§ 16.4. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЧАСТОТНОГО МЕТОДА В РАДИОВЫСОТОМЕРАХ

Измерение высоты и вертикальной скорости объектов необходимо для решения таких задач, как пилотирование ЛА (самолетов и вертолетов), дистанционная съемка рельефа поверхности Земли, планет или их спутников, посадка КА на поверхность планет, определение текущей высоты орбиты ИС Земли и планет.

Основными тактическими характеристиками радиовысотомеров (РВ) являются пределы и точность измерения высоты и вертикальной скорости. В зависимости от назначения измерителя требования к его параметрам изменяются в широком диапазоне. Одним из основных требований к РВ является сохранение заданной точности измерения при различных эволюциях ЛА. Возникающие при этом погрешности измерения и можно устранить гиростабилизацией антенной системы РВ. Такой способ, однако, дорог и используется редко. Обычно для уменьшения возникающих из-за кренов ЛА погрешностей применяют широкие ДНА, что приводит к расширению частотного спектра отраженных от подстилающей поверхности сигналов и усложнению их обработки. Построение и характеристики РВ определяются видом излучаемых (зондирующих) сигналов.

Непрерывное излучение с ЧМ используют в РВ малых и средних высот. Импульсное излучение с малой (квазинепрерывное) и большой скважностью применяют в основном в РВ больших высот, хотя с освоением наносекундного диапазона импульсное излучение начинает использоваться и при измерении малых высот.

Специфика отражения радиосигналов в СВЧ-диапазоне от протяженной поверхности со случайным рельефом заключается в том, что радиосигнал на входе приемника является результатом сложения большого числа элементарных сигналов. Эти сигналы создаются при отражении множества «блестящих точек», расположенных случайно в пределах площади, облучаемой антенной (рис. 16.5), имеющей ДНА шириной . В пределах этой площади существует участок, дающий наибольший вклад в результирующий сигнал.

Рис. 16.5

Такой участок называют эффективным центром отражения (точка А). Положение точки А в пределах площади характеризуется тремя меняющимися во времени параметрами: расстоянием от антенны радиовысотомера и углами и , определяющими направление оси ДНА. Угол измеряется в вертикальной плоскости, проходящей через вектор путевой скорости (вертикальная составляющая скорости обозначена ). Указанные параметры связаны с текущей высотой полета выражением

Изменение высоты полета определяется флуктуациями траектории ЛА по вертикали и отклонениями рельефа от среднего уровня, т. е. . Изменение высоты полета может быть описано системой стохастических уравнений, учитывающих изменение рельефа подстилающей поверхности и эволюции ЛА, которые используются для синтеза устройства приема и обработки сигналов в РВ, оценки их точности и помехоустойчивости [13].

Наиболее эффективный путь повышения точности и надежности измерения высоты заключается в комплексировании РВ с барометрическим высотомером и измерителем вертикальной составляющей ускорения (акселерометром вертикального канала). При этом возможно получить информацию о профиле рельефа местности.

Как отмечалось, частотный измеритель дальности позволяет одновременно определять и радиальную скорость объекта. Однако необходимость расширения спектра для повышения точности и разрешающей способности при измерении дальности ведет к ухудшению этих параметров при измерении скорости. Поэтому для точного измерения скорости создают специальные измерители скорости на основе доплеровского эффекта, построение и выбор параметров которых обсуждаются в следующей главе.

Что такое постоянная погрешность ЧМ-дальномсра? Каковы причины ее появления и пути уменьшения?

Чем определяется потенциальное значение точности и разрешающей способности ЧМ-дальномсра?

При каких условиях возможно раздельное измерение дальности и радиальной скорости объекта ЧМ-дальномером?

В каких случаях возможно применение нелинейного закона ЧМ при измерении дальности частотным методом?

В чем особенность измерения дальности многих объектов частотным методом?

Сравните преимущества и недостатки импульсного и частотного методов измерения дальности.

Укажите особенности применения ЧМ в радиовысотомерах и возможные пути повышения точности измерения высоты. Выберите необходимые значения девиации частоты и периода модуляции ЧМ-дальномера, работающего в трехсантиметровом диапазоне (), если задан диапазон измеряемых дальностей от до , а максимальная радиальная скорость цели . Разрешаемое дальномером расстояние .