General requirements of measurement accuracy of height and aircraft vertical speed

Height နဲ႕ Vertical speed တိုင္းတာတဲ့ equipment ဟာ ယခုေခတ္ေပၚ aircraft ေတြမွာ မရွိမျဖစ္ မပါမျဖစ္ပါရမယ့္ ပစၥည္းတစ္ခုျဖစ္လာပါတယ္။ အဲဒီ equipment ေတြ တနည္းအားျဖင့္ altimeter ေတြအကူအညီနဲ႔ problem ေတြကိုေျဖရွင္းေပးပါတယ္။

• ၁။ ေလယာဥ္ သို႔မဟုတ္ ဟယ္လီေကာ္ပတာမ်ား စတက္သည့္အခ်ိန္မွ ဆင္းသက္သည့္အခ်ိန္အတြင္း ထိန္းသိမ္းေမာင္းႏွင္ျခင္း၊
• ၂။ ေျမမ်က္ႏွာျပင္ပံုသ႑န္အား ေလယာဥ္မွ သို႕မဟုတ္ အာကာသယာဥ္ေပၚမွ တုိင္းတာျခင္း၊
• ၃။ အျခားၿဂိဳလ္မ်ားေပၚသို႕ အာကာသယာဥ္မ်ား ညွင္သာေသာဆင္းသက္မႈ soft landing စနစ္မ်ားတြင္ အလိုအေလ်ာက္ထိန္းသိမ္းျခင္း၊
• ၄။ အာကာသယာဥ္မ်ားအား ပဲ့ထိန္းစနစ္ျဖင့္ပစ္လႊတ္ၿပီးေနာက္ လမ္းေၾကာင္းတစ္ေလ်ာက္ အလြတ္ ပ်ံသန္းေနေစရန္ အလိုအေလ်ာက္ထိန္းသိမ္းျခင္း၊
• ၅။ Satellite မ်ားႏွင့္ ၿဂိဳလ္မ်ား၏ အျမင့္ကိုတုိင္းတာျခင္း၊
• ၆။ ေနရာအမ်ိဳးမ်ိဳးတြင္အသံုးျပဳေသာပစၥည္းမ်ား၌ အျမင့္တုိင္းတာျခင္း။

Altimeter ကိုအသံုးျပဳၿပီးေျဖရွင္းတဲ့ problem ေတြေတာ္ေတာ္မ်ားမ်ားဟာ အထက္ပါ assignment ေတြက problem ေတြပဲျဖစ္ပါတယ္။

ပိုင္းေလာ့ရဲ႕ orientation အတြက္ tactical problem ေတြေျဖရွင္းဖို႕ altimeter ဟာအေျခခံ ကိရိယာျဖစ္ပါတယ္။ ဒီ့အျပင္ ဒီေရအတက္အက်ရွိေသာ၊ ေရခဲတုံးမ်ားေမ်ာေနေသာ သမုဒၵရာေရမ်က္နွာျပင္ရဲ႕ level ၊ ေရလွိဳင္း အျမင့္ အစရွိသည္တို႕ကုိလည္း altimeter မ်ားအသံုးျပဳ၍တုိင္းတာႏိုင္ပါတယ္။

လ၊ မားစ္ၿဂိဳလ္၊ ဗီးနပ္စ္ၿဂိဳလ္ အစရွိတဲ့ၿဂိဳလ္ေတြရဲ႕မ်က္ႏွာျပင္ေတြေပၚ အာကာသယာဥ္ေတြဆင္းသက္ မႈကို soft landing လို႕ေခၚပါတယ္။ အဲလုိဆင္းသက္မႈမ်ိဳးေတြမွာ altimeter ႏွစ္မ်ိဳးမွ တစ္မ်ိဳးမ်ိဳးကို သံုးေလ့ရွိပါတယ္။ အဲႏွစ္မ်ိဳးကေတာ့ high-altitude radio altimeter (75-10km)၊ low-altitude radio altimeter (12km-3m)။

Satellites မ်ားမွာ altimeter တပ္ဆင္ၿပီး ကမၻာ့ geoid ကိုတုိင္းတာျခင္းဟာ သမားရိုး geophysical study နည္းလမ္းမ်ားထက္ ပိုၿပီးတိက်ပါတယ္။ အကယ္၍ global geoid ကိုတိုင္းတာမယ္ဆုိရင္ measurement accuracy ကို 5 m အထိလက္ခံပါတယ္။ altimeter နဲ႕တုိင္းတဲ့အခါမွာေတာ့ measurement accuracy ကို 1 m အထိတိုင္းတာႏိုင္ပါတယ္။

