در حالت کلی ، موقعیت آنی یک شی در فضا توسط سه مختصات در یک سیستم مختصات خاص تعیین می شود. مشتقات مختصات ، که تعداد آنها به پیچیدگی مسیر حرکت جسم بستگی دارد ، برای توصیف حرکت یک شی نیز ضروری است. در عمل ، مشتقات بالاتر از مرتبه دوم اغلب استفاده می شود ، یعنی سرعت و شتاب جسم. در این حالت معمولاً منظور از مختصات و مشتقات آنها برای مرکز ثقل جسم است. اغلب فقط مختصات اندازه گیری می شوند و مشتقات آنها با تمایز بدست می آید. همچنین می توان با اندازه گیری تغییر فرکانس داپلر ، مستقیماً از مؤلفه سرعت نسبی جسم عمود بر جلوی موج الکترومغناطیسی که به آنتن می رود ، ارزیابی کرد. با تلفیق سرعت جسم ، می توان مختصات مربوطه را بدست آورد و با تمایز آن ، شتاب را بدست آورد.
با رادار فعال ، با در نظر گرفتن انتشار سیگنال دو طرفه (از رادار به هدف و بالعکس) ، فرکانس سیگنال منعکس شده به دلیل اثر داپلر با فرکانس سیگنال تابش شده با مقدار c متناسب با مؤلفه شعاعی سرعت نسبی متفاوت است ، که می تواند توسط فرمول محاسبه شود.
اگر طول موج سیگنال ساطع شده مشخص باشد و مقدار جبران فرکانس داپلر اندازه گیری شود. لازم به ذکر است که فرمول (7.2) فقط برای مقادیر سرعت بسیار پایین تر از سرعت انتشار امواج رادیویی ، هنگامی که اثر نسبی می تواند نادیده گرفته شود ، دقیق است.
هنگام تعیین مختصات راداری ، اساس خاصیت امواج رادیویی برای انتشار در یک راستای همگن متوسط \u200b\u200bو با سرعت ثابت است. سرعت انتشار امواج رادیویی به خصوصیات الکترومغناطیسی محیط بستگی دارد و در فضای آزاد (خلاء) قرار دارد. در جایی که این امر باعث ایجاد خطاهای قابل توجهی نمی شود ، معمولاً مقدار تقریبی سرعت را در نظر بگیرید. ثابت بودن سرعت و صاف بودن انتشار موج رادیویی به ما این امکان را می دهد تا با اندازه گیری مدت زمان لازم برای عبور سیگنال از رادار به شی و عقب ، دامنه D را از رادار به جسم محاسبه کنیم:
خاصیت صحیح انتشار موج رادیویی اساس روشهای مهندسی رادیو برای اندازه گیری مختصات زاویه ای در جهت ورود سیگنال از یک جسم است. در این حالت از خصوصیات جهت یابی آنتن استفاده می شود.
روشهای مهندسی رادیو همچنین با اندازه گیری تفاوت زمان دریافت سیگنالهای رادیویی خود در شیء تعیین کننده مکان آن ، مستقیماً می توانند تفاوت بین فواصل از شی تا دو فرستنده جداگانه را پیدا کنند.
در ناوبری رادیویی ، هنگام پیدا کردن محل یک شی ، مفاهیم یک پارامتر پیمایش رادیویی ، سطوح و خطوط موقعیت معرفی می شوند.
یک پارامتر پرتوزا (RNP) یک مقدار فیزیکی است که به طور مستقیم توسط RNS (فاصله ، اختلاف یا مجموع مسافت ها ، زاویه) اندازه گیری می شود.
سطح موقعیت مکانی هندسی نقاط در فضا است که دارای مقدار RNP یکسان است.
خط موقعیت خط تقاطع دو سطح موقعیت است. مکان جسم با تقاطع سه سطح موقعیت یا یک سطح و یک خط موقعیت مشخص می شود.
مطابق با نوع مختصات اندازه گیری شده مستقیم ، سه روش اصلی برای تعیین موقعیت یک شی وجود دارد: goniometric ، rangefinder و rangefinder rangefinder. روش ترکیبی گونیومتری نیز استفاده گسترده ای است.
روش گونیومتر. این روش قدیمی ترین است ، زیرا امکان تعیین جهت ورود امواج رادیویی توسط A.S. Popov در سال 1897 هنگام انجام آزمایشات در ارتباطات رادیویی در دریای بالتیک ایجاد شد.
