ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи «Дослідження доплеровского радіопеленгатора для цивільної авіації»

Зміст

Вступ

        Пеленгація – це визначення напрямку на який-небудь об'єкт, його кутових координат. Вона може здійснюватися оптичними, радіотехнічними, акустичними та іншими методами. Пеленгація за допомогою радіозасобів, тобто визначення напрямку на джерело випромінювання, зветься радіопеленгація. [1]

1. Актуальність теми

Сучасний етап розвитку авіації характеризується кількісною і якісною зміною авіаційної техніки, збільшенням інтенсивності і швидкості польотів, що вимагає підвищення ефективності функціонування радіотехнічних систем забезпечення польотів.

Розробка складних радіотехнічних систем вимагає зіставлення різних варіантів реалізації для вибору оптимального з них. [2]

У той час як пеленгація навігаційних цілей стає менш важливим у зв'язку з наявністю супутникових навігаційних систем, існує зростаюча потреба для визначення розташування джерел радіовипромінення (ІРІ), тому що існує стрімке зростання числа і різноманітності комунікаційного устаткування в таких сферах як:

• радіомоніторинг:

- Пошук джерел перешкод;

- Локалізація несанкціонованих передавачів;

• служби безпеки:

- Розвідка і виявлення радіозв'язку злочинних організацій;

• військова розвідка:

- Виявлення активності потенційних ворогів;

- Отримання інформації про побудову систем зв'язку противника;

• інтелектуальні системи зв'язку:

- Космічні станції множинного доступу з кодовим поділом (SDMA), що потребують знання напрямку приходу хвилі;

•долідження:

- Радіоастрономія;

- Дистанційне зондування Землі;

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Мета роботи – дослідження одноканального доплеровського (квазідоплеровського) пеленгатора. Необхідно провести аналіз існуючих методів радіопеленгації, розкрити сутність обраного методу, визначити основні параметри та характеристики пеленгатора, заснованого на даному методі і привести його переваги і недоліки. У висновку потрібно провести комплексний аналіз отриманих даних і оцінити ефективність методу.

3. Короткий огляд широко використовуваних методів пеленгування цілей

Амплітудні методи пеленгації засновані на використанні спрямованих властивостей антен. 

Радіопеленгатори, що базуються на фазовому методі пеленгування, отримують необхідну інформацію з просторового розташування лінії або поверхні рівних фаз.


4. Опис принципів роботи доплерівського і квазідоплеровского пеленгатора

В останні роки успішно застосовуються шірокобазісні фазові радіопеленгатори з використанням обумовленого ефектом Доплера фазової модуляції, що виникає при круговому обертанні приймальні антени.

Сутність ефекту Доплера полягає в тому, що відносне (взаємне) переміщення приймача і передавача призводить до зміни фази (а, отже, і частоти) прийнятих коливань. Частота прийнятих коливань стає відмінною від частоти випромінюваних.

    Нехай ненаправлена в горизонтальній площині приймальня антена (наприклад, вертикальний вібратор) обертається з кутовою частотою по колу радіусом R в полі, створюваному віддаленим передавачем електромагнітних коливань частоти .

Малюнок 1. Характер прирощення фази в радіопеленгаторів з використанням ефекту Доплера

Обумовлене обертанням антени прирощення фази наводимій в ній ЕРС негативно в проміжки часу, коли антена віддаляється від передавача. У цьому випадку проекція вектора швидкості руху антени на лінію ОО/ співпадає з напрямком поширення радіохвилі (рис. 1). Прирощення фази позитивно, коли антена наближається до передавача, і дорівнює нулю, коли антена рухається перпендикулярно напрямку поширення.

Фазу ЕРС, що наводяться в антені, розташованої в центрі кола (точка О), приймемо за початкову та рівну

    При обертанні антени миттєве значення фази, наводимій ЕРС, відрізняється від на величину

тобто ЕРС в антені модулювати по фазі частотою , причому фаза модулюючого коливання відповідає азимуту на пеленгуєму радіостанцію.

Для виявлення фази цих коливань і, отже, визначення азимуту на передавач вони подаються на фазометр, де порівнюються по фазі з опорною напругою. 

На практиці замість обертових антен застосовують системи розташованих по колу нерухомих антен, які за допомогою механічних або електронних комутаторів по черзі з частотою підключаються відповідним чином до входу приймача.

Діаграма станів автомата Мура

Рисунок 8 – Структурна схема одноканального доплеровського радіопеленгатора

 (анімація: 9 кадрів, кількість циклів повторення – нескінченно, 140 кілобайт)

(Ан. – антена; ЛТ – лінійний тракт; Г – гетеродин; ОГ – опорний генератор; С – змішувач; КГ – кварцовий генератор; ЛЗ – лінія затримки; ПФ – смуговий фільтр; ФОС – формувач ортогональної системи; Х – перемножувач; УПФ – вузькосмуговий смуговий фільтр; ВФ – вимірювач фази)

Застосування ефекту Доплера можливо і в радіомаякову системах, в яких за допомогою антени, що обертається або ряду нерухомих комутованих антен фаза випромінюваного сигналу модулюється, і параметри модуляції несуть інформацію про зворотне пеленг об'єкта, видобуту при обробці сигналу, прийнятого прийомоіндікаторів на об'єкті.

На практиці відстань між окремими елементами антеною системи зазвичай вибирають рівним 1/3 мінімальної довжини хвилі. Якщо дана умова виконана, антени радіопеленгатора на ефекті Доплера можуть відповідати вимогам широкоапертурних антенних систем при низьких витратах:

• забезпечувати високу захищеність при багатопроменевому поширенні за рахунок просторової селекції;

• забезпечувати високу чутливість.

Недолік методу Доплера полягає в необхідності витрати деякого проміжку часу, тому що для визначення пеленга необхідно провести сканування всіх елементів антеною системи, принаймні, один раз. Так при частоті обертання 170 Гц в СВЧ / УКХ діапазонах один цикл сканування займає близько 6 мс. Але цей недолік не такий значний, якщо врахувати переваги методу.

переваги:

- Наявність всього одного каналу

- Простота реалізації (використання простих антен і схем побудови)

- Висока точність

         - Можлива побудова системи з високою робочою частотою [6]


Висновки

Дана магістерська робота присвячена актуальній науково-технічної задачі дослідження систем радіопеленгації, застосовних в цивільній авіації в ніші дні, в яких основними вимогами є висока точність і швидкість виміру.

Зауваження. При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2013 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  1. Современная энциклопедия 2000. [Электронный ресурс] / Режим доступа: \www/ URI: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc1p/36254#sel=4:27,4:32 – 12.05.2013 г. – Загл. С экрана. 
  2. Модели и алгоритмы процессов функционирования аэродромных квазидоплеровских автоматических радиопеленгаторов. [Электронный ресурс] / Режим доступа: \www/ URI: http://aid.dstu.ru/fileadmin/template/dstu.ru/files/Dzyba.doc – 12.05.2013 г. – Загл. С экрана.
  3. Rohde & Schwarz. Radiomonitoring & Radiolocation [Текст] – Catalog – 2011/2012
  4. Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: учебное пособие для вузов [Текст] / Ю.Г. Сосулин – М.: Радио и связь, 1992. – 304 с.
  5. Кукес И.С. Основы радиопеленгации [Текст] / И.С. Кукес – М.: Сов. Радио, 1964. – 640 с.
  6. Вартанесян В.А. Радиопеленгация [Текст] / А.В. Вартанесян – М.: Сов. Радио, 1966. – 248 с.
  7. Гришин Ю.П. Радиотехнические системы: учебное пособие для вузов [Текст] / Ю.П. Гришин – М.: Высшая Школа, 1990 – 496 с.
  8. Дулевич В. Е. Теоретические основы радиолокации: учебное пособие для вузов [Текст] / В.Е. Дулевич – 2 изд. М.: Сов. Радио, 1978. – 608 с.
  9. Белавин О. В. Основы радионавигации [Текст] / О.В. Белавин – М.: Сов. радио, 1977. – 320 с.
  10. Лезин Ю. С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем: учебное пособие [Текст] / Ю.С. Лезин – М.: Радио и связь, 1986. – 280 с.
  11. Финкельштейн М. И. Основы радиолокации: Учебник для вузов [Текст] / М.И. Финкельштейн – М.: Радио и связь,1983. – 536 с.
  12. Белоцерковский Г. Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства: Учебник для техникумов [Текст] / Г.Б. Белоцерковный – М.: Радио и связь, 1975. – 336 с.