Thí nghiệm định vị dẫn đường điện tử

1

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC
KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ VÀ DẪN ĐƯỜNG ĐIỆN TỬ

BÀI 1: PHƯƠNG TRÌNH RADAR
2. Nội dung, các bước thực hành và đánh giá:
1b. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa SNR tối thiểu yêu cầu và cự ly phát hiện tối đa của trạm Radar


40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
0
200
400
600
800
SNR toi thieu de phat hien muc tieu (dB)
Cu ly phat hien muc tieu toi da (Km)
delta1= 7.0 (dBsm), delta2=10.0 (dBsm), percent1=0.5, percent2=2.0


RCS mac dinh = 16.0 (dBsm)
RCS+delta1=23.0 (dBsm)
RCS-delta2=6.0 (dBsm)
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
0
200
400
600
SNR toi thieu de phat hien muc tieu (dB)
Cu ly phat hien muc tieu toi da (Km)

Cong suat mac dinh pt = 1000.0 (kW)
0.5*pt = 500.0 (kW)
2.0*pt = 2000.0 (kW)
2

2b. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa giá trị cự ly R và SNR

3. Câu hỏi đánh giá:
Câu 1: Dựa vào đồ thị phần 1b và 2b ta thấy rằng khi giá trị SNR yêu cầu tối thiểu càng tăng thì
cự ly phát hiện tối đa của trạm Radar càng giảm.
Câu 2: Từ đồ thị phần 1b và 2b ta nhận thấy rằng:
- Với cùng một mức SNR tối thiểu thì RCS càng tăng thì cự ly phát hiện mục tiêu tối đa
càng giảm.
- Với cùng một mức SNR tối thiểu công suất càng tăng thì cự ly phát hiện mục tiêu càng
tăng.

40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
40
60
80
100
Cu ly phat hien muc tieu (Km)
SNR (dB)
delta1= 7.0 (dBsm), delta2=10.0 (dBsm), percent1=0.5, percent2=2.0


RCS mac dinh = 16.0 (dBsm)
RCS+delta1=23.0 (dBsm)

RCS-delta2=6.0 (dBsm)
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
60
70
80
90
Cu ly phat hien muc tieu (Km)
SNR (dB)


Cong suat mac dinh pt = 1000.0 (kW)
0.5*pt = 500.0 (kW)
2.0*pt = 2000.0 (kW)
3

BÀI 2: DIỆN TÍCH HIỆU DỤNG RADAR RCS
2a. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa góc chiếu xạ θ và RCS của tấm phẳng hình tròn:

2b. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa góc chiếu xạ θ và RCS của hình trụ tròn:


0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
-60
-40
-20
0
20
40
60
80

100
Goc chieu xa (do)
Dien tich phan xa hieu dung RCS (dBsm)
RCS cua tam phang tron ban kinh = 10.0 (m), tai tan so = 0.1 (GHz)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
Goc chieu xa (do)
Dien tich hieu dung radar RCS (dBsm)
Tan so chieu xa = 9.9 GHz
4

2c. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa góc chiếu xạ θ và RCS của hình nón cụt:

3. Câu hỏi kiểm tra:
Câu 1: Các yếu tố ảnh hưởng đến diện tích phản xạ hiệu dụng:
a. Trường hợp tổng quát: RCS = S
P
x k
f
x k
d

Do đó RCS phụ thuộc vào:
- S

P
: diện tích bề mặt vật lý của mục tiêu được chiếu xạ  Hình dạng, kích thước của mục
tiêu.
- k
f
: Hệ số phản xạ  Vật liệu tính chất của bề mặt phản xạ.
- k
d
: Hệ số hướng tính.
b. Hình trụ: RCS phụ thuộc vào góc chiếu xạ θ và bán kính trụ tròn.
c. Tấm phẳng hình tròn: RCS phụ thuộc vào góc chiếu xạ θ và bán kính trụ tròn.
d. Hình nón cụt: tọa độ z của các đáy, góc nửa đỉnh α và góc chiếu xạ θ.
Câu 2:

