Таким образом, соблюдение правил техники безопасности и норм гигиены труда позволяет довольно успешно использовать компьютер для решения поставленной задачи без вреда для здоровья.

Заключение

Дипломная работа посвящена вопросам моделирования на ЭВМ радиомаячной системы посадки метрового диапазона. В соответствии с техническим заданием целью дипломной работы являлось разработка имитационной модели радиомаячной системы посадки, позволяющей исследовать в учебном процессе принципы работы и основные характеристики таких систем.

Для достижения цели дипломной работы необходимо было решить ряд поставленных задач.

В настоящее время в эксплуатации находятся системы посадки метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов волн. Каждая из них имеет ряд преимуществ и недостатков. В дипломной работе выбираем для исследования систему посадки метрового диапазона, т.к. она наиболее широко применяется в настоящее время в гражданской авиации.

Во-вторых, был проведен анализ принципов формирования и обработки сигналов, создаваемых радиомаяками в точке приема сигналов, т.е. на борту воздушного судна и создана модель равносигнального радиомаяка.

В качестве программного обеспечения была выбрана программа схемотехнического моделирования Micro-Cap. В соответствии с методикой этой программы были разработаны схемы замещения макромоделей, таких как генераторы низких частот с частотами модуляции 90 и 150 Гц, генератор высокой частоты с частотой несущей 3 кГц, модуляторы и схема замещения радиолинии, включающую антенную систему равносигнального радиомаяка вместе с точкой приема сигнала, т.е. бортом воздушного судна. Затем были созданы их условно графические обозначения и выбраны переменные параметры, обеспечивающие удобство моделирования.

После создания модели радиомаяка было проведено его моделирование с помощью анализа типа Analysis Transient.

Результаты моделирования свидетельствуют об его нормальной работоспособности и возможности использования для изучения свойств принимаемых сигналов.

Результаты настоящей работы предполагается использовать в лабораторном практикуме, а именно для постановки лабораторных работ по изучению радиомаячных систем посадки, исследованию формы сигнала в точке приема и его характеристики (спектральный состав, парциальные коэффициенты модуляции и т.д.).

Подготовка современного инженера немыслима без широкого использования в учебном процессе ЭВМ. Применение ЭВМ в ВУЗе - не дань моде. А объективная необходимость, вызванная возрастающей ролью ЭВМ в учебной и научной работе. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap получила широкое распространение при обучении студентов, т.к. очень удобна для первоначального освоения схемотехнического моделирования электронных схем и не предъявляет высоких требований к компьютеру. Студенты факультета РТ и МТ ДГТУ начинают знакомство с этой программой на начальных курсах и успешно осваивают ее в течение всего обучения в ВУЗе. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap включена в программу обучения многих дисциплин. Проведенная оценка социально-экономической эффективности свидетельствует о снижении трудоемкости выполнения лабораторной работы на 13%.

Рассмотренная в настоящей дипломной работе проблема имеет в своей перспективе дальнейшее развитие, а полученные результаты предполагается использовать в лабораторном практикуме, курсовом и дипломном проектировании, а также при исследовании отдельных вопросов научного и проектного характера.

Литература

Авиационная радионавигация: справочник / А.А.Сосновский, И.А.Хаймович, Э.А.Лутин и др.; под ред. А.А.Сосновского. - М.: Транспорт, 1990.

2. Автоматизированное управление полетом воздушных судов / С.М. Федоров, В.М. Кейн, Н.Н. Сухих; под ред. С.М. Федорова. - М.: Транспорт, 1992. - 264 с.

3. Бакулев П.А. Радиолокационные и радионавигационные системы / П.А.Бакулев, А.А.Сосновский. - М.: Радио и связь, 1994. - 296 с.

4. ГЛОНАСС. Принцип построения и функционирования / под. Ред. А.И.Перова, В.И.Харисова. - 3-у изд., перераб. - М.: Радиотехника, 2005.

5. Зулькарняев Ю.Д. Аэрометрические навигационные системы летательных аппаратов. - Уфа: УАИ, 1986. - 60 с.

6. Информационные технологии в радиотехнических системах / В.А.Васин, И.Б.Власов, Ю.М.Егоров и др.; под ред. И.Б.Федорова. - М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана,2003.

7. Мамаев В.Я., Синяков А.Н., Петров К.К., Горбунов Д.А. Воздушная навигация и элементы самолетовождения. - СПб: СПбГУАП, 2002. - 256 с.

8. Орлов В.К., Чернявский А.Г. Радиотехнические системы ближней навигации и посадки самолетов: Учеб. пособие. Спб.: Изд-во СПБГЭТУ «ЛЭТИ», 2004. - 80с.

9. Помыкаев И.И., Селезнев В.П., Дмитроченко Л.А. Навигационные приборы и системы. - М.: Машиностроение, 1983.

10. Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем / А.И.Перов. М.: Радиотехника, 2003.

11. Петров В.А. и др. Организация, планирование приборостроительного производства и управление предприятием. - Ленинград, 1987.

12. Радионавигационные системы летательных аппаратов: Учебник для вузов гражданской авиации / П.С.Давыдов, В.В.Криницин, И.Н.Хресин, Г.В.Кащеев, В.С.Уваров; под ред. П.С. Давыдова. - М.: Транспорт, 1980. - 448с.

13. Радиотехнические системы / Ю.П.Гришин, В.П.Ипатов, Ю.М.Казаринов и др.; под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш.шк.,1990.

14. Радиотехнические системы: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Ю.М.Казаринов и др.; под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Издательский центр «Академия», 2008.

15. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V. - М.: «Солон», 1997.

16. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0. - М.: «Солон», 1999.

17. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap 6. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001.

18. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / В.С.Шебшаевич, П.П.Дмитриев, и др.; под ред. В.С.Шебшаевича. - М.: Радио и связь, 1993.

19. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. - М.: Эко-Трендз, 2000. 268 с.

20. Флеров А.Г., Тимофеев В.Т. Доплеровские устройства и системы навигации. - М.: Транспорт, 1987. - 191 с.

21. Черный М.А., Кораблин В.И. Воздушная навигация. - М.: Транспорт, 1983.

22. Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 272 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Лабораторная работа № 1

Изучение принципов работы радиомаячной системы посадки метрового диапазона с помощью программы Micro-Cap

Цель работы:

· изучение принципов работы радиомаячной системы

· исследование процесса формирования сигнала в точке приема (на борту воздушного судна) и его характеристики.

Краткие теоретические сведения

Системы посадки метрового диапазона наиболее широко используются в гражданской авиации.

В качестве международной системы посадки стандартизована система ILS (Instrument Landing System). Международным стандартам соответствуют отечественные системы СП-70, -75, -80.Наземное оборудование системы

ILS содержит пять РМ: курсовой (КРМ), глиссадный (ГРМ) и три маркерных -- дальний (ДМРМ), средний (СМРМ), ближний (БМРМ).

На рис.1 показан пример расположения радиомаяков системы ILS относительно ВПП.

Рис.1. Пример расположения радиомаяков системы ILS

Заданная траектория захода на посадку определяется положениями линий курса и глиссады, формируемых антенными системами курсового и глиссадного радиомаяков.

Информативный параметр сигнала в каналах курса и глиссады -- разность глубин модуляции радиосигналов.

Канал курса использует частотный диапазон 108... 112 МГц. КРМ расположен на оси ВПП. Антенная система КРМ формирует в различных модификациях системы либо две ДН, пересекающиеся на оси ВПП («равносигнальный» КРМ, рис. 2, а), либо две ДН, одна из которых имеет максимум в направлении оси ВПП, а другая минимум (нуль) в этом направлении (КРМ с «опорным нулем», рис. 2, б).

Рис.2. Диаграмма направленности антенн КРМ при равносигнальном (а) варианте и варианте с «опорным нулем» (б)

В равносигнальном варианте антенная система КРМ излучает синфазные AM сигналы с частотами модуляции F1 = 90 Гц и F2 = 150 Гц:

е1,2=Еm1,2f1,2(ц)(1+m1,2sin2рF1,2t)sin щt

где Еm1,2- амплитуды напряженностей полей в максимумах ДН;

f1,2(ц)- нормированные ДН в горизонтальной плоскости;

m1,2- коэффициенты амплитудной модуляции.

В дальней зоне при Еm1= Еm2= Еm результирующее поле равно

ер=е1+е2=Еm[f1(ц)+ f2(ц)][1+M1sin2рF1t+ M2sin2рF2t] sin щt,

где М1, М2- коэффициенты глубины пространственной модуляции.

Заданной линии курса (ЛК) соответствует направление, при котором М1 = М2 или разность глубин модуляции (РГМ) ?M = М2 - М1 = 0. Если две ДН пересекаются по оси ВПП, то необходимо выдерживать равенство m1 = m2.

В бортовой аппаратуре (рис. 3) принимаемый сигнал после детектора разделяется фильтрами Ф1, Ф2, настроенными на частоты F1 и F2. Полученные напряжения, пропорциональные коэффициентам модуляции, после детекторов Д1, Д2 подаются на схему сравнения СС. Сигнал с выхода последней пропорционален величине ?M, а следовательно, угловому отклонению точки приема от оси ВПП.

Рис.3. Структурная схема бортового оборудования курсового канала

В варианте КРМ с «опорным нулем» антенная система формирует в ДН f1(ц) AM-сигнал с частотами модуляции F1 и F2. В ДН f2(ц) формируется балансно-модулированный (БМ) сигнал с теми же частотами модуляции, фазы которых в двух лепестках отличаются на р:

е1=Еm1f1(ц)[(1+m1sin2рF1t)+(1+m2sin2рF2t)]sin щt,

е2=Еm2f2(ц)[(1+m1sin2рF1t)-(1+m2sin2рF2t)]sin щt.

При m1=m2=m амплитуда результирующего поля в дальней зоне

Ер=2Еm1f1(ц){1+M1sin2рF1t+M2sin2рF2t}.

Заданной линии курса соответствует направление, при котором ?M =0.

Для обработки сигналов на борту самолета в обоих вариантах построения КРМ используется одна и та же аппаратура.

Рассмотренные варианты КРМ используются в системах посадки I категории. Их недостатком является сильное влияние на положение линии курса сигналов, отраженных от местных предметов.

Канал глиссады использует частотный диапазон 328,6... 335,4 МГц. Глиссадные радиомаяки практически полностью аналогичны соответствующим КРМ. Бортовая аппаратура канала глиссады практически не отличается от бортовой аппаратуры канала курса.

В равносигнальных ГРМ (рис.5, а) антенная система состоит из двух антенн, ДН которых пересекаются по линии глиссады (ЛГ). В нижней антенне используется частота модуляции F1= 150 Гц, в верхней антенне -- F2 = 90 Гц. Заданной линии глиссады соответствует направление, при котором разность глубин модуляции ?М= 0.

В канале глиссады с «опорным нулем» (рис.5, б) нижняя антенна (НА) формирует ДН fна(и), которая соответствует излучению AM сигнала с частотами модуляции F1 и F2. Верхняя антенна (ВА) формирует двухлепестковую ДН fВА(и), минимум которой совпадает с направлением ЛГ. Этой антенной излучается балансно-модулированный сигнал.

Рис.4. Диаграмма направленности антенн ГРМ при равносигнальном (а) варианте и варианте с «опорным нулем» (б)

Маркерный канал работает на частоте 75 МГц и предназначен для фиксации прохождения самолетом определенных точек траектории снижения.

Антенна МРМ формирует ДН в виде направленной вверх воронки. Излучаемый сигнал является амплитудно-модулированным с частотой модуляции 400 (дальний), 1 300 (средний) или 3 000 Гц (ближний МРМ). Для идентификации МРМ используется дополнительная манипуляция сигналов последовательностью точек или тире.

В некоторых модификациях СП используют два маркерных радиомаяка, располагаемые на удалении от начала ВПП 4 км (дальний) и 1 км (ближний).

Пройдя через соответствующий фильтр, сигнал запускает схему световой и звуковой сигнализации. Кроме того, экипаж самолета имеет возможность прослушивать в телефоне код манипуляции сигнала МРМ.

Системы посадки метрового диапазона имеют ряд недостатков:

· узкий сектор относительно единственных линий курса и глиссады, где сохраняется линейная зависимость сигнала от угла отклонения от этих линий;

· искривления линий курса и глиссады из-за влияния рельефа местности и параметров подстилающей поверхности в зонах, примыкающих к радиомаякам;

· значительные габаритные размеры антенных устройств радиомаяков;

· невозможность использования глиссады ниже высоты порядка 15 м, что требует выполнения посадки на этапе выравнивания по другим радиосредствам или визуально.

Описание лабораторной установки и методика исследования

Лабораторная работа выполняется на персональной ЭВМ с использованием программы схемотехнического моделирования Micro-Cap 8 (MC8).

Модель равносигнального радиомаяка составлена на функциональном уровне из схемы замещения, выполняющей определенные операции преобразования сигнала.

Лабораторное задание

1. В библиотеке компонентов выбрать модель равносигнального радиомаяка (имя модели - MODEL. Mac) и щелчком курсора разместить модель на схеме.

2. В открывшемся окне заполнения значений атрибута Value указать численные значения управляемых параметров, которые были обозначены символами в директиве .PARAMETERS на схеме замещения модели, причем они перечисляются в той же последовательности, что и в директиве .PARAMETERS.

· для выполнения данного пункта необходимо открыть схему замещения, имя которой RRM.Mac и ознакомиться со списком управляемых параметров.

3. Выполнить моделирование в режиме «Анализ переходных процессов» («Transient Analysis»), вывести на экран и зарисовать с соблюдением масштабов следующие эпюры:

напряжения (в контрольных точках 6 и 7) V;

их спектр сигнала HARM(V).

Меняя значения управляемых параметров в соответствии со значениями приведенными в таблице 1 выполнить моделирование и зарисовать эпюры напряжения и спектра сигнала в контрольной точке 8 (т.е. на борту воздушного судна)

Таблица П1 Значения управляемых параметров

где m - глубина модуляции;

и - угловое отклонение направления на точку приема относительно равносигнального направления.

5. Исследовать изменение характеристик выходного сигнала при подаче помехи за счет переотражений от местных объектов.

· Значение помехи также указано в списке управляемых параметров как и1. Необходимо задать пару его значений ( 0,3; 0,5; 0,7) и исследовать они повлияют на характеристики выходного сигнала в контрольной точке 9.

ЗАМЕЧАНИЕ. При выполнении данного пункта значение угловое отклонение направления и=0.

Содержание отчета

Модель исследуемого в работе равносигнального радиомаяка;

Результаты лабораторных исследований (эпюры, характеристики, зависимости) с указанием параметров и условий моделирования;

Краткие выводы по отдельным пунктам и работе в целом.

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип построения системы посадки метрового диапазона.

2. Поясните принцип работы данной системы.

3. Изобразите диаграмму направленности антенны курсового радиомаяка при равносигнальном варианте и объясните принцип ее работы.

4. Изобразите диаграмму направленности антенны курсового радиомаяка при варианте с «опорным нулем» и объясните принцип ее работы.

5. Что собой представляет маркерный канал и как он работает?

6. Перечислите недостатки системы посадки метрового диапазона.

Размещено на Allbest.ru