АВТОНОМНЫЕ ДОПЛЕРОВСКИЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВД
doplerovskaya_sistema_izmereniya_putevoy_skorosti_i_ugla_snosa_samoleta_diss.pptx
- Размер: 3.5 Мб
- Автор: Екатерина Ястребова
- Количество слайдов: 17
Описание презентации АВТОНОМНЫЕ ДОПЛЕРОВСКИЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВД по слайдам
АВТОНОМНЫЕ ДОПЛЕРОВСКИЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВД О П Л Е Р О В С К И Й И З М Е Р И Т Е Л Ь В Е К Т О Р А С К О Р О С Т И И У Г Л А С Н О С А (Д И С С ) Л Е К Ц И Я И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В
УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЕТОМ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В
Под системой счисления пути (ССП) понимается система, предназначенная для определения 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. И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 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 0, , BW W W uur uuur W uur 0 W uur BW uuur. Рис.
АВТОНОМНЫЕ ДОПЛЕРОВСКИЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ: • Для измерения путевой скорости, угла сноса и составляющих вектора скорости летательных аппаратов (ЛА); • Для определения координат их местоположения и автоматического управления полетом; • Для измерения скорости ветра; И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 10 2(cos )Д Wf B — если угла сноса нет. Рис. 1.
ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ АВТОНОМНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 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.
ОДНОЛУЧЕВОЙ ДИСС И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 ОТР 0 д 1 sini N S S i i i u U t (1) 0, 8. . . 3 см 30. . . 40 см. Da Д 0, 5 0 0 0 2 4 4 cos sin sin 2 2 2 W W WF 0 0 065. . . 75 (2)Рис. 1. 3 Рис. 1. 4 Da
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТРАЖЕНИЯ ЗОНДИРУЮЩИХ СИГНАЛОВ ОТ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 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.
ПОГРЕШНОСТИ ОДНОЛУЧЕВОГО ДИСС И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Д 02 cos cos. WF Д max 0 2 cos. WF Д Д max Д 0 2 cos 1 cos 2 cos 2 WF F F W Угол сноса 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 Д Д max. F F Д Д max 2 F F Допустим, если , то погрешность измерения составляет Д Д max 2 0, 01 F F 00, 14 рад 8 (3) (4) (5) (6) Рис. 1.
ПОГРЕШНОСТИ ОДНОЛУЧЕВОГО ДИСС Второй важной погрешностью однолучевых измерителей является крен летательного аппарата. Пусть из-за крена истинное значение угла визирования отличается от расчетного на. И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Если продифференцируем максимальную доплеровскую частоту по углу визирования, то получим , что при конечных приращениях равно 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
МНОГОЛУЧЕВОЙ ДИСС И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Рис. 1. 7 Многолучевые ДИСС По 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)
ДВУХЛУЧЕВОЙ ДИСС И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Рис. 1. 8 Двухлучевые ДИСС Точность при этом выше, так как лучи пересекают линии равных частот под углом близким к прямому, и это обеспечивает большую чувствительность. Угол выбирается равным 45 град.
ДВУХЛУЧЕВОЙ ДИСС И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Необходимо иметь но если равенство частот и установлено истинно и их Разность, отличаясь от нуля составляет , то это приводит к погрешности в опре- делении угла сноса , т. к. ее значение обычно невелико, то можно принять: , где Относительная погрешность оценки угла сноса примерно в 30 раз меньше, чем у однолучевых ДИСС, но погрешность из-за крена остается примерно такой же. Рис. 1.
ДВУХЛУЧЕВОЙ ДИСС И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Точность измерения путевой скорости существенно повышается при использовании двусторонних систем, имеющих лучи, направленные вперед и назад. Рис. 1.
ДВУХЛУЧЕВОЙ ДИСС И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Отклонение разностной частоты от ее максимального значения На каждый градус погрешности угла приходится погрешность оценки путевой скорости 0, 00015: (в примерно 300 разпо сравнению с однолучевым), но точность оценки угла сноса остается такой же. Рассмотрим погрешности, обусловленные углом крена Должно быть Рис. 1.
ТРЕХ-ЧЕТЫРЕХЛУЧЕВОЙ ДИСС И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Так как вектор 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 cos( ) cos(90 ) cos() sin( )S x y z. W W W W o o o 02 S Д W f Значение доплеровского сдвига частоты определяется равенством 0 2 [ cos( ) sin( )]Д x y zf W W W
ТРЕХ-ЧЕТЫРЕХЛУЧЕВОЙ ДИСС И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Из геометрии задачи следует, что горизонтальная составляющая и угол сноса связаны уравнениями 1 0 0 0 2 [ cos( ) sin( )]Д x y zf W W W 2 0 0 0 2 [ cos( ) sin( )]Д x y zf W W W 3 0 0 0 2 [ cos( ) sin( )]Д x y zf W W W 1 2 0 0 4 cos( )x. Д Д xf f f W ; 3 1 0 0 0 4 cos( ) sin( )y. Д Д yf f f W ; 2 3 0 0 0 4 sin( )z. Д Д zf f f W ; 0 1 2 0 ( ) / (4 cos( ))x. Д ДW f f 0 3 1 0 0 ( ) / (4 cos( ) sin( ))y Д ДW f f 0 2 3 0 0 ( ) / (4 sin( ))z Д ДW f f / cos( )Г XW W ( ) / Z Xtg W W
ТРЕХЛУЧЕВАЯ СИСТЕМА И Р Э К А Ф Е Д Р А Д И О Т Е Х Н И Ч Е С К И Х П Р И Б О Р О В 2 0 1 1 Рис. 1. 14 Рис. 1.