Altimeter ေတြမွာ အေျခခံက်တဲ့ factor ေတြကေတာ့ height measurement accuracy and aircraft vertical speed ပဲျဖစ္ပါတယ္။ aircraft ေတြရဲ႕ class ကြဲျပားသလို တိုင္းတာတဲ့အခါ လုိအပ္တဲ့ accuracy ကလည္းကြဲျပားေနတာေၾကာင့္ ဘယ္ေလာက္ထိအမွားခံႏိုင္သလဲ ဆုိတာကို တိတိက်က်ေပးဖုိ႕လုိအပ္ပါတယ္။ ဆုိလုိတာက altimeter တစ္လံုးစတင္တည္ေဆာက္ ေတာ့မယ္ဆုိရင္ ဘယ္လိုရည္ရြယ္ခ်က္နဲ႕သံုးမယ္၊ ဘယ္လုိ aircraft အမ်ိဳးအစားမွာသံုးမယ္၊ accuracy ဘယ္ေလာက္ရွိရမယ္ဆုိတာမ်ိဳးကိုတိတိက်က်သိထားဖုိ႕လုိအပ္ပါတယ္။ တကယ္တမ္းကေတာ့ altimeter ေတြဟာ မညီညာတဲ့မ်က္ႏွာျပင္ကုိ ရုိက္ၿပီးျပန္လာတဲ့ signal ကိုအသံုးျပဳရတာျဖစ္ပါတယ္။ အဲဒါေၾကာင့္ Height နဲ႕ Vertical speed တိုင္းတာတဲ့အခါ ျဖစ္လာတဲ့အမွားဟာ random character ရွိပါတယ္။ မ်ားေသာအားျဖင့္ measurement accuracy ကို “ ∆ “ နဲ႕ျပေလ့ရွိၿပီး ျဖစ္ႏိုင္ေျခ P(∆) = 0.95 ယူေလ့ရွိပါတယ္။ တကယ္လို႕ measurement error က Gaussian distribution အတုိင္းပ်ံ႕ႏွံ႔ေနတယ္ဆုိရင္ measurement accuracy ဟာ ∆ = 2 sigma‌‌‌‌ . sigma - one-sigma value. Table 1.1 မွာ တခ်ိဳ႕ေသာ aircraft ေတြရဲ႕ measurement error မ်ားကိုသူတို႕ရဲ႕ technical characteristic ေတြနဲ႕တြဲျပထားပါတယ္။

Requirements of measurement accuracy ဟာ ပစၥည္းတည္ေဆာက္ရာ၌ရႈပ္ေထြးမႈ ႏွင့္ ပစၥည္းတန္ဖိုးတို႕ႏွင့္ ဆက္စပ္ေနပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ requirements of measurement accuracy of height and aircraft vertical speed တုိ႕ကိုေရြးခ်ယ္တြက္ခ်က္တဲ့အခါ ဘယ္ေလာက္ safety ျဖစ္သလဲ၊ mass ဘယ္ေလာက္ရွိမလဲ၊ အရြယ္အစား၊ တန္ဖိုး အစရွိသည္တုိ႕ကိုပါထည့္သြင္းစဥ္းစားတြက္ခ်က္ ရပါတယ္။ measurement accuracy ကိုထိခိုက္ႏိုင္တဲ့ ေနာက္ထပ္အေရးႀကီးတဲ့ parameter ေတြရွိပါေသးတယ္။ အဲဒါေတြကေတာ့ aircraft ေတြရဲ႕ angle of roll နဲ႕ dip angle, pitch angle တို႕ပဲျဖစ္ပါတယ္။ ရွင္းေအာင္ထပ္ေျပာရရင္ေတာ့ aircraft ေတြ ဘယ္ညာေစာင္းတာနဲ႕ ေရွ႕ေနာက္စိုက္က်သြား လန္တက္သြားတဲ့ အခါမ်ိဳးေတြကိုေျပာတာျဖစ္ပါတယ္။ typical altimeter ေတြမွာေတာ့ angle of roll ၄၀-၅၀ ဒီဂရီ နဲ႕ dip angle, pitch angle ၂၀ ဒီဂရီအထိ လက္ခံထားပါတယ္။ အဲဒီဒီဂရီေတြအထိတိမ္းလုိ႕ေစာင္းလုိ႕ ျဖစ္လာတဲ့ error ေတြကို လက္ခံႏိုင္ေအာင္ဒီဇိုင္းလုပ္ထားပါတယ္။ အဲဒီဆိုးက်ိဳးေၾကာင့္ျဖစ္လာတဲ့ error ေတြကို gyro stabilization antenna assembly သံုးၿပီးျပန္ခ်ိန္ညွိပါတယ္။ ေျပာရရင္ေတာ့ aircraft ဘယ္လုိေစာင္းေစာင္း လႊင့္ထုတ္ဖမ္းယူေနတဲ့ radio beam ကိုတိမ္းေစာင္းမသြားပဲနဂိုအတိုင္းရွိေအာင္ (antenna ေစာင္းမသြားေအာင္) ထိန္းေပးတဲ့ပစၥည္းတပ္ဆင္အသံုးျပဳျခင္းအားျဖင့္ measurement accuracy ကိုျမွင့္တင္ေပးပါတယ္။ သို႔ေပမယ့္ အဲဒီ့နည္းလမ္းဟာ ကုန္က်စားရိတ္ျမင့္မားတဲ့အတြက္ မ်ားေသာအားျဖင့္ space system မ်ားအတြက္သာအသံုးျပဳေလ့ရွိၿပီး ေလယာဥ္မ်ား ဟယ္လီေကာ္ပတာမ်ားတြင္ေတာ့ wide diagram ရွိတဲ့ antenna မ်ားကိုအသံုးျပဳျခင္းျဖင့္ measurement accuracy ကိုျမွင့္တင္ေပးပါတယ္။

