Infohankesüsteemide kodutöö (1)

Seda tööd kasutades hoiad sa kokku kõvasti aega paljude jooniste, valemite ja muude asjade sisestamisega. Samuti on antud enamike ülesannete täpne lahendus. Mõnedes kohtades tuleb aga ise vaeva näha, sest mina nägin ja ei kavatsegi kõigi eest tööd ära teha.
Antud ülesanded on tehtud konkreetsete arvude ja andmetega, mis olid määratud sellel ajal mulle. Kui sul veab langevad mõned andmed kokku, võib-olla isegi kõik, kuid ÄRA OLE NII LAMMAS, ET EI KONTROLLI JA EI MUUDA MITTE MIDAGI NING KOPEERID KÕIK LIHTSALT ÜMBER!!!
INDIVIDUAALNE ÜLESANNE
IRZ0050 INFOHANKESÜSTEEMID 2010 a. sügissemester
Üliõpilane: SINU NIMI
Ülesanne nr. 1.
Asukoha määramiseks kasutatakse kauguste vahe meetodit. Raadiomajakad on paigutatud täisnurkse kolmnurga tippudesse B,A,C . Raadiomajakate vahelised kaugused on AB ja AC km. Navigatsiooniobjekt O on paigutatud nii, et kauguste vahed on AO – BO ja AO – CO on vastavalt antud km, leida lõikuvad asukoha jooned ja esitada tulemus graafiliselt. Selgitada, kuidas toimub praktiliselt kauguste vahe mõõtmine ja kuidas muutuvad asukoha joonte asendid, kui kauguste vahe määramisel mõõdetakse ajalist intervalli täpsusega δτ = ±1 μsec? (Vt. Veebist LORAN navigatsioonisüsteemi materjale).
B
O
o
A C
Selgitav joonis: Raadiomajakate asukohad on vastavalt A, B ja C. Majakate vahelised baaskaugused on antud.
Ülesanne nr.2.
Raadiosignaalile sagedusega g MHz mõjub harmooniline müra sagedusel d MHz. Kui signaali ja müra suhe on 2 dB, leida

• signaali ja häire segu kuju;
  
• parasiitamplituudmodulatsiooni koefitsient;
  
• parasiitsagedusmodulatsiooni sageduse deviatsioon .
  

Ülesanne nr.3.
Püstisesse asendisse paigutatud siledat metallplaati mõõtmetega a (pikkus) × b (laius) kiiritatakse kaugemal asuvast raadiosaatjast, mis töötab sagedusel f GHz.
Leida:
Selle metallplaadi efektiivne hajumispindala σ, kui metallplaat asetseb risti kiirguse suunaga ja kui metallplaadi pöördenurk horisontaaltasandis on φ kraadi.
Võrrelda saadud tulemusi. Millise reaalse lendava objektiga on selline metallplaat samase efektiivse pindalaga?
Millisena on see metallplaat nähtav D= 2 km kaugusel, kui raadiosaatja antenni suunadiagrammi pealehe laius horisontaaltasandil on α kraadi ja vertikaaltasandil 10 kraadi?
Ülesanne nr. 4.
Impulssseire radari sondeeriv signaal on täisnurkne raadioimpulss.

Saatja impulssvõimsus P kW.

Radari keskmine sagedus on f GHz

Sondeeriva impulssi kestvus τ μsec

Antenni suunadiagrammi laius horisontaaltasandil α kraadi nivool 3dB.

Antenni võimendus G dB

Radari objekti hajumispindala on σ ruutmeetrit

Radari vastuvõtja tundlikkus on

Radar asub kõrgusel H m.
Leida radari :

• Tegevuskaugus
  
• Avastatavate objektide lennukõrgus tegevuskauguse juures.
  
• minimaalne tegevuskaugus
  
• kauguse lahutusvõime
  
• kiiruse lahutusvõime
  
• asimuudi lahutusvõime
  
• kauguse ja kiiruse lahutusvõime muutus, kui täisnurkses raadioimpulsis kasutatakse lineaarset sagedusmodulatsiooni deviatsiooniga Δf MHz.
  

