機(jī)載電子設(shè)備課件8第八章2new

1第八章無線電導(dǎo)航設(shè)備與系統(tǒng)2010.12.202主要內(nèi)容概述無線電導(dǎo)航基本原理航空無線電導(dǎo)航系統(tǒng)32.2距離測量原理無論是距離，還是距離差、距離和的測量，都是利用電磁波在均勻介質(zhì)空間中傳播時的直線性和等速性。距離測量主要有相位、頻率和脈沖（時間）三種測量方法。42.2.1脈沖測量(1)脈沖法測距，實質(zhì)上是用窄脈沖對時間軸進(jìn)行標(biāo)定，通過脈沖間隔讀取時間，進(jìn)而測量距離。通常，脈沖測距有兩種方式：有源方式和無源方式。52.2.1脈沖測量(3)通常測距詢問脈沖由用戶發(fā)出，該詢問脈沖需要經(jīng)過特殊的編碼以區(qū)別是哪個用戶的詢問脈沖，導(dǎo)航臺站收到該脈沖后，延遲一定的時間（為了進(jìn)行零距離測量）后向該用戶發(fā)射應(yīng)答脈沖，由用戶接收并測量詢問脈沖和應(yīng)答脈沖之間的時間間隔，便可以測量載體和導(dǎo)航臺站之間的距離，即62.2.1脈沖測量(4)無源測距指的是用戶僅接收導(dǎo)航臺發(fā)射的脈沖信號來測得傳播延遲。要做到這一點(diǎn)，則要求用戶的時鐘與導(dǎo)航臺的時鐘基準(zhǔn)嚴(yán)格同步，每一個時刻點(diǎn)嚴(yán)格相等，這就要求它們的時鐘振蕩源之間既同頻又同相，既無頻差又無鐘差。因此，嚴(yán)格意義的無源測距往往需要在測距之前已經(jīng)在用戶和導(dǎo)航臺之間進(jìn)行了時鐘同步工作。72.2.1脈沖測量(5)在用戶和導(dǎo)航臺的時鐘同步之后，導(dǎo)航臺發(fā)射測距脈沖，同時在測距脈沖中對發(fā)射時刻表示并傳輸，用戶收到測距脈沖后，測定脈沖的到達(dá)時間，利用已知的脈沖發(fā)射時刻，就可算得真實的距離。實際應(yīng)用中，很難保持用戶與導(dǎo)航臺之間時鐘的同頻同相，因此相應(yīng)地采用“偽距”測量。82.2.1脈沖測量(6)所謂“偽距”，即非真實的距離，實際中指用戶接收信號時間和導(dǎo)航臺站發(fā)出信號之間的時間差，代表了包含真實距離和兩地鐘差在內(nèi)的時間折算量。其推廣的含義還包括電波在傳播和測量過程中的其它誤差。偽距的測量與上述方法基本相同，所不同的是不需要測距之前進(jìn)行時鐘的同步工作，因而大大簡化了系統(tǒng)的工程實現(xiàn)。92.2.2相位測量(1)相位測距（差）是通過測量電波在載體和導(dǎo)航臺之間信號相位的變化來確定距離（差）。相位測距示意圖102.2.2相位測量(2)上圖中，由電波傳播的特性可知A和B兩點(diǎn)信號的相位差為在測距時，為了避免時間同步問題，通常測量雙程相位差，即電波往返于AB間的相位差：由此得到AB間的距離為112.2.2相位測量(3)相位測距差示意圖122.2.2相位測量(4)應(yīng)用相位法測量距離差時，實際是測量載體收到導(dǎo)航臺A、B發(fā)射電波的相位差。由于導(dǎo)航臺之間是嚴(yán)格同步的，因此載體接收兩個信號相位的不同完全是由電波傳播的行程差引起的。132.2.2相位測量(5)由于載體與導(dǎo)航臺之間的距離通常較大，相位法測距中存在一個明顯的多值問題。從而影響到準(zhǔn)確度與作用距離的提高，為此需要采取相應(yīng)去除多值模糊的措施。142.2.3頻率測量(1)頻率測距通常是利用發(fā)射信號與反射信號的頻率差來進(jìn)行距離測量的，因此作為頻率測距系統(tǒng)，必須要有一定的反射面，所以頻率測距通常用來進(jìn)行高度的測量。15頻率測距示意圖時間頻率162.2.3頻率測量(2)頻率測距的基本原理：實際上的發(fā)射信號為一線性時間調(diào)頻信號，即頻率與時間成正比。由于電波的傳播需要時間，那么在某一時刻，反射回來的信號的頻率與正在發(fā)射的信號的頻率之間的差頻將反映這段時間，而這段時間同時也代表往返的距離。172.2.3頻率測量(3)設(shè)發(fā)射機(jī)在時刻向地面發(fā)射信號的頻率為，經(jīng)一時間延遲后由地面反射回來，如果不考慮多普勒效應(yīng)，則反射回來的信號頻率不變，而此時發(fā)射機(jī)發(fā)射的頻率變?yōu)?，則檢出直達(dá)信號與反射信號的差頻為。顯然，差頻的大小與傳播延遲有關(guān)，即取決于182.3速度測量原理(1)根據(jù)多普勒效應(yīng)測量飛行速度

多普勒測速的原理192.3速度測量原理(2)多普勒測速的基本原理：假設(shè)在A點(diǎn)有一發(fā)射機(jī)，發(fā)射頻率為的等幅振蕩信號；有一接收機(jī)接收上述振蕩信號以及一頻率測量器。在B點(diǎn)有接收機(jī)和發(fā)射機(jī)：接收機(jī)接收信號，發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)所接收到的信號。A和B點(diǎn)間距離隨時間變化

。由于，在A點(diǎn)接收到的返回振蕩相位為202.3速度測量原理(3)對相位微分，當(dāng)考慮多普勒效應(yīng)時，可以得到頻率增量假設(shè)A和B點(diǎn)間的距離以常速W變化，即r=Wt，此時212.3速度測量原理(4)進(jìn)入A點(diǎn)接收機(jī)輸入端的信號有兩個：一是由本發(fā)射機(jī)耦合而來的頻率為的振蕩信號；另一個是經(jīng)過A點(diǎn)與B點(diǎn)間2倍距離的轉(zhuǎn)發(fā)信號。測出多普勒頻率，即可決定速度W。速度矢量W可直接用于導(dǎo)航：分解為直角坐標(biāo)軸分量，對兩個分量進(jìn)行時間積分，可得到所經(jīng)路徑的分量，進(jìn)而獲得相應(yīng)的經(jīng)度和緯度增量，引入初始經(jīng)緯度值，即可得到載體位置的當(dāng)前坐標(biāo)。222.4定位原理(1)無線電導(dǎo)航定位，就是通過電波信號參量