در این حالت از خصوصیات جهت یابی آنتن هنگام انتقال یا دریافت سیگنال رادیویی استفاده می شود. برای ساخت سیستم های گونیومتری دو گزینه وجود دارد: یافتن جهت و چراغ رادیویی. در سیستم جهت یابی ، آنتن جهت گیرنده (گیرنده جهت رادیویی) است و فرستنده (چراغ) آنتن همه گیرنده دارد. اگر مکان یاب جهت (RP) و چراغ (RM) در همان صفحه قرار بگیرند ، به عنوان مثال ، در سطح زمین ، جهت به سمت چراغ با تحمل یک (مشخصه 7.1 ، الف) مشخص می شود. اگر بلبرینگ از نصف النهار جغرافیایی (جهت شمال - جنوب) شمرده شود ، آنگاه یاتاقان واقعی یا آزیموت نامیده می شود. غالباً ، آزیموت زاویه ای در صفحه افقی در نظر گرفته می شود که از هر جهت صفر شمرده می شود. جهت در محل گیرنده تعیین می شود ، که می تواند هم در زمین و هم بر روی جسم باشد. در حالت اول ، یافتن جهت یک شی از زمین انجام می شود و در صورت لزوم ، مقدار اندازه گیری یاتاقان از طریق یک کانال ارتباطی به جسم (تخته) منتقل می شود. هنگامی که مکان یاب جهت بر روی جسم قرار دارد ، یاطاقان در چراغ مستقیماً روی صفحه اندازه گیری می شود.
در سیستم Beacon (شکل 7.1 ، b) از یک چراغ با یک آنتن جهت دار و گیرنده همه کاره استفاده می شود. در این حالت ، یاتاقان معکوس در محل گیرنده نسبت به جهت گلوله که از نقطه ای که چراغ در آن قرار دارد اندازه گیری می شود. اغلب از یک چراغ با کف چرخان استفاده می شود. هنگامی که محور DND با جهت صفر (مثلاً شمال) همزمان می شود ، آنتن دوم ، بدون جهت ، PM آنتن PM یک سیگنال صفر مخصوص (شمالی) ساطع می کند ، که توسط گیرنده سیستم دریافت می شود و منشأ زاویه است. با ثابت کردن لحظه همزمانی محور چرخش Beacon Bottom با جهت گیرنده (به عنوان مثال با حداکثر سیگنال) می توان بلبرینگ معکوس را پیدا کرد که با چرخش یکنواخت Beacon Bottom ، متناسب با فاصله زمانی بین دریافت سیگنال صفر و سیگنال در زمان تحمل است.
در این حالت گیرنده ساده شده است ، که هنگام قرارگیری روی برد ، مهم است. سطح موقعیت RNS گونیومتری یک صفحه عمودی است که از خط یاتاقان عبور می کند.
در هنگام استفاده از RP و RM از زمین ، خط موقعیت ارتدروم خواهد بود - قوس دایره بزرگی که از نقاط محل RP و RM عبور می کند. این خط تقاطع سطح موقعیت با سطح زمین است. تحمل واقعی (IP) زاویه بین نصف النهار و ارتودرومی است. در فواصل كوچك در مقايسه با شعاع زمين ، ارتودروم توسط يك بخش خط راست تقريب مي شود. برای تعیین محل RP (شکل 7.1 ، c) ، یک RM دوم لازم است. با استفاده از دو یاتاقان ، می توانید محل RP را به عنوان تقاطع دو خط موقعیت (دو ارتودروم روی سطح زمین) پیدا کنید. اگر سیستم در فضا قرار داشته باشد ، برای تعیین محل RP به یک چراغ سوم نیاز است. هر جفت (RP - RM) به شما امکان می دهد فقط سطح موقعیت را پیدا کنید ، که در این حالت یک هواپیما خواهد بود. هنگام تعیین محل گیرنده ، فرض بر این است که مختصات PM مشخص است.
در پیمایش دریایی و هوایی ، مفهوم یک دوره معرفی می شود - زاویه بین محور طولی کشتی (طرح محور طولی هواپیما بر روی سطح زمین) و جهت مبداء زاویه ها ، که برای آن کریدر جغرافیایی یا مغناطیسی انتخاب شده است ، و همچنین خط ارتودروم. با توجه به این انتخاب ، دوره های واقعی ، مغناطیسی و ارتودرومیک متمایز می شوند. برای یک هواپیما (LA) ، ارتفاع (مطلق (اندازه گیری شده از سطح دریای بالتیک)) ، فشارسنج (اندازه گیری شده توسط ارتفاع سنج فشارسنج نسبت به سطح صفر) و درست (کوتاهترین فاصله عمودی تا سطح زیر) در هنگام یافتن مکان به عنوان سومین مختصات استفاده می شود. اندازه گیری شده توسط ارتفاع سنج رادیویی). هنگام استفاده از ارتفاع سنج رادیویی ، مکان هواپیما از قبل با ترکیبی از روش های گونیومتریک و فاصله یاب برای اندازه گیری مختصات مشخص می شود.