Table 1.1

Radar gun (or) speed gun

နည္းပညာအားျဖင့္မရႈပ္ေထြးပဲ အသံုး၀င္တဲ့ေရဒါအမ်ိဳးအစားေလး အေၾကာင္းကို မွ်ေ၀ လိုက္ျခင္းပဲ ျဖစ္ပါတယ္။ Radar gun ဆိုတာ Doppler radar အေသးစားေလးပဲျဖစ္ပါတယ္။ သူ႕ကုိ အရာ၀တၳဳေတြရဲ႕ အလ်င္ကို တုိင္းတဲ့အခါ ၊ အထူးသျဖင့္ ေမာ္ေတာ္ယဥ္ေတြ ဘယ္အလ်င္နဲ႕ ေမာင္းေနတယ္ ဆိုတာကို သိလုိတဲ့အခါ သံုးပါတယ္။ ဒါ့အျပင္ ေဘ့စ္ေဘာ၊ အေျပး စတဲ့ ေရြ႕လ်ားေနတဲ့ ပစၥည္းေတြ လူေတြရဲ႕ အလ်င္ကိုသိလုိတဲ့ အားကစားနည္းေတြမွာ လည္းသံုးပါတယ္။ Radar gun ဟာ အရာ၀တၳဳရဲ႕ တည္ေနရာ အေနအထားကိုမျပပါဘူး။ သူနဲ႔ခ်ိန္ၿပီးပစ္လုိက္တဲ့ အရာ၀တၱဳ (သို႔) လူရဲ႕ အလ်င္ကိုပဲ ထုတ္ေပးပါတယ္။ Radar gun ေတြကို လက္နဲ႕ကိုင္ရတဲ့ ေသနတ္ပံုစံနဲ႕ထုတ္လုပ္သလို ဆိုင္ကယ္၊ ကား စတဲ့ ယဥ္ေတြမွာလဲတပ္ဆင္အသံုးျပဳၾကပါတယ္။ ဒီကေန႔ေခတ္မွာေတာ့ မ်ားေသာအားျဖင့္ Radar gun ေတြကို X band (8 to 12 GHz), K band (18 to 26.5 GHz), Ku band (12 to 18GHz) , Ka band (26.5 to 40 GHz), IR Band (infrared) ေတြမွာျပဳလုပ္ၾကပါတယ္။ Radar gun ကို သိပၸံပညာရွင္ Bryce K.Brown က ၁၉၅၄ ခုႏွစ္ မတ္လမွာ တီထြင္ၾကံဆခဲ့ပါတယ္။ Chicago ၿမိဳ႕မွာ စတင္အသံုးျပဳခဲ့ပါတယ္။ ျပဳလုပ္ထားပံုကေတာ့ ရိုးရွင္းပါတယ္။ သူ႔မွာ radio transmitter နဲ႕ receiver ပါရွိပါတယ္။ transmitter ကေန radio signal ကိုလႊင့္ထုတ္ၿပီး receiver ျပန္လာတဲ့ signal ကို ျပန္ဖမ္းယူပါတယ္။ ေသခ်ာတာကေတာ့ Doppler effect ေၾကာင့္ ဒီ frequency ႏွစ္ခုဟာ ျခားနားေနမွာ ျဖစ္ပါတယ္။ ဒီျခားနားခ်က္ကေန အရာ၀တၱဳရဲ႕ အလ်င္ကိုတြက္ထုတ္သြားတာပဲ ျဖစ္ပါတယ္။ ယဥ္ထိန္းရဲမ်ားအတြက္ အေတာ္ပဲအသံုး၀င္တာကို ေတြ႕ရပါတယ္။ Traffic နဲ႕ဆိုင္တဲ့ Radar gun ေတြဟာ ပံုစံုအမ်ိဳးမ်ိဳးနဲ႕ထြက္ပါတယ္။ လက္နဲ႕ကိုင္တြယ္ခ်ိန္ရြယ္တုိင္းတာရတာမ်ိဳး၊ အၿငိမ္တိုင္းတာရတာမ်ိဳး၊ မိမိယဥ္ပါ ေရြ႕လ်ား သြားလာရင္း တုိင္းတာႏိုင္တာမ်ိဳး အစရွိသျဖင့္ အမ်ိဳးမ်ိဳး ထုတ္လုပ္ၾကပါတယ္။ လက္နဲ႕ကိုင္တြယ္ ခ်ိန္ရြယ္တုိင္းတာရတဲ့ အမ်ိဳးအစားေတြဟာ ဘက္ထရီနဲ႕ ျဖစ္ပါတယ္။ အျငိမ္တုိင္းတာရတဲ့ အမ်ိဳးအစားေတြကုိေတာ့ ယဥ္ထိန္းရဲကားေတြမွာတပ္ဆင္ေလ့ ရွိပါၿပီး antenna တစ္ခု သုိ႔မဟုတ္ ႏွစ္ခုပါရွိတတ္ပါတယ္။ သူတို႕ဟာကားမ်ားကုိ ရပ္ထားၿပီးတိုင္းတာေလ့ ရွိပါတယ္။ သြားလာရင္း တုိင္းတာႏုိင္တဲ့အမ်ိဳးအစားေတြကိုလည္း ယဥ္ထိန္းရဲယဥ္မ်ားတြင္ တပ္ဆင္အသံုးျပဳ ေလ့ရွိပါတယ္။ စည္းမဲ့ကမ္းမဲ့ေမာင္းႏွင္သြားေသာ ယဥ္မ်ားကိုလိုက္လံဖမ္းယူရင္း တုိင္းတာႏုိင္ပါတယ္။ အမ်ားၾကီး အသံုး၀င္ပါတယ္။ ကၽြန္ေတာ္တို႕လို ဖြင့္ၿဖိဳးဆဲႏိုင္ငံမွာ ဒီလုိေရဒါမ်ိဳးေလးေတြကေန စတင္ထုတ္လုပ္ အသံုးျပဳမယ္ဆိုရင္ သင့္ေတာ္ပါတယ္။

