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.