روش Rangefinder. این روش بر اساس اندازه گیری فاصله D بین نقاط تابش و دریافت سیگنال از زمان انتشار آن بین این نقاط است.
در پیمایش رادیویی ، فاصله گیرها با سیگنال واکنش فعال ساطع شده از آنتن فرستنده فرستنده فرستنده (شکل 7.2 ، الف) هنگام دریافت سیگنال درخواست کار می کنند. اگر زمان انتشار درخواست و سیگنال های پاسخ یکسان باشد و زمان تولید سیگنال پاسخ در فرستنده ناچیز باشد ، در اینصورت دامنه اندازه گیری شده توسط بازجو (یاب برد رادیویی). یک سیگنال منعکس شده همچنین می تواند به عنوان پاسخ استفاده شود ، که در هنگام اندازه گیری دامنه یا ارتفاع رادار توسط ارتفاع سنج رادیویی انجام می شود.
سطح موقعیت یک سیستم فاصله دار سطح سطح شعاع D. خطوط موقعیت در یک صفحه ثابت یا کره (به عنوان مثال ، روی سطح زمین) دایره خواهند بود ، بنابراین گاهی اوقات سیستمهای فاصله انداز دایره ای نامیده می شوند. علاوه بر این ، مکان جسم به عنوان نقطه تقاطع دو خط موقعیت تعریف می شود. از آنجا که حلقه ها در دو نقطه تقاطع می شوند (شکل 7.2 ، ب) ، یک شمارش دو ارزش انجام می شود ، برای از بین بردن کدام وسیله اضافی جهت گیری استفاده می شود ، دقت آن ممکن است کم باشد ، اما برای انتخاب با اطمینان یکی از دو نقطه تقاطع کافی است. از آنجا که اندازه گیری زمان تاخیر سیگنال را می توان با خطاهای کوچک انجام داد ، RNS با برد محدوده به شما امکان می دهد تا مختصات را با دقت بالایی پیدا کنید روشهای یافتن محدوده رادیویی دیرتر از گونیومتری اعمال می شوند. اولین نمونه یابهای برد رادیویی ، بر اساس اندازه گیری فاز تاخیر زمان ، در اتحاد جماهیر شوروی تحت رهبری L. I. Mandelstam ، N. D. Papaleksi و E. Ya. Shchegolev در سال 1935-1937 تهیه شدند. روش پالس از محدوده اندازه گیری در رادار پالس توسعه یافته در 1937-1936 استفاده شد. تحت رهبری یو ب. کوبزارف.
روش متفاوت. با استفاده از نشانگر گیرنده ، که بر روی سوژه قرار دارد ، اختلاف زمان بین دریافت سیگنال ها از فرستنده های دو ایستگاه مرجع را تعیین کنید:. ایستگاه A میزبان نامیده می شود ، زیرا از سیگنال های آن برای همگام سازی عملکرد ایستگاه برده استفاده شده است. اندازه گیری اختلاف فاصله متناسب با تغییر زمان سیگنال ها از ایستگاه های A و B به شما امکان می دهد فقط سطح موقعیتی مطابق با این تفاوت و داشتن یک فرمپر را پیدا کنید. اگر نشانگر گیرنده و ایستگاه های A و B در سطح زمین قرار داشته باشند ، پس از آن اندازه گیری به شما امکان می دهد یک خط موقعیت را روی سطح زمین به شکل Hyperbola c بدست آورید.
برای دو ایستگاه می توانید در نقاط محل ایستگاه های A و B خانواده ای از هایپرپلاس ها با کانون ها ایجاد کنید. فاصله بین ایستگاه ها پایه گفته می شود. برای یک پایگاه داده شده ، خانواده هایپرگل از قبل نقشه برداری شده و دیجیتالی می شوند. با این حال ، یک جفت ایستگاه به شما امکان می دهد فقط خط موقعیتی را که جسم در آن قرار دارد تعیین کنید. برای پیدا کردن محل آن ، یک ایستگاه جفت دوم مورد نیاز است (شکل 7.3) که پایه آن باید در زاویه ای از پایه زوج اول قرار داشته باشد. به طور معمول ، ایستگاه مستر A متداول است و همزمان عملکرد هر دو ایستگاه برده و. شبکه خطوط موقعیتی چنین سیستمی توسط دو خانواده از هایپربلاس های متقاطع تشکیل شده است ، به شما امکان می دهد تا محل فرستنده (PI) واقع در هیئت مدیره شی را پیدا کنید.