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
Goc chieu xa (do)
Dien tich hieu dung radar RCS (dBsm)
Tan so chieu xa = 9.9 GHz
5

BÀI 3: HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS
Câu 1: Lưu đồ thuật toán tính toán tọa độ vệ tinh

Xác định vector
vị trí r của vệ tinh
với tâm của Trái Đất
Xác định giá trị
chuyển động
trung bình n
Lập quan hệ giữa giá
trị thực f, giá trị độ
lệch tâm E và
giá trị trung bình μ
Xác định tọa độ hình
học của vệ tinh k
tại thời điểm t
Sử dụng thời gian
phụ thuộc tính toán
chính xác
giá trị quỹ đạo


Câu 2:
 Quỹ đạo elip lý tưởng: hệ tọa độ ECEF (Earth-centered and Earth-fixed) bao gồm 3 trục:
X, Y, Z, trục X là đường thẳng nối tâm trái đât với giao điểm của đường xích đạo với
kinh tuyến gốc. Trục Z trùng với trục quay của Trái đất. Trục Y là đường thẳng vuông
góc với mặt phẳng XCZ có chiều theo chiều tay phải.

 6 yếu tố Keplerian xác định tọa độ vệ tinh

a
Bán kính trục chính

Kích cỡ và hình dạng quỹ đạo
e
Độ lệch tâm
ω
Argument cận điểm
Mặt phẳng quỹ đạo trong hệ biểu kiến
Ω
Góc xoay phải
i
Độ nghiêng
μ
Mean anomaly
Position in the plane


6

BÀI 4: XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊNH VỊ GPS
Câu 1: Lưu đồ thuật toán tính toán tọa độ máy thu:

Lập phương trình
tính giá trị giả cự ly
cơ bản P
Tuyến tính hóa
phương trình tính
khoảng cách
hình học p
Viết lại phương trình
P dưới dạng vector
Ax = b

Giải hệ trên ra các số
gia, cộng các giá trị
này với vị trí xấp xỉ
của máy thu
Kiểm tra
số gia đủ nhỏ
chưa
Kết thúc
Bắt đầu
Đ
S

Câu 2:
 DOP (Dilution of Precision) là sự giảm độ chính xác của phép tính toán tọa độ máy thu.
 Các dạng DOP thường được sử dụng:


7

BÀI 5: XỬ LÝ TÍN HIỆU GPS
Câu 1: Phương trình toán biểu diễn cấu trúc tín hiệu GPS phát ra từ vệ tinh k:

P
C
, P
PL1
, P
PL2
, là năng lượng của tín hiệu với C/A hoặc P code
C

k
là chuỗi C/A code gán cho vệ tinh thứ k
P
k
là chuỗi P(Y) code gán cho vệ tinh thứ k
D
k
là chuỗi dữ liệu định vị
f
L1
, f
L2
là tấn số sóng mang tương ứng với L1 và L2

Câu 2:

Tốc độ đồng hồ (Clock rate): Tốc độ cơ bản của đồng hồ là 10.23 Mhz. Trên thực tế, tốc
độ đồng hồ vệ tinh được cố ý đặt thấp hơn 4.45 x 10
-10
so với giá trị danh nghĩa.
Tần số chip mã C/A là 1.023 MHz.
Các chuỗi nhị phân giả ngẫu nhiên (PRN) được tạo bởi bộ ghi dịch 10 bit hồi tiếp. Xung
đồng hồ được đưa vào bit thứ nhất, nội dung mã C/A lấy ở bit 10. Đặc tính của bộ ghi dịch hồi
tiếp phụ thuộc cách nhận thông tin tại bit 1.
G1 có đa thức 1 + x
3
+ x
10
, G2 có đa thức 1 + x
2

+ x
3
+ x
6
+ x
8
+ x
9
+ x
10
.
Phương pháp lấy dữ liệu ra là tạo mã C/A cho vệ tinh có mã nhiễu giả ngẫu nhiên PRN1.

Câu 3: Sơ đồ khối khâu xử lý tín hiệu trong bộ thu GPS