Автономные доплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов

скорости и угла сноса (ДИСС)
Лекция
ИРЭ кафедра Радиотехнических приборов и антенных

систем

местоположения ЛА по результатам интегрирования составляющих вектора скорости ЛА, измеряемых

с помощью бортовых датчиков. Датчиками радиотехнических ССП служат доплеровские измерители скорости и угла сноса (ДИСС).
Продольная, поперечная и вертикальная составляющие вектора скорости ЛА путем интегрирования измеряемых специальными приборами (акселерометрами) ускорений ЛА по соответствующим направлениям.
Особенностью всех ССП является ухудшение точности определения местоположения со временем, причина которой заключается в накоплении (интегрировании) погрешностей датчика скорости.

ИРЭ кафедра ИРЭ кафедра РТП и АС

Путевая скорость складывается из двух составляющих: воздушной скорости , т.е. скорости движения летательного аппарата относительно воздушной среды, и скорости ветра , т.е. скорости движения воздушной среды относительно земли. Направление вектора воздушной скорости практически совпадает с направление оси летательного аппарата. Векторы образуют так называемый навигационный треугольник

Рис. 1

угла сноса и составляющих вектора скорости летательных аппаратов (ЛА);
Для определения

координат их местоположения и автоматического управления полетом;
Для измерения скорости ветра;

ИРЭ кафедра ИРЭ кафедра РТП и АС

- если угла сноса нет

Рис. 1. 1

кафедра РТП и АС

Рис. 1. 2
ДИСС определяет на борту ЛА

направление вектора путевой скорости по отношению к продольной оси ЛА. Для определения направления полета ЛА по отношению к странам света, т.е. в системе координат, связанной с Землей, необходимо знание курса ЛА, определяющего переход по направлению от подвижной системы координат к неподвижной. Итак, для того, чтобы определить, в каком направлении и с какой скоростью летит аппарат, необходимо наличие как доплеровского устройства, измеряющего угол сноса и путевую скорость, так и курсовой системы. Интегрирование получаемых данных о перемещении ЛА с помощью так называемого навигационного вычислителя координат и учет координат начального пункта маршрута позволяет ответить на вопрос, где находится ЛА. Для того, чтобы решить задачу, в каком направлении и сколь долго лететь до пункта назначения, необходимо сопоставить информацию о действительном положении ЛА с заданными координатами пункта назначения.

1. 4

РТП и АС

Величина удельной эффективной площади обратного рассеяния зависит от

большего числа параметров: от длины волны и поляризации излучаемых колебаний, вида отражающей поверхности ее характеристик и углов визирования. С увеличением угла визирования растет уровень отраженного сигнала, но это приводит к уменьшению чувствительности доплеровской частоты и минимальный разброс мощности отраженного сигнала. Поэтому компромисс 65 – 75 град.

1 - пашня
2 – лес
3 – поле с зеленой травой
4 – песчаная пустыня
5 – поле, покрытое снегом
6 – ледовая поверхность

Рис. 1. 5

равен углу, составленному осью самолета и осью ДНА в момент

совмещения с направлением вектора путевой скорости, т.е. при Однолучевая система не находит практического применения из-за низкой точности измерения

Допустим, если , то погрешность измерения составляет

(3)

(4)

(5)

(6)

Рис. 1. 6

максимальную доплеровскую частоту по углу визирования, то получим
 
Тогда
 
Стабилизация антенны

в горизонтальной плоскости или введение поправок на крен при обработке усложняет измеритель, но не устраняет недостатков однолучевого метода, к которым следует отнести высокие требования к стабильности частоты излучаемых колебаний.
Решение проблемы: многолучевые ДИСС

назначению и способу построения измерители вектора скорости ЛА могут быть

условно разделены на два основных типа: ДИСС, измеряющие путевую скорость и угол сноса ЛА или продольную и поперечную составляющие вектора путевой скорости (самолетные ДИСС), и ДИСС, измеряющие полный вектор скорости ЛА, т.е. три его составляющие (вертолетные ДИСС)

Двухлучевые ДИСС
 

угла сноса примерно в 30 раз меньше, чем у однолучевых

ДИСС, но погрешность из-за крена остается примерно такой же.

Рис.1.9

скорости существенно повышается при использовании
двусторонних систем, имеющих лучи, направленные вперед

и назад.

Рис.1.10

от ее максимального значения
 
 
 
Рассмотрим погрешности, обусловленные углом крена
Должно быть
Рис. 1.11

скорости ЛА определяется в общем случае проекциями на три некомпланарных

направления, то для определения всех трех составляющих необходимо излучать и принимать сигналы минимум по трем лучам антенны.

 

Рис. 1.12

Значение доплеровского сдвига частоты определяется равенством

следует, что горизонтальная составляющая и угол сноса связаны уравнениями