Имитатор сигналов радиовысотомера Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Секция « Техническая эксплуатация электросистем и авионика »

через сигналы спутников). Повышает точность до 1 м по горизонтали и 1,5 м по вертикали. Работает с 2000 г.

EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) - европейская система, работающая с 2005 г. и повышающая точность примерно до 1 м.

MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System) - японская система, функционирующая с 2007 г, повышающая точность до 1,5 м.

CDGPS (Canadian Differential GPS) - система, используемая в Канаде, предоставляющая точность до 1-2 м.

StarFire - американская коммерческая система, развернутая по всему миру, с 2004 г. обеспечивающая в районах с наиболее высокой плотностью измерительных станций точность около 4,5 см.

OmniSTAR - также американская коммерческая система, дающая точность около 15 см.

GAGAN (GPS Aided Geo Augmented Navigation) -индийская SBAS, увеличивающая точность GPS до 3 м, запланированная к 2014 г.

QZSS (Quazi-Zenith Satellite System) - японская навигационная система из 3-х геостационарных спутников, запуск которой запланирован на 2013 г.

Помимо рассмотренных надстроек над GNSS GPS, использующих дифференциальные поправки, имеются способы повышения ее точности посредством задействования следующих механизмов:

Precise Monitoring - сравнение задержек прохождения сигналов L1 и L2 (в некоторых случаях - L1 и L5) для определения состояния и оценки параметров ионосферы.

CPGPS (Carrier Phase Enhancement) - определение фазы сигнала, что позволяет повысить точность до 20-30 см.

RKP (Relative Kinematic Positioning) или RTK (RealTime Kinematic positioning) - измерение количества циклов приема-передачи на приемнике с использование поправок DGPS, повышает точность определения координат до 10 см [8].

Принимая во внимание низкую степень развития инфраструктуры систем дифференциальной коррекции в России, можно сделать вывод о необходимости создания систем, аналогичных WAAS и LAAS, но связанных не только с GPS, но и с ГЛОНАСС, для повышения безопасности и регулярности полетов ВС ГА. С учетом экономической стороны вопроса, целесообразной видится установка систем LAAS для районов с низкой плотностью аэропортов и систем аналогов WAAS для районов в высокой их плотностью.

Библиографические ссылки

1. URL: http://www.gps.gov/systems/gps/index.php.

2. URL: http://www.glonass-ianc.rsa.ru/pls/htmldb/ f?p=201:20:741675961550334::NO:::

3. URL: http://www.chinagi.com.cn/yw/gsjjxx.asp.

4. URL: http://www.livemint.com/2007/09/05002237/ India-to-build-a-constellation.html.

5. URL: http://www.esa.int/esaNA/galileo.html.

6. URL:

http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices /ato/service_units/techops/nav services/gnss/library/ fact-sheets/media/GBAS_QFactsht_081610.pdf.

7. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/SBAS#Satellite-based_augmentation_system.

8. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Global_ Posi-tioning_System.

© Карлов Н. В., Мусонов В. М., 2011

УДК 621.396.932.1

А. С. Куликов, Д. С. Чепашев Научный руководитель - В. М. Мусонов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИМИТАТОР СИГНАЛОВ РАДИОВЫСОТОМЕРА

Радиовысотомеры малых высот представляют собой дальномерные радиолокационные устройства с непрерывным излучением сигнала. Они обеспечивают измерение высоты полета на этапах взлета и посадки от нуля до 1500 м и выдают экипажу данные о текущей, а также опасной высоте.

Помимо измерения высоты сигналы РВ МВ служат для предупреждения экипажа при достижении установленной высоты принятия решения, для уменьшения коэффициента передачи САУ по каналу глиссады начиная от высоты 200 м и ниже, от максимального значения до нуля на высоте начала выравнивания [1]. Кроме того, сигналы радиовысотомера используются для уменьшения вертикальной скорости при начале выравнивания до значения 0,45 м/с. Предлагаемый нами имитатор сигналов радиовысотомера предназначен для более углубленного изучения принципа работы, наблюдения и исследования электрических сигналов его узлов.

