Глава третья. Радиодальнометрия

3.1. Методы радиодальнометрии

В однородной среде радиоволны, как известно, распространяются прямолинейно с постоянной на всем пути распространения скоростью. Поэтому время распространения радиоволн на расстояние R равно

где c - скорость распространения радиоволн.

При измерении расстояния до отражающей цели передатчик и приемник радиодальномера обычно территориально совмещены. В этом случае запаздывание отраженного сигнала равно

где R - расстояние между дальномером и целью.

В тех случаях, когда на объекте устанавливается ответчик, запаздывание ответного сигнала равно

где t₀ - задержка сигнала в цепях ответчика.

Реальная среда, как известно, не является строго однородной. Поэтому траектория радиоволн не будет строго прямолинейной, а скорость распространения радиоволн не будет строго постоянной на всем пути распространения.

Однако приведенные соотношения будут справедливы и для реальной среды, если под с понимать среднее значение скорости распространения радиоволн, в котором будут учтены усредненные действия среды и длина трассы.

Таким образом, задача определения расстояния радиотехническими средствами сводится к измерению интервала времени t_R.

Разумеется, если принятое среднее значение скорости распространения радиоволн с или измеренный интервал времени t_R будет отличаться от истинных, то возникает дальномерная ошибка.

Из соотношения (3.1) следует, что полный дифференциал расстояния

Заменяя дифференциалы конечными приращениями, получаем значение дальномерной ошибки

где Δ_с - ошибка среднего значения скорости распространения радиоволн,

Δt_R - ошибка интервала времени t_R.

Полученное выражение справедливо и для дальномера с ответчиком, если только известно точное значение t₀.

Первое слагаемое дальномерной ошибки определяется подробностью наших сведений о зависимости средней скорости распространения радиоволн от различных факторов и правильностью учета этих факторов. Второе слагаемое дальномерной ошибки зависит от степени технического совершенства радиодальномера и величины отношения сигнал/помеха.

Зависимость скорости распространения радиоволн от свойств среды, вообще говоря, известна. Однако свойства среды с течением времени не остаются постоянными, а подвергаются различным регулярным и случайным изменениям, что, конечно, затрудняет правильный учет усредненного действия среды и, следовательно, правильное определение среднего значения скорости распространения радиоволн.

Из выражения (3.3) видно, что даже при идеальном совершенстве радиодальномера и отсутствии помех, когда Δt_R = 0, дальномерная ошибка будет равна

откуда

Как видим, предельная относительная дальномерная точность равна относительной точности среднего значения скорости распространения радиоволн.

В настоящее время скорость распространения радиоволн известна с точностью порядка 10^-5. Такая точность обеспечивается при тщательно поставленных опытах. Очевидно, что точность дальнометрии в обычных условиях эксплуатации будет хуже. Суточные колебания температуры воздуха, атмосферного давления и парциального давления водяных паров в атмосфере вызывают изменения скорости распространения радиоволн порядка 10^-4. Такого же порядка будет и предельная точность дальнометрии.

В зависимости от метода измерения интервала времени t_R различают следующие методы радиодальнометрии:

фазовый, частотный, импульсный.

При фазовом методе радиодальнометрии о расстоянии до цели судят по разности фаз излучаемых и принимаемых отраженных колебаний.

При частотном методе радиодальнометрии о расстоянии до цели судят по частоте биений между прямым и отраженным сигналами.

При импульсном методе радиодальнометрии о расстоянии до цели судят по времени запаздывания отраженного импульса относительно излученного.

Возможны также и комбинированные методы радиодальнометрии; в частности, имеет применение импульсно-фазовый и частотно-импульсный.