Использование эффекта Доплера в системе DVOR

Для уяснения принципа действия системы, рассмотрим антенную систему, состоящую из центральной и боковой антенн (рис. 1.14). Центральная антенна А_Ц расположена в начале координат, боковая А_Б – на расстоянии R от центральной под углом к начальной линии отсчета (направлению на север).

Сигналы от антенн А_Ц и А_Б принимаются бортовым оборудованием в удаленной точке с азимутом . Боковая антенна вращается по окружности радиуса R с угловой скоростью
,

где n – частота вращения антенны в минутах.

Линейная скорость вращения антенны . тогда радиальная составляющая скорости по направлению

. (1.30)

Рис. 1.14. Использование эффекта Доплера в DVOR
Текущее угловое положение боковой антенны . Когда , антенна находится на начальной линии отсчета. С учетом (1.30) радиальная скорость

. (1.31)

При приеме колебаний от вращающейся боковой антенны А_Б в точке приема возникает доплеровский сдвиг частоты

С учетом выражения (1.31)

. (1.32)

Обозначим = , тогда

. (1.33)

Из выражения (1.33) видно, что доплеровский сдвиг частоты , полученный в результате вращения боковой антенны, связан с азимутом летательного аппарата .

Принимая такой сигнал на ЛА, можно выделить рабочее напряжение вида
,

фаза которого зависит от азимута.

Через центральную антенну А_Ц, на борт ЛА передается опорное напряжение вида
,

фаза которого не зависит от азимута. При сравнении фазы опорного и переменного сигнала в бортовом оборудовании определяется азимут самолета.

Основное преимущество доплеровских радиомаяков по сравнению со стандартными радиомаяками VOR – высокая эффективность подавления влияния местных предметов на точность работы. Для эффективного подавления радиус вращения антенн R должен быть относительно большим и составлять , а скорость пеленгования должна сохраняться высокой, что требует большой частоты вращения. По этим причинам в современных системах DVOR вместо вращающихся антенн устанавливают неподвижные антенные решетки, состоящие из большого числа антенн, расположенных по окружности, и применяют механическую или электронную коммутацию антенн. При этом формат сигналов доплеровских радиомаяков DVOR стремятся выбрать одинаковым с радиомаяками VOR, чтобы иметь возможность приема их на самолете с помощью однотипной бортовой аппаратуры без какой-либо доработки или замены.

Антенная система радиомаяка DVOR (рис. 1.15) состоит из большого числа, например пятидесяти, вибраторов В₁…В₅₀, размещенных равномерно по окружности радиусом R. Противоположные вибраторы, например В₁ и В₂₆, питают токами с частотами , где – несущая частота, – частота, равная поднесущей частоте системы VOR 9960 Гц. Поочередное подключение пар вибраторов к источникам высокой частоты имитирует их вращение по окружности с частотой вращения .

Рис. 1.15. Антенная система радиомаяка DVOR
Принимаемые на борту ЛА колебания в связи с наличием доплеровского сдвига имеют частоты , т.е. колебания промодулированы по частоте с девиацией частоты .

Через центральную антенну излучается опорный сигнал, представляющий собой амплитудно-модулированные колебания

.
В результате сложения полей центральной антенны и боковых вибраторов в точке приема образуется сигнал

, (1.34)

где – индекс частной модуляции.

Из выражения (1.34) видно, что данный сигнал по структуре идентичен сигналу стандартного VOR. Отличие обработки сигнала радиомаяка DVOR заключается в том, что азимутальный сигнал (сигнал переменной фазы) передается по ЧМ каналу и выделяется фильтром Ф2 (рис.1.7), а опорный сигнал передается по АМ каналу и выделяется в ботовом оборудовании фильтром Ф1.

Погрешность определения азимута в системе DVOR составляет примерно 0,5°.

Практически полностью удалось исключить влияние рельефа местности на точность канала азимута при разработке прецизионной системы PDVOR (Precision Doppler VOR). В наземных радиомаяках этой системы сигнал опорной фазы передается с помощью частотной модуляции вспомогательной поднесущей частоты .

Преимущества системы PDVOR могут быть реализованы только при помощи специального бортового оборудования. Стандартный приемник VOR работает с радиомаяками PDVOR так же, как и с радиомаяками DVOR. Для этого в спектре сигнала PDVOR сохранены составляющие, соответствующие опорному сигналу DVOR.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Радиотехническая система ближней навигации (РСБН) и посадочная радиомаячная группа (ПРМГ) обеспечивают непрерывную работу в автоматическом режиме, без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

РСБН обеспечивает непрерывное указание экипажам местоположения воздушного судна, автоматический привод самолета в любую заданную точку в зоне действия системы, а также наземный контроль за движением самолетов. Происходит постоянная модернизация систем радионавигации и слежения. Разрабатываются всё более совершенные системы ближней навигации.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сосновский А.А., Хаимович И.А. Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов, М.: Транспорт, 1987.

2. ГОСТ Р 50715-94. Система радиотехническая ближней навигации.

3. http://telecom.academic.ru/3948/

4. http://flatik.ru/obshie-svedeniya-o-sistemah-blijnej-navigacii-i-posadki-naznac

5. Трояновский А.Д., Клуга A.M., Цилькер Б.Я. Бортовое оборудование радиосистем ближней навигации, М.: Транспорт, 1990. - 182 с.