Радиотехнические системы. Практикум-1

Таблица 4.1 – Исходные данные

Рисунок 4.1 – Функциональная схема управления

Поворотом зеркала антенны (А) объект наблюдения удерживается в равносигнальной зоне диаграммы направленности (ДНА) антенны РЛС. Временную синхронизацию всех устройств РЛС обеспечивает блок синхронизации (Синх), антенный переключатель (АП) позволяет использовать одну антенну для передачи и приёма высокочастотного сигнала.

Бортовой приемник объекта управления (ОУ) содержит антенну (А) и приёмник высокочастотных сигналов, детектор сигнала ошибки (ДСО), опорный генератор (ОГ), фазовые детекторы (ФДх и ФДу) , автопилот по трем координатам (АПх , АПу , АПz) и рулевой тракт для преобразования сигналов бортового приёмника в сигнал управления рулями ОУ. ДСО выделяет сигнал отклонения ОУ от равносигнальной зоны, который после преобразования с помощью ОГ и фазовых детекторов в отклонения по координатам x и y подается на автопилот, определяющий необходимые величины коррекции положения ОУ; АПz обеспечивает стабилизацию положения ОУ по третьей координате (например, по крену), для этой цели автопилоты обычно имеют гироскопы с тремя степенями свободы.

31

4 Вопросы для самостоятельной подготовки

4.1Что общего и в чём различие телеуправления и самонаведения?

4.2Какие методы телеуправления вам известны, в чём их отличительные признаки, достоинства, недостатки?

4.3Какие методы самонаведения вам известны, в чём их отличительные признаки, достоинства, недостатки?

4.4Постройте траекторию движения ОУ по методу параллельного движения. Поясните кинематику движения ОУ.

4.5Постройте траекторию движения ОУ по методу накрытия, поясните кинематику движения ОУ.

4.6Приведите структурную схему аппаратуры управления по радиолучу, поясните назначение основных узлов.

4.7Что такое следящий измеритель направления (СИН)? Поясните принципы его работы.

4.8Поясните принцип равносигнального метода пеленгации и управ-

ления.

4.9Приведите структурную схему радиосистемы, реализующей равносигнальный метод пеленгации и управления.

4.10Поясните принцип работы моноимпульсных измерителей координат в следящих измерителях направления.

4.11Какие разновидности моноимпульсных измерителей координат вам известны, в чём их особенности, достоинства и недостатки?

5 Лабораторное задание

5.1 Определить время встречи ОУ и ОН, параметры и траекторию движения ОУ для заданного варианта характеристик ОН, ОУ и ПУ при наведении:

−по методу накрытия;

−по методу параллельного сближения;

−по методу пропорциональной навигации.

5.2Сравнить результаты измерений времени встречи ОУ и ОН, параметры и траекторию движения ОУ, полученные в п.п. 5.1, и результаты расчётов при предварительной подготовке к работе.

5.3Исследовать влияние характеристик ОН, ОУ и ПУ на время встречи и траекторию движения ОУ для:

– метода накрытия;

– метода параллельного сближения;

– метода пропорциональной навигации;

– сравнить результаты измерений и наблюдений.

32

6 Порядок выполнения работы

6.1 Запустить программу Lab6_ЭВМ. exe.

Последующие действия выполняются в соответствии с выводимыми на экране монитора сообщениями в диалоговом режиме и лабораторным заданием.

6.2Измерить параметры движения ОУ и время встречи ОУ и ОН при наведении ОУ по методу накрытия.

В качестве характеристик ОН, ОУ и ПУ использовать величины, заданные вариантом (таблица 4.1). Результаты измерений вывести на принтер (отдельно таблицу параметров движения и график траектории движения ОУ). Если принтер не позволяет вывести график траектории движения ОУ, ограничиться её наблюдением.

6.3Повторить измерения по пункту 6.2 при наведении ОУ по методу параллельного сближения.

6.4Повторить измерения по п.6.2 при наведении ОУ по методу пропорциональной навигации.

6.5Сравнить время встречи и траектории движения ОУ по результатам измерений п.п. 6.2, 6.3, 6.4.

