радиотехнический измеритель скорости стал неотъемлемым элементом пилотажно-нави­ гационных комплексов.

Подробному рассмотрению совместной обработки ин­ формации в навигационных комплексах посвящена гл. 22, поэтому здесь эти вопросы не затрагиваются.

Q В чем причины больших погрешностей измерения однолу-

•чевых ДИСС?

Точность измерения какого параметра и почему повышается при использовании двухлучевой ДИСС?

Каким образом должны быть расположены лучи двухлучсвой ДИСС для получения высокой точности измерения путевой скорости?

Каковы достоинства трехлучсвых и чстырехлучевых ДИСС? Сравните преимущества и недостатки ДИСС с непрерывным

и импульсным излучением.

Как определяются угол сноса и путевая скорость ДИСС, работающим в автокогерентном режиме?

Какие преимущества дает применение в ДИСС частотной модуляции излучаемого сигнала? ’ В чем заключается корреляционный метод измерения путе­ вой скорости и угла сноса?

С какой целью объединяют отдельные навигационные измерители в единый навигационный комплекс? Определите допустимую погрешность в установке угла облучения Р в случае однолучевого и двустороннего двух­ лучевого ДИСС для получения относительной погрешности

измерения путевой скорости, нс превышающей 0,15%.

376

Рис. 18.1

Фазовые методы основаны на измерении разности фаз колебаний, принимаемых двумя антеннами, разнесен­ ными в пространстве (радиопеленгатор). Прием может осуществляться и на одну антенну, но тогда сигнал должен излучаться разнесенными антеннами (фазовый радиомаяк).

Проанализируем пеленгование объекта фазовым мето­ дом для двух ненаправленных приемных антенн и Л2 (рис. 18.1). Пусть расстояние между антеннами, называемое базой, равно d, а пеленгуемый объект удален от центра

AZ) = Z>2 — Dl = dsiaa, где а—угол между направлением на объект и нормалью к базе, проходящей через ее середину. Зная базу и измеряя тем или иным способом разность расстояний AZ) можно найти направление на пеленгуемый объект а.

При фазовом методе измеряется разность фаз <р ко­

А'И При применении в качестве фазочувствительного элемента

фазового детектора напряжение на его выходе

378

благодаря чему напряжение на входе детектора можно считать постоянным. Тогда выражение для ^/фд(о() можно записать в виде

на выходе фазового детектора не зависит от знака отклонения оси антенны от направления на объект. Для устранения этого недостатка в один из приемных каналов вводят цепь сдвига фазы на л/2, вследствие чего зави­ симость £/фД(а) приобретает вид дискриминационной харак­ теристики:

При малых значениях а зависимость 17фд(а) имеет

Таким образом, по напряжению на выходе фазового детектора можно найти значение и знак угла рассогла­ сования а.

Зависимость нормированного напряжения рассогласо­ вания Цфд/Ц, от Угла рассогласования а называется

ционной характеристики или чувствительностью пеленго­ вания:

но, и точность пеленгования растут с увеличением от­ ношения d Гкк. Однако при J/XB>l/2 появляется не­ однозначность измерения угла, что следует из выражения (18.3). Для исключения неоднозначности применяют (так же как в фазовых дальномерных системах) нескольких шкал, т. е. проводят измерения при различных отношениях <//хи.

379

Необходимо подчеркнуть, что рассмотренный фазовый угломер с ненаправленными антеннами не обладает раз­ решающей способностью по углу, поскольку два или несколько источников сигнала, расположенных на различ­ ных направлениях, создадут в антеннах единый результи­ рующий сигнал (если они неразделимы по другим пара­ метрам), что исключает возможность их раздельного наблюдения и измерения пеленгов. Для разрешения сиг­ налов по углу необходимы антенны с достаточно узкой амплитудной характеристикой направленности.

Для измерения азимута а и угла места 0 фазовый радиопеленгатор должен иметь две пары’ антенн с взаимно перпендикулярными базами, расположенными в горизон­ тальной плоскости. Измерение разности фаз первой и вто­

Если база первой пары совпадает с направлением север-юг, а второй—восток-запад, то угол а будет истин­ ным азимутом.

Для импульсных сигналов при многоканальной схеме обработки можно определить направление в течение одного импульса, поэтому такие угломеры называют

моноимпулъсны.чи.

В моноимпульсных системах, которые широко приме­ няются в радиолокации (подробнее см. § 18.6), используют как фазовый, так и амплитудный методы пеленгования.

Получили распространение также фазовые радиопелен­ гаторы, в которых изменение фазы сигнала вызвано эффектом Доплера. Простейший пеленгатор такого типа имеет ненаправленную в горизонтальной плоскости антенну А2, которая движется с угловой скоростью Q по окруж­ ности радиусом г вокруг центральной антенны А2. По­ скольку при движении антенны ее расстояние до источника излучения меняется с периодом 2я/£2, возникает эффект Доплера, вызывающий фазовую модуляцию ЭДС, наво­

выделено при сравнении сигнала антенн А^ и А2 в фазовом детекторе.

?80