Реферат: Каналы передачи информации

В настоящеевремя широко распространены автономные средства навигации ЛА. К их числупринадлежат и доплеровские измерители вектора скорости объекта. Наиболеераспространенные из них – доплеровские измерители путевой скорости и угла сносасамолета (ДИСС).

Под путевойскоростью ЛА обычно понимают горизонтальную проекцию его скорости относительноземной поверхности. Путевая скорость W связана своздушной скоростью V искоростью ветра U навигационнымтреугольником, в котором угол /> междувекторами воздушной и путевой скорости называется углом сноса, поскольку егопричиной является ветер. Доплеровский измеритель позволяет непосредственноопределить путевую скорость по спектру частот сигнала, отраженного земнойповерхностью, основываясь на эффекте Доплера, заключающемся в изменении частотыотраженного от объекта сигнала в зависимости от скорости движения этогообъекта.

Пригоризонтальном полете летательного аппарата для обеспечения достаточно большойпроекции вектора скорости W на направление облучения идля сохранения значительного отражения от поверхности в направлении ДИССприменяют наклонное облучение поверхности.

Еслиотражающие свойства поверхности в облучаемой площади примерно одинаковы, тоформа огибающей спектра частот отраженного сигнала определяется формой ДНАизмерителя в вертикальной плоскости. Максимальную мощность при этом имеет сигнална средней частоте спектра, соответствующий направлению оси ДНА.

Для измеренияпутевой скорости ЛА необходимо найти среднюю частоту доплеровского спектра />. Если вектор W горизонтален и составляет с осьюДНА угол /> в горизонтальной и /> в вертикальной плоскостях,то:

/>

Еслинаправление облучения совпадает с вектором W вгоризонтальной плоскости, то угол /> иприращение достигает максимума:

/>.

Если известны /> и />, то путевую скорость W можно определить непосредственным измерением /> с помощью частотомера.

Однолучевыерадиоизмерители скорости, однако, не находят применения из-за очень низкойточности измерения. Неточность эта вызвана, в первую очередь, неточностьюсовмещения оси ДНА с вектором W из-запогрешности измерения. Второй важной причиной погрешностей измерения скоростиоднолучевым прибором является крен ЛА. Эта погрешность достигает 0.05%отклонения показаний прибора от истинной скорости на каждый градус креналетательного аппарата.

Погрешностькрена можно компенсировать за счет стабилизации антенны ЛА в горизонтальнойплоскости или введения поправок на крен при обработке данных в вычислительномустройстве. Однако это, естественно, приводит к усложнению и утяжелениювычислителя, не устраняя при этом органических недостатков однолучевого методаизмерений, к которым также относятся высокие требования к стабильности частотыизмеряемых колебаний.

Наиболееразумным способом увеличения точности измерения скорости является применениемноголучевых измерителей, излучающих в двух, трех или четырех направлениях.

Многолучевыеизмерители вектора скорости, основанные на эффекте Доплера, делятся насамолетные и вертолетные. В самолетных ДИСС измеряется продольная и поперечнаясоставляющие вектора скорости, тогда как в вертолетных системах измеряется ещеи вертикальная составляющая скорости. Кроме того, у самолетных ДИСС заранеенеизвестен знак вектора скорости, который может быть и нулевым в режимезависания. Отличаются максимальные значения измеряемых скоростей, высотныйпотолок измерения – у самолетных систем они в десятки раз выше. Однако объемвыходных данных вертолетных измерителей больше из-за необходимости измеренияполного вектора скорости. Вертолетные ДИСС применяются также для осуществлениямягкой посадки космических аппаратов, а самолетные – для управления крылатымиракетами и экранопланами.

/>В состав измерителя вектора скорости, упрощенная структурная схемакоторого представлена на рисунке, входят антенное устройство, формирующее триили четыре луча, приемопередатчик, устройство обработки сигналов, вычислительсоставляющих скорости и устройство отображения. Обычно данные ДИССнепосредственно вводятся в систему автоматического управления ЛА.

Рассмотримпринцип действия многолучевых ДИСС для горизонтального полета, при которомвектор W всегда направлен вперед, а вертикальнаясоставляющая скорости отсутствует. Чтобы понять необходимость использованиятрех или четырех лучей, изучим сначала двулучевые системы.

