Понятие о локационных системах

Общие сведения о Локационные системы.

Локационные информационные системы (ЛС) относятся к устройствам бесконтактного действия и реализуют бионическую функцию слуха. В робототехнике и меха­тронике ЛС используют для определения координат и скорости объектов в задачах управления и навигации, для обеспечения необходимой траектории движения исполнительного механизма вблизи границы раздела сред, а так­же в качестве средств безопасности.

ЛС подразделяют по трем основным признакам:

v по физической природе носителя информации — электромагнитные, акустические, оптические, пневматические, электрические и магнитные;

v по способу локации — активные и пассивные;

§ Активные ЛС регистрируют отраженный эхо-сигнал, в то время как пассивные воспринимают собственное излучение объекта. Примером ак­тивной ЛС является акустический дальномер, пассивной — вихретоковая система.

v по типу модулирующей функции — непрерывные и импульсные.

Движение волны, представляющее собой колебательный процесс распространения возмущения в некоторой среде, происходит с конечной скоро­стью с и описывается волновым уравнением вида:

,

где u — амплитуда возмущения; х, у, z — ортогональные оси координат.

В волновой теории наиболее известным является частотное уравнение:

Механизм распространения волн в среде связан с явлениями отражения, дифракции, рефракции (искривление луча вследствие преломления), поглощения, рассеяния и различен для разных длин волн.

Затухание - некоторая интегральная характеристика, которая связана с потерей энергии колебаний в среде, приводящей к ослаблению амплитуды сигнала.Теоретически затухание длится бесконечно долго, однако на практике колебательный процесс считают закончившимся, если его амплитуда составляет 1% от начальной.

В инженерных расчетах для определения затухания сигнала используют интегральный параметр, называемый коэффициентом ослабления

,

где Рпр, Ризл — мощность сигнала на входе приемника и на выходе излу­чателя соответственно.

Ослабление сигнала зависит от расстояния между приемником и излу­чателем (или объектом) и свойств среды.

Эффективность ЛС в значительной степени определяется надежностью локации (точностью обнаружения сигнала, помехоустойчивостью связи и др.) и дальностью ее распространения. Поэтому при посылке информационных сигналов используют направленные модулированные излучения.

Направленность излучателя (приемника) ЛС — это свойство, заключающееся в наличии некоторой пространственной избирательности, т.е. способности излучать (принимать) волны в одних направлениях в большей степени, чем в других. Определяется двумя параметрами: характеристикой направленности, коэффициентом концентрации.

Характеристикой направленности преобразователя называется выраже­ние вида

D(r) = P(r)/Р(r₀),

где Р(r), Р(r₀)— мощности фиксируемых на одинаковом расстоянии от центра преобразователя сигналов в направлениях, характеризуемых радиус-векторами rи r_осоответственно. Обычно радиус-вектор r_овыбирают таким, чтобы его направление совпадало с направлением максимума излучения или максимума чувствительности.

Коэффициент концентрации, или коэффициент направленного действия характеризует меру концентрации излучаемой энергии вдоль некоторого направления (обычно направления главного максимума диаграммы направленности) определяется выражением вида

Кнд=Рmax /P,

где Рmах — мощность сигнала в направлении главного максимума на некотором расстоянии Lот излучателя; Р — мощность сигнала гипотетического «ненаправленного» излучателя на том же расстоянии. Под ненаправленным понимается излучатель с диаграммой направленности в форме шара.