ပံု - Radar gun (or) speed gun

ေသးစိတ္သိရွိလိုလ်င္ http://www.radargunsblog.com/ မွာဖတ္ရႈႏိုင္ပါတယ္။

Unambiguous effect

ပံု (၁) unambiguous effect

Unambiguous effect ဆုိတာကုိ နားလည္ေအာင္ေျပာရမယ္ဆုိရင္ ကၽြန္ေတာ္တုိ႔ transmitted signal ရဲ႕ pulse ေနာက္တစ္ခုမလာခင္မွာ reflected signal ရဲ႕ pulse ႏွစ္ခု သံုးခုကိုေတြ႕ေနတယ္ဆိုရင္ အဲဒီ reflected signal pulse ေတြထဲက ဘယ္ pulse ကုိေရြးခ်ယ္ရမယ္ ဆုိတာ ရႈပ္ေတြးၿပီး ဒိြဟျဖစ္ေစပါတယ္။ ပိုရွင္းေအာင္ကၽြန္ေတာ္ပံုႏွင့္တကြ ထပ္ရွင္းပါအံုးမယ္။ ပံု(၁) မွာၾကည့္ပါ။ အစိမ္းေရာင္နဲ႔ ျပထားတဲ့ signal ဟာ transmitted signal ျဖစ္ၿပီး အျပာေရာင္နဲ႔ ျပထားတာဟာ received signal ပါ။ signal မွာ 1 , 2 , 3 ဆိုတဲ့နံပါတ္ေလးေတြက pulse တစ္ခုခ်င္းဆီရဲ႕ နံပါတ္ေတြပါ။ transmitted signal ရဲ႕ first pulse (1) အစိမ္းေရာင္ က တားကဒ္ကုိထိၿပီး ျပန္လာတဲ့ အျပာေရာင္ received signal ကို (1) နဲ႔ ပဲျပန္ျပထားပါတယ္။ ေနာက္ကနံပါတ္ေတြလည္းအလားတူပါပဲ။ အဲဒီလုိျပန္ဖမ္းမိတဲ့ခါ လႊင့္ထုတ္တဲ့ transmitted signal မွ ဒုတိယ pulse ကိုမေရာက္ေသးဘူး ျပန္ဖမ္းမိတဲ့ေကာင္ေတြက ႏွစ္ခုသံုးခုျဖစ္လာတဲ့ခါ (အေပၚပံု) ဘယ္ pulse ေၾကာင့္ ဘယ္ pulse ျပန္လာတယ္ဆိုတာကို မေရြးႏုိင္ဘူးျဖစ္သြားပါတယ္။ ခုပံုမွာကၽြန္ေတာ္က 1 , 2, 3 ... တပ္ေပးထားလုိ႕ 1 က 1 ေၾကာင့္ ျပန္လာတယ္လုိ႕သိတာကိုး။ ေနာက္တစ္ခုက signal ရဲ႕ အစလိုမ်ိဳးမွာၾကည့္တာျဖစ္ေနလို႕ ပထမဆံုးလႊင့္လုိ္က္တဲ့ pulse ကရုိက္လို႔ ျပန္လာတဲ့ဟာက ပထမဆံုးဖမ္းမိတဲ့ pulse ပဲလို႔ခန္႔မွန္းလို႕ရတာေလ။ တကယ္လက္ေတြ႔ မွာက တစ္ခ်ိန္လံုးလႊင့္ထားၿပီးဖမ္းေနတာ။ တားကဒ္မရွိရင္ ဘာမွျပန္မဖမ္းမိဘူး။ စေတြ႕ၿပီဆိုတာနဲ႕ ဆက္တုိက္မိေတာ့တာ။ စၿပီးဖမ္းမိတဲ့ received signal pulse ဟာ ဘယ္ transmitted signal ရဲ႕ ဘယ္ pulse ေၾကာင့္ျပန္လာဟာလဲဆိုတာကို မသိႏုိင္ဘူးျဖစ္သြားပါတယ္။ အဲလိုမသိတာကို သိေအာင္လုပ္ရမယ္။ ဘယ္လိုလုပ္သလဲဆုိေတာ့ transmitted signal ရဲ႕ period ( T ) ကိုေရြးခ်ယ္ပါတယ္။ ဘယ္လိုျဖစ္ေအာင္ ေရြးခ်ယ္သလဲဆိုတာ ကၽြန္ေတာ္ဆက္ေျပာပါ့မယ္။ ျပန္လာတဲ့ reflected ( received ) signal ဟာ t=2R/c ခ်ိန္က်မွ ျပန္မိတာမဟုတ္လား။ အေ၀းဆံုးမွာရွိတဲ့ တားကဒ္ကုိရိုက္ၿပီးျပန္လာမယ့္ signal ဟာ အခ်ိန္အၾကာဆံုးမွမိမွာပဲ။ အဲေတာ့ အဲဒီအခ်ိန္ကို တြက္လုိက္တယ္ ။ t= 2Rmax/c ေပါ့။ အဲလိုရတယ့္အခ်ိန္ထက္ transmitted signal ရဲ႕ period ကိုၾကီးေအာင္ေရြးခ်ယ္ထားပါတယ္။ T > t ။ ဒါဆုိရင္ခုဏလိုမျဖစ္ေတာ့ပဲ received signal ရဲ႕ ပထမဆံုး pulse ဟာ သူျဖစ္ေပၚလာေစဖုိ႕ လႊင့္ထုတ္လိုက္တဲ့ transmitted signal pulse ေနာက္မွာ ပဲေပၚေတာ့မွာပါ။ ေအာက္ပံုမွာၾကည့္ပါ။ တနည္းေျပာရရင္ received signal pulse ဟာ သူ႔ ေရွ႕ မွာလႊင့္ထားတယ့္ transmitted signal pulse ေၾကာင့္ဆုိတာေသခ်ာသြားပါၿပီ။ ဒီလုိျဖစ္ေအာင္ လုပ္ထားတာေလးကို unambiguous effect လို႔ေခၚတာပဲျဖစ္ပါတယ္။ အခ်ဳပ္အားျဖင့္ မွတ္ရမွာကေတာ့ signal ရဲ႕ period ကိုေရြးခ်ယ္တဲ့ခါ ဒီ unambiguous effect ကိုစဥ္းစား ေရြးခ်ယ္ရတယ္ဆိုတာပဲျဖစ္ပါတယ္။

