Princip činnosti diss a základní vztahy pro měření rychlosti a úhlu driftu. Základní digitální zpracování signálu prováděné na DSP. Struktura a popis plis

DOPPLERŮV MĚŘENÍ RYCHLOSTI POMŮ A ÚHLU VRTÁNÍ DISS-7

Obecná informace

Dopplerův měřič rychlosti a úhlu driftu DISS-7 („Search“) poskytuje nepřetržité automatické měření vektorových složek rychlosti jízdy W letoun. Navrženo tak, aby fungovalo pouze jako součást navigačního systému a zaměřování navigační systém(PNS) nebo se speciálním počítačem V-144.

DISS obsahuje: vysílací zařízení, přijímací zařízení, měřič frekvence a synchronizátor (obr. 13.3). Vysílací zařízení generuje nemodulované mikrovlnné oscilace, které jsou vysílány směrem k povrchu země (obr. 13.4, a). Vysílací anténa, stejně jako přijímací anténa, má vysoce směrový (jehlový) čtyřpaprskový vyzařovací diagram. Anténní nosníky 1, 2, 3 jsou rozmístěny ve vodorovné rovině pod úhlem β od podélné osy letadla a skloněny ve svislé rovině pod úhlem γ .

Rýže. 13.3. Blokové schéma DISS-7

Rýže. 13.4. Poloha paprsků antény DISS-7: a - pohled v prostoru; b - pohled shora

vzhledem k podélné ose letadla je znázorněno na Obr. 13.4 , b).

Vysílání (a příjem) energie podél paprsků 1, 2, 3, 4 probíhá střídavě. Pořadí vysílání (a příjmu) je nastaveno synchronizátorem.

Signály odražené od zemského povrchu jsou přijímány přijímací anténou a vlivem Dopplerova jevu mají frekvenční posun. V přijímači jsou přijímané signály zesíleny a Dopplerova frekvence F je izolována D. Dopplerova frekvence vstupuje do měřiče frekvence. Frekvenční měřič detekuje Dopplerovu frekvenci a generuje napěťové impulsy, jejichž opakovací frekvence se rovná Dopplerovu kmitočtu podél paprsků 1, 2, 3.

Rýže. 13.5. Vektor plné rychlosti vůči zemi a jeho složky

Hodnoty dopplerovské frekvence F D(obr. 13.5) podél paprsků 1, 2, 3 bude:

F D1 = (W X cosβcosγ- W Z sinβcosγ-W Y sinγ)

F D2 = (W X cosβcosγ+ W Z sinβcosγ+W Y sinγ)

F D3 = (W X cosβcosγ- W Z sinβcosγ+W Y sinγ),

Kde W X, W Y, W Z- projekce vektoru plné pozemní rychlosti na osu souřadnicového systému letadla.

Množství W X cosβcosγ, W Z sinβcosγ, W Y sinγ představují projekce složek celkové pozemní rychlosti do směrů záření (obr. 13.6).

Dopplerovy frekvence F D1, F D2, F D3 z frekvenčního měřiče vstupují do výpočetního zařízení pro měření pozemní rychlosti a úhlu driftu letadla. Ve výpočetním zařízení je řešena soustava rovnic vzhledem k W X, W Y, W Z Je třeba mít na paměti, že Dopplerova frekvence posune F D 2 a F D3 jsou záporné, protože paprsky 2 a 3 směřují dozadu a jejich moduly se používají ve výpočtech.

Velikost podélné složky celkového vektoru pozemní rychlosti W X zjistíme odečtením druhého od první rovnice soustavy:

W X = .

Velikost vertikální složky celkového vektoru pozemní rychlosti W Y zjistíme přidáním první rovnice ke třetí rovnici systému:

Velikost příčné složky celkového vektoru pozemní rychlosti Wz zjistíme odečtením druhé od třetí rovnice soustavy:

Wz=

Vezmeme-li v úvahu skutečnost, že v DISS-7 úhlu β=45°, úhlu γ= 66°, získáme:

W X = 0,83 (F D1 -| F D3 |) λ 0;

W Y =0,28(|F D3 |-|F D1 |)λ 0;

WZ =0,83(|F D3 |-|F D2 |)λ 0

Výsledné výrazy představují základní pracovní vzorce, na jejichž základě je v palubním digitálním počítači nebo ve specializovaném počítači B-144 určen vektor pozemní rychlosti.

Složky celkového vektoru pozemní rychlosti W x, W Y, W z umožňují vypočítat vodorovnou složku pozemní rychlosti W a úhel driftu letadla a následující vzorce:

; tgα=

Naměřené složky celkového vektoru pozemní rychlosti W x, W Y, W z, a W a α se používají k řešení navigačních a bojových misí. Množství W a α lze převzít ze speciálního indikátoru nebo z indikátoru kalkulátoru B-144.

