Доплеровский датчик скорости с компенсацией влияния изменений отражающих свойств поверхности земли

Доплеровский датчик скорости с компенсацией влияния изменений отражающих свойств поверхности земли

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение относится к технике навигации и предназначено для использования в качестве источника информации о продольной скорости транспортного средства (ТС) в высокоточной аппаратуре определения координат (АОК).

В АОК летательных аппаратов и наземных ТС используются доплеровские датчики скорости (ДДС) с лучами, ориентированными по схеме "Януса" для измерения продольной скорости (Флеров А.Г., Тимофеев В.Т. "Доплеровские устройства и системы навигации". Москва, Транспорт, 1987 г., стр.1-13).

Как следует из этого источника (см. там же стр.13) такой ДДС состоит из двух однолучевых ДДС (ОДДС) с направлением посылки сигнала под углами В и (180-В) к поверхности земли, а также сумматора частот однолучевых ДДС.

Частота каждого ОДДС умножается на множитель , где λ - длина волны излучения, В - угол встречи оси ДДС с поверхностью земли. Значение Δ определяется при калибровке на мерном участке. Поэтому после калибровки за счет изменения В из-за сноса и тангажа ТС, а также за счет изменения отражающих свойств поверхности земли (ИОСПЗ) частота ОДДС изменяется, что и приводит к погрешностям измерения скорости и пути. Суммирование частот ОДДС компенсирует влияние сноса и тангажа, но оставляет погрешность из-за ИОСПЗ.

Блок-схема устройства-прототипа приведена на фиг.1.

Недостатком прототипа является изменение угла приема максимума сигнала при изменении отражающих свойств поверхности земли (см. там же стр.19-23). Это явление получило название погрешности смещения и затрудняет достижение высоких точностей измерения.

Изобретение направлено на уменьшение погрешности измерения скорости датчика за счет автоматической компенсации влияния ИОСПЗ.

Для достижения этого в ДДС, включающем в свой состав два откалиброванных ОДДС, введены блок вычитания частот, умножитель, хранитель коэффициента уравнивания и арифметическое устройство, при этом направление посылки сигналов ОДДС происходит под углами встречи оси датчиков с поверхностью земли B₁ и B₂=B₁+(8÷12), входы блока вычитания частот соединены с выходами соответствующих ОДДС, а выход - с первым входом умножителя, выход которого соединен с вторым входом арифметического устройства, первый вход которого соединен с выходом первого ОДДС, второй вход умножителя соединен с выходом хранителя коэффициента уравнивания, а выход арифметического устройства является выходом всего датчика по скорости.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена блок-схема прототипа, а на фиг.2 - блок-схема заявляемого датчика.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с указанным выше техническим результатом, заключаются в следующем.

В доплеровский датчик скорости (фиг.2), содержащий два однолучевых калибруемых ДДС 1, 2, дополнительно введены блок вычитания частот 3, умножитель 4, хранитель коэффициента уравнивания 5 и арифметическое устройство 6, при этом направление посылки сигналов ОДДС 1, 2 происходит под углами встречи оси датчиков с поверхностью земли B₁ и B₂=B₁+(8÷12), входы блока вычитания частот 3 соединены с выходами соответствующих ОДДС 1, 2, а выход - с первым входом умножителя 4, выход которого соединен с вторым входом арифметического устройства 6, первый вход которого соединен с выходом ОДДС 1, второй вход умножителя 4 соединен с выходом хранителя коэффициента уравнивания 5, а выход арифметического устройства 6 является выходом всего датчика по скорости.

При калибровке ОДДС 1, 2 на мерном участке (МУ) оператор определяет цены импульсов ОДДС 1, 2 (см)

где S_МУ - известная длина МУ;

n_1,2 - количество импульсов некалиброванного сигнала ОДДС 1, 2.

Используя, полученные Δ_1,2, оператор вычисляет реальные значения B_1,2 и коэффициент уравнивания , который заносится оператором в хранитель коэффициента уравнивания 5.

После калибровки работа заявляемого устройства заключается в следующем.

На вход блока вычитания частот 3 с выходов ОДДС 1, 2 поступают откалиброванные частоты , получаемые путем умножения частоты ОДДС на цены импульсов и численно равные:

где V - скорость движения;

В_1,2 - углы встречи оси ОДДС 1, 2 с поверхностью земли;

ΔВ_СМ - смещение максимума диаграммы направленности излучения и приема ОДДС при изменении отражающих свойств поверхности земли (после калибровки);

ΔВ_т - смещение оси диаграммы направленности из-за тангажа (после калибровки).

На выходе блока вычитания частот 3 получаем частоту

На вход умножителя 4 поступают частота f₃ и коэффициент уравнивания k_У, на выходе получаем частоту f₄=f₃·k_У=V·tgB₁·(ΔВ_CM+ΔВ_T), значение которой вместе с частотой ОДДС 1 поступает на вход арифметического устройства 6, на выходе которого получаем частоту:

f_ВЫХ=V-tgB₁·(ΔВ_CM+ΔВ_T)·V+tgB₁·(ΔB_CM+ΔB_T)·V=V.

Действительно, заявляемый датчик отличается уменьшенным влиянием ИОСПЗ. Опытная проверка показала, что в условиях испытаний влияние ИОСПЗ было уменьшено в 5-10 раз по сравнению с прототипом (с 1,0-1,5% погрешность уменьшилась до 0,1-0,2%).

Современная элементная база позволяет просто реализовать блоки, так как блок 3 - схема вычитания импульсов, блок 5 - схема запоминания, 4 - цифровая схема умножения, 6 - схема сложения чисел.

Доплеровский датчик скорости с компенсацией влияния изменений отражающих свойств поверхности земли, включающий в свой состав первый и второй однолучевые калибруемые доплеровские датчики скорости, отличающийся тем, что в него введены два блока вычитания частот, умножитель и запоминающее устройство, при этом направление посылки сигналов однолучевых доплеровских датчиков скорости происходит под углами встречи осей датчиков с поверхностью земли B₁° и B₂°=B₁°+(8÷12)°, входы первого блока вычитания частот соединены с выходами первого и второго однолучевых доплеровских датчиков скорости соответственно, входы второго блока вычитания частот соединены с выходом первого однолучевого доплеровского датчика скорости и с выходом умножителя соответственно, выход первого блока вычитания частот соединен с первым входом умножителя, второй вход которого соединен с выходом запоминающего устройства, а выход второго блока вычитания частот является выходом всего устройства.