T > 2Rmax/c

Frequency radio range finders with symmetrical linear frequency modulation

ပံု(၁) Frequency radio range finders with symmetrical linear frequency modulation

Frequency radio range finders with nonsymmetrical linear frequency modulation မွာကၽြန္ေတာ္တို႕ Doppler effect ကိုထည့္မစဥ္းစားထား ေသးတဲ့ အတြက္ ေရြ႕ေနတဲ့ target ေတြရဲ႕ range ကိုရွာလို႔မရႏုိင္ခဲ့ပါဘူး။ ဒါေပမယ့္ ျငိမ္ေနတဲ့ target ေတြရဲ႕ range ေတြကိုေတာ့ တိတိက်က်တြက္ထုတ္ႏုိင္ခဲ့ၿပီျဖစ္ပါတယ္။ အခု ေတာ့ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ Doppler effect ကိုထည့္စဥ္းစားထားပါၿပီ။ သူ႕ေၾကာင့္ reflected signal မွာျဖစ္လာမယ့္ beat frequency ဟာ ပံုမွာျပထားတဲ့အတုိင္းရိုးရွင္းလွပါတယ္။ တကယ္လို႔သာ Doppler မရွိခဲ့ဘူးဆိုရင္ signal ကို symmetrical linear frequency modulation လုပ္ထားတာမို႕ beat frequency ဟာတစ္ဘက္ႏွင့္ တစ္ဘက္ ညီေနမွာျဖစ္ပါတယ္။ ဒါေပမယ့္ Doppler ပါလာတဲ့အခါ beat frequency ဟာ ပံုမွာျပထားသလို beat frequency (1) ႏွင့္ beat frequency (2) ဆိုၿပီး ႏွစ္ခုျဖစ္လာပါတယ္။ အဲဒီမွာ တစ္ခုက Doppler effect ေၾကာင့္ နည္းေနၿပီး တစ္ခုကေတာ့ Doppler effect ေၾကာင့္ပဲ ပိုမ်ားေနပါတယ္။ အဲလိုေလးျဖစ္ေနတာကေန beat frequency ေကာ Doppler frequency ေကာ တြက္ထုတ္ထားပါတယ္။ beat frequency ရၿပီဆိုရင္ Frequency radio range finders with nonsymmetrical linear frequency modulation တုန္းကလုိပဲ ကၽြန္ေတာ္တုိ႔ ရည္မွန္းခ်က္ target ရဲ႕ အကြာအေ၀းကိုလြယ္လင့္တကူ တြက္ထုတ္ႏုိင္ၿပီျဖစ္ပါတယ္။ ဒီ system မွာေတာ့ ကၽြန္ေတာ္တုိ႔ ရည္မွန္းခ်က္ target ဟာ ေရြ႕ေနသည္ျဖစ္ေစ ရပ္ေနသည္ျဖစ္ေစ သူ႕ရဲ႕ အကြာအေ၀းကို တုိင္းတာ တြက္ထုတ္ႏုိ္င္ၿပီးျဖစ္ပါတယ္။

