Система определения местоположения излучающего объекта
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?тих приемников и последующим интегрированием за определенный отрезок времени. Для расчета координат X0, Y0, Z0 источника излучения нужно получить, как минимум, два таких отсчета, если одна из его координат известна, например угол места, и три отсчета, если неизвестно ничего. Кроме того, на борту каждого ЛА должна быть информация о его координатах в этой же прямоугольной системе координат, относящейся к началу и концу каждого измерительного интервала. Таким образом, для расчета координат передатчика необходимо 28 параметров, из них 24 -это навигационные параметры измерительных пунктов, а оставшиеся четыре: l- длина волны передатчика и три отсчета Fd дифференциального доплера измеряются на борту ЛА.
Рассмотрим основные уравнения, определяющие местоположение передатчика при дифференциально-доплеровском методе. Графическое представление метода дано на рис.1.3.
Принцип определения местоположения источника дифференциально-доплеровским методом
Рис. 1.3
В течение первого измерительного интервала дифференциальный доплер Fd определяется выражением
.
где F1 - частота сигнала, принятого первым ЛА; F2 - частота сигнала, принятого вторым ЛА. Частоты и F1 и F2 являются функциями частоты передатчика FП, скорости ЛА V1 и V2 и курсовых углов относительно направления на передатчик a1 и a2
;
;
После простых преобразований получим
Обозначив расстояние от передатчика до первого ЛА как L (t), а до второго как M(t), получим:
Поскольку значения М и L. в соответствии с обозначениями на рис.1.3 могут быть определены в прямоугольной системе координат х, у, z через соответствующие известные координаты ЛА и неизвестные пока координаты передатчика x0, y0, z0 то выражение для первого отсчета t2
Аналогично можно получить выражения для второго N3,4 и третьего N5,6 отсчетов. Эти три отсчета формируют систему из трех уравнений, решение которой дает известные x0, y0, z0 . Достоинства этого метода - достаточно высокая точность измерения, исключение ошибок, обусловленных спектром излучения; к трассе движения ЛА не предъявляется жестких требований. Недостатки - большое время измерения координат и сложность построения системы. Примером более простой, но достаточно эффективной системы, использующей также принцип дифференциального доплера, является система с синтезированной апертурой интерферометра на борту самолета.
Антенная система интерферометра образована двумя вертикальными вибраторами, расположенными на расстоянии 2d в продольной плоскости самолета. Приемное устройство интерферометра измеряет разность фаз сигналов, принятых антеннами. При движении самолета по прямой линии разность фаз непрерывно изменяется в соответствии с выражением
полученным из геометрических соотношений на рис.1.4.
Дифференциально-доплеровский метод с бортовым интерферометром
Рис. 1.4
В тот момент, когда самолет пролетает на минимальном расстоянии R от источника, разность фаз равна 0 и направление на источник совпадает с перпендикуляром к базе в точке x0. При дальнейшем прямолинейном движении самолета будут наблюдаться переходы через нуль аналогичного направления через каждые 360. Однако чем дальше будет удаляться самолет от точки с минимальным расстоянием R, тем длиннее будут эти циклы. Для иллюстрации этого на рис. 4 приведена зависимость j=f(x0), рассчитанная для d=l=1м R=100 м. Отсюда следует, что участок этой зависимости, соответствующий минимальному значению R, может быть обнаружен среди других участков по наибольшей крутизне. При известных d, R и скорости движения самолета по прямой вычисляется текущее значение x0, отсчитанное от момента, когда j=0, и по упрощенной формуле, справедливой для этого участка траектории, определяется минимальное значение дальности
Текущее значение дальности r и угла пеленга может непрерывно рассчитываться по известным R и x0.
Для уменьшения погрешностей, связанных с отклонением полета самолета от прямолинейного, используются дополнительная третья антенна, расположенная на таком же расстоянии 2d относительно второй антенны, и второе приемное устройство, измеряющее разность фаз между сигналами второй и третьей антенн в моменты времени, сдвинутые относительно момента измерения фаз между сигналами первой и второй антенн на время, соответствующее перемещению самолета на расстояние d. В этом случае антенны второй дополнительной базы будут занимать положение антенн основной базы и при условии прямолинейного движения полученные значения разностей фаз будут равны. При отклонении траектории от прямолинейной появляется разность двух отсчетов, которая используется для коррекции расстояния дальности и пеленга.
Достоинство системы - простота построения и возможность получения относительно точных измерений, обусловленных большим значением d/l, так как неоднозначность отсчетов фазового интерферометра разрешается за счет движения.
1.4 Пеленгационные методы
Пеленгационные методы определения местоположения неизвестных источников измерения получили наибольшее развитие и распространение, поскольку их применение было первым в истории электронной войны /1/. Для расчета положения источника бралось по крайней мере два пеленга из разнесенных в пространстве точек и определялась точка пересечения линий пеленга, т. е. использовался триангуляционный метод. На пер