Посадочный радиолокатор РП–5Г (канал курса)

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (ИНСТИТУТ)

Кафедра «Авиационная техника»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Радиоэлектронные средства наблюдения и связи»

На тему «Посадочный радиолокатор РП - 5Г (канал курса)»

Выполнил: курсант гр. Д-08-4

Кутузов Д.В

Проверил: Лушников А. С.

Ульяновск 2011

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор посадочных РЛС

1.1 Назначение, размещение и особенности посадочных РЛС

1.2 Нормативы ИКАО и ФАП для посадочных РЛС

1.3 Эксплуатационно-технические показатели РЛС-П РП-5Г

2. Расчет технических параметров РЛС-П РП-5Г

2.1 Исходные данные

2.2 Определение отношения сигнал/шум

2.3 Выбор рабочей длины волны

2.4 Расчет параметров антенны и системы обзора

2.5 Расчет частоты повторения зондирующих импульсов и их числа в пачке

2.6 Расчет средней мощности излучения

2.7 Выбор зондирующего сигнала

2.8 Расчет потенциальной разрешающей способности

2.9 Расчет потенциальной точности измерения координат

3. Описание упрощенной функциональной схемы РЛС-П РП-5Г и принципов ее работы

Заключение

Список использованных источников

Приложение 1 Схема электрическая функциональная (упрощенная) РП-5Г (канал глиссады)

Приложение 2 Зона обзора РП-5Г (канал глиссады) в вертикальной и горизонтальной плоскостях

Введение

В гражданской авиации радиолокационные средства стали широко использоваться для УВД с середины ХХ века. С помощью них диспетчеры службы управления решают такие важнейшие задачи, как управление движением ВС на земле и в полете, предотвращение конфликтных ситуаций в воздухе, обеспечение безопасных интервалов между воздушными суднами в вертикальной и горизонтальной плоскостях, принятие своевременных мер по оказанию помощи экипажам при особых случаях во время полета. Тем самым радиолокационные средства определяют безопасность и регулярность полетов, а также экономические показатели воздушного движения ВС.

Одним из этапов полета, требующих наибольшей концентрации экипажа и диспетчера, является посадка ВС. Контроль за данным процессом осуществляется с помощью радиолокационных систем посадки. Основными разновидностями РЛС-П, используемыми в России, являются РП-3Г, РП-4Г, РП-5Г.

1. Аналитический обзор посадочных РЛС

1.1 Назначение, размещение и особенности посадочных РЛС

сигнал антенна импульс излучение

Посадочные PJIC (ПРЛС) предназначены для контроля и управления заходом воздушных судов (ВС) на посадку. В аэропортах, оборудованных курсоглиссадными навигационными системами посадки, они могут являться дополнительным или резервным средством УВД.

Характерные особенности ПРЛС определяются их назначением.

Их антенная система состоит из двух антенн - курсовой и глиссадной, согласованное качание которых обеспечивается антенным механизмом. Период качания ограничен снизу постоянной времени контура управления ВС, а сверху-тем темпом обновления радиолокационной информации, который необходим для практически непрерывного слежения за движущимися с посадочной скоростью ВС (их путь в пределах цикла обзора в этом случае соизмерим с их длиной).

На экране индикатора ПРЛС воздушная обстановка отображается в прямоугольных координатах «наклонная дальность - угловое положение антенны» раздельно для глиссадной и курсовой антенн; изображения занимают соответственно верхнюю и нижнюю части прямоугольного растра индикатора и коммутируются синхронно с коммутацией антенн. Развертка по дальности выполняется по логарифмическому закону, чтобы по мере приближения к точке посадки на самом ответственном участке захода ВС на посадку пространство изображалось во все более крупном масштабе. Развертка по углам - линейная. Так как антенная система ПРЛС смещена от оси взлетно - посадочной полосы (ВПП), линии захода на посадку по глиссаде и курсу, воспроизводимые на экране индикатора, криволинейны.