Frequency radio range finders

ဒီ system ဟာ linear frequency modulation ကို အေျခခံၿပီး စဥ္းစားထားတာ ျဖစ္ပါတယ္။ ရိုးရိုးရွင္းရွင္းေလးေပမယ့္ ေတာ္ေတာ္ေလးသေဘာက်ဖို႔ေကာင္းပါတယ္။ linear frequency modulation မွာ frequency ဟာ တသတ္မွတ္တည္းမဟုတ္ပဲ ေတာက္ေလ်ာက္က်ခ်င္က်သြားမယ္ ၊ တက္ခ်က္တက္လာမယ္ဆုိတာ သိၿပီးသားျဖစ္ပါ လိမ့္မယ္။ ပံု (၁-က) မွာလုိေပါ့။ အဲဒီလိုျဖစ္ေနတဲ့ properties ေလးကို အေျခခံထား ပါတယ္။ တစ္ကယ္လုိ႔သာကၽြန္ေတာ္တို႕ အသံုးျပဳတဲ့ signal ဟာ တစ္သတ္မွတ္ ထဲျဖစ္မယ္ဆုိရင္ ( linear frequency modulation မဟုတ္ခဲ့ရင္ ) ခုလို frequency ႏွစ္ခုရဲ႕ ျခားနားခ်က္ကို ရွာလုိ႔မရပါဘူး။ ဒါမဲ့ တကယ့္လက္ေတြ႕မွာေတာ့ ပုံ (၁-က) တုန္းကလို႔ signal မ်ိဳးဘယ္လိုမွထုတ္လို႔မျဖစ္ႏုိင္ပါဘူး။ oscillator ကမထုတ္ႏုိင္သလို transmitter ၊ receiver ေတြမွာလဲ အကန္႕အသတ္ limitation ေတြရွိပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ frequency radio range finders ေတြမွာ ပုံ (၁-ခ) မွာျပထားတဲ့အတိုင္း nonsymmetrical linear frequency modulation ၊ symmetrical linear frequency modulation နဲ႕ harmonic linear frequency modulation signal ေတြကိုသာအသံုးျပဳၾကပါတယ္။

Frequency radio range finders with nonsymmetrical linear frequency modulation

ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ ဖမ္းမိတဲ့ signal ဟာ လႊင့္ထုတ္လုိက္တဲ့ signal နဲ႕ယွဥ္မယ္ဆုိရင္ အခ်ိန္ အတုိင္းအတာတစ္ခု ေနာက္က်ေနပါလိမ့္မယ္။ အဲလို အခ်ိန္တစ္ခု ေနာက္က် ရတာဟာ target ကိုသြားထိၿပီး ျပန္လာရတာေၾကာင့္ပဲ ျဖစ္ပါတယ္။ အဲဒီေၾကာင္းကို radio range finder အေၾကာင္းေျပာတုန္းက ေျပာခဲ့ၿပီးပါၿပီ။ အဲေတာ့ အဲဒီအခ်ိန္ဟာ ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ လုိခ်င္တဲ့ range ပါပဲ။ အဲဒီအခ်ိန္ ကို frequency ႏွစ္ခုျခားနားထားတဲ့ beat frequency ( fd ) ကေနတြက္ထုတ္ယူႏုိင္ ပါတယ္။

ခက္တာက beat frequency က ႏွစ္ခုျဖစ္ေနတာပါပဲ။ တစ္ခုတက္သြားရင္ တစ္ခုက် သြားတယ္။ ဒီလိုျဖစ္ ေနေတာ့ td ကလည္းႏွစ္ခုျဖစ္ေနျပန္ေရာ။ ပုံ (၂) မွာေသခ်ာၾကည့္ေစ လုိပါတယ္။

အဲေတာ့ ဘယ္ td ကိုေရြးရမလဲဆုိတာျပသနာျဖစ္လာပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ ဒီ system မွာ Tm ≫ tdmax ျဖစ္ေအာင္လုပ္ထားပါတယ္။ အနည္းဆံုး ဆယ္ဆေလာက္ ပိုႀကီးေအာင္ လုပ္ထားပါတယ္။ ဒီေတာ့ graph ႏွစ္ခုျဖတ္ၿပီး ေနာက္ပိုင္းမွရလာတဲ့ td ကိုယူစရာမလုိ ေတာ့ဘူးေပါ့။

