close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

322

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
Кафедра ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ
КОММУНИКАЦИОННО-НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Методические указания к выполнению лабораторных работ
Лабораторная работа № 1
Исследование эксплуатационно-технических характеристик
приёмоизмерителя длинноволновых импульсно-фазовых РНС
Ф а к у л ь т е т – радиотехники, электроники и связи
Н а п р а в л е н и е и с п е ц и а л ь н о с т ь подготовки
дипломированных специалистов:
654400 – Телекоммуникации
201200 – Средства связи с подвижными объектами
Санкт-Петербург
2004
Утверждено редакционно-издательским советом университета
УДК 621.396.9
Интегрированные коммуникационно-навигационные системы: Методические указания к выполнению лабораторных работ. Лабораторная работа
№ 1. Исследование эксплуатационно-технических характеристик приёмоизмерителя длинноволновых импульсно-фазовых РНС/Составитель Г.И.Худяков. – СПб.: ГУАП, 2004. – 20 с.
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине “Интегрированные коммуникационно-навигационные системы” предназначены для студентов V курса ГУАП и составлены согласно рабочей
программе дисциплины, разработанной в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению и специальности подготовки дипломированных
специалистов: 654400 – Телекоммуникации, 201200 – Средства связи с подвижными объектами.
В методических указаниях к выполнению лабораторной работы №1
рассматриваются основные теоретические положения и методика проведения
исследования эксплуатационно-технических характеристик одного из навигационных элементов радиосистем сухопутной навигации, диспетчерского
управления движением и мониторинга наземного транспорта – приемоизмерителя длинноволновых импульсно-фазовых РНС – на примере отечественного приёмоизмерителя «Балтика» ИФРНС «Чайка».
Рассмотрено на заседании кафедры Телекоммуникаций 24 мая 2004 г.
Одобрено методической комиссией факультета радиотехники, электроники и
связи 31 мая 2004 г.
Составитель: Г. И. Худяков, д-р техн. наук, проф.
© Государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2004
© Худяков Г. И., 2004
–2–
СОДЕРЖАНИЕ
Общие указания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1. Цель работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2. Основные сведения об ИФРНС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3. Основы теории точности систем радионавигации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4. Описание лабораторной установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5. Порядок выполнения работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6. Содержание отчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Приложение: Основные характеристики опорных станций
Европейской цепи ИФРНС «Чайка» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
–3–
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Перед лабораторными занятиями каждый студент должен изучить
соответствующий раздел конспектов курса лекций по дисциплине “Интегрированные коммуникационно-навигационные системы”.
При выполнении лабораторной работы каждая бригада студентов
проводит исследования на конкретной лабораторной установке. Работа считается законченной после предъявления преподавателю результатов исследований.
После проведения исследований студенты обязаны привести в порядок свои рабочие места.
Перед зачетом бригада студентов должна оформить отчет по лабораторным работам и сдать его на проверку преподавателю.
Меры безопасности при выполнении лабораторных работ:
1. К работе с приемоизмерителем (ПИ) "Балтика" допускаются лица,
прошедшие инструктаж по технике безопасности по второй квалификационной группе работ с электроустановками напряжением до 1000 В.
2. Основную опасность при работе с ПИ "Балтика" представляет сетевой блок питания. Используемые в ПИ "Балтика" напряжения не превышают 30 В.
3. Собирать электроустановку для проведения лабораторной работы
следует без подключения сетевого блока питания к электросети 220 В, 50 Гц.
4. На собранной электроустановке проверить выключение всех тумблеров и качество всех заземлений.
5. Перед подключением электроустановки к сети 220 В, 50 Гц представить установку на проверку преподавателю.
ЛИТЕРАТУРА
Основная :
1. Радиотехнические системы / Под ред. Ю. М. Казаринова. – М.:
Высш. шк., 1990.
2. Приёмоизмеритель "Балтика". Техническое описание и
инструкция по эксплуатации. – Л.: РИРВ, 1991.