Принцип работы радиовысотомера основан на излучении с воздушного судна радиолокационного сигнала, модулированного по частоте. Частотная модуляция может быть выполнена по пилообразному или по треугольному закону. В приемную антенну поступает отраженный от поверхности Земли сигнал, задержанный на время, пропорциональное высоте полета. В балансном смесителе происходит перемножение излучаемого и принимаемого сигналов и выделяются колебания разностной частоты. В гражданской авиации используются радиовысотомеры двух типов, широкополосные и узкополосные.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Структурная схема имитатора сигналов радиовысотомера

В широкополосных радиовысотомерах частота модуляции поддерживается постоянной и высота полета ВС определяется по формуле

Н= 0,125еТт^р / Д/д,

где с - скорость распространения электромагнитных волн; Tm - период модулирующего напряжения, ¥р -значение разности частот между излучаемым и принятым сигналом, Д/д - девиация частоты ЧМ-генератора. Если значения Tm и Д/д поддерживать постоянными, то высота полета будет пропорциональна значению разностной частоты Н = MFFv, где MF = 0.125cTm / Д/д - масштабный коэффициент.

В узкополосных радиовысотомерах следящая система поддерживает постоянным значение разностной частоты Fj, при любой высоте полета, а высота полета ВС определяется по формуле Н = 0,125сТ^р / Д/д. Если значения Fр и Д/д поддерживать постоянными, то значение высоты полета будет пропорционально периоду модулирующего сигнала Н = MtTm, где Mt = 0,125cFр / Д/д - масштабный коэффициент.

В данной работе нами проведено компьютерное моделирование и разработана структурная схема и элементы принципиальной схемы макета имитатора сигналов широкополосного радиовысотомера.

Приведенная на рисунке структурная схема содержит задающий генератор, регулируемую схему задержки, два триггера, два интегратора, два идентичных генератора с частотной модуляцией (ЧМГ-1) и (ЧМГ-2), балансный смеситель и фильтр низких частот (ФНЧ) [2].

Имитатор работает следующим образом. Задающий импульсный генератор формирует импульсы прямоугольной формы, которые поступают на триггер 1 и на регулируемую схему задержки. С выхода схемы задержанные импульсы поступают на триггер 2. Триггеры 1, 2 формируют две последовательности импульсов типа «меандр», временной сдвиг между которыми имитирует в определенном масштабе значение высоты полета ВС. Интеграторы 1, 2 преобразуют прямоугольные импульсы триггеров в напряжение треугольной формы. Выходное напряжение интеграторов поступает на модулирующие входы идентичных генераторов с частотной модуляцией ЧМГ-1

и ЧМГ-2. При линейной модуляционной характеристике ЧМГ-1 и ЧМГ-2 частота генераторов будет изменяться по линейному закону в соответствии с входным управляющим напряжением, а временной сдвиг между модулирующими напряжениями будет приводить к сдвигу между мгновенными частотами ЧМГ. Разностная частота генераторов выделяется с помощью балансного смесителя и через фильтр нижних частот поступает на выход имитатора. Для исследования влияния широкополосных помех на работу радиовысотомера на вход балансного смесителя подается напряжение от генератора шумового напряжения с регулируемым уровнем шума.

Максимальная высота частотных радиовысотомеров ограничена отношением сигнал/шум, при котором обеспечивается заданная точность определения высоты.

Основные факторы, влияющие на диапазон высот частотных РВ: периодичность закона модуляции, способ измерения частоты преобразованного сигнала и увеличение коэффициента шума из-за прямого сигнала. Увеличения высотности РВ достигают сужением полосы пропускания тракта обработки сигнала.

В данной работе нами проведено компьютерное моделирование и проработано несколько вариантов структурной схемы устройства. Выполнен расчет отдельных элементов принципиальной схемы макета имитатора сигналов широкополосного радиовысотомера.

Материалы, представленные в предлагаемой работе, позволят наглядно иллюстрировать сигналы радиовысотомера малых высот, что позволяет улучшить качество изучения этого устройства по дисциплине «Бортовые радиоэлектронные устройства и системы».

Библиографические ссылки

1. Сосновский А. А., Хаймович И. А., Лутин Э. А., Максимов И. Б. Авиационная радионавигация : справ. / под ред. А. А. Сосновского. М. : Транспорт, 1990.

2. Мусонов В. М., Чижиков В. А. Радиоэлектроника и схемотехника: лабораторный практикум ; Красноярск, СибГАУ, 2006.

© Куликов А. С., Чепашев Д. С., Мусонов В. М., 2011