Доплеровский измеритель скорости и угла скоса воздушного судна

Доплеровский измеритель скорости и угла скоса (ДИСС) воздушного судна относится к автономным РНС. Работа ДИСС основана на использовании отражения радиоволн от подстилающей поверхности. Современные ДИСС представляют многолучевые доплеровские РЛС, позволяющие измерять сос­тавляющие вектора скорости воздушного судна. Путевой скоростью назы­вают горизонтальную проекцию скорости ВС относительно земной поверхнос­ти. Путевая скорость связана с воздушной скоростью , скоростью ветра и углом сноса навигационным треугольником, показанным на рис. 7.21. Штриховой линией на этом рисунке обозначена линия пути ВС. При на­клонном облучении земной поверхности и горизонтальном полете ВС отра­женный сигнал от различных точек поверхности будет иметь различный доплеровский сдвиг, зависящий от угла наклона луча. Основные геометрические со­отношения поясняются рис. 7.22. Лучу с углом соответствует доплеровский сдвиг , где – длина волны излучаемого колебания; - скорость перемещения ВС. Облучаемая площадка земной поверхности по­казана на рис. 7.22, а. Элементарная полоска, заштрихованная на рисунке, со­ответствует точкам, отраженные сигналы от которых имеют одинаковый доплеровский сдвиг. Полоска имеет форму гиперболы. За счет того, что разные элементарные полоски имеют разный доплеровский сдвиг, спектр отраженно­го сигнала имеет ширину (рис. 7.22, б), определяемую углом - направле­нием максимального излучения и шириной диаграммы направленности на уровне половинной мощности.

Выражение для ширины спектра имеет вид .

Чтобы измерить путевую скорость, необходимо определить частоту допле-ровского сдвига в соответствии с выражением

где — угол между направлением вектора v и направлением диаграммы на­правленности антенны в горизонтальной плоскости. Максимальное значение достигается при . Угол сноса равен углу, образованному осью ВС иосью антенны в момент ее совмещения с направлением вектора путевой ско­рости.

В четырехлучевой доплеровской РЛС (см. рис. 7.23) при горизонтальном полете ВС доплеровский сдвиг частоты сигнала, принимаемого антенной А1, равен , а для сигнала, принимаемого антенной A3, . Сигнал разностной частоты выделяемой на выходе

приемника, при пропорционален величине . Аналогично для ан­тенн А2 и А4 с учетом : . Равенство разностных частот и . обеспечивается при совмещении оси антенной системы с век­тором путевой скорости, т.е. при . Угол сноса определяется непосредственно по положению оси антенной системы относительно оси ВС.

На практике используются ДИСС с непрерывными и им­пульсными сигналами. В систе­мах с непрерывными сигналами без модуляции удается сосредо­точить спектр отраженного сиг­нала в одной полосе частот и обеспечить наиболее полное ис­пользование энергии сигнала. Извлечение информации в та­ких системах осуществляется с помощью устройств ФАПЧ или Ч.АП. На системы с непрерыв­ными сигналами существенное влияние оказывают помехи, возникающие за счет отражений от вибрирующих частей ВС, вибраций антенно-фидерного тракта. Помехи приводят к модуляции сигнала и в конечном итоге к ошибкам в определении средней частоты доплеровского спектра.

В системах с импульсной модуляцией применяют стробирование приемни­ка. За счет запирания приемника на время излучения импульса снижается уро­вень помех, вызванных мешающими отражениями и вибрациями. Антенные переключатели позволяют использовать одну антенну для передачи и приема сигналов.

Дата добавления: 2015-12-08