Je třeba poznamenat, že pracovní vzorce jsou přibližné, protože neberou v úvahu odchylky skutečných úhlů paprsků, skutečnou frekvenci emitovaných kmitů od jmenovitých hodnot a posun dopplerovských frekvencí určený povahou odrazná plocha se nebere v úvahu.

Všechny metrové bloky jsou umístěny na společné základně instalované ve spodní části trupu letadla.

Sada bloků DISS-7 obsahuje další bloky: napájecí zdroj pro vysílač PK7, spínací PK8, přijímač PK3, elektronický PK-5 (2 ks), nízkonapěťový zdroj PK4, vysílač PK2 (2 ks), anténní zařízení PK1.

Měřič DISS-7, pracující ve spojení s počítačem B-144, má následující taktické a technické údaje:

Rozsah měřených pozemních rychlostí je 250-3200 km/h.

Rozsah měřených úhlů driftu - ±15°

Přesnost měření pozemní rychlosti - ± (5,5+0,006 W) km/h

Přesnost měření úhlu driftu je ±54".

Provozní nadmořská výška - až 25000 m.

Rozsah vln je centimetr.

Druh záření - spojité.

Výkon vysílače -2W.
Citlivost přijímače - 106 dB.

Počet paprsků antény je 4.

Spínací frekvence paprsků antény je 2,5 Hz.
Doba nepřetržitého provozu - 12 hodin.

Účel a klasifikace DISS.

LITERATURA

Kontrolní otázky

Cvičení

Nalézt společné rozhodnutí a řešení Cauchyho problému parciálních diferenciálních rovnic

2. , .

3. , .

4. , .

8. , .

9. , .

10. , .

1. Uveďte předpoklady, které byly učiněny při odvození rovnice pro kmitání struny.

2. Vyjmenujte síly působící na malý úsek struny.

3. Odvoďte rovnici pro kmitání struny.

4. Napište rovnice podélných a torzní vibrace tyč.

5. Vyjmenujte fyzikální procesy, které se nazývají vlnové procesy.

6. Co je potřeba určit pro jednoznačnou charakteristiku vlnění?

7. Vyjmenujte tři typy okrajových podmínek.

8. Co se nazývá Cauchyho problém?

9. Co se nazývá okrajový problém?

10. Co se nazývá smíšený problém?

11. Odvoďte d'Alembertův vzorec pro řešení Cauchyho úlohy pro vlnovou rovnici.

12. Uveďte fyzikální interpretaci d'Alembertova vzorce.

13. Jak se změní řešení vlnové rovnice v případě polovázané struny. Uveďte fyzikální výklad

14. Jaká je metoda separace proměnných?

15. Formulujte Sturmův-Liouvilleův problém.

16. Jak se říká vlastní funkciúkoly?

17. Co je vlastní hodnotaúkoly?

18. Při jakých hodnotách parametru l má Sturm-Liouvilleova úloha netriviální řešení.

19. Zapište řešení úlohy Sturm-Liouville.

20. Na základě jakých předpokladů je součet dílčích řešení také řešením?

21. Co nám umožňuje určit počáteční podmínky.

22. Uveďte fyzikální interpretaci získaného řešení.

23. Jak se nazývá stojatá vlna?

24. Jaká je metoda řešení nehomogenní vlnové rovnice?

25. Jak se nazývají jednorozměrné, dvourozměrné a trojrozměrné vlny?

26. Čemu se říká průměr aritmetické funkce?

27. Získejte Poissonův vzorec pro řešení rovnice kulové vlny.

28. Co je Huygensův princip?

1. Vertogradov V.I. "REO LA". Díl 1.M.: Vojenské nakladatelství, 1979, inv.68.

2. Zápisy z přednášek a skupinové lekce.

Sestavil major __________________________ M. Kovalev.

1. Účel a klasifikace DISS……………………………….5

2. Princip činnosti DISS………………………………………7

Určení pozemní rychlosti a skutečného úhlu dráhy vždy způsobovalo největší potíže při řízení pohybu letadla. Tyto dva základní prvky letu jsou nezbytné pro mrtvé zúčtování a pro autonomní určení skutečné polohy letadla.

Problém určení rychlosti a úhlu driftu lze vyřešit konstrukcí vektorového trojúhelníku. K tomu je nutné mít údaje o rychlosti letu letadla V a rychlosti větru U, což jsou složky vektoru rychlosti W. Údaje o rychlosti letu lze získat pomocí systému vzdušného signálu (AHS), který je na letadle k dispozici. Průběžné získávání dostatečně přesných údajů o rychlosti větru za letových podmínek je obtížný úkol. Proto je velmi obtížné implementovat metodu pro určování pozemní rychlosti a úhlu driftu řešením vektorového trojúhelníku.

Nejvhodnějším způsobem řešení tohoto problému je přímá měření pomocí radionavigačních přístrojů, jejichž činnost je založena na využití Dopplerova jevu - Dopplerova měřiče rychlosti země a úhlu driftu (DISS).