دقت سیستم تنظیم دیفرانسیل بالاتر از دقت سیستم اندازه گیری زاویه است و به دقت سیستم اندازه گیری دامنه نزدیک می شود. اما مزیت اصلی آن نامحدود است پهنای بانداز آنجا که ایستگاه های زمینی می توانند تعداد نامحدودی از UI ها را که در محدوده سیستم قرار دارند ، خدمت کنند ، زیرا دیگر نیازی به داشتن فرستنده بر روی جسم شناسایی شده ، مانند سیستم ردیاب نیست. لازم به ذکر است که مجانب هایپرپلاس ها خطوط مستقیمی هستند که از مرکز پایه هر جفت ایستگاه در سیستم عبور می کنند. از این رو ، در فواصل چند برابر بیشتر از طول پایه ، خطوط موقعیت به صورت خطوط مستقیم منحرف می شوند ، در نتیجه می توان سیستم یافتن اختلاف-اختلاف را به عنوان یک گونیومتری مورد استفاده قرار داد.
بسته به نوع سیگنال های ایستگاه های زمینی و روش اندازه گیری تغییر زمان سیگنال های دریافت شده توسط PI ، پالس ، فاز و پالس فاز با افت دیفرانسیل RNS متمایز می شوند.
اصل یک سیستم اندازه گیری برد دیفرانسیل پالس شده توسط مهندس اتحاد جماهیر شوروی E. M. Rubchinsky در سال 1938 پیشنهاد شد ، اما چنین سیستم هایی فقط در اواخر جنگ جهانی دوم ، هنگامی که روش هایی برای اندازه گیری دقیق موقعیت موقتی پالس ها توسعه یافت ، بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. فاز اول سیستم اندازه گیری برد دیفرانسیل (کاوشگر فاز) در اتحاد جماهیر شوروی در سال 1938 ایجاد شد. بعداً این اصل در سیستم های Decca ، Coordinator و سایر سیستم ها مورد استفاده قرار گرفت.
روش ترکیبی از گونیومتر. این روش به شما امکان می دهد مکان یک شی را از یک نقطه پیدا کنید. روش ترکیبی معمولاً در رادارهایی استفاده می شود که دامنه شیب D ، آزیموت و زاویه ارتفاع P را اندازه گیری می کنند (شکل 7.4). زاویه ارتفاعی زاویه بین جهت جسم و صفحه افقی (سطح زمین) است. آزیموت از جهت شمال به جنوب یا جهت دیگری که به عنوان اصلی در نظر گرفته شده است ، شمرده می شود. با محاسبه مجدد مختصات اصلی ، می توانید ارتفاع ، دامنه افقی و پیش بینی آن را نیز در جهت های شمالی-جنوبی و غربی-شرقی پیدا کنید.
تعیین موقعیت یک شی از یک نقطه و استفاده از یک ایستگاه یک مزیت بزرگ از روش ترکیبی است که در سیستم های ناوبری با برد کوتاه نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
روشهای در نظر گرفته شده برای تعیین موقعیت یک شیء نسبت به نقاط دارای مختصات شناخته شده (نقاط ناوبری رادیویی RNT) با استفاده از سطوح و خطوط موقعیت ، موقعیتی نامیده می شوند.
علاوه بر روش های موقعیت یابی در ناوبری ، از روش هایی برای حساب کردن مسیر با ادغام سرعت اندازه گیری شده (داپلر یا هوا سنج) یا شتاب (شتاب سنج) و همچنین روش های پیمایشی و مقایسه ای مبتنی بر مقایسه تصاویر تلویزیونی ، راداری و سایر تصاویر زمینی با نقشه های مربوطه استفاده می شود.
از روش های ناوبری همبستگی-افراطی نیز استفاده می شود که بر اساس تعیین ساختار یک میدان فیزیکی مشخصه یک مکان معین (به عنوان مثال یک تسکین) و مقایسه پارامترهای این زمینه با پارامترهای مربوطه ذخیره شده در دستگاه ذخیره سازی RNS انجام می شود. از مزایای این روشها استقلال ، تأثیر اندک دخالت و عدم وجود خطاهای تجمعی در تعیین محل جسم است.