3. Худяков Г. И. Транспортные информационно-управляющие
радиоэлектронные системы: Учеб. пособие. – СПб.: СЗТУ, 2003.
Дополнительная :
4. Никитенко Ю. И., Быков В. И., Устинов Ю. М. Судовые радионавигационные системы. – М.: Транспорт, 1992.
5. Сайбель А. Г. Основы теории точности радиотехнических методов
местоопределения. – М.: Оборонгиз, 1958.
–4–
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Исследование эксплуатационно-технических характеристик
приёмоизмерителя длинноволновых импульсно-фазовых РНС
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение принципа действия длинноволновых (ДВ) импульснофазовых (ИФ) радионавигационных систем (РНС) типа "Loran-C" и исследование эксплуатационно-технических характеристик приёмоизмерителя
(ПИ) ИФРНС как радионавигационного датчика местоположения (РДМП)
объекта в радиосистемах оперативного дистанционного управления (РСДУ),
использующих радиосигналы европейской цепи российской ИФРНС "Чайка".
2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИФРНС
Одним из основных элементов современных радиосистем оперативного дистанционного управления (РСДУ) движением (диспетчеризации) и
мониторинга (дистанционного централизованного контроля состояния)
наземных транспортных средств (НТС) является радионавигационный датчик
местоположения (РДМП) объекта. В качестве такового чаще всего используется либо приёмоизмеритель (ПИ) спутниковых РНС (американская СРНС
"Navstar-GPS", российская ГЛОНАСС, европейская Galileo), либо ПИ длинноволновых (с наземным базированием передающих опорных станций)
ИФРНС (американская система "Loran-C", российская ИФРНС "Чайка"),
либо интегрированные приемоизмерители: СРНС/ИФРНС, СРНС/инерциальные системы, ИФРНС или СРНС/датчики счисления пройденного пути и т. п.
Указанные РНС с помощью опорных станций (ОС) наземного или
космического базирования (с точно известными геодезическими или геоцентрическими координатами) синхронно излучают периодически повторяющиеся импульсные или непрерывные псевдошумовые радиосигналы. Эти
радиосигналы распространяются в околоземном пространстве и образуют
(когерентное) радионавигационное поле, с помощью которого неограниченное число НТС могут определять свои текущие геодезические, геоцентрические или иные "абсолютные" координаты.
Для местоопределения НТС бортовой ПИ принимает радиосигналы
выбранной РНС, обрабатывает их и определяет текущие значения радионавигационных параметров (РНП): временное положение принятых радиосигналов относительно меток времени шкалы бортового устройства хранения
времени и (или) их разность. С помощью значений РНП на борту НТС или на
диспетчерском пункте (ДП) РСДУ вычисляются (с определенной точностью)
координаты НТС.
–5–
Отечественная длинноволновая ИФРНС "Чайка" состоит из четырех
цепей: Европейская (ведущая опорная станция ВЩ-О "Карачев"), СевероЗападная (ВЩ-О "Инта"), Северная (ВЩ-О "Норильск") и Восточная (ВЩ-О
"Александровск-Сахалинский"). В настоящей работе используются радиосигналы Европейской цепи ИФРНС "Чайка", состоящей из пяти опорных
станций (Карачев-Петрозаводск-Слоним-Симферополь-Сызрань) и имеющей
период повторения радиосигналов Тп = 80 000 мкс.
Сигналы ИФРНС "Чайка" представляют собой радиоимпульсы с
колоколообразными огибающими и с высокочастотным заполнением на
частоте 100 кГц. Опорные станции периодически излучают пачки из восьми
радиоимпульсов, интервал между которыми составляет 1000 мкс. Излучение
ведомых (ВМ) опорных станций строго синхронизировано с излучением
ведущей станции (ВЩ). Для временнóго разделения радиоимпульсов в рабочей зоне ИФРНС на ведомых станциях вводится кодовая задержка излучения
Ткд относительно ведущей.
