飞行器控制测高方法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2014/5/17,#,(,二,),无线电高度表,1,、,简单工作原理,利用电波的等速传播和反射特性来测量高度。,公式：,H,真,=ct/2,2,、测量高度：,真高,无线电测高,利用电波的等速传播和反射特性来测量高度。,公式：,H,真,=ct/2,目前使用的无线电高度表有调频式和脉冲式两种类型。前者发射机发射的是调频式无线电波,电波的频率随时间周期性地变化,因此接收机所接收的两束电波时间差,直接转换成信号的频率差,测量频率差,即可得到真实高度。而后者发射机发射的是离散脉冲,需要测量发射脉冲与反射脉冲之间的时间差。,在高度小于,1000,米的情况下,无线电高度表的准确度优于气压式高度表,因此,在飞机起飞、进场着陆阶段,大部采用无线电高度测量飞机的离地高度。新设计的无线电高度表除指示被测高度外,还具有警戒高度的报警信号,(,声、光报警,),和故障警告旗,。,无线电高度表是一种测距导航设备，利用普通雷达工作原理，以地面为反射体在飞机上发射电波，并接受回波以测定飞机到地面的高度。,按测量范围分 大高度表,30000FT,小高度表,LRRA,按 测量方法分 脉冲测距原理,频率测距原理,5.1,无线电高度表,系统概况,1,、 功用,测量飞机相对地面的真实高度或叫垂直高度,测高范围为,-20,2500,英尺，属于低高度无线高度表,主要用于飞机和起飞阶段。,5.1,无线电高度表系统概况,2,、,无线电高度表的测高基础：,测高原理：,LRRA,天线向地面发射无线电波，经地面反射后，再返回飞机。测高是测量电波往返传播的时间,t,。,式中：,H ,飞机离地高度,c ,电波传播速度,因此，测高利用无线电的两个特性：,无线电从地面的反射特性,电波传播速度是常数 （,310,8,米,/,秒）,5.1,无线电高度表系统概况,3,、地面对电波的反射的类型,：,镜面反射,散射（叫漫反射）。,漫反射的条件：地面不平度,波长,因此，无线电高度表应使地面成漫反射，而不是用镜面反射。,若地面为镜面反射时，飞机倾斜或俯仰时，接受不到地面反射信号,5.1,无线电高度表系统概况,4,、工作频率：,4300MHz,（,c,波段）,使用较高频率，使地面成漫反射。,原理图,3,原理图,6,5.1,无线电高度表系统概况,5,、无线电高度表的类型,根据测量电波传播时间,t,的方法不同，可分为：,普通,FMCW,高度表,属于频率无线电测距系统,等差频,FMCW,高度表,脉冲式高度表 属于脉冲测距系统,5.1,无线电高度表系统概况,6,、无线电高度表的组成,LRRA,系统包括：,发射天线,宽波束（,20,40,）方向性天线,接收天线,收,/,发机组件,高度指示器,、,典型,无线电高度,表的组成,一、调频连续波（,FMCW,）高度表,调制器产生一个对称的三角波线性调制电压，对发射机进行调频，发射波是三角波线性调频的连续波,普通,FMCW,高度表原理块图,二、,等差频,FMCW,高度表,1,、测高原理,在等差频,FMCW,高度表中，保持差频,Fb,和频段,F,不变，而调制周期,TM,是随飞机高度变化的。由于发射信号是调频连续波，而且差频保持不变，故叫等差频,FMCW,高度表。,由于当飞机高度增加时电波往返传播时间,t,增加，因此需增大调频波的调制周期,TM,才能保持差频,Fb,不变。反之，当飞机高度减小时，电波往返传播时间,t,也减小，因此需减小调频波的调制周期。所以这种高度表实际上是用调制周期,TM,的大小来测量高度的。,二、,等差频,FMCW,高度表（续）,2,、发射信号特性,发射频率是线性锯齿波调频的连续波，发射信号的中心频率是,4300MHz,，频移是,123MHz,，发射信号的调制周期随飞机高度变化（,250us,50ms,）。高度越高，调制周期越长，保持差频等于,25KHz,不变（选定差频为,25KHz,）,高度,H,（,t,）与调制周期,TM,的关系,三,、影响,LRRA,性能的因素,1,、飞机安装延时（,AID,）校正,飞机停在地面上时，地面反射信号相对发射信号令产生传播延时，这个延时所产生的高度叫安装延时高度，它决定于收发电缆长度，收发天线之间距离和飞机停在地面上天线离地高度。安装延时产生的高度可由下式计算：,式中：,P,当飞机在地面上时，发射天线和接收天线到地面的总的最小长度。,三,、影响,LRRA,性能的因素（续）,2,、发射机对接收机泄漏信号的影响,因此，发射功率不能太大，通常小于,0.5,瓦，接收机灵敏度不能太高，这就限制了无线高度表的测高范围,三,、影响,LRRA,性能的因素（续）,3,、多路径发射干扰,多路径反射的弱信号也会被放大，而产生虚假的高度指示,减小多路干扰的方法是：,如等差频,FMCW,高度表，搜索要从零高度向高高度搜索，保证跟踪,最先到的一次反射信号，就锁定到这个正确高度上（最短距离）。,在普通,FMCW,高度表中，使用跟踪滤波器（频谱滤波器），跟踪最,低差频，可滤除多路径反射信号产生的差频。,4,、多设备安装,干扰：系统,1,可能接到系统,2,的信号,系统,2,可能接到系统,1,的信号,解决：天线对之间有间隔,使用不同的调制频率,调制信号频率相位相反,三、影响,LRRA,性能的因素（续）,5,、飞机在倾斜、俯仰时能测到真实高度,三,、影响,LRRA,性能的因素（续）,