DISS na letadle lze provést formou nezávislého radionavigačního zařízení. V tomto případě lze k rozhodnutí použít data přijatá z DISS různé úkoly související s bojovým použitím letadel (například bombardovací mise, odpalování raket atd.).

Nejčastěji se však DISS používá jako autonomní navigační systém(ANS), zjednodušeně strukturální schéma který je zobrazen na snímku č. 2. Součástí ANS je také navigační počítač (NV), kurzový systém (jako zdroj informací o skutečném kurzu letadla), snímač rychlosti vzduchu (AVS) a RSBN.

Na základě dat přijatých z DISS, RSBN, KS a ICE řeší navigační počítač následující úlohy:

· určuje kurz k vybranému bodu trasy;

· určuje aktuální souřadnice letadla;

· vypočítá zbývající vzdálenost a dobu letu k vybranému bodu trasy;

· určuje korekci kurzu, aby se letadlo dostalo na určenou dráhu.

Výstupním zařízením ŘLP je indikátor. Kromě toho jsou data z počítače přiváděna do autopilota (AP). automatické ovládání LOS ANGELES.

DISS lze použít nejen k zajištění letu letadla po trase, ale také k zajištění režimu visení a přistání vrtulníků. Při řešení těchto problémů DISS měří tři složky celkové rychlosti letadla (rychlost vzhledem k zemskému povrchu), včetně vertikální složky (snímek č. 1).

Protože Dopplerovy metry jsou automatická zařízení, tj. fungují bez komunikace s pozemními zařízeními, jejich dosah je neomezený. Tohle je hlavní výhodou DISS.

DISS lze nainstalovat do letadla pro různé účely létající jak při velmi nízké pozemní rychlosti, tak při velmi vysoké. Pro DISS neexistují žádná zásadní omezení rychlosti.

DISS je klasifikován počtem paprsků tvořených anténním systémem a povahou vysílaného signálu.

Podle počtu paprsků: jedno-, dvou-, tří- a čtyřpaprskové DISS (snímek č. 3).

Podle povahy vysílaného signálu všechny DISS jsou rozděleny do 2 skupin:

1. metrů s pulzní záření(výhody: relativní jednoduchost a nezávislost výsledků měření na stabilitě vysílacího kmitočtu; nevýhody: dodatečná chyba při letu nad nerovným terénem, ​​nemožnost měřit vertikální složku plné rychlosti, což je nutné u vrtulníků a kosmických lodí).

2. měřiče s kontinuálním vyzařováním (výhoda: vyšší citlivost než pulzní DISS; nevýhoda: potíže se zajištěním skenování přijímače a vysílače, což vede k nutnosti použití dvou antén.

DISS s kontinuálním zářením, buď nemodulovanými nebo frekvenčně modulovanými oscilacemi.

Pro měření možnosti navigace DISS využívá Dopplerův efekt. Tento efekt se projevuje změnou frekvence přijímaných vibrací odrážených od zemského povrchu vzhledem k frekvenci emitovaných vibrací DISS umístěného na letadle. Rozdíl mezi těmito frekvencemi se nazývá Dopplerova frekvence nebo Dopplerův frekvenční posun

F D =f PR -f IZL =2V P /l. (1)

kde f PR a f IZL jsou frekvence vysílaných a přijímaných signálů;

l=l ISL – vlnová délka;

V P -radiální rychlost, tzn. rychlost letadla ve směru záření.

Abychom vysvětlili princip fungování Dopplerova měřiče rychlosti a úhlu snosu (DISS), uvažujme nejjednodušší DISS. Funkční schéma jednopaprskový měřič pracující v režimu kontinuálního záření je na snímku č.

Vysílač měřiče generuje sinusové signály vysoká frekvence¦ 0, které vstupují do antény přes směrový rozbočovač a jsou jím vyzařovány směrem k zemi. Rádiové vlny odražené od drsnosti zemského povrchu s Dopplerovým frekvenčním posunem jsou vnímány anténou a přes směrový rozdělovač vstupují do směšovače přijímače. Kromě odražených rádiových signálů ¦ 0 +F D přijímá přijímací směšovač také oslabené přímé rádiové signály z frekvenčního vysílače ¦ 0, které unikly přes rozbočovač. V důsledku vzájemného působení těchto signálů se na výstupu směšovače vytvoří rozdílové napětí, tj. Dopplerova frekvence F D. Toto napětí se zesílí a přivede do měřicího obvodu (měřiče frekvence), který produkuje konstantní tlak U d, velikostně úměrné Dopplerově frekvenci F D. Toto napětí je přiváděno do úchylkoměru, jehož stupnice je odstupňována v jednotkách rychlosti V p.

Ukážeme si, jak pomocí jednopaprskového Dopplerova metru můžete určit pozemní rychlost a úhel driftu letadla.