Для поиска сигналов ведущей опорной станции данной цепи начальные фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов в каждой пачке
имеют бинарное фазоманипулированное кодирование, отличающееся от кодирования сигналов ведомых ОС. Стандартный фазовый код ИФРНС "Чайка"
имеет следующий вид:
ВЩ-О
нечетный период повторения + + – – + – + –
четный ––––––– " ––––––– + – – + + + + +
ВМ-1,2,3,4 нечетный ––––––– " ––––––– + + + + + – – +
четный ––––––– " ––––––– + – + – + + – –
где "+" – радиоимпульс с начальной фазой заполнения 0о ;
"–" – радиоимпульс с начальной фазой 180о .
На рис.1 приведены форма (а) и формат (б) излучения сигналов европейской цепи ИФРНС "Чайка".
На рис.1.а приведено также временнóе положение характерной точки
огибающей (ХТО), которая служит для привязки измерительных импульсов
ПИ к идентичным нулевым переходам высокочастотного заполнения tп
радиоимпульсов, принятых с помощью ПИ от различных опорных станций
ИФРНС (разрешение многозначности измерений РНП). В качестве точки
временнóй привязки к радиоимпульсу принят следующий первым за ХТО
момент tп пересечения высокочастотным заполнением Е(t) уровня Е(t) = 0
снизу вверх (“положительный нулевой переход”).
В [2] (с.69-70, 73) приведены расположение и номера ОС европейской
цепи ИФРНС "Чайка", а в Приложении к лабораторной работе №1 – значения
геодезических координат, мощностей передатчиков и кодовых задержек
излучения этих ОС.
–6–
Рис.1. Форма (а) и формат (б) излучения радиосигналов
европейской цепи ИФРНС "Чайка"
В качестве РНП в ИФРНС "Чайка" используются величины
τI = tпвм-I – tпвщ-0 – tкд-I , τII = tпвм-II – tпвщ-0 – tкд-II,
где tпвм-I, tпвм-II, tпвщ-0 – времена (по бортовой шкале устройства хранения
времени) приема идентичных “положительных нулевых переходов” радиоимпульсов, принятых от пары I и II выбранных в качестве ведомых опорных
станций и от ведущей 0 станции цепи; tкд-I, tкд-II – кодовые задержки излучения выбранных ведомых опорных станций I и II.
В ПИ величины τI и τII измеряются с некоторыми погрешностями,
вызванными как внешними радиопомехами (естественными и искусственными), так и внутренними помехами, возникающими в радиотехнических
цепях ПИ (тепловыми шумами, разрядностью вычислителя и т. п.). При
условии правильной калибровки цепей ПИ погрешности измерения по
реальным сигналам в рабочей зоне ИФРНС "Чайка" момента времени tп,
вызванные тепловыми шумами ПИ и общим фоном промышленных радиопомех, имеют среднеквадратическое значение σtш = 10-20 нс. Отсюда инструментальная среднеквадратическая погрешность (СКП) измерения РНП
σt инстр I, II = √ σtшI, II 2 + σtш0 2 = 15-30 нс.
–7–
3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТОЧНОСТИ СИСТЕМ РАДИОНАВИГАЦИИ
На рис.2 представлена геометрия проведения экспериментальных исследований. Начало местной плоской декартовой системы координат (x O y)
совмещено со средним (в сеансе измерений) значением радионавигационного
местоположения О (X, Y ) антенны приёмоизмерителя, вычисленным при
заданной расчетной (картографической) скорости V∗ распространения сигналов ИФРНС в географической системе координат (LAT – широта, LON –
долгота). Ось O y направлена по местному меридиану.
Рис.2. Геометрическая схема для статистической обработки
результатов радионавигационных измерений
Точка М ( XМ, YМ ) – "истинное" (геодезически привязанное) местоположение НТС во время сеанса измерений. Точка О при этом оказывается
расположенной на расстояниях R 0, 1, 2 от опорных станций (ОС) ИФРНС
(ВЩ0, ВМ1 и ВМ2 соответственно).
