1.1. История развития и принципы радионавигации

Глава 1 История развития И принципы Радионавигации

1.1 Основные понятия и определения

Как отмечалось выше, источниками информации при решении навигационных задач могут быть различные события и явления естественного и искусственного происхождения: астрономические данные, параметры и законы изменения магнитного, гравитационного и электромагнитного полей, инерциальные явления в движущихся массах и т.п.

Навигационную систему, которая использует для решения своих задач только естественные поля и данные называют автономной. Типичным примером могут служить системы астронавигации или инерциальные (см. раздел В.5) системы. Если же для работы системы необходимы искусственные поля и данные, созданные внешними (по отношению к потребителю) источниками, систему называют неавтономной.

Радионавигационной системой (РНС) называют совокупность радиоустройств, а также вспомогательных технических средств, расположенных как на объекте (потребителе), так и вне него, и предназначенных для решения задач навигации. При решении указанных задач РНС используют радиосигналы внешних искусственных источников с известными координатами – опорных радионавигационных точек (ОРНТ), поэтому РНС относятся к классу неавтономных.

Используемые в РНС методы определения местоположения (позиции) объекта делятся на позиционные и непозиционные. Методы, позволяющие однозначно определить текущее местоположение потребителя без привлечения данных о его местоположении во все предшествующие (начиная с начала движения) моменты времени, относятся к классу позиционных, в противном случае – к классу непозиционных [1]. Большинство современных РНС реализуют позиционные методы; автономные навигационные системы, как правило, являются непозиционными. Простейшим примером непозиционной системы может служить описанные выше счетчик пройденного пути (одометр), а также инерциальные навигационные системы.

В процессе функционирования РНС решает задачу навигационно-временных определений (НВО), основным содержанием которой является определение вектора состояния (ВС) потребителя. В качестве компонент ВС обычно рассматривают пространственные координаты потребителя x, у, z, составляющие вектора скорости а также поправку шкалы времени потребителя (ШВП) относительно системной шкалы времени (СШВ).

Перечисленные составляющие ВС не являются параметрами радиосигнала и не могут быть непосредственно измерены радиотехническими методами. Поэтому в РНС реализован косвенный метод определения компонент ВС: потребитель (П) измеряет некоторые параметры принятого радиосигнала (радионавигационные параметры – РНП): время его прихода t, фазу (или разность фаз ) относительно некоторого опорного генератора, доплеровский сдвиг частоты F_д, амплитуду сигнала А и др. Измеренным РНП сопоставляются функционально связанные с ними величины — навигационные параметры (НП), характеризующие положение потребителя относительно ОРНТ: углы визирования ОРНТ, дальности R или разности дальностей R до нескольких ОРНТ, и т. п. Затем, используя навигационные функции – априори известные функциональные зависимости между НП и компонентами ВС, а также априорную информацию о координатах ОРНТ, определяют указанные компоненты.

Геометрическое место точек пространства с одинаковым значением навигационного параметра называют поверхностью положения. Пересечение двух поверхностей положения определяет линию положения, т. е. геометрическое место точек, соответствующих двум значениям навигационного параметра. Местоположение потребителя определяется координатами точки пересечения трех поверхностей положения или двух линий положения. Линии положения, описываемые уравнениями второго и более высоких порядков, могут пересекаться более чем в одной точке, что приводит к неоднозначности измерений. В таких случаях, чтобы устранить неоднозначность (выделить среди нескольких возможных положений истинное), необходимо либо проводить дополнительные измерения, позволяющие построить соответствующую дополнительную поверхность положения, либо использовать априорную информацию, позволяющую исключить лишние корни уравнений, например – отрицательные значения высоты потребителя над уровнем Мирового океана [2].