Předpokládejme, že letadlo provede vodorovný let (V ПZ =0) rychlostí V, pozemní rychlostí V П (připomeňme, že při V ПZ =0 je vektor pozemní rychlosti vodorovné roviny V ПГ roven celkovému vektoru rychlosti V П) a má úhel driftu a (snímek č.). Pustit dovnitř počáteční pozice svazek antény je rozmístěn vůči vektoru vzdušné rychlosti tak, že průmět osy svazku do vodorovné roviny svírá s vektorem V úhel b a navíc svazek je nakloněn k zemskému povrchu pod úhlem g. Úhel sklonu paprsku g se měří od horizontály ve vertikální rovině R, procházející osou paprsku. Potom najdeme složku vektoru rychlosti vůči zemi ve směru záření (tj. radiální složku) V r takto:

Proto v souladu se vzorcem pro Dopplerův frekvenční posun (1) píšeme

Měřicí obvod (frekvenční měřič) vytváří napětí U D, úměrné F D:

Kde k- koeficient proporcionality.

Otočení antény ve vodorovné rovině a sledování odečtů indikační zařízení, můžete najít polohu antény, při které se napětí U D a tím i Dopplerův frekvenční posun stane maximální. To bude pozorováno při b=a. Pak pro F D MAX dostaneme

Při znalosti úhlu g lze z hodnoty F D MAX určit pozemní rychlost V P a z úhlu natočení antény b vzhledem k podélné ose zařízení, při kterém Dopplerova frekvence dosahuje maxima, lze soudit hodnota úhlu driftu a.

Při kmitání letadla mají jednopaprskové dopplerovské měřiče poměrně velké chyby ve výsledcích měření úhlu driftu a pozemní rychlosti.

Pro zvýšení přesnosti měření pozemní rychlosti a úhlu driftu letadla se používají vícepaprskové DISS. Hojně používaný DISS-7 tedy využívá 4 paprsky, jejichž průměty do vodorovné roviny jsou znázorněny na obrázku na snímku č. 5.

Vezmeme-li v úvahu skutečnost, že v DISS-7 jsou úhly charakterizující polohu paprsků konstantní a známé, získáme, že složky pozemní rychlosti letadla lze vypočítat pomocí výrazů uvedených na snímku č. 6.

Výpočtem složek plné rychlosti můžete určit rychlost vůči zemi a úhel driftu

Tyto vzorce představují hlavní pracovní algoritmy, na jejichž základě se v palubním počítači nebo v navigačním počítači určují hodnoty pozemní rychlosti a úhlu driftu. Tyto hodnoty však dávají přibližné hodnoty, protože je třeba zvážit:

Vliv odchylky skutečných pozorovacích úhlů paprsků antény od jmenovitých hodnot;

Odchylka skutečné frekvence záření od jmenovitých hodnot;

Posun Dopplerových frekvencí v důsledku povahy odrazné plochy.

Hodnota odchylek úhlů zaměřování paprsku a frekvencí záření od jmenovitých hodnot je uvedena v souhrnném pasu pro počítač.

Hlavním zdrojem chyb v DISS je Dopplerův frekvenční posun v důsledku povahy odrazné plochy (RSS). Příčinou chyb dopplerovského frekvenčního posunu je závislost měrné efektivní odrazné plochy na úhlu dopadu zaměřovacího paprsku na odraznou plochu (viz snímek č. 7).

Dochází k deformaci Dopplerova spektra a posunu jeho maxima směrem k nízkým frekvencím v důsledku změny koeficientu odrazu v rámci šířky paprsku antény, protože nízké frekvence odpovídají bodům ozářeným pod větším úhlem dopadu než bodům odpovídajícím vysokým frekvencím.

Snímek č. 8 ukazuje charakter změny koeficientu odrazu v závislosti na úhlech dopadu paprsků pro různé OCP.

Koeficient odrazu se nejsilněji mění v závislosti na úhlu dopadu pro mořské hladiny.

V důsledku posunu maximálního výkonu ve spektru odraženého signálu se posune i průměrná Dopplerova frekvence. Velikost posunu průměrné dopplerovské frekvence v důsledku změn OCP je různá a může dosáhnout 0,03Fd, což vede k významné chybě v měření pozemní rychlosti letadla, pokud nejsou přijata žádná opatření.

Velikost posunu průměrné dopplerovské frekvence Δ hop lze určit hodnotou Δσ=σ(γ 2) – σ(γ 1) (viz snímek č. 8). Na základě této závislosti DISS vypočítá kalibrační korekci Δ skok na skok.

V DISS-7 se na základě poměru výkonů přijatého čtvrtého a prvního paprsku DISS vypočítá Δ hop a ve tvaru napětí U hop = kΔ hop se přivede do palubního počítače nebo do navigačního počítače. . Kde k je konstantní měřítko. V DISS-7 se hodnota Uhop pohybuje od 0 do 8,8 V.