Типичные результаты радионавигационного местоопределения показаны на рис.2 крестиками. Эллипсы на рис.2 соответствуют эмпирическим
оценкам единичного ( среднеквадратического ) и удвоенного эллипсов
–8–
рассеяния радионавигационного местоположения НТС, а вектор ∆R М –
смещению оценки относительно точки М. Величины a и b (с “волной”)
являются оценками полуосей эмпирического единичного эллипса рассеяния,
A s – ази-мут его большой полуоси. Углы А 0, 1, 2 – обратные азимуты ОС
относительно точки О.
В каждом сеансе наблюдений по выбранной тройке ОС измеряются
пары значений радионавигационных параметров (РНП): τ1 = t1 – t0; τ2 = t2 – t0,
где t0, 1, 2 – результаты измерения моментов приема радиосигналов соответствующей ОС ИФРНС относительно местной шкалы времени ПИ.
Поскольку в течение одного сеанса измерений условия распространения радиосигналов практически не меняются, то величины t0, 1, 2 претерпевают только флуктуационные вариации, вызванные тепловыми шумами аппаратуры (ПИ), а также атмосферными и промышленными радиопомехами. В
радионавигации флуктуации (∆τ1, ∆τ2) вектора ТТ = (τ1, τ2), где т – знак
транспонирования, считаются гауссовскими. Поэтому теоретически случайный вектор Т полностью определяется пятью величинами: вектором-строкой
средних ТТ = (τ1, τ2 ), дисперсиями флуктуаций РНП σt12, σt22 и их коэффициентом корреляции ρ t. В то же время, координаты радионавигационного
местоположения (например в местной плоской декартовой системе координат: ZТ = ( x, y) – см. рис.2) рассчитываются математически по довольно
сложным формулам сфероидической геометрии и являются вектор-функциями пары РНП (τ1, τ2 ): { x = fx (τ1, τ2), y = fy (τ1, τ2) }.
В линейном приближении : x ≈ fx (τ1, τ2), y ≈ fy (τ1, τ2 );
∆ x = x – x ≈ ∆τ1 ∂fx (τ1, τ2 ) / ∂ τ1 + ∆τ2 ∂fx (τ1, τ2 ) / ∂ τ2;
∆ y = y –y ≈ ∆τ1 ∂fy (τ1, τ2 ) / ∂ τ1 + ∆τ2 ∂fy (τ1, τ2 ) / ∂ τ2;
Иначе – в векторном виде :
ZT = ( x ,y ) = ( f x (τ1,τ2 ), f y (τ1,τ2 ));
∆Z =
∆x
∆y
∆τ 1
= F
∆τ 2
= F ∆T ,
∂ f x (τ 1 ,τ 2 )
где матрица
∂τ1
F =
∂ f y (τ 1 ,τ 2 )
∂τ1
∂ f x (τ 1 ,τ 2 )
∂τ2
∂ f y (τ 1 ,τ 2 )
∂τ2
–9–
является матрицей преобразования флуктуаций вектора ∆ТТ = (∆τ1, ∆τ2 )
во флуктуации вектора ∆ZT = ( ∆x, ∆ y ).
Корреляционная матрица Вz вектор-столбца ∆Z полностью определяется матрицей F и корреляционной матрицей В t вектор-столбца ∆T, ибо
Bz = ∆Z ∆ZT = F ∆T ∆TT FT = F B t FT ,
где Bt =
σt12
ρt σt1 σt2
ρt σt1 σt2
σt22
; Вz =
σx2
ρz σx σy
ρz σx σy
σy2
;
σt2 – дисперсия флуктуаций ∆τ РНП τ;
σx2 , σy2 – дисперсии составляющих погрешностей местоопределения по
осям O x и O y соответственно; ρz – их коэффициент корреляции.
Как положительно определенная (квадратичная форма) матрица Вz
имеет два инварианта относительно ортогональных линейных преобразований вектора Z (поворотов системы декартовых координат):
след tr Bz = σx2 + σy2 = σr2 и определитель
det Bz = | Bz | = σx2 σy2 ( 1 – ρz2 ) = | F | 2 | B t |.
