Использование РТС для навигации

Не использовать фреймы при просмотре страницы

11.3. Применение разностно-дальномерных радиотехнических систем

Навигационная характеристика разностно-дальномерных радиотехнических систем

•     Разностно-дальномерные системы предназначены для определения линий положения и места самолета. Основными их преимуществами являются большая дальность действия, высокая точность определения места ЛА, возможность применения на любых высотах полета, высокая степень автоматизации бортового оборудования. Разностно-дальномерные системы состоят из наземного оборудования и бортовой аппаратуры.

•    Наземное, оборудование разностно-дальномерных систем включает несколько (не менее трех) передающих станций, объединенных в одну группу. Наземные станции разнесены между собой на расстояния, называемые базами. В каждой группе одна станция является ведущей, остальные-ведомыми (рис. 18.).



Рис.18. К принципу действия разностно-дальномерной системы

•    Наземные станции в определенной последовательности излучают сигналы. На ЛА эти сигналы принимаются специальной аппаратурой, автоматически измеряются временные разности прихода сигналов от наземных станций, по ним рассчитываются разности расстояний от самолета до ведущей и ведомых станций.

•    Разность расстояний до пары станций является навигационным параметром линии положения ЛА, которая на земной поверхности имеет форму гиперболы, поэтому разностно-дальномерные системы иногда называются гиперболическими.

•    Измерение двух разностей расстояний до трех станций-ведущей и двух ведомых-обеспечивает одновременно определение Двух линий положения и, следовательно, места ЛА.

•    Работа наземных станций одной группы синхронизируется так, что каждая из ведомых станций излучает сигналы через строго определенные промежутки времени относительно сигналов ведущей станции. В принципе синхронизация достигается при одновременном излучении сигналов всеми станциями, но такой метод трудно реализовать технически, так как не обеспечиваются однозначное определение линий положения и распознавание сигналов каждой ведомой станции без дополнительной их маркировки. Чтобы. избежать этих недостатков, в разностно-дальномерных системах в качестве синхронизирующего используется сигнал ведущей станции, а на ведомых станциях вводятся дополнительные временные задержки, обеспечивающие однозначное взаимное расположение сигналов на шкале времени (последовательность прихода сигналов в точку приема).

•    В зависимости от характера излучаемых сигналов и способа измерения временных разностей различают импульсно-фазовые радионавигационные системы ( ИФ РНС) и фазовые радионавигационные системы ( ФРНС).

•    Рассмотрим временные соотношения, которые характеризуют работу ИФРНС (рис.18.). Ведущая станция А излучает сигнал, который принимается на борту ЛА в точке М через время, равное

t_A = Д_АМ / c ,

где Д_АМ - расстояние от ведомой станции до ЛА, с - скорость распространения радиоволн.

•    На ведомой станции Б сигнал станции А принимается через время t_{б. Б}, равное времени распространения сигнала вдоль базы АБ:

t_б.Б = Д_АБ / c .

•  Ведомая станция Б излучает собственный сигнал относительно ведущей станции через время задержки (суммарной задержки), равное

t_з.Б = t_б.Б + t_п.Б ,

 где t_п.Б- постоянная (кодовая) временная задержка станции Б.

•   Задержка t_п.Б исключает неоднозначность определения линии положения, возникающую при одновременном излучении сигналов ведущей и ведомой станциями, когда одной и той же временной разности соответствуют две линии положения.

•   Задержка t_п.Б вводится для обеспечения необходимой последовательности прихода сигналов ведомых станций на ЛА во всей рабочей области системы (для опознавания на борту ЛА ведомых станций), а также для исключения одновременного прихода сигналов на ЛА от нескольких наземных станций. Изменение постоянной задержки ведомых станций обеспечивает также изменение режима работы системы (кодирование).

•  Сигнал, излученный ведомой станцией Б, принимается на ЛА через время

t_Б =  t_б.Б + t_п.Б + Д_БМ / с ,

 где Д_БМ - расстояние от ведомой станции до ЛА.

•    Бортовой аппаратурой определяется разность времени прихода сигналов от ведущей н ведомой станций:

.

•   Так как величина t_з.Б= t_б.Б+ t_п.Б  является постоянной и известной для данной пары станций, исключение ее из полученной временной разности позволяет определить разность расстояний до наземных станций:

,

где

.