روش های مهندسی رادیو اندازه گیری مسیر خارجی
تجهیزات اندازه گیری مسیر بیرونی ، بر اساس اصل مهندسی رادیو ، دامنه ردیابی بیشتری دارند و از تجهیزات نوری متنوع تر هستند. این امکان را به شما می دهد تا نه تنها مختصات زاویه ای هواپیما ، بلکه مسافت آن از جسم ، سرعت آن ، کارگاه های کارگردانی خط برد و غیره را نیز تعیین کنید.
محدوده اندازه گیری در سیستم های رادیویی تعیین زمان تأخیر کاهش می یابد t D ورود سیگنالهای رادیویی تابیده یا منعکس شده متناسب با دامنه
D \u003d ct D ،
جایی که با\u003d 3 × 10 8 متر در ثانیه - سرعت انتشار امواج رادیویی.
بسته به نوع سیگنال استفاده شده ، تعریف t D می توان با اندازه گیری فاز ، فرکانس یا جبران مستقیم وقت نسبت به سیگنال مرجع ساخته شد. بهترین استفاده عملی یافت پالس (موقتی) و روش های فاز در هر یک از آنها ، اندازه گیری دامنه می تواند به عنوان انجام شود تکرار نشدهبنابراین درخواست مسیر. در حالت اول ، دامنه D \u003d ct Dدر دوم - D \u003d 0.5 عیار D
در روش بدون ضربان مزبور با دقت بالا روی هواپیما و روی زمین نصب می شوند x 1 و x 2قبل از شروع همگام سازی (شکل 9.5). مطابق با تکانه ها تو 1 مزمن x 1 فرستنده هوا پ سیگنالهای پالسی را با یک دوره ساطع می کند تی. دستگاه دریافت زمین و غیره آنها را از طریق t D \u003d D / c. فاصله t D بین پالس های مزمن زمین تو 2و تکانه ها تو 1در خروجی گیرنده با دامنه اندازه گیری شده مطابقت دارد.
در روش نبض بازجویی سیگنال توسط فرستنده زمین فرستاده می شود ، توسط گیرنده هوا فرستاده می شود و به عقب منتقل می شود.
شکل. 9.5 اصل اندازه گیری دامنه با روش غیر درخواست پالس.
دقت این روشها با افزایش فرکانس نبض افزایش می یابد.
روش فاز اندازه گیری دامنه در این واقعیت است که تأخیر سیگنال با تغییر فاز بین سیگنال های بازجویی و پاسخ تعیین می شود (شکل 9.6).
شکل. 9.6. روش اندازه گیری محدوده فاز
فرستنده زمین نوسانات را ساطع می کند:
تو 1 \u003d A 1 گناه (w 0 t + j 0) \u003d A 1 sinj 1 ،
جایی که A 1- دامنه
w 0 - فرکانس دایره ای
j 0 - فاز اولیه
j 1 - مرحله نوسان سیگنال
تجهیزات داخل برد سیگنال را رله می کنند تو 1و گیرنده زمین سیگنال را دریافت می کند
تو 2 \u003d A 2 sin \u003d A 2 sinj 2 ،
جایی که j A- تغییر فاز به دلیل عبور سیگنال در تجهیزات ، با محاسبه یا تجربی تعیین می شود.
فاز سیگنال نوسان را تغییر دهید تو 2 با توجه تو 1 تعیین شده توسط رابطه:
j D \u003d j 2 -j 1 \u003d w 0 t D \u003d LpD / (T 0 c) ،
دامنه کجاست
جایی که l 0 - طول موج.
هنگام اندازه گیری پارامترهای حرکت زاویه ای دامنه و روش فاز بیشتر مورد استفاده وسایل نقلیه مهندسی رادیو قرار گرفته است.
روش دامنه بر اساس مقایسه دامنه های سیگنال در موقعیت های مختلف یک آنتن گیرنده یا گیرنده. در این حالت ، دو گزینه برای انجام سیستم های گونیومتری امکان پذیر است: یاب های جهت دامنه و چراغها. در حالت اول ، دستگاه انتقال دهنده پ واقع در هواپیما ، و الگوی تابش دستگاه دریافت کننده زمین و غیره بطور دوره ای موقعیت I یا II را می گیرد (شکل 9.7).