( 1)
Величина σr широко используется как в классической навигации, так
и в радионавигации – и называется радиальной среднеквадратической погрешностью (СКП) местоопределения. Величина σd2 = σr2 / 2 является средней –
по произвольному (равновероятному) направлению – дисперсией проекции
вектора Z на заданное направление. Инвариант (σt12 + σt2 2 ) / 2 матрицы Вt
аналогичного вероятностно-геометрического смысла не имеет, так как не
имеют геометрического смысла повороты системы координат на плоскости
( τ1, τ2 ) и проектирование на заданное на этой плоскости направление.
В силу инвариантности величин σd и Bz  относительно угла As их
можно выразить через полуоси единичного эллипса рассеяния a и b:
σd 2 = (σx2 + σy2 ) / 2 = ( a 2 + b 2 ) / 2; Bz  = σx2 σy2 ( 1 – ρz2 ) = a 2 b 2 .
( 2)
Явное выражение для величины Fимеет следующий вид:
A − A0
A − A0
A − A1

F = V*2 /  4 sin 1
sin 2
sin 2
2
2
2


 = (V* Г и )2 , ( 3)

где Г и = 0,5[sin (γ 10 / 2 ) sin (γ 20 / 2 ) sin (γ 21 / 2 )]
– информационный
геометрический фактор; γ ij = A j − Ai – базовые углы данной тройки ОС
−1 / 2
ИФРНС (см. рис.1).
– 10 –
В морской радионавигации традиционно используется геометрический фактор Г, не инвариантный к величинам στ1, στ2 и ρt [1, с.235, 241].
Переходя от величины Σ (T) = B t к величине rэ = ab = ( B z ) 1 / 4
(эквивалентный радиус рассеяния) по формуле (1), с учетом ( 2) и ( 3), получаем:
rэ = ab = σ x σ y (1 - ρ z 2 ) = Г и V* Σ (T) ,
(4)
где величина Σ (T) = σ t1 σ t2 (1 - ρ z 2 ) называется обобщенным среднеквадратическим значением флуктуаций вектора Т или радиотехническим фактором, а rэ – радиус круга, равновеликого единичному эллипсу рассеяния. В
общей структуре формулы (4) величину V∗ следует интерпретировать как
радиофизический фактор.
Из формул (4) и ( 2) можно получить выражения для величин полуосей единичного эллипса рассеяния a и b через величины σd и rэ :
a = ( σ d 2 + rэ 2 +
σ d 2 - rэ 2
)/
2;b=
(
σ d 2 + rэ 2 −
σ d 2 - rэ 2
)/
2.
(5)
Величины σt1, σt2 и ρt экспериментально оцениваются по следующим
формулам:
N
τ = ∑ τi / N ;
i =1
N
s t2
= (~
σ t )2 = ∑ (τ.i – τ ) 2/ (N – 1);
i =1
(6)
N
rt = ~
ρt = ∑ (τ1i - τ1 )(τ 2i - τ 2 ) / [( N - 1) st1 st 2 ] ,
i =1
где N – количество пар отсчётов РНП в сеансе измерений.
Аналогичные формулы используются для статистической оценки величин σx , σy и ρz .
– 11 –
4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Лабораторная установка представляет собой серийный морской приёмоизмеритель (ПИ) ИФРНС "Балтика" со входным устройством, имеющим
штыревую приемную антенну (элементарный диполь) высотой 1,5 м, и с
сетевым блоком электропитания. Структурная схема установки приведена на
рис.3.
Рис.3. Структурная схема лабораторной установки
ПИ "Балтика" имеет следующие органы управления:
- наборное поле из 16 клавиш;
- тумблер включения электропитания "СЕТЬ" (сбоку);
- тумблер включения экрана "ЭКРАН" (сбоку);
- аварийная кнопка "ПУСК" (сзади).
ПИ "Балтика" содержит два индикатора:
- экран (матричный газоразрядный) с десятью строками по 16 символов, предназначенный для отображения вводной и выводной информации;
- светодиод "ОТСЧЁТ" для индикации наличия достоверных отсчётов при отключенном экране.
