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

Г л а в а IV

ИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ

чает колебания высокой частоты в виде коротких периодически по­ вторяющихся импульсов, называемых зондирующими*. Излученные импульсы распространяются от станции до объекта и обратно за время, меньшее периода повторения импульсов, так что отраженный импульс возвращается на станцию раньше, чем ею будет послан следующий зондирующий импульс. Фиксируя моменты излучения зондирующего и приема отраженного импульсов, определяют время распространения электромагнитных колебаний. Так как сигнал про­

двумя пунктами, так и разности расстояний, т. е. его можно приме­ нять как в дальномерном, так и разностно-дальномерном способах определения местоположений.

При дальномерном способе (круговые системы) на одном конце измеряемой линии устанавливают станцию — запросчик, — состо­ ящую из передатчика, приемника и индикаторного устройства. На другом конце измеряемой линии устанавливают приемо-передающую станцию — ответчик, — которая после каждого принятого зондиру­ ющего импульса излучает ответные импульсы. Располагая ответчики в двух или трех точках с известными координатами и имея соответ­ ственно два или три индикатора на запросчике, можно измерять расстояния до двух (трех) точек, что позволяет определять местопо­ ложение запросчика относительно этих точек. К системам такого рода относятся, например, Рым (СССР), Шоран и Хиран (США).

(как правило, на борту подвижного объекта — корабля или само­ лета) устанавливают приемник с индикаторным устройством, при

92

между импульсами, приходящими с одной и другой станций. Раз­ ность расстояний г до известных пунктов находят по формуле

Независимой передающей станцией является обычно одна, кото­ рая называется ведущей. Другая станция, называемая ведомой, излучает импульсы только после приема импульсов ведущей станции. Таким образом, между импульсами, излучаемыми этими станциями, протекает время и возникает постоянная задержка сигналов

которая учитывается при вычислении разности расстояний. В фор­ муле (136) D0 — расстояние между ведущей и ведомой станциями, a xk — дополнительная задержка сигналов приборного происхо­ ждения.

Система с одной парой передающих станций (в точках Аг m Вг на рис. 34, а) позволяет определить лишь гиперболу, на которой на­ ходится определяемая точка М. Для определения положения точки необходимо иметь две гиперболы, в пересечении которых находится эта точка. Для определения второй гиперболы измеряют разность

обычно бывает общей для обеих пар станций (рис. 34, б). Следует отметить, что при большом удалении точки M от передающих стан­ ций линию положения можно принять за прямую, так как гипербола в этом случае почти сливается со своей асимптотой (пунктирная ли­ ния на рис. 34, а.)

Упрощенная блок-схема импульсного радиодальноМерного устрой­ ства показана на рис. 35, а, а на рис. 35, б — эпюры напряжений^ поясняющие работу станции.

Необходимым условием нормальной работы дальномерного уст­ ройства является синхронизация (согласование во времени) работы приемника, передатчика и индикатора, осуществляемая синхро­ низатором (см. рис. 35, а). Чаще всего синхронизатором служит кварцевый генератор с высокой стабильностью частоты. Между

93

синхронизатором и модулятором передатчика помещают формирова­ тель импульсов, который вырабатывает из гармонических сигналов синхронизатора видеоимпульсы малой длительности. Под воздейст­ вием этих импульсов модулятор вырабатывает мощные видеоим­ пульсы требуемой формы и амплитуды, поступающие в генератор высокой частоты. При амплитудной модуляции под воздействием импульса модулятора в генераторе возникают импульсы колебаний высокой частоты, имеющие место в течение всей длительности им­ пульса; с окончанием импульса колебания прекращаются и возоб-

Во время генерирования колебаний высокой частоты антенна работает только в режиме передачи. По окончании излучения зонди­ рующего импульса антенна автоматически отключается от генера­ тора высокой частоты и работает на прием. Принимаемые антенной отраженные сигналы усиливаются, детектируются (амплитудные или частотные радиоимпульсы преобразуются в видеоимпульсы) и посту­ пают на индикатор, с помощью которого осуществляется измерение времени распространения сигналов.

Для измерения расстояний наиболее выгодны импульсы прямо­ угольной формы, в которых амплитуда заполняющих колебаний из­ меняется скачком от нуля до некоторого постоянного значения. Од­ нако вследствие инерционности электрических цепей строго прямо­ угольных электрических импульсов получить нельзя. В реальных импульсах можно выделить три участка (рис. 36): передний фронт,

94

соответствующий нарастанию мощности колебаний; вершину им­ пульса, включающую участок с наибольшим значением величины тока или напряжения, и срез импульса (задний фронт), характери­ зующийся спадом мощности. Изображенные на рис. 36 импульсы

к импульсам с плоской вершиной. Важными характеристиками им­

же амплитуда и средние значе­ ния напряжения, тока или мощности в импульсе.

Из-за малой крутизны на­ чала фронта и конца среза воз­ никает неопределенность в оп­

—Г

Р и с . 36 Р и с . 37

импульсной мощностью. Выражение (137) имеет важное значение при определении дальности действия системы. Другой важной харак­

95

т

где Q = — — так называемая скважность импульсов. Значение скважности для радногеодезических импульсных систем колеблется

ляет как технические, так и экономические показатели станции. Исходя из формулы (138), можно сделать вывод, что более экономич­ ной будет станция с возможно меньшей частотой повторения импуль­ сов, так как в этом случае при неизменной длительности импульсов т и импульсной мощности Р И с р уменьшается средняя мощность стан­ ции

Pcp=FxPK.

Наименьшая частота повторения импульсов в визуальных устрой­ ствах определяется инерционностью глаза: при частоте ниже 20имп/с оператор-станции наблюдает мерцающие изображения импульсов, вследствие чего наступает быстрое утомление глаз, понижается точность измерений и возрастает вероятность грубых промахов.

Для установления верхнего предела частоты повторения импуль­ сов будем исходить из того, что время между смежными зондиру­ ющими импульсами должно быть больше времени распространения сигнала до объекта, расположенного на расстоянии максимальной дальности, и обратно. Обычно принимают Д ^ т а х = 0,8 Г, понимая под А^тах время распространения сигнала при максимальной дальности. Следовательно, принимая во внимание (134),

От длительности импульса зависят минимальная дальность дей­ ствия станции и точность отсчета по шкале индикатора. Радиогеоде­ зические системы работают с импульсами короче 1 мкс. На время из­ лучения мощного зондирующего импульса антенна отключается от приемника, а приемник заперт. После подключения антенны к при­

96