•    Аналогично определяется разность расстояний до другой пары наземных станций

,

 где

.

•    Постоянные задержки ведомых станций t_п.Б и t_п.В устанавливаются различными и существенно различающимися по величине, а базовые задержки t_б.Б и t_б.В зависят от базовых расстояний.

•   В бортовой аппаратуре ИФРНС определение временной разности прихода сигналов от наземных станций производится в два приема: сначала грубо-по огибающей радиоимпульсов, затем точно-по характерной точке высокочастотного излучения в каждом импульсе (по фазе). Первое измерение исключает многозначность, второе измерение обеспечивает высокую точность.

•    В ФРНС наземные станции излучают сигналы сравнительно длинными посылками. Разность расстояний от самолета до наземных станций определяется путем измерения разности фаз принимаемых сигналов:

.

•    Разность расстояний до наземных станций определяется по формуле:

,

 где f - частота сигналов.

•    Таким образом, место ЛА по системе РСДН можно определять только в зоне поверхностного сигнала от каждой из трех выбранных наземных станций. Точность определения места ЛА зависит от точности измерения временных разностей и положения ЛА относительно наземных станций.

•    Наиболее полное и наглядное представление о возможностях применения разностно-дальномерных систем дает рабочая область, которая ограничивается кривой равной точности, соответствующей заданной точности определения места ЛА, и дальностями приема сигналов от наземных станций.

Определение линий положения и места ЛА с помощью разностно-дальномерных радиотехнических систем

•    Определение линий положения и места ЛА в разностно-дальномерных системах производится с помощью специального бортового оборудования. Оно предназначено для приема сигналов наземных станций, автоматического измерения и индикации временных разностей или разности фаз, преобразования гиперболических координат в геодезические или ортодромические.

•    Если в комплект бортовой аппаратуры РСДН входят приемоиндикатор и преобразователь координат цифровой (ПКЦ), определение линий положения и места ЛА производится в ПКЦ по временным разностям, поступающим из приемоиндикатора. Место ЛА определяется в геодезической и ортодромической системах координат.

•   При совместном использовании приемоиндикатора и ЦВМ ПНК определение геодезических и ортодромических координат ЛА про- изводится в ЦВМ ПНК по временным разностям, поступающим из приемоиндикатора.

•   Разработана также аппаратура, решающая указанные выше задачи в едином бортовом устройстве.

•  Если на самолете установлен только приемоиндикатор, определение линий положения и места ЛА может производиться с помощью специальной карты РСДН по временным разностям, снятым с табло приемоиндикатора.

•   Следует отметить, что в рассмотренных вариантах применения бортового оборудования РСДН линиями положения являются геодезические меридианы и параллели, ортодромические меридианы и параллели, а также гиперболы на карте РСДН.

• Вследствие возможного большого удаления места ЛА от опорной точки найденные координаты могут значительно отличаться от фактических координат ЛА, поэтому при решении задач подобного типа применяется метод последовательных приближений. За опорную точку при каждом цикле решения задачи принимается полученное место ЛА. Для исключения ошибочного перехода опорной точки в другую зону (а значит, и места ЛА) «скачок» опорной точки ограничивается по расстоянию. Это особенно важно при нахождении ЛА вблизи продолжения базовых линий (границы между зонами). Количество циклов решения задачи (приближений) зависит от взаимного положения тройки станций и расположения ЛА в рабочей зоне. Оно может составить от нескольких циклов до сотни.

  Подготовка к полету с применением разностно-дальномерных радиотехнических систем

•     Подготовка к полету производится в соответствии с документами, определяющими общую и навигационную подготовку к полету.

•     При подготовке к полету с использованием разностно-дальномерных систем штурманскому составу дополнительно необходимо:
  - оценить возможности применения конкретных групп станций разностно-дальномерных систем по участкам маршрута;
  - выбрать тройки станций по участкам маршрута и наметить рубежи (точки) перехода с одной тройки станций на другую (с одной группы станций на другую);
  - подготовить исходные данные для ввода в цифровой преобразователь координат, в ЦВМ ПНС или в аппаратуру А-723;
  - при использовании в полете только приемоиндикатора выбрать и подготовить листы специальной карты РСДН;
  - проверить работоспособность бортовой аппаратуры и при необходимости ввести исходные данные.