Ülesanne nr. 5.
Arvutada ja esitada sondeeriva raadioimpulssi määramatuse funktsioon MATLABi abil, kui sondeeriv signaal on lihtne raadioimpulss pikkusega τ, amplituudiga 1 ja täitesagedusega f. Kuidas muutub määramatuse funktsioon, kui raadioimpulss on lineaarse sagedusmodu-latsiooniga ja deviatsioon on Δf? Esitada kõik määramatuse funktsiooni lõiked.
TABEL 1.
Võtta andmed oma individuaalsele ülesandele!
Üliõpilane
a;b
cm
f
GHz
kraadi
AB
AC
km
AO-BO
AO-CO
km
P
kW
τ
µsec
G
dB
H
m
g;d
MHz
Δf
MHz

SINU PERENIMI
43;45
1,45
9
58
44
18
10
150
0,5
36
106
66
60;70
20
AGA minu andmed!
Ülesanne nr. 1.
Kommentaar: Muretse MathCAD, sest need arvutused on sellega tehtud. Võid ka käsitsi arvutada, kui on tahtmist ja aega. Kuidas toimub praktiliselt kauguste vahe mõõtmine LORANiga vaata netist .
Antud: AB = 58 km
B AC = 44 km
O AO – BO = 18 km
o AO – CO = 10 km
δτ = ±1µs
A C
Lõikuvate asukohajoonte leidmiseks moodustan alljärgnevad võrrandisüsteemid:
CO = AO – 10 ja BO = AO – 18
ja
Ehk numbriliselt
ja
Nende võrrandisüsteemide lahenditeks sain:
x1, y1 =
x2, y2 =
a1, b1 =
a2, b2 =
Saadud joonte lõikumine on toodud joonisel nr. 1.
Huvipakkuv lõikumiskoht on aga täpsemalt toodud joonisel nr. 2.
SINU JOONTE LÕIKEPUNKT EI PRUUGI OLLA ESIMESES VEERANDIS ja üsna tõenäoliselt asubki hoopis teises kohas (teistsugustel koordinaatidel), seega ära kopeeri neid pilte.
Selline ajaintervallide mõõtmine nõuab suurt täpsust. Juhul kui täpsus on näiteks δτ = ±1µs tähendab see seda, et mõlemad kõverad võivad kõikuda
c*δτ = 3*108*(±1*10-6) = ±300 m ja asukoha määramine pole üldse täpne.
Ülesanne nr. 2.
Kommentaar: Muretse Matlab kui tahtmist on proovida saada samasugust joonist.
Antud: Leida:
fs = 60 MHz signaali ja häire segu kuju?
fn = 70 MHz parasiitamplituudmodulatsiooni
S/N = 2 dB koefitsient MA = ?
c = 3*108 m/s parasiitsagedusmodulatsiooni sageduse deviatsioon Δf = ?
Lahendus:
10*log S/N = 2 dB | :10
log S/N = 0,2
S/N = 100,2 = 1,585 korda
Kuna S =
ja N = , seega
=> =>
Kui signaal on kujul s(t) =Assin(ωst) ja häire kujul n(t) =Ansin(ωnt), kus ωs = 2πfs ja ωn = 2πfn siis nende segu x(t) = s(t) + n(t) on:
Parasiitamplituudmodulatsiooni koefitsient on leitav:
MA = = = 0,794
Et signaali analüütiline kuju on xa(t) = x(t) + ixH(t), kus x(t) = Assin(ωst) + Ansin(ωnt) ja
xH(t) = ̶ Ascos(ωst ) ̶ Ancos(ωnt), siis üldistatud faas
Ψ(t) = arctan = arctan
Kuna f(t) = , siis
Head tuletise võtmist.
Kui f(t) on lõpuks käes siis saad sealt kätte fmax ja fmin
Väikese vihjena jäävad need mõlemad sõltuma ainult nii müra kui ka signaali amplituudidest ja sagedustest.
f(t) on maksimaalne kui lugeja on maksimaalne.
Valem fmax jaoks
fmax = 64,427 MHz
f(t) on minimaalne kui lugeja on minimaalne
Valem fmin jaoks
fmin = 32,354 MHz
Keskmine sagedus oleks seega
48,390 MHz
ning parasiitsagedusmodulatsiooni sageduse deviatsioon oleks seega
16,036 MHz
Ülesanne nr. 3.
Kommentaar: Võib teha ka mathcadi või matlabiga, kui soovi on.
Antud: Leida:
a = 43 cm σ = ?
b = 45 cm H = ?
f = 1,45 GHz V = ?
φ = 106 kraadi = 1,85 rad
D = 2 km
α = 9 kraadi = 0,157 rad
β = 10 kraadi = 0,174 rad
c = 3*108 m/s
Lahendus:
Metallplaadi pindala on:
S = a*b = 0,1935 m2
Lainepikkus on:
0,2069 m
Metallplaadi efektiivne pindala on leitav valemiga:
, kus
Kuna oluline on ainult
esimene periood, siis
