Файл: Инженерные изыскания в строительстве. Инженерно-геологические, геофизические и геодезические исследования [сборник].pdf

Рис. 72. Упрощенная структурная схема допплеровской системы контроля траектории полета ИС З

назначенной для контроля траектории полета ИСЗ [31]. Излученный наземной станцией непрерывный сигнал ча­ стотой fi на борту спутника умножается на дробное число р (для развязки приемного и передающего каналов бор­ товой и наземной аппаратуры) и ретранслируется на частоте f2 = pf\.

140

Принятый наземной аппаратурой сигнал, содержащий допплеровскую составляющую частоты, дважды преобра­ зуется по частоте с помощью смесителей / и 2. С выхода смесителя 2 напряжение постоянной частоты f подается на узкополосный усилитель промежуточной частоты для фильтрации принятого сигнала от помех. С выхода УПЧ сигнал поступает на схему фазовой автоподстройки гене­

жение генератора /. С выхода смесителя 3 напряжение

Допплера fK, который поступает в цифровой блок изме­

усилитель и далее на вход схемы формирования импуль­ сов. Эти импульсы поступают на блок измерения и запи­ си данных.

Работой схемы измерения управляет эталонный гене­ ратор, в который входит делитель частоты и синхрони­ затор фазы колебаний сигналами точного времени. Вы­ рабатываемые этимгенератором синхронизирующие импульсы с периодом 2 сек открывают через триггер 1 вен­ тиль /. В результате через вентиль / начинают проходить импульсы измеряемой разностной частоты и первый из них открывает с помощью триггера 2 вентиль 2. В счетчи­ ке / через п периодов разностной частоты вырабатывает­ ся импульс, закрывающий вентили 1 и 2.

Когда вентиль 2 открывается, через него на счетчик 2 начинают проходить импульсы эталонного генератора частоты / э = 1 Мгц. Подсчет этих импульсов позволяет определить число т — длительность интервала времени,

п

равного М = пТ'~Г.

/д

чение частоты / ' за интервал времени At. Оно будет рав-

141

. J

но /'дер = ~ / э - В конце интервала времени At показания

т

счетчика 2 записываются на перфоленту в виде 11-раз­ рядного двоичного кода. Момент считывания определяет­ ся синхронизирующими импульсами эталонного генера­ тора. Первые пять разрядов обозначают время в секун­ дах, а последующие шесть — число т.

5. БОРТОВАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И ВЫСОТЫ [35]

В США разработана и испытана бортовая радиолока­ ционная станция измерения скорости и высоты [35]. При­ чем информация о скорости и высоте выдается и при­ нимается в одно и то же время одной приемопередаю­ щей антенной, используя тот же самый принятый сигнал и одни и те же блоки. Это дает значительную экономию в весе, размерах и стоимости аппаратуры. Кроме того, эта система, как указывается в зарубежной печати, позволяет измерять с большой точностью три составля­ ющие скорости от нулевого значения без потери на­ правления, что необходимо для вертолета, самолета с вертикальным взлетом и посадкой, космического кораб­ ля, предназначенного для посадки на поверхности пла­ неты.

В настоящее время в литературе [35] описаны три вида систем, обеспечивающих измерение трех составля­ ющих скорости объекта: с непрерывным излучением (без модуляции), когерентно-импульсные и непрерывного из­ лучения с частотной модуляцией.

Системы с непрерывным излучением (без модуляции) непригодны, так как не позволяют одновременно изме­ рять скорость и высоту. Кроме того, они предусматри­ вают применение раздельных передающих и приемной антенн, что не позволяет выполнить их малогабарит­ ными.

Когерентно-импульсная система непригодна из-за трудности эксплуатации ее на малых высотах, особенно при антеннах с узким лучом, которые в свою очередь необходимы на вертолетах, имеющих большой угол сно­ са. Если для улучшения характеристики на малых высо­ тах используется метод наложения импульсов передат­ чика на принимаемый сигнал, то создаются трудности

143

в обеспечении развязки передатчика и приемника. Кро­ ме того, совмещение функции точного высотомера с ко­ герентной импульсной допплеровской системой представ­ ляет собой трудную задачу.

Единственно приемлемой системой для решения по­ ставленной задачи, по мнению зарубежных специалис­ тов, является система непрерывного излучения с часто­ тной модуляцией. Возможны две разновидности таких си­ стем: с высокой частотой модуляции (длина волны мо­ дулирующего сигнала много меньше максимальной из­

Система с высокой частотой модуляции имеет мно­ гочисленные области «слепых» высот, в которых точность измерений резко снижается. ЧМ система непрерывного излучения с низкой частотой модуляции может быть так выбрана, что первая «слепая» высота окажется выше максимальной рабочей высоты системы. Это значит, что система не имеет «слепой» высоты.

Таким образом, оптимальным методом для измере­ ния скорости таких объектов, как вертолеты и самолеты с вертикальным взлетом, для которых необходимо изме­ рение до нулевой высоты и зависание на постоянной высоте, является ЧМ допплеровская система непрерыв­ ного излучения с низкой частотой модуляции и исполь­ зованием боковой полосы. Последнее эксплуатационное требование обусловливает отсутствие «слепых» высот.

При выборе метода измерения высоты необходимо исходить из следующих соображений.

Если спектр сигнала, который получается в резуль­ тате биений между переданным и принятым сигналами ЧМ РЛС с непрерывным излучением, разложить в ряд Фурье, то окажется, что относительная фаза каждой из боковых полос этого сигнала является функцией отно­ сительной задержки, а значит, и высоты объекта. Следо­ вательно, если выбрать одну из этих боковых полос, то, сравнивая ее фазу с фазой опорной частоты, можно из­ мерять высоту. Результаты измерений не зависят от изменения амплитуды, формы модулирующего сигнала или коэффициента модуляции, а только от фазы колеба­ ний. При пропускании сигнала через устройство с квад-

144