Наборное поле (клавиатура) содержит следующие клавиши:
- десять цифровых клавиш ("0"-"9");
- знаковая клавиша ("–");
- клавиша десятичной запятой (",");
- клавиша стирания ("С");
- префиксная клавиша (″ ∗ ″) ;
- управляющие клавиши "Ввод" (" ← ") и "Вывод" (" → ").
Радионавигационные сигналы ИФРНС "Чайка" принимаются штыревой антенной (вертикальный электрический диполь), фильтруются, усиливаются и поступают в предпроцессор.
– 12 –
В предпроцессоре сигналы преобразуются в цифровую последовательность, которая запоминается в буферном накопителе. Из последнего
дискретные отсчёты считываются вычислительным устройством, которое
производит статистическую обработку поступающей цифровой информации
(поиск сигналов ОС, нахождение точки привязки к местной шкале времени),
вычисление текущих значений радионавигационных параметров и их преобразование в требуемую систему координат, а также решает ряд сервисных
задач. Результаты вычислений высвечиваются на экране ПИ.
При необходимости информация, выводимая на экран, сопровождается звуковыми сигналами.
Обработка принятых радиосигналов обычно производится в несколько этапов (см. рис.4):
- поиск сигналов станций ИФРНС,
- допоиск фронтов сигналов,
- фазовое измерение временнóго положения сигналов,
- разрешение многозначности фазовых отсчётов.
При поиске сигналов производится стробирование периода Тп с дискретностью τп, накопление выборок от каждого строба в отдельных ячейках и
сравнение результатов накопления с порогом принятия решения в режиме
поиска. Если порог во всех ячейках не превышен, то стробы сдвигаются
на τп (мкс) и процесс поиска повторяется. В противном случае принимается
решение о наличии сигнала в стробе, в котором произошло превышение
порога (рис.4.б, точка П). Таким образом, поиск является одновременно измерением временнóго положения сигнала ИФРНС (рис.4,а) с точностью ± τп.
Радиосигнал ИФРНС распространяется к НТС по двум путям: непосредственно вдоль Земли (земной сигнал) и после отражения от ионосферы
(отраженный сигнал, см. рис.4); задержка второго относительно первого
около 40 мкс. Поскольку параметры отраженного сигнала нестабильны во
времени, то для измерения РНП используется фронт земного сигнала, свободный от отраженного. Задача обнаружения фронта решается на этапе
допоиска.
При допоиске используется стробирование участка Тп около места
обнаружения сигнала в поиске с шагом τдп << τп (рис.4.в), ограниченным
числом стробов (10 на рис.4.в). Далее, как и на этапе поиска, решается задача
обнаружения сигнала. Если при этом будет обнаружен сигнал в первом
стробе (точка ДП1 на рис.4.в), то процесс повторяется при новом положении
стробов допоиска (рис.4.г). Если при новом положении стробов в первом
стробе сигнал не обнаружен, а начиная с k-го строба обнаружен, то принимается решение о совпадении начала фронта сигнала с положением строба с
наименьшим номером (точка ДП2 на рис.4.г). На этом процесс допоиска
завершается и начинается измерение фазы сигнала.
– 13 –
Рис.4. Временные диаграммы обработки радиосигналов ИФРНС
– 14 –
Измерение фазы несущей обычно производится с помощью следящего измерителя, строб СС которого первоначально помещается в точку
ДП2. В процессе отслеживания фазы несущей строб слежения перемещается
в точку предварительной временнóй привязки к радиоимпульсу (точку “перехода через ноль” с положительной производной, как показано на рис.4.д,
точка СС1). После этого производится разрешение многозначности фазовых
отсчётов.
