无线电测距原理

  利用相关特性优良的伪码序列从一点到另一点的码序列延迟相关测量来测量两点之间距离二测距基础原理21调频无线电测距原理调频测距系统的基本方块图如图21所示超高频振荡器调频级基准振荡器频率计低频放大器差拍检波器目标超高频振荡器调频级基准振荡器频率计低频放大器差拍检波器目标rr图图21调频测距系统方块图以最基本的正弦余弦为例研究直达波调频信号与反射波调频信号经差拍检波后的差拍电压频率与被检距离r的关系求出变换部分的比例尺

  由此可见，差拍电压频率是一个过零点随时间周期性改变的函数，它与距离R成正比。频率的负值表示差拍电压的频率随时间的变化率是负的，但作为频率，负值没有物理意义，所以一般只需考虑它的绝对值。

  1.无线电测距概述……………………………………………………………………………1

  2.测距基础原理………………………………………………………………………………2

  1)频率无线电测距原理…………………………………………………………………2

  2)相位无线电测距原理…………………………………………………………………4

  3)脉冲无线电测距原理…………………………………………………………………8

  3.塔康系统……………………………………………………………………………………9

  1)塔康系统概述…………………………………………………………………………9

  由此测得的基本相位关系没考虑直达波干扰问题。实际上，相位测距系统由于是连续波工作，且相位差测量要求直达信号与反射信号必须加入相位测量设备，所以，伴随反射信号一起进入接收机的直达信号，只能成为相位测距系统的直达波干扰，这将严重地影响测距系统的工作。其中为避免直达波干扰，对与有源反射目标可以使得询问通道和回答通道采用不一样的工作频率，这称为频率区分法。

  脉冲无线电测距系统是目前应用最广泛的一种测距系统。因为脉冲工作的特性使它在作用距离、准确性、抗干扰性、单值距离、自动化程度、工作容量等方面十分优秀。同时，在基本技术方面也是脉冲测距差导航系统的基础。脉冲测距系统在航空导航中的应用也十分广泛，归纳起来主要有以下几种：随时连续测量飞机真实高度、测量归航距离、圆周等待着陆飞行和配合测向系统来进行飞机定位。在特定的任务中，测量飞机与预定目标的距离，用以完成侦察、轰炸、测绘、空投、抢险等。由于无线电脉冲测距系统在应用中所担负的具体任务不同，具体的性能要求也不一样，各具有其特点。

  以最基本的正弦余弦为例，研究直达波调频信号与反射波调频信号经差拍检波后的差拍电压频率与被检距离R的关系，求出变换部分的比例尺。假设发射机的中心频率为f0，基准振荡器的频率为F（ω=2πF）,调频的最大频率偏移为Δf，

  航空无线电测距，即用无线的方法测定飞机距地面或空中某一定目标的直线距离，或测定飞机距离地面的真实距离。作为无线电导航的基本任务之一，无线电导航测距被广泛地应用各种无线电导航设备和系统中。无线电测距办法能够用于单独的设备或系统，以解决某一规定的导航任务，也可当作雷达系统、ρ-θ综合导航系统、双曲线导航系统的技术基础，在航空无线电导航中占有重要的地位。

  上述差拍电压频率变化振幅、平均频率和被测距离成正比的关系还可以从曲线图的几何关系直接看出，差拍电压的瞬时频率 等于直达信号频率 与反射信号频率 每一时刻之差，即 。

  从图中还能够准确的看出，当R增大使 增大时，曲线 向右移，相减后 的振幅 要增大。差拍电压的平均频率其实就是反映了fc曲线所围的面积，在T不变，正、余弦规律不变的条件下， 增加当然使所围面积增大，从而 增大。所以距离R与 成正比，必然也与 成正比。由此说明，所得的差拍电压平均频率与被测距离R仍然成正比。

  相位无线电测距系统采用频率区分法来防止直达波干扰后，以使用载频频率的方法，研究怎么样保持加到相位测量部分的两信号频率相同还有是不是能获得被测距离与信号相位差的比例关系。

  该图中，由于频率变换作用，一方面系统询问通道与回答通道的工作频率不相同，可以有效的预防直达波的干扰；另一方面加到相位差测量计的两个信号频率仍然相同，以便与比较两种信号的相位差，同时还证明了虽然信号经过了频率变换，但被测的两频率的相位差依然与被测距离成正比。

  该系统在正常工作模式下，一个塔康地面台能够同时为在500km视线多架飞机提供测距、测位和台站识别信息，以确定飞机相对于已知地面台的位置。如果飞机只进行测位和台站识别，则工作容量无限（即飞机数量无限）。

  该系统的“空/空距离模式”是塔康机载设备的一种功能扩展，它除了具有“正常工作模式”的功能之外，还具有飞机与飞机之间的测距功能，适用于空中编队和集结。其最大容量为十架飞机左右，最大有效作用距离为视线km左右。

  塔康系统是战术空中导航系统（Tactical Air Navigation System）的英文缩写。塔康系统也是世界上首个为飞机提供方位和距离信息的系统。“塔康”属于测距测角系统，又叫极坐标系统。系统可供飞机出航、归航、圆周飞行等航线飞行之用。

  2)测距器系统基本构成………………………………………………………………12

  3)测距器系统基本构成………………………………………………………………12

  5.远距测距系统……………………………………………………………………………13

  1)远距导航概述………………………………………………………………………13

  在实际的脉冲测距系统中，大多数的发射机发射天线和接收机接收天线工作使用的是同一组天线，该天线被称为收、发天线。脉冲测距依靠天线开关来达成发射和接收的转换。图2-8为单天线脉冲测距器框图。

  脉冲测距的实际内容就是测量收发两个脉冲之间的时间间隔。依据测量脉冲时间间隔方的法，可以将脉冲测距分为直接法脉冲测距、补偿法脉冲测距和自动脉冲测距。

  无线电测距在航空导航方面的作用按其最大的目的可分为：测高、定位、空中管制、测距。

  1.双程测距：电波在所测距离上往返一次，即电波经由了双路程或双倍所测距离

  1.脉冲式测距：利用脉冲信号或其编码来测电波从一点到另一点的传播延时，从而算得两点之间的距离

  其中频率的绝对值是以 为周期的，因此差拍电压频率的平均值 可由下式求得：

  由以上分析可见，在调频无线电测距系统中，差拍电压的频率 和 都与被测距离R成正比，可作为设备测量的中间无线电参量x。它们的变换系数分别为 和 。

  我们称发射与接收信号的载频频率为系统的工作频率。加到测量电路的信号频率称为测量频率。决定比例尺的频率为比相频率。工作频率有两个： 与 ，测量频率和比相频率相同均为 ， 仅作为一辅助频率用以区分反射信号与直达波干扰信号，它与比例尺无关。

  定时器产生一定脉冲重复周期 的基准脉冲信号，一方面调制发射机高频振荡，发射天线向目标辐射高频脉冲调制信号，另一方面加到脉冲间隔测量设备作为测量时间的基准。则被测距离与直达脉冲和由接收机接收后检波输出的反射脉冲的时间间隔 的关系为：

  直达基准脉冲就是由定时器直接加到测量设备的视频脉冲，也可以是由发射机加到测量设备的高频脉冲经险波后的视频脉冲。反射脉冲是来自目标反射接收机检波后输出加到测量设备的视频脉冲。它们的波形图如图2-7所示。

  作为无线电导航的基本任务之一，无线电测距很有广泛的应用，很多应用场景都需要有很高的测距和定位精度。它具有测距定位精度高的特点,所以测量系统误差是影响测距精度的主要的因素。近些年，无线电测距已经不仅是军事上必不可少的一部分，更是被广泛地被使用在国民经济的所有的领域中。随着无线电测距应用的迅速发展，其对与探测范围、精度和对周围环境的抵抗能力的要求慢慢的升高。为了深入学习无线电测距，仔细地了解测距系统组成和原理是基础也是关键所在。

  将其加入差拍检波器取得直达信号与反射信号检波器检波，输出差拍电压的瞬时频率为：

  2)塔康系统基本构成……………………………………………………………………10

  3)塔康系统测距过程……………………………………………………………………10

  4.测距器测距系统…………………………………………………………………………12

  1)测距器系统概述……………………………………………………………………12

  研究相位无线电测距系统的工作原理和实现方法，主要解决如何把距离变换为直达信号与反射信号的相位差以及如何测量这一相位差这两个问题。

  2)双曲线测距系统……………………………………………………………………13

  3)罗兰导航系统………………………………………………………………………15

  2.频率式测距：利用时变频率源的频率随时间变化的特定函数关系f（t）和电波从一点到另一点传播期间该频率源的频率变化量△f（t）来测量两点间的距离

  3.相位式测距：利用电信号从一点到另一点的传播期间的相位延迟来测量两点距离

  4.码相关测距：利用相关特性优良的伪码序列从一点到另一点的码序列延迟相关测量来测量两点之间距离