võib olla ainult vahemikus 0...1. Seega
ning esimese perioodi jaoks
ja seega σ = 0,775 m2
Antenni suunadiagrammi pindala S on 2 km kaugusel leitav:
Ringjoon ümbermõõduga C = 2πr = πD
CH =
= = 157,080 m CV =
= = 174,533 m
S = CH* CV = 27415,644 m2 = 0,027 km2
Ülesanne nr. 4.
Kommentaar: Kui soovi on, võib teha ka mathcadi ja matlabiga.
Antud: Leida:
Ps = 150 kW Dmax = ?
f = 1,45 GHz HO = ?
τs = 0,5 µs Dmin = ?
α = 9 kraadi = 0,157 rad ΔD = ?
G = 36 dB Δv = ?
σ = 9,923*10-7 m2 Δα = ?
Pvmin = 1*10-13 W ΔD ja Δv muutus ?
HR = 66 m
Δf = 20 MHz
Lahendus:
Lainepikkus on:
0,2069 m
Antenni võimendus on:
10*log G = 36 dB | :10
log G = 3,6
G = 103,6 = 3981,0717 korda
Radari tegevuskaugus on leitav valemiga:
= 141177,544 m = 141,178 km
Avastavate objektide lennukõrgus tegevuskauguse juures on leitav, kasutades otsenähtavuse valemit:
=˃ = 649,723 m
Minimaalne tegevuskaugus on leitav valemiga:
, kus Δτv = 0,3*τs (st. juurde on arvestatud umbes 30% sondeeriva impulsi kestusest)
Seega = 97,5 m
Kauguse lahutusvõime on:
75 m
Kiiruse lahutusvõime on leitav:
Fvmin = = 2440000 Hz = 2,44 MHz
Δv = = 252413,793 m/s = 252,414 km/s
Asimuudi lahutusvõime on leitav valemiga:
Δα = D*α, kus D on kaugus radarist ja α on suunadiagrammi laius.
Maksimaalsel tegvuskaugusel on Δα = Dmax*α = 22164,874 m = 22,165 km
ja minimaalsel tegevuskaugusel Δα = Dmin*α = 15,308 m
Lineaarse sagedusmodulatiooniga sondeerival signaalil on sama kiiruse lahutusvõime kui ilma modulatsioonita signaalil. Kauguse lahutusvõime, kui täisnurkses raadioimpulsis kasutatakse lineaarset sagedusmodulatsiooni deviatsiooniga Δf = 20 MHz, on aga leitav:
ΔD = = 9,15 m
Ülesanne nr. 5.
Kommentaar: Lahendatav kasutades matlabi ja mathcadi, peamiselt lõigete jaoks. Jooniste näited Digisignaalide õpikust või Sonaritehnika õpikust peatükkide all: Täisnurkne impulsisisese modulatsioonita sondeeriv signaal ja Lineaarse sagedusmodulatsiooniga sondeeriv signaal.
Antud: Leida:
Ta = 0,5 µs Määramatuse funktsioonid ja nende
A = 1 lõiked Ψ0(τ, 0) ja Ψ0(0, Fv)
Fv = 1,45 GHz
Δf = 20 MHz
Täisnurkse impulsisisese modulatsioonita sondeeriva signaali korral on tema määramatuse funktsioon leitav valemiga:
Ψ0(τ, Fv) =
Siia kolmemõõtmeline määramatuse funktsiooni joonis.
Vihjena: otsi netist sellist matlabi m-faili nagu
http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/10961-ambiguity-function-plot
ja õige tulemus peaks olema ambiquity function of a pulse
Ψ0(τ, Fv) on keerulise reljeefiga kahemõõtmeline funktsioon, mida graafiliselt edastada on küllaltki keeruline. Sellepärast kasutatakse määramatuse funktsiooni uurimisel selle lõikeid erinevate tasapindadega.
Juhul kui Fv = 0, siis
Ψ0(τ, 0) = , kui
ja Ψ0(τ, 0) = 0, kui
Siia nt. mathcadiga tehtud joonis, mis on tuttav digisignaalide töötlemise õpikust.
Juhul kui τ = 0, siis
Ψ0(0, Fv) =
Siia nt. mathcadiga tehtud teine joonis, mis on samuti tuttav digisignaalide töötlemise õpikust.
Lineaarse sagedusmodulatsiooniga sondeeriva signaali korral on tema määramatuse funktsioon leitav valemiga:
Ψ0(τ, Fv) = , kus faasitegur
Juhul kui Fv = 0, siis
Ψ0(τ, 0) =
Siia nt. mathcadiga tehtud kolmas joonis, mis on samuti tuttav digisignaalide töötlemise õpikust.
Juhul kui τ = 0, siis see on sama kui juba eespool leitud lineaarse sagedusemodulatsioonita sondeeriva signaali korral
Ψ0(0, Fv) =
12