Účel

Dopplerův měřič je autonomní radarové zařízení určené pro automatické kontinuální měření a indikaci tří složek vektoru rychlosti vůči zemi, hodnoty rychlosti vůči zemi, úhlu driftu a poskytování těchto informací ostatním. palubní systémy helikoptéra.

Složení a umístění

Vrtulník je vybaven:

Vysokofrekvenční blok (HF blok) ve spodní části ocasního ráhna mezi širokými. 17 a 19;

Počítadlo rychlostních komponentů (jednotka VES), nízkonapěťový zdroj (jednotka NP-2), rozvodná skříň (zařízení KS) na levé straně v prostoru shp. 4a a 4;

Palubní ovládací panel (zařízení VPK) na středové konzole;

Na přístrojové desce NEFUNGUJE indikátor nízkých rychlostí a vznášení (bloky), indikátor úhlu driftu a pojezdové rychlosti (indikátory US a PS, obr. 26.5), displej DISS;

spínač DISS na přístrojové desce rádiového zařízení;

Pojistka PM-10 v napájecím obvodu zařízení s napětím +27 V v RU-6;

Pojistka PM-5 v napájecím obvodu zařízení s napětím 115 V 400 Hz, tři pojistky PM-2 v obvodu napájení zařízení s napětím ~36 V v RU-11;

Pojistka PM-5 v obvodu pro zapínání +27 V zařízení v CIA.

Základní data

1. Zařízení poskytuje následující provozní režimy:

„Navigace“ se automaticky zapne, když objekt dosáhne rychlosti 50 km/h. V tomto režimu je rychlost vůči zemi indikována na indikátoru US-PS;

„Vznášení“ se automaticky zapne při poklesu

rychlost objektu je nižší než 50 km/h. V tomto případě jsou na ukazateli nízkých rychlostí a visení indikovány podélné, příčné a vertikální složky plné rychlosti;

„Paměť“ se automaticky zapne při poruše různých prvků a komponent zařízení a při poklesu odražených signálů při letu nad klidnými oblastmi vodní hladiny, betonovými plochami a ranvejemi. přistávací dráhy značné délky. Současně se na kontrolce US a PS rozsvítí kontrolka P a na přístrojové desce se rozsvítí kontrolka DISS NOT WORKING, která znemožňuje použití údajů kontrolky nízké rychlosti a visení a kontrolky US a PS.

2. Druh záření - spojité.

3. Frekvence záření - /о±7,5 MHz.

4. Výkon vysílače - 250 MW.

5. Rozsah pracovní výšky: m

v režimu „Navigace“ - od 10 do 3000 m; v režimu „Vznášení“ nad zemí - od 4 do 3000 m; v režimu „Vznášení“ nad mořem - od 4 do 300 m.

6. Rozsah měření rychlosti proti zemi je od 0 do 400 km/h.

7. Rozsah měření úhlu driftu ±30°.

8. Rozsah měření a indikace vektoru pozemní rychlosti v režimu „1st Operation“:

podélně - od 50 do 400 km/h; příčný - ±100 km/h; vertikální - ±10 m/s.

9. Rozsah měření a indikace vektoru rychlosti vůči zemi v režimu „Hovering“:

podélně - od -25 do 50 km/h; příčná - ±25 km/h; vertikální - ±10 m/s.

10. Doba připravenosti k práci - ne více než 3 minuty

11. Doba nepřetržitého provozu - ne více než 6 hodin.

12. Odběr proudu: obvod +27 V-7 A;

po obvodu ~115 V 400 Hz - 7 A; po obvodu ~36 V 400 Hz - 1 A.

13. Hmotnost - ne více než 50 kg.

Komunikace s palubním zařízením

DISS-32 je napájen z palubních zdrojů +27 II, »■’115 V 400 Hz a ~36 V 400 Hz, když je DISS vypnutý.

Ti Zak. 3154 dřevotříska

Vestavěné osvětlení ukazatele nízkých rychlostí a visení a ukazatele úhlu driftu a pozemní rychlosti se zapíná pomocí spínače umístěného na přístrojové desce pilota nebo assault ana-operátora. Úhly náklonu a sklonu jsou dodávány z gyroskopu MGV-1SU.

V NKV-252 DISS-32 produkuje signály podélné a příčné složky pozemní rychlosti a také signál SERVICE ve formě napětí stejnosměrný proud.

Na PC. V-252 DISS-32 produkuje signály podélné, příčné a vertikální složky pozemní rychlosti, dále signály PROVOZ a PAMĚŤ ve formě stejnosměrných napětí. Signál úhlu driftu je uveden ve formuláři střídavé napětí frekvence 400 Hz.

V Octopus PPS zařízení produkuje signály podélné a příčné složky pozemní rychlosti a také signál SERVIS ve formě stejnosměrných napětí.

V řídicím systému zařízení vytváří signál rychlosti vůči zemi ve formě stejnosměrného napětí.

Ovládací prvky a displeje

Zapínání a vypínání DISS-32 se provádí spínačem DISS na přístrojové desce rádiového zařízení.

Instaluje se ukazatel úhlu driftu a ukazatel rychlosti jízdy (obr. 26.5);

Spínače C, M-S, M-B. V poloze C (pozemek) je zajištěno normální operace zařízení při letu nad pevninou, v poloze M-S (klidné moře) - při letu nad mořem s mořskými vlnami 1-3 bodů a v poloze M-B (bouřlivé moře) - při letu nad mořem s mořskými vlnami více než 3 body;

Displej P. Displej se zapne, když se zařízení přepne do režimu „Memory“.

Na předním panelu BOD zařízení jsou instalovány následující (obr. 26.6):

Rýže. 26.6. BOD zařízení. Dálkové ovládání
lisy NKV-252

BCC výsledková tabulka (červená). Když se displej rozsvítí, signalizuje poruchu jednotky BCC;

HF displej (červený). Když se displej rozsvítí, signalizuje poruchu RF jednotky;

Displej I (červený) - není aktivován;

Tabule FLIGHT (zelená). Když se displej rozsvítí, znamená to, že DISS-32 je funkční;

Displej PERFORMANCE (zelený). Rozsvícení displeje indikuje, že DISS-32 je v dobrém provozním stavu, že jsou přijímány odražené signály a že informace jsou připraveny k poskytnutí spotřebitelům;

HLEDAT deska ( žlutá barva). Rozsvícení displeje signalizuje přechod DISS-32 z režimu „Capture“ do režimu „Search“ kteréhokoli ze tří přijímacích kanálů;

klávesa CONTROL DISS s vestavěným podsvícením, slouží k přepnutí DISS-32 do režimu ovládání;

Čtyři klávesy s vestavěným podsvícením slouží k aktivaci jedné ze čtyř řídicích úloh;

VPŘED-17, VLEVO-17, DOLE-ZÁPAD;

ZPĚT-17, VPRAVO-17, NAHORU-3;

RYCHLOST 127, VRTÁNÍ “_0;

RYCHLOST 258, VRTÁNÍ *_9,5;

Tlačítko ON SEARCH (bez podsvícení), slouží k přepnutí zařízení do režimu „Search“.

Signální deska DIS NOT WORKING na přístrojové desce signalizuje, že zařízení vstoupilo do režimu „Memory“.

2.1.1. Princip činnosti jednopaprskového DISS

Dopplerův měřič rychlosti a úhlu driftu (DISS) letadlo je autonomní dopplerovské navigační a řídicí zařízení určené k zajištění příletu pilotovaného nebo bezpilotního nosného objektu DISS do bodu se známými souřadnicemi.

Tato příručka popisuje princip činnosti a strukturu Dopplerova měřiče rychlosti a úhlu driftu založeného na standardním rádiovém systému DISS-7.

Problém navigace se obvykle řeší v horizontální rovině. Proto je hlavním zájmem horizontální projekce rychlosti letadla, nazývaná pozemní rychlost.

Pozemní rychlost se skládá ze dvou složek:

rychlost vzduchu, tzn. rychlost letadla vůči vzduchu a rychlost větru, tzn. rychlost pohybu vzduchu vzhledem k zemi. Směr vektoru rychlosti vzduchu se prakticky shoduje se směrem osy letadla. Vektory tvoří tzv. navigační trojúhelník (obr. 2.1).

Roh β mezi směry vektorů se nazývá úhel náběhu nebo úhel driftu.

Nejspolehlivější a nejpřesnější měřicí nástroj β A W je palubní radar, jehož činnost je založena na využití Dopplerova jevu, kdy se rádiové vlny vysílané palubním vysílačem odrážejí od zemského povrchu. Nejjednodušší schéma měření je v tomto případě jednopaprskový dopplerovský radar se šikmým ozařováním zemského povrchu pod určitým úhlem V(viz obr. 2.2).

Předpokládejme, že letadlo letí přísně vodorovně a dno se může otáčet ve vodorovné rovině v rámci úhlu ± ψ .

Vzhledem k tomu, že DND má konečné řešení, je na povrchu Země ozářena oblast značné velikosti, která obsahuje mnoho vzájemně nezávislých elementárních reflektorů. Proto se odražený signál svými vlastnostmi blíží „bílému šumu“. Má spojité spektrum, jehož obálka odpovídá tvaru dna. Hodnota průměrné frekvence Dopplerova spektra pro určitý úhel ψ na β =0 je určeno velikostí průmětu vektoru pozemní rychlosti na spodní osu

kde je vektor rychlosti země; λ 0 - vlnová délka vysílače; B- úhel pohledu; ψ - úhel mezi horizontálním průmětem směru záření a podélnou osou letadla.

Význam úhlů B A ψ jsou zřejmé z obr. 2.2. Ze vzorce (2.1) je zřejmé, že kdy B= 90°. V důsledku toho by ozařování zemského povrchu mělo být vždy nakloněno. Typicky B = 60°...70°.