شکل. 9.7 روش دامنه برای اندازه گیری پارامترهای زاویه ای
اگر زاویه آ\u003d 0 ، سپس سطح سیگنال در هر دو موقعیت الگوی تابش یکسان خواهد بود. اگر آ¹0 ، سپس دامنه سیگنال متفاوت خواهد بود و می توان از موقعیت زاویه ای آنها برای محاسبه موقعیت زاویه ای هواپیما استفاده کرد.
در صورتی که اطلاعات مربوط به موقعیت زاویه ای باید روی هواپیما قرار داشته باشد ، اعمال شود چراغ دامنه. برای انجام این کار ، یک فرستنده بر روی زمین نصب می شود ، و الگوی تابش آنتن های زمینی اسکن می شود ، به طور دوره ای موقعیت های I و II را اشغال می کند. با مقایسه دامنه سیگنالهای دریافت شده توسط گیرنده هوا ، موقعیت زاویه ای هواپیما مشخص می شود.
روش فاز بر اساس اندازه گیری اختلاف فاصله از هواپیما تا دو نقطه مرجع حدود 1 و حدود 2 (شکل 9.8).
شکل. 9.8 روش فاز برای تعیین پارامترهای زاویه ای
در این حالت فاصله تا جسم ر 1 و ر 2 با توجه به اختلاف فاز تعیین می شود دی جی نوسانات هارمونیک توسط منبع مستقر در نقاط ساطع می شود حدود 1 و حدود 2. زیبایی از زاویه فرمان قتعیین شده توسط:
جایی که AT - فاصله بین نقاط حدود 1 و حدود 2.
نمونه ای از مجموعه اندازه گیری های بیرونی مورد استفاده در تمرین چند ضلعی سیستم "Track" است (شکل 9.10). این تجهیزات که توسط تجهیزات اندازه گیری NTIIM SKB تهیه و ساخته شده است ، از اصل مختصات-گونیومتر-پایه استفاده می کند.
این برنامه شامل دو تئودولیت تلویزیون تماشای 1 ، یک سیستم کنترل 2 ، یک سیستم همگام سازی همزمان 3 ، یک سیستم ضبط و پردازش داده ها 4. سیستم "Track" به شما امکان می دهد تا اطلاعاتی در مورد مختصات ، سرعت ، ضریب درگ و همچنین مشاهده رفتار یک شی در صفحه مانیتور بدست آورید. .
شکل. 9.10 سیستم اندازه گیری مسیرهای خارجی "مسیر":
تئودولیت تلویزیون 1-track؛ 2-سیستم کنترل؛ سیستم هماهنگ سازی 3 بار؛ 4-سیستم های ثبت نام و پردازش اطلاعات
مشخصات اصلی سیستم "Track" در زیر آورده شده است:
خطا در اندازه گیری مختصات زاویه ای در ارتفاع تا 60 درجه:
در استاتیک - 15 قوس الکتریکی
در دینامیک - 30 ثانیه زاویه ای ،
حداکثر پارامترهای ردیابی شی
سرعت زاویه ای - 50 درجه در ثانیه ،
شتاب زاویه ای - 50 درجه در ثانیه 2 ،
فراوانی ضبط مختصات زاویه ای تصاویر یک شی 25-50 فریم در ثانیه است.
مهمترین وظیفه تحقیقات بالستیک خارجی تعیین محل مکانی مرکز جرم هواپیما است که بطور جداگانه توسط سه مختصات مکانی مشخص می شود. در عین حال ، از مفاهیم سطوح و خطوط موقعیت در ناوبری استفاده می شود.
زیر موقعیت سطح موقعیت هندسی نقاط موقعیتی هواپیما را در فضا بشناسید ، که با مقدار ثابت پارامتر پیمایش شده اندازه گیری می شود (برای مثال ، ارتفاع ، آزیموت ، محدوده و غیره). زیر خط موقعیتتقاطع دو سطح موقعیت را درک کنید.
موقعیت یک نقطه در فضا را می توان با تقاطع دو خط موقعیت ، سه سطح موقعیت و یک خط موقعیت با سطح موقعیت تعیین کرد.
مطابق با نوع پارامترهای اندازه گیری شده ، پنج روش زیر برای تعیین موقعیت هواپیما متمایز می شوند: goniometer ، rangefinder ، total و تفاوت-rangefinder و ترکیب.
روش گونیومتر بر اساس اندازه گیری همزمان زاویه دید هواپیما از دو نقطه مختلف. این می تواند بر اساس اصول مهندسی نوری و رادیو باشد.
