Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 10
Текст из файла (страница 10)
2.3, погрешность п„,„угломерных и угломернодальномерных систем увеличивается пропорционально дальности??, что приводит к сокращению размеров рабочей зоны. Этот эффект несвойственен дальномерным системам, что обусловливает их перспективность. Контрольные вонросы 1. Что понимают под дальностью действия в свободном пространстве? 2. Чем определяется и от чего зависит требуемая миниллальная величина отношения мощности сигнала к мощности шума (помехи)? 3. Каков физический смысл минимального значения мощности принимаемого сигнала? 4. Как рассчитать мощность излучаемого сигнала передатчика звпросчика? 5.
Что такое высотность активного РНУ? б. Почему в активной радиолокации мощность принимаемого сигнала обратно пропорциональна четвертой степени расстояния, а в активных РНУ мощность принимаемого сигнала обратно пропорциональна второй сюпепи расстояния7 7. Чем объясняется снижение дальности действия РНУ при переходе от свободного пространства к реальным условиям (атмосфере)? 8. Каковы особенности распространения радиоволн УКВ-диапазона? 9. Чем ограничена дальность действия РНУ, работающего в УКВ-диапазоне? 10. Из за чего поглощается энергия тропосферной радиоволны и когда поглощением можно пренебречь? 11.
Как влияет отраженный от земной поверхности сигнал на дальность действия РНУ, работающих в УКВ-диапазоне? 12. Каковы особенности поверхностных радиоволн? 13. Почему радиоприемник, работающий на СВ, уверенно принимает сигнал удаленной радиостанции на берегу моря и неуверенно принимает его в средней полосе России? 14. Что такое эквивалентная задержка сигнала и полезно ли это явленне7 15. Для каких целей можно рекомендовать использование поверхностных рдциоволн? 16. Поясните физику распространения радиоволн волноводного типа.
17, Что такое точностное поле РНС? 18. Перечислите меры повышения точности при проектировании РНС. 19. Поясните понятия предельной и потенциальной точностей. 20. Как учесть и исключить погрешность из за непостоянствд скорости распространения рдциоволн? 21. Зависит ли предельная точность от протяженности навигационной радиолинин? 22. Какова погрешность линии положения, если СКП радиодальномера равна 100 лл? 23. СКП радиопеленгатора 1'. Найдите линейную погрешность этого РНУ на дальностях 1О и 100 км. 24. Как связана погрешность местоопределения с параметрами РНУ? 25. Почему утверждают, что дальномерные РНС более перспективны, чем РНС других типов? Глава 3.
СПУТНИКОВЫЕ РНС 3.1. Общие сведения о радиосистемах дальней навигации Спутниковые радиосистемы (СРНС) относятся к радиосистемам дальней навигации (РСДН). С их помощью можно определить местоположение объекта (потребителей навигационной информации) в любой точке земного шара (глобальные РНС). Основой СРНС является сеть синхронно работающих передающих опорных станций (ОС), расположенных на спутниках, двигающихся по известным орбитам.
Многопозиционное построение позволяет увеличить размер рабочей зоны СРНС до глобального и повысить точность местоопределения за счет использования избыточной информации, когда число ОС превышает минимально необходимое и возможен выбор тех ОС, расположение которых обеспечивает минимальное значение геометрического фактора. Каждая ОС вместе с аппаратурой потребителя (АП) образует пассивное РНУ, подобное показанному на рис. 1.11. Местоположение потребителя определяют по результатам измерения дальности (И' = В) до ОС или разности дальностей(ЛВ = В, — Вз) до двух ОС. Синхронизация временных шкал.
В пассивной РНС дальность (или разность дальностей) определяется АП, состоящей из приемника и устройства обработки сигналов, с помощью которой необходимо измерить время гя, затрачиваемое радиоволной на прохождение расстояния Я от ОС до потребителя: гн = В7с. На каждом спутнике (ОС) имеется свой эталон времени (стандарт частоты), синхронизированный со шкалой Всемирного координированного времени (0ТС-Бл!иегва! гине сооггйгь лагвд) и задающий шкалу времени системы (ШВС) (рис. 3.1). Передат- Рис.
3.1. Шкалы времени пассивных РСДН (Т„- период повторения сигналов) 47 чик ОС спутника в определенные по ШВС моменты гм периодически излучает навигационные сигналы, аппаратура потребителя по своей шкале времени потребителя ШВП, формируемой бортовым эталоном времени (опорным генератором), должна определить момент Гь, и измерить интервал времени гл до приема сигнала ОС. Однако из-за расхождения частот эталонов времени ОС и АП (т.е. из-за несинхронной работы этих генераторов) момент аа в АП определяется с погрешностью ЬТ, и отсчет времени гл начинается в момент г,н.