•     После прокладки маршрута на полетной карте необходимо оценить возможность применения конкретных групп станций разностно-дальномерных систем по участкам маршрута. Оценку возможностей применения стационарных систем РСДН производить по справочным картам, на которых нанесены рабочие области систем. При этом следует помнить, что граница рабочей области разностно-дальномерной системы не является устойчивой. Она может смещаться в одну или в другую сторону до 200 - 300 км, а иногда и более в зависимости от условий распространения радиоволн, соотношения сигнал/шум на входе приемника, типа приемоиндикатора и ЛА.

•     Для оценки возможностей использования мобильных систем РСДН необходимо знать рабочие области для каждой конкретной группы станций. Указанные области должны быть отмечены на рабочей карте старшего штурмана части.

•     Необходимость выбора наземных станций появляется при использовании систем с числом ведомых станций более двух, например Европейской группы станций РСДН. Выбор пар станций и определение рубежей перехода с одной пары на другую не представляют затруднений, так как эта задача легко решается глазомерно на карте с нанесенной рабочей областью системы и положениями наземных станций. В качестве ведомых станций выбираются наименее удаленные станции, при этом выбираются те пары станций, угол пересечения линий положения от которых ближе к 90°.

•    Для применения РСДН необходимо заранее подготовить исходные данные для ввода в аппаратуру, к которым относятся:
  - геодезические координаты наземных станций;
  - суммарные временные задержки ведомых станций;
  - геодезические координаты ППМ.

•    Кроме того, при применении ПКЦ типа А-713 надо выбрать координаты опорной точки.

•    Подготовка исходных данных для ввода в цифровой преобразователь координат зависит от варианта его использования. Такими вариантами могут быть:
  - определение места ЛА только в геодезической системе координат;
  - определение места ЛА как в геодезической, так и в ортодромической системе координат.

•    В первом варианте подготовка к полету с использованием стационарных систем РСДН является наиболее простой, так как координаты наземных станций, опорных точек, а также временные задержки ведомых станций введены в постоянное запоминающее устройство бортовой аппаратуры РСДН.

•    При использовании в этом варианте мобильной системы РСДН в преобразователь координат необходимо ввести геодезические координаты трех наземных станций, координаты опорной точки и суммарные временные задержки ведомых станций. Геодезические координаты наземных станций и временные задержки сообщаются службой радиотехнического обеспечения полетов.
•    Во втором варианте использования бортового оборудования РСДН выполнить подготовку к первому варианту и запрограммировать маршрут полета. Программирование маршрута заключается во вводе в запоминающее устройство преобразователя координат основных точек маршрута (ППМ).
•    Если преобразование координат выполняется в вычислителе ПНС, ввод исходных данных аналогичен вышерассмотренному. При этом программирование маршрута полета не является дополнительной операцией, так как она выполняется в любом случае при подготовке к полету.

•    Если в состав бортового оборудования входит аппаратура типа А-723, к исходным данным относятся:
  - признак выбора РСДН (автоматический или ручной);
  - признак типа РСДН;
  - признаки конкретной группы станций выбранной РСДН;
  - расчетные координаты места ЛА;
  - координаты наземных станций и суммарные задержки ведомых станций (только для мобильных РСДН).

•   Если в состав бортового оборудования системы РСДН входит только приемоиндикатор, не имеющий связи с преобразователем координат, место ЛА определяется по специальным картам РСДН с сеткой линий положения. Необходимые листы карты подбираются по сборной таблице, помещенной в нижней части зарамочного оформления листов карты. На такую карту наносят основные точки маршрута и линию заданного пути.
•    Перед полетом штурман экипажа проверяет работоспособность бортовой аппаратуры и при необходимости вводит исходные данные в преобразователь координат. Работоспособность бортовой аппаратуры РСДН проверяется с помощью встроенного контроля.
•    Полная проверка работоспособности бортового оборудования РСДН может производиться штурманом по работающим наземным станциям системы. При исправной работе бортового оборудования полученные гиперболические координаты (временные разности), а также геодезические или ортодромические координаты должны соответствовать координатам места ЛА (стоянки ЛА).

• Чтобы закрепить усвоенный материал, пожалуйста, пройдите следующий тест

• Чтобы перейти в начало страницы, нажмите СЮДА!