در روش تئودولیت فیلم سطح پوشش هنگام a \u003d const صفحه عمودی و سطح موقعیت در است b \u003d const - مخروطی دایره ای با یک راس در نقطه O (شکل 9.11 ، الف).
شکل. 9.11. تعیین مختصات یک شی با استفاده از روش سینما-تئودولیت
الف - خط سطح و موقعیت ، ب) طرح تعیین مختصات
تقاطع آنها خط موقعیت را همزمان با ژنراتریك مخروط تعریف می كند. بنابراین برای تعیین موقعیت هواپیما ، لازم است مختصات نقطه تقاطع دو خط موقعیت تعیین شود از 1 و از 2 (شکل 9.11 ، ب) همزمان از دو نقطه اندازه گیری به دست می آید حدود 1 و حدود 2
مطابق با طرح مورد نظر ، مختصات هواپیما توسط فرمول ها تعیین می شود:
جایی که AT - فاصله بین نقاط اندازه گیری ،
ر - شعاع زمین در یک منطقه معین.
استفاده كردن روش فاصله سنج مختصات هواپیما توسط محل تقاطع سه سطح موقعیت کروی با شعاع برابر با محدوده تعیین می شود د. با این وجود ، این عدم اطمینان به وجود می آید زیرا سه حوزه دارای دو نقطه تقاطع هستند ، برای محرومیت از آنها استفاده می شود راه های اضافی جهت گیری
تفاوت و روش کلی بر اساس تعیین تفاوت یا مجموع فاصله از هواپیما تا دو نقطه اندازه گیری. در حالت اول ، سطح موقعیت یک هایپربلوئید دو حفره ای است و برای تعیین مختصات جسم لازم است که یک ایستگاه (پیشرو) دیگر وجود داشته باشد. در حالت دوم ، سطح موقعیت به شکل بیضی شکل است.
روش ترکیبی معمولاً در سیستم های راداری مورد استفاده قرار می گیرد ، هنگامی که موقعیت هواپیما به عنوان نقطه تقاطع سطح کروی موقعیت با شعاعی برابر با دامنه تعریف می شود ( D \u003d const) ، سطح موقعیت مخروطی ( b \u003d const) و سطح موقعیت عمودی ( a \u003d const).
روش داپلر تعیین سرعت و موقعیت هواپیما به دلیل تغییر فرکانس سیگنال حامل ساطع شده توسط فرستنده و درک شده توسط دستگاه گیرنده بسته به سرعت حرکت نسبی آنها است:
F d \u003d ¦ pr -¦ 0 ،
جایی که F د - فرکانس داپلر ،
¦ pr - فرکانس سیگنال دریافتی ،
¦ 0 - فرکانس سیگنال منتقل شده.
اندازه گیری فرکانس داپلر را می توان انجام داد تکرار نشده یا درخواست روش. در بدون پرسیدن سرعت شعاعی یک هواپیما در طول موج سیگنال l 0توسط:
V r \u003d F d l 0 ،
در درخواست روش:
V r \u003d F d l 0/2.
برای تعیین دامنه ، باید نتایج اندازه گیری سرعت پرواز را هنگام حرکت جسم از نقطه شروع یکپارچه کنید. هنگام محاسبه مختصات ، از وابستگی های سیستمهای جستجوی کل استفاده می شود.
طرح های تعیین پارامترهای هواپیما بر اساس اثر داپلر در شکل 9.12 نشان داده شده است.
شکل. 9.12. طرح تعیین مختصات هواپیما به روش داپلر:
الف) بدون سیگنال رله ، ب) با سیگنال های رله
در هنگام اندازه گیری مسیر بیرونی حرکت هواپیماهای کوچک (گلوله ، توپخانه و موشک) از ایستگاه های رادار چند ضلعی داپلر DS 104 ، DS 204 و DS 304 تولید شده توسط NTIIM استفاده می شود.
شکل. 9.13. ایستگاه های راداری دامنه داپلر
DS 104 ، DS 204 ، DS 304
آنها از روش پرس و جو استفاده می کنند و به شما امکان می دهند سرعت را در هر قسمت از مسیر ، مختصات فعلی در صفحه عمودی تعیین کنید ، شتاب ، تعداد ماخ ، ضریب درگ ، میانگین و انحراف متوسط \u200b\u200bرا از سرعت اولیه در گروه عکس محاسبه کنید.
