Файл: Проворов К.Л. Радиогеодезия учеб. пособие.pdf

Ч а с т ь в т о р а я

РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ И УГЛОВ

Г л а в а I I I

КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К УСТРОЙСТВАМ

§ 8. В И Д Ы И Т И П Ы УСТРОЙСТВ (

В настоящее время известно большое число радиоустройств для обнаружения, определения характеристик и местоположения под­ вижных или неподвижных объектов. Устройства такого типа, весьма разнообразные по назначению и конструктивным особенностям, ис­ пользуются во многих областях науки и техники, но все они отно­ сятся к приборам и системам радиолокационного типа. Радиолока­ ционными называют приборы и системы, позволяющие решать пере­

о пассивной радиолокации; при регистрации вторичных волн, отра­ жаемых или переизлучаемых объектом наблюдения, говорят об ак­ тивной радиолокации. Пассивная радиолокация имеет специфиче­ ское назначение обнаружения и опознавания объектов в метеороло­ гии, астрономии и в некоторых других областях и в дальнейшем рас­ сматриваться не будет.

Обобщенная схема активного радиолокационного устройства показана на рис. 30. Передатчик такого устройства излучает элек­ тромагнитные колебания, которые, достигнув объекта, отражаются от него или преобразуются при помощи устройств, расположенных на объекте, и переизлучаются в пространство. Приемник регистри­ рует возвратившиеся от объекта колебания, а индикатор позволяет сравнивать излучаемые и принимаемые колебания по каким-либо параметрам и получать информацию об объекте или его положении.

; В зависимости от метода получения вторичных электромагнитных колебаний активную радиолокацию подразделяют на локацию с пас- ; сивным ответом (вторичные колебания получены отражением от

78

объекта) и с активным ответом (вторичные колебания получены в ре­ зультате переизлучения).

При радиолокации с пассивным ответом объект наблюдения должен обладать хорошей отражательной способностью, а электри­ ческие параметры его должны резко отличаться от параметров окру­ жающей среды. При неизменной мощности падающих колебаний мощность вторичного (отраженного) излучения возрастает с увели­ чением электрической проводимости вещества и уменьшением длины волны. Для радиолокации с пассивным ответом наиболее эффективны

чения.

Характер и число измеряемых величин различно для разных радиоустройств локационного типа. Так, для определения местополо­ жения объекта необходимо знать три координаты, поэтому необхо­ димо измерить три независимых величины. Для определения ско­ рости перемещения объекта также необходимо измерить три вели­ чины. При необходимости одновременного определения местоположе­ ния и скорости перемещения объекта требуется измерить уже шесть величин и т. д. Измеряемыми величинами могут быть направления со станции наблюдения на объект, расстояния между ними, разность расстояний от объекта до двух станций наблюдения и т. п. В соответ­ ствии с этим различают угломерные, дальномерные, разностно-даль- номерные и другие радиоустройства. Определение направлений при помощи радиосредств принято называть пеленгованием, поэтому угломерные устройства получили название радиопеленгационных.

79

Дальномерные системы принято называть круговыми, так как ли­ ния, на которой может находиться объект с одинаковым значением измеренной дальности, представляет собой окружность. Аналогично разностно-дальномерные системы именуют гиперболическими, так как одно и то же значение разности двух расстояний будет одинако­ вым для всех точек некоторой гиперболы.

В радиолокационных устройствах используются как гармониче­ ские, так и негармонические (модулированные) электромагнитные колебания.

