Радионавигационное оборудование
Радионавигационное оборудование (РНО) – это комплекс радиотехнических устройств, предназначенных для определения местоположения ЛА относительно радионавигационных точек, местоположение которых строго известно, а также для обеспечения посадки и определения элементов движения центра масс самолета.
Рисунок 3.21 – Система координат:
- угол пеленга; - угол возвышения; - истинная дальность; - наклонная дальность;
- высота полета; РНТ – радионавигационная точка.
и - угловые координаты; , , - линейные координаты.
При .
Линия положения – это геометрическое место точек с одинаковой координатой.
Рисунок 3.22 – Линия положения.
Радионавигационное устройство (РНУ) определяет одну линия положения, а радионавигационная система (РНС) – две линия.
Принцип действия РНО
Основан на двух простейших свойствах электромагнитных колебаний, которые распространяются:
1. с постоянной скоростью;
2. по кратчайшему пути (по прямой) между передатчиком и приемником.
Радиодальномеры
Рисунок 3.23 – Устройство радиодальномера:
ПРД – передатчик; ПРМ – приемник; РНТ – радионавигационная точка.
Дальность равна
, , где
- время;
- скорость.
Существует необходимость определения времени. Однако в виду его малости напрямую этого сделать не удается. Поэтому прибегают к косвенному методу, определяя изменения какого-либо параметра электромагнитных колебаний за это время.
Фазовый радиодальномер
Рисунок 3.24 – Устройство фазового радиодальномера:
ГВЧ – генератор высокой частоты; ГМЧ – генератор модулирующей частоты; ИФ – измеритель фазы; ПРМ – приемник; Д – дальность.
Это самый точный метод определения дальности (до1 см.).
;
, где
- сдвиг по фазе в ретрансляторе и приемнике.
- круговая частота, - циклическая частота.
.
, где
- можно учесть при тарировке.
,
, где
- масштабный коэффициент.
Ошибка дальности равняется
.
Для ее уменьшения необходимо уменьшать .
При , .
.
Возникает искажение фаз из-за наводок от антенны, для устранения которого применяют частоту .
Рисунок 3.25 – Искажения фаз.
Импульсный радиодальномер
Рисунок 3.26 – Устройство импульсного радиодальномера:
ГПИ – генератор периодических импульсов; ИМ – импульсный модулятор; ГЖР – генератор ждущей развертки; ГВЧ – генератор высокой частоты; ППР – переключатель приема передачи; ПРМ – приемник; ЭЛТ – электронно-лучевая трубка.
, где
;
- скорость развертки.
,
, где
- масштабный коэффициент.
Для уменьшения ошибки дальности необходимо уменьшать масштабный коэффициент .
Максимальная дальность определяется размерами электронно-лучевой трубки.
Радиовысотомеры
Частотный радиовысотомер
Рисунок 3.27 – Устройство частотного радиовысотомера:
ГМЧ – генератор модулирующей частоты; ГВЧ – генератор высокой частоты; ИЧ – измеритель частоты; ПРМ – приемник; РНТ – радионавигационная точка; Д – дальность.
Рисунок 3.28 –
, где
- девиация частоты;
; .
Дальность равна
- масштабный множитель.
Модулирующую частоту нельзя делать большой, т.к. сжимается период модуляции , а в результате сжимается и диапазон измерения высот. Увеличение модулирующей частоты ведут до определенных пределов с однозначными отсчетами.
Угломерные устройства
Радиопеленгаторы
Амплитудные методы определения угловых координат:
• метод максимумов;
• метод минимумов;
• метод сравнения;
• метод равносигнальной зоны.
а) Метод максимумов
Рисунок 3.29 – Диаграмма направленности Рисунок 3.30 – Амплитудная характеристика
для определения угловых координат – график зависимости .
методом максимумов.
Малая крутизна пеленгационной характеристики в районе максимума, из-за которой точность определения угловой координаты не очень высокая.
б) Метод минимумов
Этот метод лежит в основе радиокомпасов.
Рисунок 3.31 – Диаграмма направленности Рисунок 3.32 – График зависимости .
для определения угловых координат
методом минимумов.
Поворот антенны происходит до тех пор, пока сигнал не пропадет.
- поворот антенны.
в) Метод сравнения
Рисунок 3.33 – Двухлепестковая диаграмма Рисунок 3.34 – График зависимости .
направленности для определения угловых
координат методом сравнения.
.
г) Метод равносигнальной зоны
Рисунок 3.35 – Двухлепестковая диаграмма направленности для определения угловых координат методом равносигнальной зоны.
Фазовые радиопеленгаторы
Рисунок 3.36 – Устройство фазового пеленгатора: Рисунок 3.37 – Определение угла .
УВЧ – усилитель высокой частоты;
РНП – радионавигационный передатчик (пеленгатор).
, , .
, где
, .
, ;
;
.
,
.
Если - ошибка угла направления, при или .
Реально получить большую фазу на борту ЛА нельзя.
Фазовый радиомаяк
Фазовый радиомаяк –это наземное устройство, состоящее из стержней – рефлекторов, расположенных через каждые , и двух цилиндров из радиопрозрачного материала.
Рисунок 3.38 – Устройство фазового радиомаяка: Рисунок 3.39 – Кардиоида.
ЭД – электродвигатель; ПРД – передатчик;
КУ – кодирующее устройство.
Рисунок 3.40 – График зависимости :
- период промодулированного сигнала.
Точность определения азимута до . Используются дециметровые волны.
Рисунок 3.41 – Устройство фазового радиомаяка:
ПРМ – приемник; Ф – фильтр; ДКУ – декодирующее устройство.
Принцип действия
Когда максимальные кардиоиды направлены на север, кодирующее устройство модулирует передатчик серией импульсов, служащих началом отсчета. Через каждые , когда микромаксимум совпадает с направлением на север, посылаются очередные серии импульсов, отличающиеся друг от друга их количеством. Принятые на борту сигналы детектируются, поступают на два фильтра, разделяющие их на частоты и . Колебания с частотой служат для грубого отсчета, а - для точного.