Pokud se směr letu neshoduje s osou letadla, tzn. existuje úhel posunu" β “, pak výraz (2.1) bude mít tvar

Rýže. 2.1. Navigační trojúhelník

B

Ψ

Rýže. 2.2. Jednopaprskový Dopplerův měřič W a p

Měřič jednoho paprsku funguje následovně. Dno se otáčí ve vodorovné rovině až maximální hodnota, což odpovídá β+Ψ =0. V této poloze antény lze určit hodnotu a měřením úhlu mezi ohniskovou osou antény a podélnou osou letadla lze určit úhel driftu β . Takový systém má však řadu výrazné nedostatky. Hlavní jsou následující.

Jak je vidět z Obr. 2.3, nejostřejší závislost na úhlu ( β+Ψ ) je sledován na hodnotách β+Ψ blízko 90°. V oblasti β+Ψ =0 zůstává téměř beze změny. Jednopaprsková měřidla proto neposkytují požadovanou přesnost.

Rýže. 2.3. Polární diagram závislosti F d od (β+ψ)

Při změně úhlu ( β+Ψ ) v obou směrech od nulová hodnota Změny dopplerovské frekvence mají stejné hodnoty. Tato okolnost znemožňuje sestrojit schéma pro automatické měření rychlosti a úhlu driftu.

V jednom paprsku dopplerův metr na stabilitu vysílací frekvence jsou kladeny přísné požadavky f prd během doby zpoždění odraženého signálu t h (krátkodobá stabilita):

, (2.3)

Kde (df ​​​​prd / dt) max / f prd- relativní rychlost posunu frekvence vysílače; Δ w =Δ W/W- relativní chyba při určování rychlosti; t z– doba šíření rádiových vln k zemskému povrchu a zpět.

U jednopaprskových (dvoupaprskových) systémů silně závisí na úhlech náklonu a sklonu. Tedy již při úhlu sklonu = 1° a úhlu V=70° relativní chyba měření Δ W dosáhne 5 %.

Vzhledem k uvedeným nevýhodám jednopaprskových systémů nenalezly tyto systémy uplatnění.

2.1.2. Princip fungování vícepaprskového DISS

Protože vektor rychlosti letadla je určen v obecný případ projekce do tří nekoplanárních (tj. neležících ve stejné rovině) směrů, pak pro určení všech tří složek je nutné vysílat a přijímat signály podél alespoň tří paprsků antény. Většina aplikací nalezeny tří-čtyřpaprskové systémy s , – uspořádáním trámů (viz obr. 2.4). Tyto systémy nemají hlavní nevýhody jednopaprskových systémů.

Podívejme se blíže na princip fungování třípaprskového systému. Hodnota Dopplerova frekvenčního posunu je určena rovností (viz obr. 2.4) Obr.

, (2.4)

Kde W S- projekce plné rychlosti letadla na směr záření; λ 0 – vlnová délka signálu vysílaného vysílačem. Úkol měření celkové rychlosti spočívá ve výpočtu jejích tří složek W x, W y, W z, získané ze tří paprsků radarového anténního systému 1, 2, 3 (viz obr. 2.4).

V souřadnicovém systému X, y, z směr záření S určeno úhly γ 0 A δ 0 (obr. 2.4), kde γ 0 – úhel mezi směrem podélné osy letadla 0x a směr záření S, δ 0 – úhel mezi zpětným směrem svislé osy letadla 0 let a projekce S yz směry záření S do letadla y0z. Vektor plné rychlosti lze v souřadnicovém systému letadla rozložit na tři složky: W x, W y, W z. Promítání těchto složek celkové rychlosti do směru záření S a když je sečteme, dostaneme

Dosazením (2.5) do (2.4) získáme

Rovnice (2.6) obsahuje tři nezávislé neznámé ( W x, W y, W z) a hodnotu celkové rychlosti lze zcela určit třemi nezávislými rovnicemi typu (2.6), získanými ze tří nekoplanárních svazků anténního systému.

AUTONOMNÍ DOPPLEROVA ZAŘÍZENÍ A NAVIGAČNÍ SYSTÉMY JSOU URČENY: K měření pozemní rychlosti, úhlu driftu a vektorových složek rychlosti letadel; K určení souřadnic jejich umístění a automatického řízení letu; Měřit rychlost větru; KATEDRA RADIOTECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ 2011

CÍLOVÉ SOUŘADNICE A TROJÚHELNÍK RYCHLOSTI NAVIGACE Pohyb letadla vzhledem k zemskému povrchu nastává v důsledku interakce tahu motoru, aerodynamických sil a gravitace, což způsobuje, že se letadlo pohybuje rychlostí vzhledem k hmotnosti vzduchu a jako výsledek působení větru, způsobujícího pohyb vzduchové hmoty spolu s LA rychlostí. Výsledný vektor celkové rychlosti určuje rychlost letadla vzhledem k zemskému povrchu. KATEDRA RADIOTECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ IR 2011 NPM a KPM Startovní a konečné body trasy ZPU Dáno úhel stopy K – kurz – úhel snosu – úhel snosu větru – úhel aerodynamického skluzu Obr. 1