Разрешение многозначности фазовых отсчётов обеспечивается системой слежения за огибающей, на вход которой поступает продифференцированная огибающая, точка перехода через ноль которой (ХТО – характерная точка огибающей) находится в периоде несущей радиоимпульса,
условно принятым за третий (рис.4.е). Этот период еще свободен от
ионосферно-отраженного сигнала, но имеет достаточно высокое отношение
сигнал/шум. Стробы системы разрешения многозначности стремятся занять
положение, изображенное на рис.4.ж (РСИ и ПСИ). Поскольку строб измерителя фазы жестко привязан к стробам разрешения многозначности, то он,
после разрешения многозначности, займет положение tп в соответствии с
рис.4.д (точка СС2).
После завершения всех этапов измерения РНП по каждой станции
ИФРНС стробы измерителей фазы СС займут положения, которые эквивалентны положениям сигналов на периоде Тп (рис.1.а). Поэтому интервалы
времени между одноименными стробами измерителей фазы несущей
ведущей и двух ведомых ОС соответствуют двум РНП. В дальнейшем РНП
могут измеряться квазинепрерывно (с дискретностью поступления сигналов
ИФРНС).
– 15 –
5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Изучить устройство и принцип действия приёмоизмерителя (ПИ)
ИФРНС "Балтика" по его техническому описанию и инструкции по эксплуатации [2] (листы 1, 5-9, 17 (рис.4.4), 22-23 (п.7.1.1), 26-28, 30-33, 36 (п.9.2.1),
63, 66-67, 72-73). Собрать установку и, после проверки преподавателем,
подключить её к электросети.
2. Включить сетевой блок питания и питание ПИ, установив тумблер
"СЕТЬ" в положение "СЕТЬ". При этом начинает мигать светодиод "ОТСЧЁТ". Установить тумблер "ЭКРАН" в положение "ЭКРАН". На экране
должно высветиться сообщение
НАВИГАЦИОННЫЙ
ПРИЁМОИЗМЕРИТЕЛЬ
БАЛТИКА
РИРВ
В3.05
(РИРВ является разработчиком ПИ "Балтика": Российский институт
радионавигации и времени, С.-Петербург).
Если указанное сообщение не высвечивается, нажать кнопку "ПУСК"
на задней стенке ПИ. Если ПИ подает тревожный звуковой сигнал, нажать
клавишу "*".
3. Провести проверку работоспособности ПИ в режиме "ТЕСТ" (см.
[2], с.63).
4. Ввести следующие исходные данные для работы ПИ по тройке ОС
"Карачев-Петрозаводск-Слоним" (АВГ) ИФРНС "Чайка":
- текущая дата и московское время;
- номер системы (8000);
- номера ведомых станций (1 и 2);
- начальные координаты: LAT: = 5957,00; LON: = 0 3020,00).
5. Подать команду "ПУСК", набрав на клавиатуре код "*00 ( ← ",
засечь время по часам на экране ПИ, записать время в табл.1 и следить за
надписями на экране.
6. Отметить и записать момент времени, в который высветилась
надпись "Допоиск".
7. Отметить и записать момент времени, в который ПИ перешел в
режим "Слежение".
– 16 –
8. Дождаться момента времени, в который появились достоверные
значения РНП (прекратилась подача звуковых сигналов и исчезли мигающие
символы "М" и "*" у значений координат).
9. Записать с экрана значения географических координат (LAT –
широта, LON – долгота).
10. Высветить радионавигационные параметры (τ11, τ21) (команда "*06")
и записать в табл.2 последовательность из 21 пары их значений через каждые
30 с (отдельные "пропуски" отсчётов допускаются).
11. Высветить измеренные координаты (команда "*04") и записать в
табл.2 последовательность из 21 пары их значений через каждые 30 с (отдельные "пропуски" отсчётов допускаются).
12. Высветить страницу "Прием" (команда “*07(← “ ) и записать коды
условий приема и отношений "шум/сигнал" в графу "коды приема".
13. Перевести тумблер "ЭКРАН" в положение "ОТКЛ", затем тумблер
"СЕТЬ" – в положение "ОТКЛ".
14. Перевести в табл.2 отсчёты географических минут (игнорируя значения градусов ) в координаты местной декартовой системы ( x O y) по приближенным формулам: х = 926 LON ′; y = 1852 LAT ′ (объяснить смысл такого
преобразования).
