Оглавление ....................................................................................................................................... 2
Введение ........................................................................................................................................... 5
Актуальность темы исследования ............................................................................................. 5
Степень разработанности темы ................................................................................................. 8
Объект и предмет исследования ................................................................................................ 9
Цель и задачи диссертационной работы ................................................................................... 9
Научная новизна ........................................................................................................................ 10
Теоретическая и практическая значимость ............................................................................ 10
Методология и методы исследования ..................................................................................... 11
Положения, выносимые на защиту ......................................................................................... 11
Степень достоверности и апробация результатов ................................................................. 12
Публикации ................................................................................................................................ 12
Личный вклад автора ................................................................................................................ 13
Структура и объем работы ....................................................................................................... 13
Глава 1. Обзор радиовысотомеров непрерывного излучения ............................................. 15
1.1 Развитие радиовысотомеров непрерывного излучения ............................................ 15
1.2 Современные радиовысотомеры непрерывного излучения ..................................... 18
1.2.1 Авиационные радиовысотомеры малых высот для гражданской авиации ......... 18
1.2.2 Малогабаритные радиовысотомеры непрерывного излучения ............................ 21
1.2.3 Миниатюрные РВ непрерывного излучения .......................................................... 22
1.2.4 Радиочастотные сенсоры .......................................................................................... 24
1.2.5 Однокристальные радары непрерывного излучения ............................................. 26
1.3 Классификация РВ непрерывного излучения по используемому принципу обработки СБ 27
1.3.1 РВ непрерывного излучения с прямым измерением частоты СБ ........................ 27
1.3.2 РВ непрерывного излучения с обработкой методом синхронного приема......... 28
3
1.3.3 РВ непрерывного излучения со следящим измерителем частоты ....................... 29
1.3.4 РВ непрерывного излучения с автоподстройкой периода модуляции ................ 31
1.3.5 РВ непрерывного излучения с обработкой на основе спектрального анализа ... 32
1.3.6 РВ непрерывного излучения с нейросетевой обработкой СБ .............................. 33
1.3.7 РВ непрерывного излучения с фазовой автоподстройкой опорного сигнала ..... 34
1.4 Выводы по первой главе............................................................................................... 36
Глава 2. Математические модели следящих радиовысотомеров ........................................ 37
2.1 Радиовысотомер со следящим измерителем частоты ............................................... 37
2.2 Следящий радиовысотомер с автоподстройкой периода модуляции ...................... 43
2.3 Следящий РВ с измерительным контуром ФАПЧ..................................................... 46
2.3.1 Математическая модель измерительного контура ФАПЧ .................................... 46
2.3.2 Реализация математической модели измерительного контура ФАПЧ ................ 52
2.3.3 Контур автоподстройки по частоте ......................................................................... 54
2.3.4 Фазовый фильтр наименьших квадратов................................................................ 58
2.4 Исследование флуктуационных ошибок .......................................................................... 61
2.5 Выводы по второй главе ............................................................................................... 64
Глава 3. Измерение высоты над шероховатой поверхностью ............................................. 65
3.1 Цилиндрическая случайная отражающая поверхность ............................................. 66
3.2 Двухмерная случайная шероховатая поверхность .................................................... 72
3.3 Выбор модели отражающей поверхности .................................................................. 80
3.4 Точность оценки высоты при отражении сигнала РВ от протяженной шероховатой поверхностию ........................................................................................................................................ 81
3.5 Оценка доплеровского расширения спектра .............................................................. 83
3.6 Выводы по третьей главе ............................................................................................. 85
Глава 4. Оптимизация измерительного контура ФАПЧ ...................................................... 86
4.1 Выбор закона частотной модуляции ........................................................................... 86
4.1.1 Влияние типа частотной модуляции на флуктуационную составляющую ошибки оценки высоты .................................................................................................................... 89
4
4.1.2 Влияние типа частотной модуляции на точность оценки высоты над шероховатой поверхностью ........................................................................................................... 103
4.2 Выбор петлевого сглаживающего фильтра для измерительного контура ФАПЧ 105
4.2.1 Стационарные линейные фильтры ........................................................................ 105
4.2.2 Фильтр Калмана в качестве ПСФ .......................................................................... 107
4.2.3 Моделирование измерительного контура ФАПЧ с разными типами ПСФ ...... 109
4.2.4 Качество работы измерительного контура ФАПЧ с разными типами ПСФ .... 110
4.3 Выводы по четвертой главе ....................................................................................... 113
Глава 5. Экспериментальное исследование РВ с измерительным контуром ФАПЧ ...... 115
5.1 Полунатурное моделирование ......................................................................................... 117
5.1.1 Практическая часть полунатурного моделирования ........................................... 117
5.1.2 Обработка записи СБ измерительным контуром ФАПЧ .................................... 120
5.1.3 Точность оценки ...................................................................................................... 121
5.2 Натурные испытания радиовысотомера с измерительным контуром ФАПЧ ....... 123
5.3 Выводы по пятой главе ............................................................................................... 127
Заключение .................................................................................................................................. 129
Принятые сокращения и обозначения ....................................................................................... 133
Список литературы ..................................................................................................................... 137
ПРИЛОЖЕНИЕ А ....................................................................................................................... 148
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ........................................................................................................................ 150