HLAVNÍ ČÁSTI AUTONOMNÍHO DOPPLEROVA NAVIGAČNÍHO A ŘÍDICÍHO SYSTÉMU KATEDRA RADIOTECHNICKÝCH NÁSTROJŮ 2011 Obr. 2 DISS určuje na palubě letadla směr vektoru pozemní rychlosti vzhledem k podélné ose letadla. Pro určení směru letu letadla vzhledem ke světovým stranám, tzn. v souřadnicovém systému spojeném se Zemí je nutné znát kurz letadla, který určuje přechod ve směru z pohyblivého souřadnicového systému do stacionárního. Aby bylo možné určit, kterým směrem a jakou rychlostí zařízení letí, je nutné mít k dispozici jak Dopplerův přístroj, který měří úhel driftu, tak pozemní rychlost. systém směnných kurzů. Integrace přijatých dat o pohybu letadla pomocí tzv. navigačního souřadnicového počítače a zohlednění souřadnic výchozího bodu trasy umožňuje odpovědět na otázku, kde se letadlo nachází. Aby bylo možné vyřešit problém, kterým směrem a jak dlouho letět do cíle, je nutné porovnat informace o skutečné poloze letadla s dané souřadnice destinace.

CHARAKTERISTIKA ODRAZU SNÍMACÍCH SIGNÁLŮ OD ZEMĚ ODDĚLENÍ RADIOTECHNICKÝCH PŘÍSTROJŮ 2011 Měrná hodnota efektivní oblast zpětný rozptyl závisí na více parametry: na vlnové délce a polarizaci emitovaných vibrací, typu odrazné plochy, jejích charakteristik a pozorovacích úhlů. S rostoucím zorným úhlem se zvyšuje úroveň odraženého signálu, což však vede ke snížení citlivosti Dopplerovy frekvence a minimálnímu rozptylu výkonu odraženého signálu. Proto je kompromis 65 - 75 stupňů. 1 - orná půda 2 - les 3 - pole se zelenou trávou 4 - písečná poušť 5 - pole pokryté sněhem 6 - ledová plocha Obr. 5

CHYBY JEDNORÁZOVÉHO DISS IRE ODDĚLENÍ RADIOTECHNICKÝCH NÁSTROJŮ 2011 Úhel driftu je roven úhlu, který svírá osa letadla a osa dna v okamžiku vyrovnání se směrem vektoru pozemní rychlosti, tzn. na Jednopaprskový systém najde praktická aplikace z důvodu nízké přesnosti měření Předpokládejme, že pokud, pak je chyba měření (3) (4) (5) (6) Obr. 6

CHYBY JEDNORÁZOVÝCH DISS IRE ODDĚLENÍ RADIOTECHNICKÝCH NÁSTROJŮ 2011 Pokud rozlišíme maximální Dopplerovu frekvenci zorným úhlem, dostaneme Pak Stabilizace antény v horizontální rovině nebo zavedení korekcí náklonu při zpracování komplikuje měřidlo, ale neodstraňuje nevýhody jednopaprskové metody, které zahrnují vysoké požadavky na stabilizační frekvence emitovaných vibrací. Řešení problému: vícepaprskový DISS

MULTI-BEAM DISS IRE ODDĚLENÍ RADIOTECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ 2011 Obr. 7 Vícepaprskové DISS Podle účelu a způsobu konstrukce lze vektorové měřiče rychlosti letadla rozdělit na dva hlavní typy: DISS, měřící pozemní rychlost a úhel driftu letadla nebo podélné a příčné složky vektoru přízemní rychlosti ( letadla DISS) a DISS, měřící vektor plné rychlosti LA, tj. jeho tři součásti (vrtulník DISS)

ODDĚLENÍ TŘÍČTYŘPÁRSKÝCH DISS IRE ODDĚLENÍ RADIOTECHNICKÝCH NÁSTROJŮ 2011 Vzhledem k tomu, že vektor rychlosti letadla je v obecném případě určen projekcí do tří nekoplanárních směrů, je pro určení všech tří složek nutné vysílat a přijímat signály podél alespoň tří antén. trámy.

LITERATURA 1. Kolchinsky V. E., Mandurovsky I. A., Konstantinovsky M.I. Autonomní dopplerovská zařízení a navigační systémy letadel. M.: Sov. Rozhlas, 1975, 432 stran. 2. Radiotechnické systémy. Ed. Yu. M. Kazarinova, M.: postgraduální škola, S. 3. Sbírka popisů laboratorní práce o radaru IRE ODBOR RADIOTECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ 2011 DOKONČIL A.I. BASKAKOV, B. ODSUREN