无线电导航原理与系统无线电频率导航系统.ppt

无线电导航原理与系统 第五章 ,通过测量频率达到测量导航参量的目的。通常可用来与导航参量相联系的频率有:、距离差、速度、角度等参量的对应关系,相应的导航系统称为频率测距(差)、测速(测角)系统。本章以目前应用比较广泛的调频式无线电高度表和多普勒导航系统为例,对频率无线电导航系统进行介绍。。气压式高度表测量的是飞机上大气的静态压力,利用它与本地海平面或机场水准面的静态气压之差给出地理高度。无线电高度表用来测量飞机距离当地地表面的垂直距离,也就是飞机的相对高度,又分为频率式高度表和脉冲式高度表。(低高度表)或脉冲调制(高高度表):脉冲调制高度表的最小可测高度由脉冲宽度来确定,例如脉冲宽度为50ns时,其最小可测高度会大于15m,因此多用于大高度的测量。频率调制的低高度表,,多用于飞机靠近地面(如600m以下)的低空飞行引导,特别是在进场着陆阶段。(距)原理 频率测高通常利用调频发射信号与反射信号之间的差拍频率进行距离测量调制器差频放大测量频率测距设备反射体发射振荡器混频器频率测距设备的工作示意图图中,由调制器产生频率调制信号到发射振荡器向外发射调频信号,并加到混频器与回波信号进行混频得到两信号的差频,从而测量计算出到反射体的距离信息。,调频后的最低和最高频率分别为和,锯齿波调频信号的周期为,其中有效调频占用时间为,并且采用线性调频体制。 设发射机在a时刻向地面发射信号的频率为,此信号在b时刻从地面反射回来。由于发射信号为线性变化的调频信号,b时刻在调频发射机中发射的信号频率为,它与反射信号进行混频,因此在接收机的混频器中将出现差频。差频的大小与电磁波往返于运载体和反射面之间的传播时间有关系。 一般可以认为传播时间仅仅取决于载体和反射体之间的距离,则传播时间为: 假设不考虑载体运动引起的多普勒效应,则由三角形之间的相似关系可以得到: 其中为调频信号的频率范围,为和的差值。由上述公式可以得到载体与反射体之间的距离: 工作原理:从原理上来讲,频率测距系统中所发射的调频信号,其调制信号可以是任意周期性的时间波形函数,如正弦、锯齿、三角等。一般正弦调制应用较为普遍。 设调制信号为,被调制信号为,则获得调频信号的表达式为: 由地面反射回来的信号,被航行器的接收机所接收,由于它比直达信号在时间上滞后,故反射信号的表达式为: :其中合成信号的包络为:合成信号的相位为: 可知,合成信号的包络和相位均受反射信号中的影响,即都隐含有高度的信息。比较简便的方法是把合成信号送到接收机的幅度检波器,利用其非线性转换检测出相应的包络波形,从而得到高度信息。