اصلی مشخصات فنی ایستگاه DS 304 به شرح زیر است:
حداقل کالیبر - 5 میلی متر ،
برد سرعت - 50 - 2000 متر بر ثانیه ،
محدوده عمل - 50،000 متر ،
خطا در اندازه گیری سرعت 0.1٪ است ،
فرکانس سیگنال کاوشگر 10.5 گیگاهرتز است ،
میزان توان سیگنال تولید شده 400 مگاوات است.
روش های ناوبری رادیویی برای تعیین مختصات ، روش فاصله ، خطوط موقعیت ، خطا در روش محدوده یاب.
جهت یابی
ارتودروم
موقعیت سطح
خط موقعیت
روش Rangefinder.
این روش بر اساس اندازه گیری فاصله D بین نقاط تابش و دریافت سیگنال از زمان انتشار آن بین این نقاط است.
در پیمایش رادیویی ، بردهای مدار با سیگنال پاسخ فعال ساطع شده از آنتن فرستنده فرستنده فرستنده (تصویر 7.2 ، الف) هنگام دریافت سیگنال درخواست کار می کنند.
اگر زمان انتشار درخواست سیگنالهای t3 و پاسخ t0 یکسان باشد و زمان شکل گیری سیگنال پاسخ در پاسخ دهنده ناچیز باشد ، در اینصورت دامنه اندازه گیری شده توسط بازجو (یاب محدوده رادیویی) D \u003d c (t3 + t0) / 2 است. یک سیگنال منعکس شده همچنین می تواند به عنوان پاسخ استفاده شود ، که هنگام اندازه گیری دامنه یا ارتفاع رادار توسط ارتفاع سنج رادیویی انجام می شود.
موقعیت سطح سیستم فاصله سنج سطح توپ شعاع D است. خطوط موقعیت در یک هواپیما یا کره ثابت (به عنوان مثال ، بر روی سطح زمین) دایره هایی وجود خواهد داشت ، بنابراین گاهی اوقات سیستم های فاصله دار دایره ای نامیده می شوند. علاوه بر این ، مکان جسم به عنوان نقطه تقاطع دو خط موقعیت تعریف می شود. از آنجا که حلقه ها در دو نقطه تقاطع می شوند (شکل 7.2.6) ، شمارش دو ارزش انجام می شود ، برای از بین بردن کدام وسیله اضافی جهت گیری استفاده می شود ، دقت آن ممکن است کم باشد ، اما برای انتخاب با اطمینان یکی از دو نقطه تقاطع کافی است. از آنجا که اندازه گیری زمان تاخیر سیگنال را می توان با خطاهای کوچک انجام داد ، RNS با برد محدوده به شما امکان می دهد تا مختصات را با دقت بالایی پیدا کنید. روش های فاصله یاب رادیویی دیرتر از گونیومتری استفاده شد. اولین نمونه یابهای برد رادیویی ، بر اساس اندازه گیری فاز تاخیر زمان ، در اتحاد جماهیر شوروی تحت رهبری L. I. Mandelstam ، N. D. Papaleksi و E. Ya. Shchegolev در سال 1935-1937 تهیه شدند. روش پالس از محدوده اندازه گیری در رادار پالس توسعه یافته در 1937-1936 استفاده شد. تحت رهبری یو ب. کوبزارف.
روشهای تابش پرتونگاری برای تعیین مختصات ، روش گونیومتری ، خطوط موقعیت ، خطا در روش گونیومتری.
جهت یابی- علم روشها و ابزارهایی که حرکت اشیاء متحرک را از یک نقطه به مکان دیگر به امتداد مسیرهایی که ناشی از ماهیت کار و شرایط اجرای آن است ، اطمینان می دهد.
ارتودروم- قوس دایره بزرگی که هواپیمای آن از مرکز کره زمین و دو نقطه مشخص شده روی سطح آن عبور می کند.
در ناوبری رادیویی ، هنگام پیدا کردن محل یک شی ، مفاهیم یک پارامتر پیمایش رادیویی ، سطوح و خطوط موقعیت معرفی می شوند.
پارامتر ناوبری رادیویی (RNP) مقدار فیزیکی به طور مستقیم توسط RNS (فاصله ، اختلاف یا مجموع مسافت ها ، زاویه) اندازه گیری می شود.
موقعیت سطح مکان هندسی نقاط در فضا را با همان مقدار RNP در نظر بگیرید.
خط موقعیت یک خط تقاطع وجود دارد - دو سطح موقعیت. مکان جسم با تقاطع سه سطح موقعیت یا یک سطح و یک خط موقعیت مشخص می شود.