6.6Изменяя характеристики ОН, ОУ и ПУ так, чтобы сближение ОУ

иОН происходило на встречных курсах и вдогон, исследовать их влияние на время встречи и траекторию движения ОУ для:

– метода накрытия;

– метода параллельного сближения;

– метода пропорциональной навигации.

Результаты измерений сближения ОУ и ОН на встречных курсах и вдогон вывести на принтер.

7 Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

–структурную схему телеуправления по радиолучу;

–результаты предварительной подготовки к работе;

–таблицы параметров и траектории движения объекта управления;

–результаты измерений и сравнительный анализ по пунктам 6.2, 6.3,

6.4и 6.6 выполнения работы;

–выводы.

33

Лабораторная работа № 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТОКОЛА NMEA

1 Цель работы

Ознакомление со структурой протокола NMEA.

2 Предварительная подготовка

2.1Ознакомиться с описанием работы и теоретическими сведениями.

2.2Для подготовки к работе рекомендуется следующая литература:

−Никольский, Б. А. Основы радиотехнических систем [Электронный ресурс]: [электрон. учебник] / Б. А. Никольский; Минобрнауки России, Самара, гос. аэрокосм, ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). – Электрон, текстовые и граф. дан. (3,612 Мбайт). – Самара, 2013.

−Филатова С.Г. Ф 517 Радиотехнические системы: учебное пособие / С.Г. Филатова. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. – 119 с.

−Конспект лекций.

2 Вопросы для самостоятельной подготовки

2.1Поясните содержание сообщений протокола NMEA.

2.2Что общее спутников Глонас и GPS?

2.3Дайте определение Глонас и GPS.

2.4В чем отличие спутниковой радионавигационной системы первого

ивторого поколения?

2.5Поясните методы определения коородинат спутниковой радионавигационной системы первого и второго поколения.

3 Порядок выполнения работы

3.1Включить компьютер.

3.2Запустить коммутационную программу «Terminal».

3.3Согласовать компьютерные порты с программой«Terminal».

3.4Информация с приемника по порту USB 2.0 отображается в окне коммутационного порта. Информация протокола NMEA обновляется 2 раза

всекунду с индикацией всех возможных строк стандарта NMEA.

3.5Данные строк протокола NMEA отфильтровать по названию и обработать статистически на основе программы Microsoft Excel.

3.6Перевести данные строк протокола NMEAS в геологическую систему WGS-84.

34

3.7Сравнить полученные данные о координатах местоположения приемника с геодезическими координатами WGS-84 в программе Google

Earth Pro.

3.8Пояснение к содержанию протокола NMEA:

В таблице 5.1 представлены данные о местоположении.

Таблица 5.1 -GGA – GPS Данные о местоположении

1.Гринвичское время на момент определения местоположения.

2.Географическая широта местоположения.

3.Север/Юг (N/S).

4.Географическая долгота местоположения.

5.Запад/Восток (E/W).

6.Индикатор качества GPS сигнала:

0 – Определение местоположения не возможно или не верно;

1 – GPS-режим обычной точности, возможно определение местоположения; 2 – Дифференциальный GPS-режим, точность обычная, возможно

определение местоположения;

3 – GPS режим прецизионной точности, возможно определение местоположения.

7.Количество используемых спутников (00-12, может отличаться от числа видимых).

8.Фактор Ухудшения Точности Плановых Координат (HDOP).

9.Высота антенны приёмника над/ниже уровня моря.

10.Единица измерения высоты расположения антенны, метры.

11.Геоидальное различие – различие между земным эллипсоидом WGS-84 и уровнем моря (геоидом), ”-” = уровень моря ниже эллипсоида.

12.Единица измерения различия, метры.

13.Возраст Дифференциальных данных GPS – Время в секундах с момента последнего SC104 типа 1 или 9 обновления, заполнено нулями, если дифференциальный режим не используется.

14.Индификатор станции, передающей дифференциальные поправки, ID, 0000-

1023.

15.Контрольная сумма строки.

В таблице 5.2 представлены географическое положение.

Таблица 5.2- GLL – географическое положение – Широта/Долгота

1.Географическая широта местоположения.

2.Север/Юг (N/S).

3.Географическая долгота местоположения.

4.Запад/Восток (E/W).