Мгновенное значение напряженности электрического поля гар­ монического электромагнитного колебания в фиксированной точке

где Ет — амплитуда, со — круговая частота и <р0 — начальная фаза являются параметрами колебания, a t — время. Любой из этих пара­ метров может содержать информацию об объекте наблюдения и его положении. Так, фаза колебания со t + ср0 непрерывно меняется от точки к точке волны и может служить, например, мерой удаления объекта наблюдения от станции наблюдения. Устройства, в которых информация об объекте получается по измеренному значению фазы волны, называются фазовыми. Аналогичные устройства, основанные на получении информации об объекте по величине амплитуды волны, называются амплитудными. Частота колебания гармонической волны является, вообще говоря, величиной неизменной. Однако, если объект удаляется от станции наблюдения, происходит изменение

,частоты отраженных колебаний, пропорциональное скорости удале­

ни я объекта. Это изменение принято называть допплеровским смеще­ нием частоты, а приборы и системы, использующие этот принцип,— допплеровскими.

Системы локационного типа, в которых используются модулиро­ ванные колебания, подразделяются на амплитудно-, частотно- и фазомодулированные. Наибольшее распространение получили си­ стемы двух первых типов. В существующих системах используется как прерывистая (импульсная), так и непрерывная, в том числе гармоническая, модуляция. Если модуляция имеет импульсный ха­ рактер, то систему называют импульсной. При гармоническом характере амплитудной или частотной модуляции обычно измеряют разность фаз модулирующего колебания прямой и отраженной волн, а систему называют фазовой, независимо от вида модуляции. Если модулируется частота колебаний и измеряется разность частот коле­ баний прямой и отраженной волн, то систему называют частотной. В последнее время получают распространение системы со смешанным характером модуляции.

В зависимости от назначения радиосредства, используемые для обнаружения и определения местоположения подвижных или не­ подвижных объектов, включая измерение расстояний до них, де-

80

лятся на радиолокационные, радионавигационные и специальные радио- и светодальномерные приборы и системы.

Радиолокационные устройства (радиолокаторы) предназначены для обнаружения, опознавания и определения координат подвиж­ ных объектов. Наиболее часто радиолокационные станции опре­ деляют одновременно удаление, угол наклона и пеленг (аз«імут) цели. Автономные радиолокационные станции широко применяются

ввоенном деле, а также в метеорологии и астрономии.

Крадионавигационным средствам относят радиотехнические устройства, предназначенные для вождения судов, самолетов и кос­ мических кораблей. Вождение подвижных средств требует определе­ ния их местоположения, а также скорости и направления движения. Эти величины определяют при помощи радиотехнических устройств, находящихся на движущихся объектах (бортовые радиоустройства),

атакже в точках земной поверхности с известными координатами. Комплекс наземных- и бортовых радиоустройств, предназначенных для навигации, называют радионавигационной системой. К радиона­ вигационным устройствам относятся также автономные бортовые устройства для определения высоты полета летательного аппарата — радиовысотомеры, и определения путевой скорости — допплеровские системы.

Некоторые радионавигационные системы находят применение в геодезии или даже специально сконструированы для геодезиче­ ских целей. Такие системы называют радиогеодезическими. Одной из отличительных особенностей радиогеодезических систем является повышенная точность определения местоположения подвижных объектов.

Специальные радио- и светодальномеры предназначены для из­ мерения расстояний между подвижными или неподвижными объек­ тами. Устройства такого рода применяют в геологии, геофизике, метеорологии и других областях науки и техники. Большую группу приборов специального назначения образуют геодезические радио- и светодальномеры, отличающиеся от других устройств портатив­ ностью и высокой точностью результатов.

Применяемые в геодезии для измерения расстояний радиоэлек­ тронные средства можно классифицировать следующим образом.

1. Радиогеодезические системы предназначены для определения координат при аэрофотосъемке и для развития геодезических опор­ ных сетей со сторонами в несколько сотен километров. Такие сети строятся как для плановой основы аэрофототопографических съемок сравнительно мелких масштабов, так и для соединения геодезиче­ ских сетей островов и континентов. Ошибки измерения расстояний при помощи указанных систем составляют 1—5 м и больше в зави­ симости от системы.

2. Геодезические дальномерные устройства, применяемые при измерении выходных сторон триангуляции, трилатерации, сторон полигонометрических ходов, сетей съемочного обоснования и т. п. Эти устройства в свою очередь подразделяются на: