Доплеровский измеритель скорости и высоты полета
ДОППЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ И ВЫСОТЫ ПОЛЕТА, содержащий последовательно соединенные генератор модулирующего напряжечия, передатчик частотно модулированного .колебания и передающ/ю антенну, последовательно соединенные приемную антенну, приемник, первый фазовый детектор, интегратор и регистратор скорости, последовательно соединенные второй фазовый детектор, фильтр нижних частот и регистратор высоты, а также управляемый генератор , выход которого соединен с опорным -входом первого фазового детектора, и упрасляемый фазовращатель, причем выход генератора модулирующего напряжения соединен через управляемый фазовращатель с опорным входом втсро.о фазового детектора , а выход фильтра нижних частот соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, при этом передающая и приемная антенны напрзвлены под постояннь м углом к подстилающей поверхности, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения скорости и высоты полета носителя, введены фильтр, частоты модуляции, масштабирующий усилитель и сумматор, выход первого фазового детектора соединен через фильтр частоты модуляции с входом второго фазового детектора ,выход интегратора соединен через сумматор с управляющим входом управляе .мого генератора, а выход управляемого фасл зовращателясоединенчерез масштабирующий усилитель с вторым входом сумматора.
СОЮЗ СООЕ! СКИХ
СОц(ЫЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
;я).-. G 01 5 !3!60
Я. -: d ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕ K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЬРЛ K0MYITFT ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTMRM ПРИ ГКНТ СССР (21) 3543111/09 (22) 07.02.83 (46) 30,09.92. Бюл. !Ф 36 {72) М., Ярлыков, !О. Н. Молсеенко и В,Г1,Жуков (53) 621.396.967(088.8) (56) Зарубежная радиоэлектроника. М 11, с. 3 — 25. (54)(57) ДОППЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ И Р ЫСОТЫ ПОЛЕТА. содержащий последовательно соединенные генератор модулиру ощего напряжения, передатчик частотно модулированного !;0лебания и передающего антенну, последовательно соединенные приемную антенну, приемник, первый фазовый детектор, интегратор и регистратор скорости, последовательно соединенные второй фазовый детектор, фильтр нижних частот и регистратор высоты, а также управляемый генератор, выход которого соединен с опорным -входом первого фазового детектора, и упИзобретенле относится к радионавигации и может использоваться в качестве измерителя скорости и высоты полета летательных аппаратов. Известен допплеровский измеритель скорости и высоты полета, содержаши 1оследовательно соединенные генератор модулирующего напряжения, передатчик частотно-модулированного колебания и передающую антенну, последовательно соединенные приемную антенну, приемник, первый фазовый детектор, интегратор и регистратор скорости, последовательно соединенные второй фазовый детектор, фильтр нижних частот и регистратор высоты, а также управляемый генератор, выход которого соединен с опорным входом перво-О фазо„„, ! „„1115586 А i рагляемый фазовращатель, причем выход генератора модулирующего напряжения соединен через управляемый фазовращатель ;. опорным входом второго фазового детектора, а выход флльтра нижних частот соединен с управлгпощим входом управляемого фазсвращателя, при этом передающая и прлеMhàë àHTcнны напрзвлены под постоя ным углом к подстила ощей поверхности, о т л и ч а о шийся тем, что, с целью -свышения точности измерения скорости и высоты полета носителя, введены фильтр, частоты модуля ци и, масштаби рующий усилитель и сумматор, выход первого фазового детектора соединен через фильтр частоты модуляции с зходом второго фазового детектора,выход интегратора соединен через сумматор с управляющим входом управляемого генератора, а вь.ход управляемого фазовращателя соединен через масштабирующий усилитель с вторым входом сумматора. ваго детектора, и управляемый фазовращатель, причем выход генератора модулирующего напряжения соединен через управляемый фазовращатель с опорным входом второго ф зового детектора, а выход фильтра нижних частот соединен с управляющим входом упоавляемого фазовращателя, при этом передающая и приемная антенны направлены под постоянным углом к подстилающей поверхности. Однако известный измеритель имеет недостаточную точность измерения скорости и высоты полета носителя. Цель изобретения — повышение точности измерения скорости и высоты полета носителя. 1115586 Для этого в допплеравский измеритель скорости и высоты полета, содержащий последовательно соединенные генератор модулирующего напряжения. передатчик частотно-модулированного колебания и передающую антенну, последовательно соединенные приемную антенну, приемник, первый фазовый детектор, интегратор и регистратор скорости, последовательно соединенные второй фазовый детектор, фильтр нижних частот и регистратор высоты, а так>ке управляемый генератор, выход которого соединен с опорным входом первого фазового детектора, и управляемый фазовращатель, причем выход генератора модулирующего напряжения соединен через управляемый фазовращатель с опорным входом второго фазового детектора, а выход фильтра нижних частот соединен с управляющим входом управляемого фазавращателя, при этом передающая и приемная антенны направлены под постояннь.м углом к подстилающей поверхности, введены фильтр частоты модуляции, масштабирующий усилитель и сумматор, выход первого фазового детектора соединен через фильтр частоты модуляции с входом второго фазового детектора, выход интегратора соединен через сумматор с управляющим входом управляемого генератора, а выход управля. емога фазовращателя соединен через масштабирующий усилитель с вторым входом сумматора, На чертеже представлена структурнал электрическая схема измерителл. Измеритель содержит передатчик 1 частотно-модулированного колебания, генератор 2 модулирующего напряжения, приемник 3, первый фазовый детектор 4, интегратор 5, сумматор 6, передающую антенну 7, приемную антенну 8, управляемый генератор 9, фильтр 10 частоты модуляции, второй фазовый детектор 11, фильтр 12 нижних частот, управляемый фазовращатель- l3, масштабирующий усилитель 14, регистратор 15 скорости и регистратор 16 высоты. Измеритель работает следующим образом. Передатчик 1 излучает сигнал, промодулированный по частоте сигналом генератора 2 модулирующего напряжения, Е1(т) =- Е1сс/в(В t+ — -cos Qt), (1) Л г)) где i))!О>, Л(о, 0 — известные несущая частота, девиация частоты и частота модуляции. Отраженный сигнал на выходе приемника 3 имеет вид 1> (t ) = Е2 c0s (жпр t + — g — > Л г)) (2) X cos (Q t — H ) + j где Q)np — проме>кута .нал частота; Н вЂ” высота полета; Го — угол установки луча антенны относительно вертикали; p — фаза отра>конного сигнала, которал 10 учитывает эффект допплера и равна @=02@ t +)/), (3) где г)) =- 2 (!), > //С вЂ” допплеровский сдвиг частоты; М/ — скорость летательного аппарата 15 (ЛА) в направлении излучения; t/) — случайная фаза. Сигнал уг);>авлл смога генераtора 9 промодулирован по частоте сигналом генсратора 2, сдвинутым по фазе в управляемом 20 фазовращателе 13 на величину, соответствующую оценочному значению высоты Н* полета ЛА, а астота управляемого генератора 9 сдвинута относительно промежуточной на оценочное значение допплеровского 25 сдвига частоты У/,)ч, соответствующего оценочному зка !ению cvopDCTI1 полета Й/ . Ь о) 13 Ез СОЭ (/!)n!> т + — p — X X со", (2 t — I-I:::) + p:) С cos Г„ где р"= г/) 1=2 в,М+t/С. (5) Сигнал с выхода приемника 3 перемножаегсл с сигналом управляемого генератора 9 в фазовом детекторе 4 канала 35 изменения скорости. Выходное напряжение фазового детектора 4 усредненное за период модуляции. равно . 2 Лй), QF.H 11 = q о (— - -- sin . sin r-, (6) С cos Г, 40 где En=H-Н+ и E„= p-p — ошибки слежения; In() — функция Бесселя первого рода и-го порядка; q — коэффициент, характеризующий отношение мощности сигнала к мощности шумов, поступающих на вход устройства. Выходное напряжение фазового детектора 4 через интегратор 5, сумматор 6 воздействует на управляющий элемент 50 генератора 9, который подстраивает частоту генератора 9 к частоте выходного сигнала приемника 3, сводя тем самым величину рассогласования F.,/ к нулю. При этом напряжение на выходе интегратора 5 пропорционально оценке допплеровского сдвига частоты, которое преобразуетсл в преобразователе допплеровских частот регистратора 15 скорос" è в напрлжение, пропорциональное оценке скорости 1/1/*, 1115586 Составляющие биений с частотой моду- частоты является необходимым условием ляции с выхода фазового детектора 4 прохо- обеспечения режима =.:å;êåæ.ë, и козффи" дят через фильтр 10 частоты модуляции и . циентg onpep=-ляет крутизнухарактеристик поступают на первь и вход фазового детек- (б), (7), а следовательно, и точность измеретора 11 канала измерения высоты. На вто- 5 ния скорости и высоты полета. рой вход фазового детектора 11 подается Поскольку отношение сигнал/шум g опнапряжение генератора 2. сдвинутое по фа- ределяется мощностью всего сигнала, а не çå в управляемом фазовращателе 13 на ве- отдельной гармонической составляющей, личину, пропорциональную оценочному характеристики точности и помехоустойчизначению высоты полета Н*, Выходное на- 10 вости предлагаемого измерителя значипряжение фазового детектора 11, усреднен- тельно превосходят соответствующие ное за период модуляции, равно характеристики известного измерителя, 2лщ .3 х Кроме того, г1редлагаемый измеритель по т соз е31 Х сравнению с известным, значительно про(7) 15 ще вреализации,,так как не содержит целоsin П С сов Г, го ряда устройств, необходимых для Напряжение с выхода фазового дет к- преобразования и выделения отдельных со-. тора 11 через фильтр 12 нижних частот.вод- - ставляющих спектра сигнала. действует на управляющий элемаш- :,:::-- .;:,: Экспериментальные исследования точрегистратора высоты, который изменяет по;:. : г0 ности и помехоустойчивости, выполненные ложение управляемого фазовращателя 13®:.,"::-- :: на математической модели предлагаемого тем самым сводит величину рассогласова" иЗМерителя показали. что среднеквадратиния ен к нулю. Положение управляемого . чесучие значения ошибок измерения скорофазоврэщателя 13, пропорциональное оце- сти: и:.BblcoTbl полета в зависимости от ночному значению Н*, считывается и преоб- 25 отношения сигнал/шум заключены B предеразуется в напряжение, пропорциональное лах =0,04-0.1 м/с, v í=0,1-0;2 м, что в высоте полета. Из анализа соотношений (6), 2,5-3,5 раза меньше, чем в известном изме(7) следует, что наличие перекрестных свя- рителе. зей между каналами измерения скорости и
