Расчёт основных характеристик импульсно-фазовой гиперболической радионавигационной системы ЛОРАН-С и приёмоиндикатора этой системы. Введение

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Расчёт основных характеристик импульсно-фазовой гиперболической радионавигационной системы ЛОРАН-С и приёмоиндикатора этой системы

Мурманск

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Расчёт основных характеристик импульсно-фазовой гиперболической радионавигационной системы ЛОРАН-С и приёмоиндикатора этой системы

Методические указания к изучению дисциплины

«Радионавигационные системы»

для студентов специальности 200700 «РадиотехникаАа»

и курсантов специальности 201300 «Эксплуатация транспортного радиооборудования»

Мурманск

УДК

ББК

Составители: Холодов Геннадий Григорьевич, старший преподаватель кафедры

радиотехники и телекоммуникационных систем Мурманского

государственного технического университета;

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой 21 апреля

2008 г., протокол №1

Рецензент: Н.В. Калитёнков, к.т.н., доцент, зав. кафедрой РТКС Мурманского государственного технического университета

Электронная верстка

Мурманский государственный технический университет, 2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.................................................................................................

Цель работы...........................................................................................

Краткие теоретические сведения...........................................................

Исходные данные…………………………………………………………..

Ход работы............................................................................................

Список литературы................................................................................

ВВЕДЕНИЕ

В основу работы радионавигационных систем положены свойства радиоволн распространяться в однородной среде с конечной скоростью по кратчайшему пути, то изменение указанных свойств радиоволн в реальных земных условиях приводят к ошибкам измерения навигационных параметров с помощью РНС, а следовательно, и к ошибкам определения места судна. Для правильного конструирования приёмоиндикаторной аппаратуры РНС и её эффективного использования в навигации необходимо знать закономерности распространения радиоволн того частотного диапазона, в котором работает та или иная РНС.

Приёмоиндикаторный тракт радионавигационной аппаратуры содержит как линейные, так и нелинейные цепи. Студенты должны рассмотреть фазовые и временные соотношения прохождения трёх типов сигналов: непрерывного колебания, амплитудно-модулированного колебания и радиоимпульса через простейшие линейные цепи. В результате анализа необходимо оценить фазовые и временные сдвиги, возникающие при прохождении сигналов, и предложить наиболее предпочтительные схемы линейных цепей приёмоизмерительного тракта радионавигационной аппаратуры. При рассмотрении цепей с нелинейными активными элементами, используемыми для умножения и деления частоты колебания, а также для смешения колебаний двух частот с целью выделения колебания с разностной частотой, необходимо определить, как изменится фаза и временной эквивалент фазовой задержки в результате проводимых операций.

В реальных условиях на входе приёмоизмерительного тракта действуют, помимо полезного сигнала, всякого рода помехи, которые приводят к шумовым ошибкам измерения навигационного параметра. Необходимо рассмотреть воздействие шумов на линейные нелинейные цепи РНС с тем, чтобы научиться находить меры для уменьшения шумовых ошибок в конкретных элементах схемы.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Осуществить обзор существующих РНС.

2. Кратко описать работы наземных станций ИФ РНС.

3. Подробно описать принцип работы блок-схемы аналогового приёмоиндикатора в режиме слежения за фазой и огибающей. Кратко осветить процесс автоматического поиска сигналов в шумах и необходимость фазового кодирования радиоимпульсов при пакетных измерениях.

4. По заданным и исходным данным рассчитать и построить графики формы сигналов U = f(t):

А). На входе и выходе приёмника [формула (2.19), (2.10), (2.21) учебника (1) Е _max. и U _max. принять равно единице].

Б). На выходе схемы синхронного детектора.

В). На выходе схемы формирования ’’особой точки’’ при двух уровнях слежения 0.3 и 0.5 [формула (2.27)].

5. Определить напряженность поля атмосферных шумов в полосе пропускания приёмника [рис.1.21,1.22,1.23, формула (1.115) учебника (1)].

6. Определить при двух уровнях отсчёта 0,3 и 0.5 допустимые соотношения с/ш на выходе приёмника [формулы (1) и (2) приложения], при которых:

· среднеквадратическая ошибка измерения по фазе s_jш не превышает 0.05 фазового цикла;

· среднеквадратическая ошибка измерения по огибающей s_t0ш не превышает То/2, где То – период высокочастотного заполнения (10 мкс.).

7. Построить график соотношения с/ш на выходе приёмника в зависимости от дальности (рис.2.18, формула (1.106) [1]). Из графика определить максимальную дальность, соответствующую наименьшему допустимому соотношению с/ш для каждого из уровней отсчёта.

8. Построить графики зависимости шумовых ошибок по фазе и огибающей в зависимости от дальности при двух уровнях (формулы s_jш, s_t0ш даны в приложении). Дискретность дальности брать равной 0.2 D _max., где D _max. определяется в предыдущем пункте.

9. Определить отношения напряженности отраженного от ионосферы сигнала к напряженности поверхностного сигнала. Построить графики зависимости максимальных ошибок слежения за фазой j _р= f (D) и огибающей t_р = f (D), обусловленных влиянием ионосферного сигнала, при двух уровнях слежения (рис. 2.18, 2.19 учебника [1]; формулы j_р и t_р даны в приложении).

10. Вычислить суммарные ошибки отчетов по фазе Gj_S и огибающей s_tS для двух уровней слежения (формулы в приложении). Построить графики G_jS = f (D), s_tS = f (D); отметить на них точки, где G_tS = 1/6 T o. Определить надежность устранения многозначности фазовых измерений [ параграф 44 учебника (1) формула (2.74) ] и построить график зависимости вероятности устранения многозначности от дальности Р = f (D).

11. При условии, что длина базы (расстояние между ведущей и ведомой станциями) в = 0.5 D _max., подсчитать значения геометрического фактора в главном направлении рабочей зоны через расстояния 0.2 * D _max., [формула(1.92) ].Подсчитать ошибки определения места фазовым отсчетом при двух уровнях слежения. Построить эскиз рабочей зоны системы, то есть линий постоянных ошибок определения места. На рабочей зоне указать область надежного устранения многозначности фазовых измерений.

12. Определить скорость распространения радиоволн на базе при соотношении участков суша- море- суша 2:4:2 (параграф 11 [1]).

Оборудование: персональный компьютер с установленными пакетами программ Matlab версии 5.1 или выше (со встроенными приложениями communication and signal processing toolbox) и OrCad 9.1 или выше.