5.Гринвичское время на момент определения местоположения.

6.Статус A = данные верны, V = данные не верны.

7.Контрольная сумма строки.

35

В таблице 5.3 показаны факты точности и активные спутники. В этом сообщении отображается режим работы GPS приёмника, параметры спутников, используемых при решении навигационной задачи, результаты которой отображены в сообщении $GPGGA и значения факторов точности определения координат.

Таблица 5.3 – GSA – GPS факторы точности и активные спутники

1.Режим: M = Ручной, принудительно включен 2D или 3D режим; A = Автоматический, разрешено автомат. выбирать 2D/3D.

2.Режим: 1 = Местоположение не определено, 2 = 2D, 3 = 3D

3-14. PRN номера спутников, использованных при решении задачи местоопределения (нули для неиспользованных).

15.Фактор PDOP.

16.Фактор HDOP.

17.Фактор VDOP.

18.Контрольная сумма строки.

В таблице 5.4 показаны видимые спутники. В этом сообщении отображается число видимых спутников(SV), PRN номера этих спутников, их высота над местным горизонтом, азимут и отношение сигнал/шум. В каждом сообщении может быть информация не более чем о четырех спутниках, остальные данные могут быть расположены в следующих по порядку $GPGSV сообщениях. Полное число отправляемых сообщений и номер текущего сообщения указаны в первых двух полях каждого сообщения.

Таблица 5.4 – GSV – видимые спутники GPS

1. Полное число сообщений, от 1 до 9.

2.Номер сообщения, от 1 до 9.

3.Полное число видимых спутников.

4.PRN номер спутника.

5.Высота, градусы, (90° – максимум).

6.Азимут истинный, градусы, от 000° до 359°.

7.Отношение сигнал/шум от 00 до 99 дБ, ноль – когда нет сигнала. 8-11. То же, что в 4-7 для второго спутника.

12-15. То же, что в 4-7 для третьего спутника. 16-19. То же, что в 4-7 для четвертого спутника.

20.Контрольная сумма строки.

В таблице 5.5 представлен рекомендуемый минимум навигационных данных.

36

Таблица 5.5 – RMC – рекомендуемый минимум GPS / навигационных данных

Примечание:

1.Время фиксации местоположения UTC

2.Состояние: А = действительный, V = предупреждение навигационного

приёмника

3.Географическая широта местоположения

4.Север/Юг (N/S)

5.Географическая долгота местоположения

6.Запад/Восток (E/W)

7.Скорость над поверхностью (SOG) в узлах

8.Истинное направление курса в градусах

9.Дата: dd/mm/yy

10.Магнитное склонение в градусах

11.Запад/Восток (E/W)

12.Контрольная сумма строки (обязательно)

В таблице 5.6 представлены истинные направления курса и скорость относительно земли.

Таблица 5.6 – VTG – истинное направление курса и скорость относительно земли

1.Направление курса в градусах, T

2.Направление курса в градусах, T

3.Магнитное склонение в градусах, М

4.Магнитное склонение в градусах, М

5.Скорость над поверхностью (SOG) в узлах, N = узлы

6.Скорость над поверхностью (SOG) в узлах, N = узлы

7.Скорость над поверхностью (SOG) в км/ч, К = км/ч

8.Скорость над поверхностью (SOG) в км/ч, К = км/ч

9.Контрольная сумма строки (обязательно)

10.Контрольная сумма строки (обязательно)

В таблице 5.7 представлены время и дата. При перемещении курсора по поверхности Земли в нижней строке пользовательского интерфейса Google Earth Pro все время указываются широта и долгота точки курсора.

Таблица 5.7 – ZDA – время и дата

Примечание:

1.Время UTC

2.День (01до 31)

3.Месяц (01 to 12)

4.Год

5.Часовой пояс, смещение от GMT, от 00 до ± 13 часов

6.Часовой пояс, смещение от GMT, минуты

7.hh Контрольная сумма строки

7 Содержание отчёта

Отчет должен содержать:

−данные строк протокола NMEA в программе Microsoft Excel;

−данные строк протокола NMEAS в геологической системе WGS-84;

−анализ полученных данных с координатами местоположения приемника;

−выводы.

38