Для удобства контроля положения ВС относительно линии посадки на экране индикатора электронным способом изображаются линии постоянных от нее отклонений - по курсу в метрах или градусах (по желанию оператора), по глиссаде, как правило, только в метрах. [4, стр.284]

В аэропортах России используются ПРЛС нескольких типов и модификаций РП-ЗГ, РП-4Г, РП-5Г. Современным требованиям к ПРЛС, сформулированным в рекомендациях ИКАО (ANNEX 10), наиболее полно соответствуют параметры и характеристики РП-5Г. Назначение ПРЛС - контроль и управление движением ВС, находящихся в зоне посадки, от точки с дальностью 30 км и высотой 50 м (и выше - до 2,2 км) до точки посадки. Эти параметры обеспечиваются в режиме СДЦ при дожде с интенсивностью до 4 мм/ч. Диапазон частот 9250.. .9450 МГц. [4, стр.285]

Радиолокационная станция позволяет управлять зходом на посадку ВС: на одну ВПП (со 100% - ым резервом антенной системы) ; на две ВПП поочередно (без резерва антенной системы).

Одна антенная система может быть использована для управления заходом ВС на посадку в обоих направлениях ВПП (не одновременно). Гарантированная разрешающая способность:

на расстояниях от точки посадки до 17 км лучше, чем 1,2є по курсу, 0,6є по углу места, 120 м по дальности;

на расстояниях 17 ... 30 км лучше чем 2є по курсу, 1,5є по углу места, 250 м по дальности.

В состав РЛС-П должны входить:

· антенно-фидерная система (АФС);

· приемно-передающая аппаратура;

· аппаратура обработки радиолокационной информации;

· аппаратура передачи данных;

· устройство генерирования ЛК и ЛГ, ЛРО, ЛРВ и др.;

· индикаторная аппаратура;

· система ТУ-ТС - телеуправления, контроля и телесигнализации для дистанционной эксплуатации РЛС-П;

· комплект эксплуатационной документации и ЗИП.

При выборе иных систем посадки ПРЛС могут использоваться только для контроля и документирования процесса посадки ВС. [4, стр. 286]

1.2 Нормативы ИКАО и ФАП для посадочных РЛС

Наименование характеристики	Единица измерения	Норматив ФАП	Норматив ИКАО
Максимальная дальность действия, не менее	км	17	17
Угол обзора пространства, не менее а) антенна курса: - по азимуту б) антенна глиссады - по углу места	градус градус	20 -1…+6	20 -1…+6
Погрешность измерения расстояния от ВС до расчетной точки приземления, не более	метр	30 м + 3% расстояния от ВС до точки приземления
Погрешность определения отклонения ВС от линии курса, не более	метр	0,6% расстояния от антенны ПРЛ до ВС плюс 10% бокового отклонения от линии курса, либо 9м (брать большую величину)
Погрешность определения отклонения ВС от заданной траектории снижения, не более	метр	0,4% расстояния от антенны ПРЛ до ВС плюс 10% вертикального отклонения от заданной траектории снижения, либо 6 м (брать большую величину)
Разрешающая способность (до 17 км) -по дальности, не более -по азимуту (по курсу), не более -по углу места (по глиссаде), не более	метр градус градус	120 1,2 0,6	120 1,2 0,6
Период обновления информации, не более	секунд	1	1

1.3 Эксплуатационно-технические показатели РЛС-П РП-5Г (канал глиссады)

Радиолокатор РП-5Г предназначен для работы в автоматизированных и неавтоматизированных системах УВД. С помощью РП-5Г автоматически определяется отклонение отметки ВС от заданной линии посадки с отображением на экране индикатора отклонения в формуляре сопровождения (ФС). Имеется также автоматическое предупреждение при превышении допустимых отклонений.

По сравнению с РП-4Г эффективность работы РП-5Г выше в условиях переотражений сигналов от местных предметов и при наличии метеоосадков. У него лучше характеристики по разрешающей способности и точности, выше техническая надежность, ниже требования к обслуживанию РЛС вследствие внедрения многофункционального контроля за эксплуатационными характеристиками.

Автоматическое решение задачи контроля посадки оказалось возможным в связи с введением одновременной двухчастотной работы РЛС и использованием микросхем с высокой степенью интеграции, что позволило применить новые для РЛС-П цифровые способы обработки информации.

Работа РП-5Г в составе АСУВД возможна при наличии специальной аппаратуры сопряжения. Для этого РЛП имеет выходы цифровой радиолокационной информации, но, кроме того, возможен также вариант использования в АСУВД всей цифровой аппаратуры отображения РП-5Г с приспособлением диспетчерских пультов АСУВД для размещения телевизионных индикаторов (ТВИ).

РЛС полностью резервирована и в зависимости от целостности резерва может обеспечить посадку с одного или двух направлений ВПП или с двух ВПП. Антенных постов два, в каждом по две антенны курса и глиссады (АК и АГ).

РЛС работает в диапазоне длин волн л = 3,2см (9250 и 9450 МГц). Одновременное использование двух частот позволяет избавиться от провалов ДНА из-за отражений от земной поверхности, а также уменьшить флюктуации сигналов путем их совместной обработки. Это дает возможность повысить вероятность обнаружения сигналов и обеспечить достоверное автоматическое определение отклонений ВС относительно ЛЗП. [5, стр. 180-181]

Для защиты от переотражений от земной поверхности и местных предметов приемные каналы РП-5Г имеют устройства цифровой СДЦ, а для защиты от «слепых скоростей» ВС применяется изменение частоты повторения.

В РЛС используются телевизионные индикаторы с ЭЛТ диаметром 410 мм, с растром, имеющим 1024 строки. Изображение воспроизводится на экране круглой формы и состоит из глиссадной части, размещенной в верхней половине экрана, и курсовой, расположенной внизу (рис. 4). Выше и ниже ЛГ и ЛК нанесены линии равных отклонений ЛРО, линии допусков ЛДО с числами, указывающими расстояние от ЛЗП до них. Кроме того, на глиссадном изображении имеется линия равной высоты полета (обычно высоты круга). [5, стр. 182]



Рис.4. Курсоглиссадное изображение радиолокатора РП-5Г:

1--линия глиссады; 2--отметка ВС; 3--линия допусков отклонений по глиссаде; 4--линия высоты круга; 5-- обозначения областей автоматического ввода в сопровождение; 6--номер (2) канала сопровождения; 7-- бортовой номер; 8-- вычисленное отклонение по высоте; 5-- вычисленное отклонение по курсу; 10-- вспомогательные линии допусков по курсу; 11--данные о состоянии ВС, дата и время; 12--линия курса; 13-- вычисленное отклонение от линии курса; 14-- номер (1) канала сопровождения; 15-- вычисленное отклонение по высоте

В самом верху экрана в буквенно-цифровом виде воспроизводится специальная диспетчерская информация и оперативная информация о метеорологической обстановке и состоянии ВПП. В средней части экрана между глиссадным и курсовым изображениями отображаются формуляры двух целей, введенных в автоматическое сопровождение с помощью аппаратуры вторичной обработки радиолокационной информации, расположенной в шкафах технического зала. В каждом формуляре отображаются номер сопровождения, бортовой номер воздушного судна, отклонение цели от за данной траектории посадки по высоте и по курсу. Здесь же обозначены области, где должен производиться автоматический ввод целей в сопровождение. Формуляры соединены с изображениями целей штриховыми линиями. В самой нижней части экрана индикатора отображаются строка текста с данными о состоянии блоков радиолокационной станции, полученными с помощью диагностической системы, дата и текущее время.

Процесс захода на посадку записывается в памяти цифрового регистратора, расположенного в техническом зале. Информация, записанная в памяти, может быть выведена на индикатор, на печать в виде протокола о заходе ВС на посадку или сохраняться в памяти. Перерывы в электропитании не приводят к потере записанной информации.

РП-5Г предназначен для непрерывной работы. Наработка на отказ составляет 1000 ч, среднее время восстановления 30 мин, срок эксплуатации до списания 80 000 ч, коэффициент готовности 0,996, время перехода на резервный комплект 10 с, а на резервное питание 5 с, время для поворота антенной системы в противоположное направление около 1 мин. [5, стр.184-185]

Эксплуатационно-технические характеристики РП-5Г приведены в таблице 2.

Таблица 2. Эксплуатационно-технические характеристики РП-5Г

Наименование характеристики	Единица измерения	РП-5Г
Максимальная дальность действия	км	30
Минимальная дальность действия	км	0
Угол обзора пространства, не менее а) антенна курса: - по азимуту б) антенна глиссады - по углу места	градус градус	30 -1…+9
Погрешность измерения расстояния от ВС до расчетной точки приземления, не более	метр	30
Погрешность определения отклонения ВС от заданной траектории снижения, не более	метр	6
Разрешающая способность (до 17 км) -по дальности, не более -по азимуту (по курсу), не более -по углу места (по глиссаде), не более	метр градус градус	120 0 0,6
Погрешности измерения - по дальности, не более -по азимуту (по курсу), не более -по углу места (по глиссаде), не более	метр градус градус	30 0 0,3
Вероятность правильного обнаружения	-	0,9
Вероятность «ложной тревоги»	-	10-6
Диапазон рабочих волн	см	3
Период обновления информации, не более	секунд	1

2. Расчет технических параметров РЛС-П РП- 5Г

2.1 Исходные данные

Таблица 3. Исходные данные

Эффективная площадь цели	ц =25м2
Дальность обнаружения	Rмакс=30км
Параметры обнаружения -вероятность правильного обнаружения - вероятность «ложной тревоги»	D=0,9 F=10-6
Пределы зоны обнаружения -по азимуту -по углу места	Ф=300 Ф=100
Разрешающая способность -по дальности -по азимуту -по углу места	R= 120м = 00 = 0,60
Погрешность измерения -дальности -азимута -угла места	R= 30м = 00 = 0,30
Предельные размеры антенны -по горизонтали -по вертикали	d= 0,7м d= 6м
Время обзора	Tобз= 1сек

2.2 Определение отношения сигнал/шум

Для модели сигнала в виде последовательности радиоимпульсов

- некогерентные с дружно флюктуирующими амплитудами

отношение СИГНАЛ / ШУМ q = 260.252144

2.3 Выбор рабочей длины волны

С учетом энергетических ограничений в радиолинии, требований по pазpешающей способности и точности измерения угловых координат при ограничениях pазмеpов антенны выбрали рабочую длину волны 3 см

2.4 Расчет паpаметpов антенны и системы обзора

- ширина диаграммы направленности антенны на уровне 0.5 мощности:

в горизонтальной плоскости [0] = 30.000000

в вертикальной плоскости [0] = 0.461538

- коэффициент направленного действия КНД = 2166.667

- эффективная площадь антенны [м2] = 0.155176

- линейные размеры антенны:

по горизонтали [м] = 0.060000

по вертикали [м] = 3.900000

- время облучения точечной цели [с] = 0.023077

2.5 Расчет частоты повторения зондирующих импульсов и их числа в пачке

- частота повторения импульсов [Гц] = 2500.000000

- число импульсов в пачке Nc = 57

2.6 Расчет средней мощности излучения

- коэффициент различимости Кр = 22.56

- коэффициент поглощения энергии радиоволн в тpопосфеpе [дБ/км] = 0.500000

- коэффициент шума приемника Кш = 2.500000

- средняя мощность излучения [Вт] = 150.35

2.7 Выбор зондирующего сигнала

В качестве зондиpующих используем (null) сигналы последовательность зондирующих импульсов (null)

дальность измеряется однозначно

- длительность радиоимпульсов [ мкс] = 1.000000

- импульсная мощность излучения [ кВт] = 1052.145155

2.8 Расчет потенциальной разрешающей способности

- потенциальная разрешающая способность :

по дальности [ м ] = 150.000000

по углу места [град] = 0.600000

2.9 Pасчет потенциальной точности измерения координат

- потенциальная среднeквадратическая погрешность измерения :

дальности [ м ] = 5.245890

угла места [град] = 0.016141

3. Описание упрощенной функциональной схемы РЛС-П РП-5Г и принципов ее работы

В состав оборудования станции входят антенная часть, состоящая из двух антенных систем (антенный пост) и антенного домика с электронной аппаратурой; технический зал с аппаратурой обработки и регистрации информации (ЛАЗ) и диспетчерский пункт, в который вынесены два индикатора телевизионного типа с пультом управления.

Антенная система состоит из курсовой АК и глиссадной антенн АГ. С помощью переключателя каждые 0,4 с производится переключение курсового и глиссадного каналов. ВЧ - энергия АГ и АК подается через волноводный переключатель, к которому энергия подводится по волноводам размерами 10х30 мм. В волноводном тракте у излучателей антенн размещаются поляризационные решетки для изменения плоскости поляризации радиоволн от линейной до круговой для защиты от сигналов, отраженных от гидрометеоров. Управление положением пластин решетки от горизонтального до повернутого на 45°-- дистанционное. Датчики угловой информации связаны механически с приводами антенн. Датчики - двух видов: с одних снимаются сигналы текущего положения антенн для осуществления вертикальных разверток в индикаторном устройстве (ИУ), с других -- угловые метки для воспроизведения контрольных меток азимута и угла места. Датчики - фотоэлектронного типа, информация с них снимается двоичными параллельными кодами. Коды передаются в антенный домик, где преобразуются в обычные последовательные коды.

В приемных каналах РЛС имеются устройства селекции движущихся целей. Система СДЦ -- когерентная, двухимпульсная с фазированием по промежуточной частоте, аналогового типа с ультразвуковой линией задержки или цифровая с двоичным череспериодным компенсатором. Устройство СДЦ не только выделяет движущиеся цели, чем устраняет помеховые сигналы от неподвижных объектов, но и убирает некоторую часть несинхронных импульсов, имеющих отличающиеся от периода повторений Тп периоды следования.

На выходе фазового, т. е. СДЦ-канала, видеосигнал преобразуется в 8-разрядный двоичный код. Коды видеосигналов подаются на КИКО и передающую часть АПД, где они кодируются методами широтно-импульсной (по длительности импульсов) модуляции, формируются, усиливаются и подаются в кабельную линию передачи на КДП в линейно-аппаратный зал на приемную часть АПД.

Кроме того, угловая информация подается в ЭВМ, которая осуществляет автосопровождение координат ВС, рассчитывает их отклонение от заданной линии посадки и производит расчет команд для управления ВС.

Для преобразования радиолокационной информации в телевизионные сигналы используется цифровой преобразователь. На экране телевизионного индикатора (ТВИ) может отображаться синтезированная, аналоговая и смешанная координатная информация. Возможно введение постепенного уменьшения яркости прошлых отметок для отображения следа их движения путем цифрового запоминания яркости видеосигналов и воспроизведения этих сигналов в течение 5…7 периодов с яркостью, убывающей в каждом периоде на одну градацию.

Индикаторных устройств два. Они расположены на пульте рабочего места диспетчера. На столешнице пульта расположены органы управления ТВИ, пульт ввода данных и платы управления связью. [5, стр.175-179]

Заключение

При выполнении данной курсовой работы были изучены основные принципы построения и эксплуатации посадочных РЛС, в частности РП-5Г.

Рассмотрены важнейшие эксплуатационные параметры и характеристики радиолокатора РП-5Г,приведены нормативы ФАП и ИКАО к посадочным радиолокационным средствам.

Проведем соответствия между некоторыми характеристиками РЛС РП-5Г и нормативами ИКАО. Максимальная дальность действия РЛС соответствует нормативам, даже превышает их (норматив ИКАО - 17 км, РП-5Г - 30 км); по углу обзора РП-5Г тоже превышает норматив ИКАО (по нормативам ИКАО: -1…+6 градусов, РП-5Г: -1…+9 градусов); скорость обзора РЛС - 1 секунда, что удовлетворяет нормативу ИКАО - 1 секунда; разрешающая способность по дальности соответствует: ИКАО - 120 м, РП-5Г -120 м; по углу места (по глиссаде) также соответствует: не более 0,6 градуса. Показатели РП-5Г удовлетворяют также нормативам ФАП. Из вышесказанного можно сделать вывод о предпочтительном использовании радиолокатора РП-5Г в нашей стране.

Список использованных источников

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

2. Лушников А.С. Наземные радиоэлектронные средства обеспечения полетов воздушных судов: Учеб. пособие. - Ульяновск: УВАУ ГА, 2001.- 46 с.

3. Лушников А.С., Тарасов С.В. Радиотехнические системы связи, воздушной навигации и управления воздушным движением: Метод. указания по курсовому проектированию. - Ульяновск: УВАУ ГА, 2000.- 32 с.

4. Кузнецов А.А., Козлов А.И., Криницин В.В. и др. Радиолокационное оборудование автоматизированных систем управления воздушным движением: Учеб. для вузов. Под ред. А.А.Кузнецова. - М.: Транспорт, 1995. - 344 с.

5. Тучков Н.Т. Автоматизированные системы и радиоэлектронные средства управления воздушным движением: Учеб. для вузов. Под ред. И.В. Иванова. - М.: Транспорт, 1994. - 368с.

Размещено на Allbest.ru