При измерениипутевой скорости и угла сноса антенная система поворачивается до совмещенияспектров сигналов на выходе каналов приемника, соответствующих двум лучамантенны. При этом ось симметрии лучей совмещена с вектором W,а угол между этой осью и осью самолета равен углу сноса />/>. Точность двулучевойсистемы выше, чем у однолучевой, так как при повороте антенны лучи пересекаютлинии равных частот под углом, близком к прямому, а это обеспечивает большуючувствительность системы.

Если приизмерении равенство частот />/> и /> установлено неточно то этоприводит к погрешности в определении угла сноса, однако почти в 30 раз меньшей,чем у однолучевой системы. Однако погрешность из-за крена остается примернотакой же, как у однолучевой системы, то есть неоправданно высокой.

Точностьизмерения путевой скорости значительно повышается при использованиидвусторонних систем, имеющих лучи, направленные вперед и назад. Такое конструктивноерешение позволяет снизить погрешности измерения путевой скорости еще в 3-5 раз.Однако погрешность измерения угла сноса остается почти такой же, как и уоднолучевой системы.

Очевидно, чтоодновременное повышение точности измерения и угла сноса, и путевой скоростидает лишь применение в системе трех или четырех лучей.

Добившисьповоротом антенной системы равенства разностных частот, можно определить уголсноса по положению антенной системы относительно оси самолета, а путевуюскорость – по измеренной разностной частоте.

Принеподвижной относительно оси самолета антенной системе значения W и /> находятпутем решения несложных уравнений с помощью вычислительного устройства.

Четырехлучеваясистема сочетает в себе достоинства продольной и поперечной двулучевых систем,заключающиеся в значительном уменьшении погрешностей из-за продольного ипоперечного кренов аппарата, поскольку их влияние практически компенсируетсяпри вычитании доплеровских смещений противоположно направленных лучей.Сохраняется высокая чувствительность к изменению доплеровского смещения приотклонении оси самолета в горизонтальной плоскости, что позволяет найти уголсноса или поперечную составляющую скорости с высокой точностью. Большимдостоинством системы также является снижение требований к кратковременнойстабильности частоты, поскольку взаимодействующие сигналы каналов приходятпримерно с равных расстояний и их временной сдвиг мал. Практически такие жерезультаты могут быть получены и при использовании в системе трех лучей.

Техническоепостроение же ДИСС в значительной степени зависит от выбранного режимаизлучения. В настоящее время применяются системы непрерывного излучения безмодуляции или с частотной модуляцией, а также системы с импульсным излучениеммалой и большой скважности.

Основнымдостоинством системы непрерывного излучения без модуляции являетсясосредоточенность спектра отраженного сигнала в пределах одной полосы частот,что обеспечивает наиболее полное использование энергии сигнала, а такжесравнительно простое устройство передатчика, приемника и индикатора. Недостатокэтой системы – очень высокий уровень модулированного по фазе и амплитуде шума,что ведет к снижению чувствительности приемника.

Для уменьшениявлияния шумов используют системы с частотной или импульсной модуляцией. Большеераспространение получила частотная модуляция.

Дляиспользования импульсного излучения применяют две разнесенные антенны на одномЛА. Такой метод утяжеляет и усложняет систему.

ИспользованиеДИСС, особенно в сочетании с такими навигационными приборами, как инерциальнаясистема навигации, датчик воздушной скорости, курсовертикаль,угломерно-дальномерная система ближней навигации, радиосистема дальнейнавигации, бортовая РЛС, позволяет значительно увеличить надежность и точностьуправления полетом, поэтому радиоизмеритель скорости стал неотъемлемымэлементом пилотажно-навигационных комплексов.


Библиография


1)   «Радиотехника». Учебникдля ВУЗов.

2)  www.college.ru/physics/courses

3)  www.5ballov.ru

4)  www.referat.ru

5)  Осипов М. Л. «Радиотехника», 1995,вып. 3

6)  Бункин Б. В. и др. «Письма в ЖТФ»

7)  Ван Трис Г. «Теория обнаружения,оценок и модуляции»

8)  Тихонов В. И. «Оптимальный приемсигналов»

9)  Куликов Е. И., Трифонов А. П.«Оценка параметров сигналов на фоне помех»

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике