无线电测向的基本原理

其次章无线电测向的一般原理2.1 无线电波和传播2.4 无线电导航定位原理信号的调制和接收无线电测量原理导航系统的集成电路板2.1 无线电波以及传播无线电系统的目的是由放射台向接收用户传递消息点，主要是由放射台和接收用户两局部：信息源调制高频功放载波震荡器高频放大调解放大终端放射台接收用户无线电波以及传播无线电波的产生过程将循环交替进展下去的转换将在这个空间内进展，形成电场、磁场的相互激发并向外辐射与传播，产生电磁波，也称无线电波或者电波。Hz3000GHz,Km0.1mm。不同波段的无线电波，其传播特性有很大的差异。无线电波以及传播无线电波的产生无线电窗口：在0.3～10Ghz频段内的信号，大气传输的损耗小，适应电波穿越大气层的传播，此波段称为无线电窗口半透亮无线电窗口：30Ghz频段四周有个损耗谷，大气传输的损耗相对较小，此波段称为半透亮无线电窗口2.1 无线电波以及传播无线电波的极化方式无线电波的极化：在空间辐射场上某一固定位置上电场矢量端点随时间运动的轨迹为线极化、圆极化和椭圆极化。无线电波的极化与接收的关系：无线电接收机接收信号时需要对其极化进展调整以实现最正确的接收效果其正交的极化重量或者与其旋转方向相反的极化重量2.1 无线电波以及传播无线电波的传播特性自由空间的概念：它是电导率为零、相对介电常数和相对磁导率都恒为1的各向同性、均匀无耗介质空间，于真空中的光速。实际的传播介质：均匀性和随机性，因此电磁波的传播特性也随着发生变化，产生反射、折射、散射、绕射、散射、色散和吸取等现象，导致无线电信号的畸变。2.1 无线电波以及传播2.1.3 无线电波的的传播方式电波传播特性取决于媒质的构造特性和电波的特征参数质条件相匹配，就会产生出具有某种优势的传播方式：地面波传播天波传播视距传播散射传播2.1 无线电波以及传播2.1.3 无线电波的的传播方式地面波传播：无线电波沿地球外表的传播Groundwavepropagatio〕特点：信号质量好，传播比较稳定牢靠，并且没有多径效应；但随着无线电波的的频率的增高，波或者超长波的远距离通讯与导航，并且需要较高的功率和大尺寸的天线地波2.1.3 无线电波的的传播方式2.1 无线电波以及传播天波传播：无线电波由放射天线向高空辐射，在高空被电离层来连续的折射或者散射而返回地面接收点的传播方式，有时也称电离层电波传播〔ionosphericpropagation〕特点：与地面反射的屡次跳动传播，可实现数千公里甚至几万公里的信号传输，主要是短波通讯。播送的主要传播方式。2.1.3 无线电波的的传播方式天波2.1.3 无线电波的的传播方式2.1 无线电波以及传播2.1.3 无线电波的的传播方式视距传播：视距传播又称之间波传播或者空间波传播，是指在放射天线与接收天线相互看得见的距离内，无线电波有放射点直接到达接收点的传播，是一种直接的、对视的传播方式视距传播可以分为：地－地视距传播 地球曲率的影响地－空视距传播特点：放射和接收天线的高度打算视距传播的通信距离根本传播方式2.1.3 无线电波的的传播方式视距波2.1 无线电波以及传播无线电波的的传播方式散射传播：利用低空对流层或者高空电离层下缘的不均匀介质团对无线电波的不规章的散射作用，实现传播的目的称为散射传播，传播的距离可大大超过地－地视距传播。特点：可是实现远距离的信号传递，抗毁性好，保密性强，但需要强大的放射机、高增益天线和高灵敏度的接收来保证。2.1 无线电波以及传播天线的作用和分类作用：天线在不同设备和系统中的根本作用就是实现传输线的射频电流能量与空中传播的电磁波能量的转换，对线上和空中的电信号起到沟通和连接的作用。放射天线接收天线特点：是个可逆的无源设备，对同一个天线来说，既可以用来放射信号，也可以用来接收信号，并且接收和放射的方向性以及其他的性能也是一样的无线电波以及传播2.1.4 天线的作用和分类依据用途分：天线的构造：

通讯天线播送电视天线雷达天线侧向和导航天线线状天线面状天线无线电信号的调制、放射和解调无线电信号的产生无线电系统利用无线电波的实现数据的传输和参数的测量等功能信息的无线电信号，这一任务是由无线电放射机、放射天线及其附属设备完成。放射机的主要功能是产生足够的功率产生所需要的能用于传输的信号单极振荡式主振放大式2.2 无线电信号的调制、放射和解调单极振荡放射机调制器功率放大射频振荡器至天线无线电信号优点:简洁、经济、体积小、质量轻缺点：频率的稳定度低，不易进展简单的波形调制无线电以及传播无线电波的产生小功率射频振荡器中间射频功率振荡器输出射频功率放大器调制器掌握器调制器调制器射频放大器主控振荡器至天线调制信号主振放大式放射机无线电以及传播无线电波的产生放射机的主要性能指标工作频率或波段输出功率信号格式信号稳定度临道干扰总效率2.2.1 信号的调制信号的调制和接收调制：放射机把要传送的消息经过编码形成基带信号幅度、频率或相位等进展调整的过程目的：将频率较低的基带信号转移到频率较高的载波上，以便可以通过天线传播到空间，实现远距离传输的目的。信号的调制和接收信号的调制信号调制的主要作用：将消息或信号变换成易于传输的方式；提高系统的性能，特别是抗干扰力量；有效的利用频带，使多路信号或消息可以在同一个信道中进展传输信号的调制和接收信号的调制信号调制的方式：连续波调制脉冲调制线性调制非线性调制数字调制脉冲数字调制模拟调制信号调制1、调幅：载波的幅度被低频信号所掌握，这种调制叫调幅；2、调频：载波的频率被低频信号所掌握，这种调制叫调频；3、调相：载波的初相被低频信号所掌握，这种调制叫调相；信号的调制和接收信号的调制调幅调频与调相波P812.2 信号的调制和接收信号的接收无线电接收机的任务：接收天线将收到的微弱射频信号从混杂有各种干扰和噪声的背景中提取出来，并且经过放大、解调、解码后送入显示器或终端处理器，得到所需要的信息和参数。由于无线电信号很微弱，因此不能承受直接放大的方式，而是通常承受超外差接收方式，也就是超外差承受机。2.2 信号的调制和接收信号的接收超外差接收机组成：高频局部，包括低噪高频放大器、混频器和本机震荡器；中频放大器；解调器和视频放大器；2.2 信号的调制和接收2.2.2 信号的接收低噪高频放大器来自天线的接收机信号AGC掌握电压译码器和视频放大器混频器中频放大器本地振荡器解调器AFC掌握电压终端显示超外差接收机的组成框图信号的调制和接收信号的接收接收机的主要性能指标：灵敏度选择性保真度抗干扰力量动态范围和恢复时间噪声系数和噪声温度无线电测量原理依据测量在空间传播时的电信号参量来确定位置体进展有效的引导。然后利用几何参量与待求导航参数之间的数学关系的导航参数角测量原理距离测量原理几何参量的测量原理无线电测量原理角测量原理要完成方位角参量的测量，需要在导航台放射肯定的无线电信号，由安装在载体上的接收设备完成角度的测量，振幅法和相位法是方位角测量的两种常用方法。振幅法性天线放射信号，用户端利用方向性天线接收，定义为用户主动式站台主动式振幅法用户主动式振幅法2.3 无线电测量原理2.3 无线电测量原理相位法无线电传播时，相位与角度之间没有直接的对应关系，但可以通过实行措施使他们建立起对应关系，比方旋转方向性天线，绕圆周旋转无方向性天线，以及承受基线测量法等。旋转天线方向性图旋转无方向性天线基线方式距离测量原理距离测量一般包括测量矢径长度、距离差或者距离和，测量原理都是利用电磁波在均匀介质空间中传播的直线性和等速性，测量方法主要有相位、频率和脉冲。相位法频率法脉冲发2.3 无线电测量原理相位法通过测量电磁波在运载体和导航台之间信号相位的变化来确定距离或者距离2.3 无线电测量原理此时测量的距离是来回的双程相位差差和距离差之间的关系：2.3 无线电测量原理特点和缺乏：相位差实际上是描述以两个导航台为焦点的双曲面的方程，由于两个台站之间的距离比较大，因此相位法测距过程中常常会消灭多值问题，需要实行其他的方法消退多值模糊。2.3 无线电测量原理频率法利用放射信号与反射信号的差额来进展测量，因此必需有肯定的反射面，通常用来进展对地高度和相对水面高度根本原理放射信号为一线性时间调频信号，也就是其频率的变化和时间成正比，由于电磁波的传差得到距离。频率测高的根本原理无线电测量原理2〕 脉冲法利用锋利的脉冲对时间轴进展标定，然后通过脉冲间隔来读取时间，进展量测距离，通常可以分为：有源脉冲：指信号在用户和导航台之间经受了来回两个传播过程，无源脉冲：用户仅仅接收导航台发来的电波信号，利用本地时间测量信号的到达时间，同时通过接收信号的电文中获知信号的放射时间有源测距示意图无线电导航定位原理无线电导航定位是通过无线电信号参量所测量到的几何位置、姿势等。其中，方位、距离、姿势等导航参量可以直接的有无线电参量测量得到，而用户的位置参量则需要比较简单的运算，其方法主要有两种：位置线法：通过测量几何参量与几何位置之间的数学关系进展定位推航定位法：通过测量的物理参量〔如加速度、速度等〕与几何位置之间的运动学关系进展定位2.4 无线电导航定位原理位置面与位置线定位导航几何参量通常都是空间坐标的标量函数u(x,y,z),代表空间的标量场。在三维空间个固定的数据，对应于标量场中的某一个等位面u=u(x,y,z),称为位置面，如角位置面，距离位置面和距离差位置面等。位置线： 两个位置面的交线，位置线与另一个位置线或者位置面相交就可以得到用户的坐标2.4 无线电导航定位原理角位置面角参量都是相对于肯定的基准而言的台的连线而言，基准方向可以是直线，也可以是平面假设基准方向是直线，则角位置面为圆锥面，其矢量方程：假设基准方向是某一个平面，则角位置面也为一平面，其矢量方程：2.4 无线电导航定位原理距离位置面假设测量的是物理距离，则位置面为一球面，通过球面相交确定用户的位置：2.4 无线电导航定位原理定位解算值解〔如卡尔曼滤波，神经网络，小波变换〕等迭代法的过程：1〕确定初始值2〕利用函数关系进展一次迭代，计算出第一次迭代的位置参数3〕将上一次迭代得到的位置参数作为初始值代入方程，进展其次次迭代，计算其次次迭代的位置参数4〕比较两次迭代的位置参数的差异，当两次迭代的解在肯定程度上很接近时，则可以停顿迭代。2.4 无线电导航定位原理推航定位推航定位是很多自备式导航系统和设备的主要定位方式积分，主要步骤为：1〕给定用户或