13.4. Погрешности радиовысотомеров

Первую группу погрешностей образуют методические, связанные со случайным характером принятого сигнала, изменением рассеивающих свойств земной поверхности в процессе полета, влиянием крена и тангажа ЛА, шумами внешнего и внутреннего происхождения. Все эти погрешности можно разбить на две составляющие: ошибки из-за смещения средней оценки измерения высоты; флюктуационные ошибки (обусловлены внешними шумами, поступающими вместе с полезным сигналом. Методическая флюктуационная погрешность определяется только шириной спектра преобразованного сигнала).

Вторая группа связана с динамическими ошибками. В радиовысотомерах они возникают из-за маневров ЛА: измерение высоты сильнопересеченного рельефа, использования РВ в системах управления самолета и других случаях. Так как измерительные устройства РВ имеют динамические характеристики соответствующего порядка, то при наличии вышеуказанных причин имеет место отставание в измерении высоты и возникает динамическая ошибка.

Третью группу составляют инструментальные (аппаратурные) погрешности, связанные с прохождением сигналов через антенно-фидерные, приемно-передающие и измерительные тракты РВ, а также ошибки из-за схемных конструктивных и технологических решений конкретных блоков РВ.

Для радиовысотомеров малых высот периодичность закона модуляции и способ измерения частоты ограничивают минимальную рабочую высоту. При периодическом законе модуляции частоты фаза преобразованного сиг­нала, соответствующего отражению от одиночной цели, периодически меняется с частотой модуляции излучаемых колебаний. Спектр преобразованного сиг­нала содержит только те составляющие, частоты которых кратны частоте моду­ляции F_M. Если в РВ использован измеритель частоты, типа счетчика Fp_min числа пе­реходов сигнала через нуль, то при изменении высоты частота следования им­пульсов на входе счетчика меняется дискретно, оставаясь кратной F_M. Минималь­ное значение этой частоты

Fp_min ⁼F_M.

Это явление приводит к ограничению минимальной высоты той величиной Н_min, которая соответствует F_pmin. При симметричных законах ЧМ

H_min = 0,125сf_Д^-1 37,5f_Д ^-1м (13.18)

где девиация частоты f_Д берется в мегагерцах. При f_Д равной, например, 50 МГц, Н_min = 0,75 м. Для уменьшения Н_min необходимо увеличивать девиацию частоты f_Д. Получение больших f_Д тем проще, чем выше несущая частота излучаемых колебаний.

Непрерывный характер излучения в частотном РВ приво­дит к появлению на входе приемника прямого (просочившегося) сигнала, обусловленного электромагнитной связью передающего и приемного трактов. Прямой сигнал состоит из двух составляющих, каждая из которых промодулирована по амплитуде и фазе по случайным законам. Первая из этих составляющих представляет собой просочившийся сигнал передатчика, а вторая – тот же сигнал, не попадающий на вход приемника из-за отражений от элементов конструкции самолета. Параметры случайной модуляции сигнала передатчика определяются характеристиками генератора высокой частоты, в то время как параметры модуляции отраженного сигнала зависят от изменения взаимного расположения антенн РВ и отражающих элементов конструкции, вызываемого вибрациями ЛА.

Наибольшее влияние оказывают амплитудно-модулированные составляю­щие прямого сигнала. Они вызывают появление на выходе балансного смесителя шумового напряжения, основная доля энергии спектра которого приходится на низкочастотную часть. Мощность шумов на выходе балансного смесителя, вызываемых прямым сигналом, не зависит от высоты полета, в то время как мощность полезного сиг­нала убывает с ростом высоты. Поэтому на некоторой высоте эти мощности ста­новятся соизмеримыми, что вызывает ухудшение точности РВ и приводит к огра­ничению максимальной высоты H_mах (или высотности РВ

Радикальным средством борьбы с шумами, вносимыми прямым сигналом, является улучшение шумовых характеристик генератора и увеличение развязки. Реализация последней рекомендации требует рациональ­ного размещения антенн РВ.

В качестве дополнительного средства уменьшения шумов применяют филь­тры, вырезающие низкочастотный участок спектра преобразованного сигнала, где сосредоточена основная часть энергии мешающих шумов.

Методические ошибки радиовысотомеров больших высот возникают вследствие непостоянства скорости распространения радиоволн при изменении условий распространения, появляющемся при этом отличии скорости распространения радиоволн.

Одной из причин возникновения инструментальной ошибки является неудовлетворительная настройка и регулировка радиовысотомера. К ошибкам в отсчете высоты могут привести: искажение формы развертки и эксцентричность окружностей развертки по отношению к масштабной шкале, неточная установка зондирующего импульса на нуль шкалы высот, определяемая в значительной мере формой и амплитудой зондирующего импульса, а также нестабильная работа синхронизатора. Вследствие этого зондирующий и отраженный импульсы, просматриваемые на экране индикатора, будут перемещаться ("дрожать").

Ошибки при изменении высоты могут возникнуть при расстройке синхронизатора, вследствие которой нарушается связь масштабной шкалы с длительностью развертки, определяемой периодом синусоидальных колебании синхронизатора.

Точность отсчета высоты определяется точностью задания масштабной шкалы и ценой ее деления.

Отсчет высоты производится в следующей последовательности (рис. 13.9). На грубом масштабе (Мх10) производится отсчет высоты и округляется до ближайшей меньшей величины, кратной 1500 м. Затем на точном масштабе (Мх1) определяется высота, не учтенная при первом измерении. Сумма значений высот, полученных на обоих масштабах, будет представлять собой истинную высоту полета.

Ошибки обстановки или условий измерений возникают при продольных или поперечных кренах самолета ввиду значительной остроты характеристик направленности антенн радиовысотомера, так как измеряется не высота полета, а наклонная дальность до отражающей поверхности (рис.13.11).

Рис. 13.11. Ошибки в измерении высоты при эволюциях самолета

Субъективные ошибки возникают при отсчете высоты и зависят от опытности оператора, производящего отсчет высоты по индикатору радиовысотомера.