ဒီလိုဆုိရင္ေတာ့ ကၽြန္ေတာ္တို႕လုိခ်င္တဲ့ beat frequency ကိုရၿပီျဖစ္တဲ့အတြက္ range ကိုတြက္ထုတ္ႏုိင္ၿပီျဖစ္ပါတယ္ခင္ဗ်ာ။ ဒီ system ဟာ ေရြ႕ေနတဲ့ target ေတြရဲ႕ range ကိုေတာ့ရွာလို႔မရေသးပါဘူး။ Doppler ဆိုတာၾကီးကိုထည့္မစဥ္းစားထား ေသးတဲ့ အတြက္ျဖစ္ပါတယ္။ ဒါေပမယ့္ ျငိမ္ေနတဲ့ target ေတြရဲ႕ range ေတြကိုေတာ့ တိတိက်က် တြက္ထုတ္ႏုိင္ၿပီျဖစ္ပါတယ္။ radar system with symmetrical linear frequency modulation က်ရင္ေတာ့ ေရြ႕ေနတာေကာ ၿငိမ္ေနတာေကာ အားလံုးရဲ႕ range ကို တိုင္းတာတြက္ထုတ္လို႔ရမွာျဖစ္ပါတယ္။ အခ်ိန္ရရင္ရသလို ကၽြန္ေတာ္တင္ျပ ေပးသြား ပါမယ္ခင္ဗ်ာ။

radio range finders

Radar system တစ္ခုမွာ target ရွိမရွိဆိုတာသိရံုနဲ႕ မလံုေလာက္ ေသးပါဘူး။ အဲဒီ target ရဲ႕ အကြာအေ၀း ၊ အလ်င္ ၊ ေထာင့္ စတာေတြကိုအတိအက်တိုင္းတာ ေပးႏိုင္ဖို႔ လိုအပ္ပါတယ္။ ဒါမွသာ ဒီ target ရဲ႕ တည္ေနရာ ၊ လုပ္ေဆာင္မႈ နဲ႕ ရည္ရြယ္ခ်က္ ကိုတိတိက်က်ေျပာႏုိင္မွာျဖစ္ပါတယ္။ ပထမဦးစြာ အကြာအေ၀းတိုင္းတာျခင္းအပိုင္း ကေန စတင္ရေအာင္။
radio range finder ဆိုတာ radio နညး္ပညာဆုိင္ရာ ပစၥည္းတစ္ခုျဖစ္ပါတယ္။ reflected signal ရဲ႕ time delay ကေန target အထိအကြာအေ၀းကို တုိင္းတာျခင္းပဲ ျဖစ္ပါတယ္။

t=2R/c ; ဒီအေျခခံေဖာ္ျမဴလာေလးကေနတြက္ထုတ္သြားတာပဲျဖစ္ပါတယ္။ ေဖာ္ျမဴလာ ေလးက ရွင္းရွင္းေလးပါ။ ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ signal တစ္ခုကိုလႊင့္ထုတ္လိုက္တဲ့အခ်ိန္ကေန ျပန္မိတဲ့ အခ်ိန္ၾကားက time taken ေလးကိုတြက္ထားတာပါ။ signal ျပန္ေရာက္ဖို႕ဆိုရင္ အသြားေကာအျပန္ေကာလိုတာမို႕ 2R ျဖစ္ေနတာပါ။ R က ကၽြန္ေတာ္တုိ႕ ေရဒါနဲ႕ target ၾကားကအကြာအေ၀းပါ။ ကၽြန္ေတာ္တို႕ေရဒီယိုေ၀့ဖ္ေတြဟာ အလင္းအလ်င္ နီးပါးနဲ႕ သြားတာမုိ႕ c နဲ႕ျပန္စားထားတာပါ။ ဒီေတာ့ ဒီေဖာ္ျမဴလာေလးမွာ reflected signal ရဲ႕ time delay ကုိသာသိရင္ကၽြန္ေတာ္တို႕ range ( R ) ကိုသိၿပီေပါ့ဗ်ာ။ ဒီလို time delay ကိုရွာတဲ့အခါ နည္းအမ်ိဳးမ်ိဳးနဲ႕ရွာၾကပါတယ္။ ဒါေၾကာင့္ေအာက္ပါအတုိင္း radio range finders မ်ားကိုအမ်ိဳးအစားခြဲျခားႏိုင္ပါတယ္။

၁။ frequency radio range finders ၊

၂။ phase radio range finders ၊

၃။ impulse radio range finders ၊

၄။ radio range finders with complex signals ။

ဒီ range finders ေတြကို ကၽြန္ေတာ္အခ်ိန္ရရင္ ရသလို ေရးသြားမွာျဖစ္ပါတယ္ ခင္ဗ်ာ။

A radar with moving target system against the background of passive jamming (2)