15. Провести вычисления по данным табл.1 с помощью формул (2)-(6) и
заполнить последние шесть строк табл.1.
16. Рассчитать значение Ги аналитически – исходя из формул (3) – и
~
сравнить это значение с эмпирической оценкой величины Г по данным
табл.2 ( А 0 ≈ − 15о , А 1 ≈ 20о , А 2 ≈ − 136о ).
17. Составить отчет о лабораторной работе и сделать по ней выводы.
– 17 –
Таблица 1
Основные характеристики ПИ "Балтика"
при его работе по европейской цепи ИФРНС "Чайка"
Параметры
Время подачи команды ″Пуск″ (ч. м. с.)
Время перехода в режим ″Допоиск″ (ч. м. с.)
Время поиска (м. с.)
Время перехода в режим ″Слежение″ (ч.м.с.)
Время получения первого отсчёта (м. с.)
Географические координаты
местоположения:
- широта (град., мин., сотые мин.) N
- долгота (град., мин., сотые мин.) E
Средние значения РНП
τI (микросекунды)
τII (микросекунды)
СКП измерения РНП
sI (наносекунды)
sII (наносекунды)
Условия приема (код / значение)
Отношение ″шум / сигнал″ (код / значение )
– 18 –
актические
Паспортные
05.00-15.00
11 425 ± 0,3
27 152 ± 0,3
25-100
25-100
Таблица 2
Измеренные значения радионавигационных параметров,
географических и местных декартовых координат
по сигналам европейской цепи ИФРНС "Чайка"
-------------------------------------------------------------Город: С-Петербург. Место: Б. Морская, 67. Дата:
Опорные станции: Карачев-Петрозаводск-Слоним (Г и ≈ 0,85)
Средние координаты (град., мин.): LAT =
, LON =
NN
п/п
Начало :
Оконч. :
РНП τI, мкс
РНП τII, мкс
Начало :
Оконч. :
LAT ′ LON ′
x,м
y,м
1
2
.....
......................... ........................ ........... ..........
......... .........
20
.
.
.
21
Среднее
СКП, s
−
−
Корр., r
−
−
Обобщён.
Σ (T) =
мкс 2
м
rЭ =
−
СКП
~
~
Ги
Г и = rэ / V* (Σ (T) ) 1 / 2 =
(V∗ = 300 м / мкс )
~
~
~
~
σ d ,a~ ,b
σd =
м, a~ =
м, b =
м.
6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Название лабораторной работы и данные о студентах бригады, выполнявшей работу.
2. Формулировка цели работы.
3. Структурная схема лабораторной установки.
4. Основные расчетные формулы.
5. Ход выполнения работы.
6. Заполненные таблицы 1 и 2.
7. Краткое объяснение полученных результатов.
8. Основные выводы по работе.
Литература: [1], c.288-296; [2], c.1, 5-9, 17, 22, 23, 26-28, 30-33, 36,
63, 66, 67, 72, 73; [3].
– 19 –
Приложение
Основные характеристики опорных станций
европейской цепи ИФРНС "Чайка"
.
Обозна- Инчение
декс
ВЩО
А
ВМ1
В
ВМ2
Г
ВМ3
Б
ВМ4
Д
Мощность Код. задержка
передатчи- Зад-ка.
ка, кВт
излуч., мкс
о
′
″
Карачев
650
0
53 07 50,6 N
о
″
( Брянск )
0
34 54 ′ 44,8 E
о
′
″
Петрозаводск 61 45 32,4 N
700
10000
о
′
″
13217,21
33 41 40,4 E
Слоним
450
25000
53 о 07 ′ 55,2 ″ N
о
′
″
27125,00
25 23 46,0 E
550
50000
44 о 53 ′ 20,6 ″ N
о
′
″
Симферополь 33 52 32,1 E
53070,25
Станция
Сызрань
Геодезические
координаты
53 о 17 ′ 17,6 ″ N
48 о 06 ′ 53,4 ″ E
– 20 –
700
65000
67941,60
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
205 Кб
Теги
322
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа