2.3 Принцип работы дисс-7

Работа измерителя ДИСС-7 основана на использовании эффекта Доплера в режиме непрерывного излучения.

Сущность эффекта Доплера заключается в отличии частоты сигнала f, излучаемого передатчиком измерителя ДИСС-7 летящего самолета, от частоты колебаний f_ПР, отраженные от земной поверхности и принимаемых приемным устройством (f_ПР=f±F_Д).

Значение доплеровского сдвига частоты определяется равенством

(2.1)

где - проекция полной путевой скорости самолета на направление излучения,- длина волны излучаемых передатчиком колебаний.

Для измерения вектора полной путевой скорости необходимо измерять доплеровские частоты по трем некомпланарным (не лежащим в одной плоскости) лучам, поэтому в ДИСС-7 применена неподвижная относительно самолета антенная система, имеющая четыре луча (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4

Лучи 1, 2, 3 предназначены для измерения составляющих вектора полной путевой скорости , а луч 4 используется для автоматического формирования калибровочной поправки в зависимости от характера отражающей поверхности. Величина углов наклона лучей в ДИСС-7 выбрана:

а) ;

б) .

Доплеровские сдвиги частот F_Д1, F_Д2, F_Д3, по соответствующим лучам, через проекции вектора на оси самолетной системы координат X, Y, Z, определяются следующим образом:

(2.2)

W_XS1 - проекция на направление 1-го луча (рисунок 2.5),

W_YS1 - проекция на направление 1-го луча (рисунок 2.6),

W_ZS1 - проекция на направление 1-го луча (рисунок 2.7).

Определим значения W_XS1, W_YS1, W_ZS1,.

Рисунок 2.5

Согласно рисунку 2.5 имеем:

отсюда ,т.о.

(2.3)

Рисунок 2.6

Согласно рисунку 2.6 имеем:

(2.4)

Рисунок 2.7

Согласно рисунку 2.7 имеем:

отсюда ,, т.о.

	(2.5)
	(2.6)

Для F_Д2 и F_Д3, аналогично рассматривая проекции на 2 и 3 луч, получаем:

	(2.7)
	(2.8)

F_Д2 и F_Д3 отрицательны, так как лучи 2 и 3 направлены назад, поэтому в расчетах удобнее использовать их модули.

Вычитая выражение (2.7) из выражения (2.6), определим составляющую вектора вдоль продольной оси самолета:

(2.9)

Вычитая из выражения (2.8) выражение (2.7), определим проекцию вектора на ось Z:

(2.10)

Складывая выражения (2.6) и (2.8), вычислим вертикальную составляющую вектора путевой скорости:

(2.11)

Таким образом, задача определения вектора путевой скорости самолета сводится к выделению и измерению средних частот Доплера от трех лучей антенны.

С учетом того, что в ДИСС-7 и, на основании формул (2.9), (2.10), (2.11), получаем:

	(2.12)

Полученные выражения представляют собой основные рабочие алгоритмы, на основании которых в ЭВМ или в специализированном аналоговом вычислителе В-144 определяется вектор полной путевой скорости.

Для определения угла сноса необходимо знатьW_X и W_Z, а для определения необходимо знать иW_Y (рисунок 2.2).

Однако выражение (2.12) является лишь первым приближением для вычисления вектора , так как в них не учтены:

а) Отклонение реальных углов лучей антенны от нормальных;

б) Смещение доплеровских частот, определяемое характером отражающей поверхности;

в) Отклонение реальной частоты излучения колебаний от номинальной. Наиболее существенным источником погрешностей в ДИСС-7 является смещение средней F_Д, определяемое характером отражающей поверхности.

Как известно, в результате изменения коэффициента отражения а в пределах антенного луча происходит деформация доплеровского спектра и смещение его максимума в сторону низких частот, зависит от угла падения, причем для разных отражающих поверхностей эта зависимость различна.

На рисунке 2.8 приведен примерный вид зависимости коэффициента отражения от угла падения.

Рисунок 2.8

Как видно, наиболее существенно сказывается зависимость отдля морской поверхности.

Величина смещения средней за счет изменения характера отражающей поверхности (например, переход от полета над сушей к полету над морем) различна и может достигать величины 0,03F_Д, что приводит к значительным погрешностям в измерении , если не принимать специальных мер.

Если взять две точки на кривой , соответствующие углами, то по значениюможно найти- калибровочную поправку. В ДИСС-7 для полученияиспользуется луч 4 антенны с.

Принимаемые сигналы по 1-му и 4-му лучу дают возможность выделить величину смещения средней F_Д в виде напряжения , гдеk₁ - постоянный коэффициент, равный 300 В; таким образом, в зависимости от может меняться в пределах 0-8,8 В, это напряжение подается в ЭВМ или В-144 для устранения ошибки.