無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-17 00:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流角 ，并 在航姿系統(tǒng) 的輔助下完成載體位置的 推算功能 。 ? 多普勒雷達(dá)是許多軍用、民用飛機(jī) 自主遠(yuǎn)程導(dǎo)航的 必選設(shè)備之一 。 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 一般概念 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) ? 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)的 優(yōu)點(diǎn) ： – 系統(tǒng)基本上可以全天候工作； – 飛機(jī)自備導(dǎo)航設(shè)備，不需要設(shè)置地面站； – 可以提供全球?qū)Ш?，不受地區(qū)及國(guó)際協(xié)議的限制； – 能夠連續(xù)提供飛機(jī)的速度、角度和位置信息。推航位置的精度約為航程的 2%，測(cè)速精度高達(dá)%~%，偏流角測(cè)量精度為 1%。 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 一般概念 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) ? 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)的 缺點(diǎn) ： – 需要羅盤(pán)、航姿系統(tǒng)等的姿態(tài)信息才能完成位置定位； – 隨著距離增加，定位精度隨之下降； – 系統(tǒng)測(cè)量的瞬時(shí)速度不如平均速度準(zhǔn)確； – 由于反射體的運(yùn)動(dòng)（如對(duì)于水面上的應(yīng)用），精度會(huì)有所下降。 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 一般概念 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) ? 一般概念 ? 理論基礎(chǔ) ? 工作原理 ? 導(dǎo)航精度分析 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) ? 多普勒效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：當(dāng)兩個(gè)物體如輻射源和接收機(jī)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收機(jī)收到的信號(hào)頻率，將與輻射源所發(fā)射的信號(hào)頻率不同，兩者之間相差一個(gè)多普勒頻移 fd，而頻移量 fd的大小與輻射源和接收機(jī)之間的相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)速度成正比。 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 奧地利物理學(xué)家多普勒（ 1803—— 1853） 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 1. 輻射源朝向接收點(diǎn)作徑向運(yùn)動(dòng) 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 輻射源朝向接收點(diǎn)作徑向運(yùn)動(dòng) d d39。 A B u t τ 發(fā) A 發(fā) A39。 收 A t T1 Δt A B A39。 t1 t2 T1 T2 Tl=t1+d/c 22d v tTtc????Δt=t2t1 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 輻射源朝向接收點(diǎn)作徑向運(yùn)動(dòng) 在 Δt的時(shí)間間隔內(nèi)，發(fā)射機(jī)輻射出去的振蕩波的周期數(shù)目為 nt，并令 t0表示振蕩信號(hào)的周期 001/ft?00ttn f tt?? ? ?置于 B點(diǎn)的接收機(jī)在 ΔT=T2－ T1的時(shí)間間隔內(nèi)接收了這 nt個(gè)振蕩周期的信號(hào)，因此接收機(jī)所接收到的振蕩信號(hào)的頻率 fτ 應(yīng)為 00021tn f t f t cffvd v t dT c vttttccc???? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?B點(diǎn)的接收機(jī)接收到的信號(hào)頻率，與發(fā)射機(jī)的振蕩信號(hào)頻率 f0不同，二者信號(hào)頻率之差，即為 多普勒頻率 fd 00drvf f f fcv? ? ? ? 因?yàn)?vc 0dvffc?可簡(jiǎn)化為 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 2. 輻射源朝著偏離于接收點(diǎn)的方向上運(yùn)動(dòng) 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 輻射源朝著偏離于接收點(diǎn)的方向上運(yùn)動(dòng) 徑向速度 vr與輻射源運(yùn)動(dòng)速度 v： c osrvv ??用 μ的余角來(lái)表示： sinrvv ??0dvffc?帶入多普勒頻率 fd： 0 0 00c o s s in s inrd v v v vf f f fc c c? ? ??? ? ? ?當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度、工作波長(zhǎng)不變時(shí)，多普勒頻移 fd隨方位角 θ成正弦函數(shù)關(guān)系變化。測(cè)量出 多普勒頻移量 fd，就能確定出接收機(jī)相對(duì)于輻射源運(yùn)動(dòng)方向的 方位角 θ（或 偏流角 μ），這即是利用 多普勒效應(yīng) 進(jìn)行 測(cè)角（偏流角）的基本原理 。 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 輻射源朝著偏離于接收點(diǎn)的方向上運(yùn)動(dòng) fd隨方位角 θ變化曲線示意圖 多普勒頻移的圓錐形位置面示意圖 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 3. B點(diǎn)為反射點(diǎn)、輻射源與接收點(diǎn)皆處于 A點(diǎn)并沿 AB連線徑向運(yùn)動(dòng) 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 收發(fā)在同處對(duì)反射點(diǎn)有徑向運(yùn)動(dòng) 發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)頻率為 f0，則到達(dá)地面反射點(diǎn) B處的信號(hào)振蕩頻率為 fb 0brcffcv? ?把 B看作頻率為 fb的輻射源，其輻射的信號(hào)被置于接收機(jī)（ A點(diǎn)）所接收，運(yùn)載體是向著 B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在 A點(diǎn)接收到的信號(hào)頻率為 rabcvffc??0rarcvffcv???泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi) 0 21 .. .ra vffc??? ? ?????vrc，忽略高次項(xiàng) 002 ravf f fc??0022rrdvvffc ???第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 4. 運(yùn)載體的地速及偏流角測(cè)量 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 地速及偏流角測(cè)量 徑向速度 vr c osrvv??0022c o s c o sdvvffc ?? ? ? ?? 在運(yùn)載體運(yùn)動(dòng)速度方向與其軸向重合的情況下，角度 Γ實(shí)際上是運(yùn)載體軸向與天線射束中心方向的夾角，所以 Γ為已知數(shù)。 ? 在測(cè)得 fd之后，就可容易地計(jì)算出地速 v了，即運(yùn)載體相對(duì)于地面的航行速度。 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) ? 角度 βa是 ACB平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)速度矢量 v和天線射束中心線之間的夾角。上式表明， 多普勒頻率是地速 v和偏流角 μ的函數(shù) 。利用這一函數(shù)關(guān)系，通過(guò) 測(cè)量 fd，在 已知地速 或測(cè)量出地速的條件下，即 可求出偏流角 。 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 理論基礎(chǔ) 地速及偏流角測(cè)量 由于 風(fēng)力 的影響，運(yùn)載體的軸線方向與航行方向不可能再保持一致，即出現(xiàn)了 偏流角 μ cosβa=cosΓcosμ 0022c o s c o s c o sdavvf ????? ? ?第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) ? 一般概念 ? 理論基礎(chǔ) ? 工作原理 ? 導(dǎo)航精度分析 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 工作原理 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 工作原理 第 3章 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 一、 雙波束系統(tǒng)： －后型 無(wú)線電頻率導(dǎo)航系統(tǒng) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng) 工作原理 雙波束系統(tǒng) ? ?c osfvv ??? ? ? ?? ?c osbvv ??? ? ? ? ?? 速度在前向波束平面和后向波束平面的投影為 ? ?04 c o s c o sd b d f b fvf f f ???? ? ? ? ?? 前后兩個(gè)波束多普勒頻率之差為 ? 設(shè)發(fā)射機(jī)工作頻率為 f0，波長(zhǎng)為 λ0，則在前后波束上測(cè)得的多普勒頻率為 ? ?0
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