Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

«УЛЬЯНОВСКИЙ ИНСТИТУТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ ИМЕНИ ГЛАВНОГО МАРШАЛА АВИАЦИИ Б.П. БУГАЕВА»

Кафедра «Авиационная техника»

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Автоматизированные системы управления»

на тему: «Радиолокационный комплекс «Утёс-А»

Соц А.А.

Проверил: кандидат технических наук, доцент кафедры АТ

Лушников А.С.

Содержание

• Список принятых сокращений
• Введение
• 1. Аналитический обзор аэродромных обзорных радиолокаторов
• 1.1 Назначение, размещение и особенности аэродромных ОРЛ
• 1.2 Рекомендации ICAO для аэродромных ОРЛ
• 1.3 Эксплуатационно-технические показатели ОРЛ «Утёс-А»
• 2. Расчёт технических параметров ОРЛ «Утёс-А»
• 2.1 Исходные данные
• 2.2 Определение отношения сигнал/шум
• 2.3 Выбор рабочей длины волны
• 2.4 Расчёт параметров антенны и системы обзора
• 2.5 Частота повторения зондирующих импульсов и их число в пачке
• 2.6 Расчёт средней мощности излучения
• 2.7 Выбор зондирующего сигнала
• 2.8 Расчёт потенциальной разрешающей способности
• 2.9 Расчёт потенциальной точности измерения координат
• 3. Описание функциональной схемы ОРЛ "Утёс-А" и принципов её работы
• Заключение
• Список использованных источников

Список принятых сокращений

АД - амплитудный детектор

АПОИ - аппаратура первичной обработки информации

АС УВД - автоматизированная система управления воздушным движением

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

ВПП - взлетно-посадочная полоса

ВРЛ - вторичный радиолокатор

ВС - воздушное судно

ВЧ - высокие частоты

КДП - командный диспетчерский пункт

КИКО - контрольный индикатор кругового обзора
КТА - контрольная точка аэродрома

ЛЧМ - линейная частотная модуляция

ОРЛ - обзорный радиолокатор

ПРЛ - первичный радиолокатор

РЛС - радиолокационная станция

РЛК - радиолокационный комплекс

СВЧ - сверхвысокая частота

СДЦ - селекция движущихся целей

СИНХР - синхронизатор

УВД - управление воздушным движением

УВЧ - ультравысокие частоты

ICAO - Международная организация гражданской авиации (от англ. International Civil Aviation Organization)

Введение

Безопасность и регулярность полетов воздушных судов, а также экономические показатели воздушного движения самолетов гражданской авиации в значительной степени определяются радиотехническими средствами обеспечения полетов. С помощью радиотехнических средств диспетчеры ОВД решают такие важнейшие задачи, как управление движением на земле и в полете, предотвращение конфликтных ситуаций в воздухе, обеспечение безопасных интервалов между воздушными судами в вертикальной и горизонтальной плоскостях, принятие своевременных мер по оказанию помощи экипажам при особых случаях в полете.

Современные РЛС характеризуются:

- высокой оперативностью получения данных о координатах ВС и дополнительной полётной информации для УВД (идентификатор ВС, высота полёта, сигналы о чрезвычайных ситуациях на борту);

- полнотой информации о состоянии воздушной обстановки в контролируемой зоне;

- наглядностью представления информации о местоположении ВС и полётной информации;

- высокой степенью автоматизации работы;

- высокой точностью и надёжностью функционирования

1. Аналитический обзор аэродромных обзорных радиолокаторов

1.1 Назначение, размещение и особенности аэродромных ОРЛ

Аэродромные обзорные РЛС предназначены для контроля и УВД в районе аэродрома и ввода ВС в зону действия средств посадки. ОРЛ-А обеспечивают обнаружение ВС и измерение их полярных координат (азимут и дальность) с последующим представлением информации о воздушной обстановке в центры (пункты) ОВД.

Информация от аэродромных обзорных РЛС используется диспетчерами подхода, круга и посадки. При использовании ОРЛ-А в составе АС УВД они обязательно сопрягаются с вторичными радиолокаторами, образуя радиолокационный комплекс, и имеют в своем составе АПОИ. Также допустимо их совмещение с посадочным радиолокатором и автоматическим радиопеленгатором при обеспечении минимально допустимого расстояния между ними.