ပံု(၁) blog diagram of a radar with moving target system

ဆက္ၾကရေအာင္ဗ်ာ။ Mixer 3 ကေနထြက္လာတဲ့ reference signal ကို phase detector 1 နဲ႕ 2 ထဲကုိထည့္ပါတယ္။ တစ္လိုင္းကိုတုိက္ရိုက္ထည့္ေပမယ့္ တစ္လိုင္း ကိုေတာ့ phase inverter နဲ႕ phase ၉၀ ဒီဂရီခ်ိန္းၿပီးမွထည့္လိုက္ပါတယ္။ အဲဒီေတာ့ တစ္လုိင္းက sin( ω o - ω local oscillator ) တစ္လုိင္းက cos( ω o - ω local oscillator ) ေပါ့။ phase detector ရဲ႕အဓိကအလုပ္ကေတာ့ phase ျခားနားခ်က္ကိုရွာေပးတာပါ။ signal ႏွစ္ခုသူ႕ထဲကိုထည့္ လိုက္တယ္။ အဲဒီ့ signal ႏွစ္ခုရဲ႕ phase ျခားနားခ်က္ရွိတဲ့ resultant signal ကိုထုတ္ေပးတာပါ။ phase detector အထြက္ဘယ္လို ထြက္တယ္ဆိုတာကို ေအာက္ကပံုမွာ vector diagram နဲ႕ေကာ time domain မွာေကာ ျပထားပါတယ္။

ပံု(၂) output signal from phase detector

where...

Vr - resultant vector , Vre - vector of reference signal , Vc - vector of usefull signal , Vd - out put signal from phase detector ။                                            Phase dector ကိုဘာလို႔သံုးသလဲဆိုေတာ့ ကၽြန္ေတာ္တုိ႔ system က moving target system မဟုတ္လား။ ကၽြန္ေတာ္တို႕ရဲ႕ target ဟာေရြ႕ေနမွာေလ။ ဒီလိုဆိုေသခ်ာေပါက္ Doppler effect ပါလာၿပီေပါ့။ ဒါေပမယ့္ passive jamming ကေတာ့ ေရြ႕လ်ားေနတာ မဟုတ္တဲ့အတြက္ သူတို႔ကိုထိၿပီးျပန္လာတဲ့ reflected signal မွာ Doppler effect ပါမလာပါဘူး။

ပံု(၃) functional diagram of rejector filter

Rejector filter ရဲ႕ functional diagram ကို ပံု(၃) မွာျပထားပါတယ္။ သူရဲ႕အလုပ္ကေတာ့ ၀င္လာတဲ့ signal ကို period တစ္ခုေရႊ႕ၿပီး ေရႊ႕မထားတဲ့ signal ထဲကႏွဳတ္ေပးပါတယ္။ ပံု(၆)မွာ b(t) နဲ႕ f(t) ဟာ phase detector ႏွစ္ခုကထြက္လာတဲ့ signal ေတြကို period တစ္ခုေရႊ႕ထားတဲ့အေနအထားပါ။ အဲလိုႏွဳတ္လိုက္တဲ့အခါ jamming ေတြကို ရိုက္ၿပီးျပန္လာတဲ့ signal ဟာ အားလံုးနီးပါးတစ္ခုကေနတစ္ခု ႏွဳတ္ၿပီး ေက်သြားပါတယ္။ ပံု(၄) မွာၾကည့္ပါခင္ဗ်ာ။

ပံု(၄) output signal of rejector filter , reflected from the passive jamming

rejector filter ကဒီ system မွာအဓိကအက်ဆံုးလို႔ေျပာလို႔ရပါတယ္။ သူ႕ရဲ႕ transfer function နဲ႕ jamming ရဲ႕ spectrum နဲ႕ ကိုတြဲၾကည့္လို္က္ပါ။ ဘယ္လိုျဖတ္ထုတ္ လိုက္သလဲဆိုတာ ရွင္းသြားပါ လိမ့္မယ္။

ပံု(၅) transfer function of rejector filter and spectrum diagram of jamming

ေနာက္ပိုင္းကေတာ့ သိပ္ခက္ခက္ခဲခဲမရွိ ေတာ့ပါဘူး။ ခါတုိင္းတြက္ထုတ္ေနၾက ပံုစံအတိုင္းပါပဲ။ rejector filter ကထြက္လာတဲ့ signal ကို ႏွစ္ထပ္တင္ ၊ channel ႏွစ္ခုမို႔ ျပန္ေပါင္း ၊ square root ရွာ ၊ ထြက္လာတဲ့ signal ရဲ႕ အင္နာဂ်ီကို integrator ကေန အင္တီဂရိတ္လုပ္ၿပီး သတ္မွတ္ထားတဲ့ threshold နဲ႕ျဖတ္ ။ ဒီလိုျဖတ္ၾကည့္လုိ႔ threshold ထက္ေက်ာ္ရင္ target ရွိတယ္ ၊ မေက်ာ္ရင္ target မရွိဘူးေပါ့။ ဒါပါပဲ။ ပံု(၆) မွာ သူ႔ အမွတ္နဲ႕သူထြက္လာမဲ့ signal ေတြကိုဆြဲျပထားပါတယ္။ ဒီ moving target system against the background of passive jamming နဲ႕ပတ္သတ္ၿပီး calculation ေတြ estimation အပိုင္းေတြေလ့လာလုိရင္ ကၽြန္ေတာ့္ ဂ်ီေမးလ္ကေနတဆင့္ ေတာင္းယူႏုိင္ပါတယ္ ။ အဆင္ေျပေျပေလ့လာႏုိင္ၾကပါေစခင္ဗ်ာ…

ပံု(၆) အမွတ္တစ္ခုခ်င္းဆီတြင္ထြက္ေသာ signal ပံုစံမ်ား