В результате измеренный интервал времени г„отличается от гл на ЬТ и при определении дальности возникает погрешность Л)! = сЛТ, где с — скорость распространения радиоволн. Поскольку ШВС имеет очень высокую степень стабильности, то причиной появления ЛТможно считать уход ЛТчастотыД, опорного генератора потребителя, относительная нестабильность которого 51;„ = =Лф;ь Для оценки допустимого значения этой нестабильности будем считать, что опорный генератор АП при включении сннхронизирован с ШВС.
Тогда за время работы Т, набег фазы опорного генератора составит ф„„= 2яфТр, что приведет к сдвигу ШВП относительно ШВС на ЬТ = ~р„й~„= Ь~ Тр и к соответствующей дальномерной погрешности ЬК=сЬ~„Тк Если требуется Лй < )О м при времени работы Тл = ! ч, то относительная долговременная нестабильность частоты опорного генератора, формирующего ШВП, 5у;„= Ь)!/(сТ,) < 10 ".
В табл. 3.! приведены параметры кварцевого (КСЧ) и атомных стандартов частоты: рубидиевого (РСЧ), цезиевого (ЦСЧ)и водородного (ВСЧ). Из таблицы следует, что указанная выше стабильность частоты обеспечивается только с помощью дорогих и сложных атомных стандартов частоты, обычно не доступных для потребителей.
Таблица 3.1 Требуемая стабильность опорных генераторов АП существенно зависит от построения РИС. Различают истиннодальномерные (доль- номерные), кеазидальномерные и разностно-дальномерные системы. Особенности дальномерньп систем. Системы этого класса требуют синхронной работы эталона времени ОС, задающего моменты г,ь и опорного генератора потребителя, задающего моменты гыь в которые включается измеритель времени приема навигационного сигнала. При синхронной работе этих генераторов измеренное расстояние от потребителя до Ай ОС 48 (3А) где Х,, Ун У, — известные координаты ОС; х, у, з — искомые координаты потребителя в некоторой, например геоцентрической, системе координат. Для вычисления трех координат потребителя необходимы три независимых уравнения, подобных (3.1), т. е. нужно измерить три дальности Вн по трем опорным станциям (1 = 1,2,3).
Обычно одна нз координат (высота потребителя) известна, например по данным высотомера, и для расчета координат точки П (рис. 3.2,а), где находится потребитель, достаточно найти две линии положения (ЛП) (окружности) по дальностям Ив и Кн до . опорных станций А и В с базой Б. Вторая точка пересечения этих окружностей оказывается на большом удалении от первой и поэтому легко отбраковывается. Необходимость только двух ОС для определения МП1 потребителя Рис. Здк Линии положениЯ пРи опРеделении МП позволяет упростить и на плоскости дальномеРной (а) и Разностноудешевить РНС в целом. дальномерной (б) системами Особенности квазидальиомерных систем.
Такие системы используются при недостаточной стабильности опорного генератора потребителя, когда моменты излучения сигнала ОС и включения измерителя времени потребителя не соответствуют друг другу, т. е. имеется расхождение временных шкал системы и потребителя ЬТ = г„- гм. Тогда измеренная потребителем дальность Ви отличается от истинной на сЬТ, и выражение (3.1) принимает вид (3.2) Так как ЬТ априори не известна, для определения истинного местоположения необходимо увеличить на единицу число измерений расстояний до опорных станций. Системы, реаяизующне алгоритм (3.2), называют квазидавыюмерными, а величину ʄ— квазидальнастью.
Основное достоинство таких систем — снижение сложности и стоимости АП, что делает последнюю доступной для широкого круга потребителей. Это связано с возможностью применения кварцевой стабилизации частоты опорного генератора, так как при одновременном измерении нескольких Юи исключается (или определяется) расхождение шкал ЬТ. Точность альноме ных и квази апьноме ных систем. Средняя квадратическая погрешность (СКП) определения местоположения оа„, как указывалось в п. 2.2.4, связана с СКП ст„измерения элемента В'соотношением оа„= Го„,, где à — геометрический фактор, характеризующий зависимость точности системы от взаимного положения потребителя и опорных станций. В квазидальномерной системе, как и в дальномерной, геометрический фактор Г, = ~Г2/з1 в у . (3.3) Особенности разностно-дальномерных систем.
В этих системах измер й 'й 'й й (3.4) Значение Лй не зависит от ЛТ, а следовательно, и от стабильности опорного генератора потребителя, что является основным преимуществом разностно-дальномерных систем. Для вычисления двух координат потребителя (при известной высоте последнего) нужно измерить две разности расстояний Лйп и Ллзз (3.4) по трем ОС (на одну больше, чем в дальномерной системе). Положение точки П (рис. 3.2,б), где находится потребитель, рассчитывается по пересечению двух линий положения ЛП (гипербол), создаваемых опорными станциями А, В и О. В соответствии с видом ЛП такие РИС называют также гииерболическвиж Точность азностно- апьноме ных систем Геометрический фактор в системах этого класса ')уз ( -1 г =~ самс' — '~-самсс —" 2з1п — ('т +Чс ) . (3.5) чв Углы, входящие в (3.5), показаны ио на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