ОРЛ-А устанавливают, как правило, вблизи контрольной точки аэродрома, но не ближе 120 м от оси ВПП и на удалении не более 3 км от АКДП. Их ориентируют относительно северного направления магнитного меридиана. Для обеспечения радиолокационного контроля за полётами ВС в секторах ответственности аэродромной зоны ОВД (в направлениях коридоров аэродрома) антенны ОРЛ-А устанавливают на позиции так, чтобы величины углов закрытия по углу места не превышали 0,5°.

Средняя квадратическая погрешность измерения координат по выходу с АПОИ должна быть не более 0,4° по азимуту и не более 200 м по дальности. Разрешающая способность по азимуту и дальности Федеральными авиационными правилами не определяется (Согласно рекомендациям ICAO - 4? и 230 м соответственно). В ОРЛ-А используется круговой обзор с периодом не более 6 секунд.

1.2 Рекомендации ICAO для аэродромных ОРЛ

Аэродромные обзорные РЛС должны обеспечивать разрешающую способность и точность определения координат ВС в соответствии с отечественными и международными нормами. Требования к максимальной дальности действия аэродромных радиолокаторов зависят от назначения станции и класса аэропорта, где предполагается установить радиолокатор.

Основные требования ICAO для обзорных аэродромных радиолокаторов приведены в табл. 1.

1.3 Эксплуатационно-технические показатели ОРЛ «Утёс-А»

Эксплуатационно-технические показатели ОРЛ «Утёс-А» приведены в табл. 2.

Таблица 2

2. Расчёт технических параметров РЛК «Утёс-А»

2.1 Исходные данные

Исходные данные для расчета технических параметров ОРЛ «Утёс-А» приведены в табл. 3.

2.2 Определение отношения сигнал/шум

Для модели сигнала в виде последовательности радиоимпульсов - когерентных со случайной начальной фазой и дружно флюктуирующей амплитудой:

отношение СИГНАЛ / ШУМ q = 40.026370

2.3 Выбор рабочей длины волны

С учётом энергетических ограничений в радиолинии, требований по разрешающей способности и точности измерения угловых координат при ограничениях размеров антенны выбрали рабочую длину волны л = 23 см

2.4 Расчёт параметров антенны и системы обзора

Ширина диаграммы направленности антенны на уровне 0.5 мощности:

- в горизонтальной плоскости, град. 1.153846

- в вертикальной плоскости, град. 45

Коэффициент направленного действия: 577.7778

Эффективная площадь антенны, м2 2.432241

Линейные размеры антенны:

- по горизонтали, м 11.960000

- по вертикали, м 0.306667

- время облучения точечной цели, с 0.009615

2.5 Частота повторения зондирующих импульсов и их число в пачке

- частота повторения импульсов, Гц 800

- число импульсов в пачке, Nc 7

2.6 Расчёт средней мощности излучения

- коэффициент различимости, Кp 26.02

- коэффициент поглощения энергии радиоволн в тропосфере, дБ/км 0.0001

- коэффициент шума приёмника, Кш 2

- средняя мощность излучения, Вт 206.97

2.7 Выбор зондирующего сигнала

В качестве зондирующих используем простые сигналы, последовательность зондирующих импульсов - когерентные с большой скважностью, дальность измеряется однозначно:

- длительность радиоимпульсов, мкс 1.2

- импульсная мощность излучения, кВт 215.599

2.8 Расчёт потенциальной разрешающей способности

Потенциальная разрешающая способность:

- по дальности, м 180

- по азимуту, град. 1.5

2.9 Расчёт потенциальной точности измерения координат

Потенциальная среднеквадратическая погрешность измерения:

- дальности, м 16.05

- азимута, град. 0.10

3. Описание функциональной схемы ОРЛ "Утёс-А" и принципов её работы

В состав антенного устройства входит преобразователь, с которого снимается азимутальная информация. Эта информация поступает в блок синхронизации и используется при обработке отражённых сигналов. Блок синхронизации определяет частоту повторения зондирующих сигналов, в также синхронизирует работу ИКО с работой передатчика РЛС.

Из блока синхронизации импульсы поступают в импульсный модулятор, который необходим для формирования прямоугольных импульсов, модулирующих несущий СВЧ-сигнал.

- fгет, подающаяся непосредственно на смеситель;

- fпром, следующая к блоку СДЦ;

- fизл, которая поступает на импульсный модулятор.

В свою очередь, механизм вращения, т. е. ЭМП, приводит в движение антенну, обеспечивая круговой обзор. Затем СВЧ-колебания поступают в антенный переключатель. Он подключает передатчик к антенне во время посылки зондирующих импульсов и приёмник на время приёма отражённых или ответных сигналов. После приёмника сигнал поступает в смеситель и в усилитель промежуточной частоты, после чего, он поступает в блок СДЦ, в котором используется принцип выявления изменения разницы сигналов, отражённых от движущихся и неподвижных целей, накапливающейся за время задержки отражённого сигнала. СДЦ также позволяет уменьшить пассивные помехи и устраняет сигналы местных предметов, мешающих наблюдению за отметками ВС на экранах индикаторов. Подавление сигналов от неподвижных целей происходит в режекторном фильтре за счёт ЧПК. В состав антенного устройства также входит переключатель П1, с помощью которого возможно осуществить переключение между блоком СДЦ и АД.

После сравнения сигналов по фазе на выходе фазового блока появляются видеоимпульсы с постоянной амплитудой для неподвижных целей и переменной для движущихся. Видеосигнал с блока сопряжения поступает в соответствующий блок синхронизации и сопряжения, откуда подаётся на контрольный индикатор кругового обзора (КИКО), предназначенный для отображения на экране электронно-лучевой трубки наблюдаемой воздушной обстановки в виде отметок ВС и измерительных меток дальности и азимута.

С выхода приёмного устройства первичного канала обработанные сигналы через блок сопряжения поступают на аппаратуру первичной обработки информации (АПОИ). Её назначение - обнаружение и измерение координат сигналов целей, составление и объединение координатной информации, полученной от первичного и вторичного каналов РЛС, представление этой информации в виде двоичных кодов и передача их в узкополосную линию связи.

Передача данных осуществляется с помощью аппаратуры передачи данных. Она кодирует информацию от АПОИ для её передачи по линии связи на значительные расстояния, дальнейшей обработки и отображения. Для линии связи используют кабельные каналы (предпочтительнее) или радиорелейные линии. Рекомендуемые параметры каналов связи указаны в международных документах и межведомственных нормах.

Заключение

В ходе выполнения данной расчётно-графической работы был проведен аналитический обзор обзорных аэродромных РЛС, их назначение, размещение и особенности. Были рассмотрены рекомендации ICAO для аэродромных ОРЛ. Также была произведена практическая деятельность по расчёту технических параметров данного РЛК с помощью компьютерной программы, а также построены графики зоны обнаружения РЛС в вертикальной плоскости и электрическая функциональная схема.

При сравнении эксплуатационно-технических характеристик данного РЛК с рекомендациями ICAO выяснилось, что ОРЛ-А «Утёс-А» им удовлетворяет.

В целях проведения более детального анализа рассматриваемого РЛК необходимо установить соответствие его эксплуатационно-технических характеристик методическим рекомендациям, установленным Федеральными авиационными правилами, приведенными в табл. 4.

По результатам сравнения необходимо сделать вывод: ОРЛ-А «Утёс-Т» не удовлетворяет требованиям ФАП из-за превышения допустимой погрешности измерения азимута, однако это не препятствует его использованию в целях осуществления ОВД в аэродромной зоне малых и крупных аэропортов.

Список использованных источников

1. Лушников, А. С. Наземные радиоэлектронные средства обеспечения полётов воздушных судов : учеб. пособие / А. С. Лушников, С. Н. Тарасов. - 2-е изд., испр. - Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2012. - 49 с.

2. Радиотехническое оборудование аэродромов : практикум / сост. Д. А. Евсевичев, А. С. Лушников, С. Н. Тарасов. - Ульяновск : УИ ГА, 2019. - 54 с.

3. Перевезенцев Л. Т., Огарков В. Н. Радиолокационные системы аэропортов: Учеб. для вузов гражданской авиации. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1991. - 360 с.

4. Автоматизированные системы и радиоэлектронные средства управления воздушным движением : Учеб. для вузов гражданской авиации / Н. Т. Тучков. - М.: Транспорт, 1994. - 367 с.

5. Лушников, А. С. Радиотехнические системы связи, воздушной навигации и управления воздушным движением : методические указания по курсовому проектированию для курсантов и студентов ОЗО специальности 240300, специализации 240305/ сост.: А. С. Лушников, С. Н. Тарасов. - Ульяновск: УВАУ ГА(И), 2000. - 30 с.