Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Дело в том, что и потребитель, и аппаратура КС прн определении координат должны следить за одними и теми же спутниками оптимального для потребителя созвездия. По мере удаления потребителя от КС оптимальное для КС созвездие перестает быть таковым для потребителя и, наоборот, причем некоторые спутники из этого созвездия могут вый-, тн из зоны радиовидимости потребителя.
В то же время перенос поправок, полученных по одному созвездию, на навигационные определения, полученные по другому созвездию, может привести не к повышению, а к понижению точности. Метр ко к ии навига онных па аме ов свободен от этого недостатка. При реализации этого метода на КС вычисляются поправки к измеряемым навигационным параметрам (например, дальности до спутников) по всем НИСЗ, находящимся в зоне радиовидимости КС. Этн поправки в составе КИ передаются всем потребителям, каждый из которых выбирает оптимальное для него созвездие и решает навигационную задачу, используя поправки, относящиеся к спутникам этого созвездия. Алгоритм этого метода имеет вид М ~~0~ йе~ ~~и~ ~~п + ' ч где Яс,߄— дальности, измеренные КС и аппаратурой потребителя; ??с — рассчитанная на КС дальность до спутника (эталонная дальность); Ьл — поправка;??, — уточненная дальность потребителя; индекс? показывает, что все величины относятся к измерениям по одному и тому же ?-му спутнику.
Рассматриваемый метод позволяет увеличить зону действия КС, но требует вмешательства в алгоритмы работы АП, так как поправки должны вводиться в сигналы, формируемые и используемые внутри АП. Контролвньге вонроеьг К Что составпяет основу систем глобальной навигации? 7. Какие преимущества имеет многолознцнонное посгроение СРНС? 3. Какова функция эталона времени аппаратуры истребителя пассивной дальномерной РНС? 4. Какая относительная стабильность частоты требуется в дальномерной, квазндапьномерной и разностно-дальномерной РНС? 5. Почему с практической точки зрения разностно-дальномерные системы считаются менее удобными, чем дальномерные? б.
Каковы особенности определенна местоположения потребителя в спугнвковых РНС? 7. Назовите функции подсистем СРНС. 3. Что необходимо дпя тою, чтобы считать спугник РНТ? 9. Какие требования предъявляются к орбитам НИСЗ? 74 1О. Какой порядок имеет значение мощности принимаемого сигнала в СРНС? 11. За счет чего достигается сравнительно высокое значение отношения мощностей сигнала и шулга в АП спутниковых РНС? 12. Из каких соображений выбирают несущие частоты сигналов СРНС? 13. Какие требования предъявляются к сигналам спутника СРНС? 14. Что собой представляет дальномерный код? 15. Из каких соображений выбирают параметры дальномерного кода? 16. Как удается на одной несущей частоте одновременно передавать два далъномерных кода и код служебной информации? 17. Зачем нужна потребителю служебная информация со спутника? 18.
Как индентифнцируются НИСЗ в спутниковых РНС? 19. По какому критерию в АП выбирается оптимальное (рабочее) созвездие НИСЗ? 20. Поясните процесс измерения дальности в АП спутниковой РНС? 21. Как построить дискриминатор системы, следящей за кодом? 22. Какие операции с принятым потребителями сигналом необходимы для измерения скорости и какая скорость при этом измеряется? 23. Каковы особенности алгоритмов обработки результатов измерения в АП спутниковой РНС? 24. Перечислите основные элементы аппаратуры потребителя СРНС и их функции.
25. Сравните известные вам варианты построения аппаратуры потребителя СРНС. 26. Каковы основные источники погрешностей СРНС и какими мерами снижают нх влияние на точность системы? 27. Что такое дифференциальный режим РНС? За счет чего удается повысить точность системы? Глава 4. РАДИОСИСТЕМЫ ДАЛЬНЕЙ НАВИГАЦИИ 4.1. Особенности радиосистем дальней навигации Радносистеиамн дальней навигации (РСДН) обычно называют те РНС, дальность действия которых превышает дальность прямой видимости.
Стандартные РСДН («Ошеяю> и «1.оган-С») недавно сняты с эксплуатации. Однако в ряде стран находят применение региональные варианты РНС, по принципу действия аналогичные или близкие к стандартным РСДН. В России системы «Маршрут», «Тропик» и «Чайка» будут эксплуатироваться не менее чем до 2010 г. Геометрическим элементом 1Р является расстояние от потребителей до ОС или разность таких расстояний до двух ОС, а информативным параметром сигнала — фаза несущей частоты. Поэтому эти системы относятся к классу фазовых, основу которых составляют фазовые дальномеры, используемые как в дальномерных, так и в разностно-дальномерных РСДН, и имеющие точность, близкую к потенциальной.
Однако такая точность на больших дальностях может быль обеспечена только при учете изменения фазовой скорости распространения радиоволн вдоль трассы. Кроме того, на точность измерений в фазовых системах сильно влияет интерференция сигналов в точке приема. Так как все опорные станции данной РСДН работают на одинаковых частотах, для предупреждения интерференции сигналы одной и той же частоты никогда не излучаются несколькими ОС одновременно.
Указанные особенности приводят к усложнению оборудования потребителя из-за использования элементов синхронизации с циклами излучения ОС, устройств запоминания измеренных значений фаз и коррекции фазовой скорости распространения радиоволн. Таким образом, РСДН относятся к классу фазовых дальномерных или разностно-дальномерных пассивных РНС, основу которых составляют фазовые радиодальномеры (РД). Особенности таких РД определяют и свойства РСДН в целом. Принцип действия фазовых радиодальномеров.
Принцип действия фазовой дальномерной РСДН можно пояснить с помощью структурной схемы системы представленной на рис. 4.1 (ср. с рис. 1.11). Предположим, что опорная станция (ОС) непрерывно излучает навигационный сигнал в виде немодулированных колебаний частоты/Р. Источником сигнала служит высокостабильный эталонный генератор (ЭГ) Рис.
4.1. Основные элементы стРУктУРной а требуемая мощность еспе- схемы опорной станции н аппаратуры потребителя фазовой дальномерной РСДН чнвается усилителем (УМ). Принятый потребителем (П) сигнал поступает на УРЧ, а с него — на измеритель разности фаз ИФ. В качестве опорных используются колебания, вырабатываемые генератором (ОГ). Сигнал ОГ должен быть когерентным с излучаемым ОС навигационным сигналом. Предположим далее, что фазовая скорость распространения радиоволн постоянна, а доплеровский сдвиг частоты отсутствует. Тогда в некоторый момент г на ИФ поступает сигнал ОС: ее=77„ьеМЕ~=У„~е1арьь(~ Ре)+ем+в~], где ум — начальная фаза; у,„- сдвиг сигнала по фазе в цепях приемника, а Ре= Ис Фаза д~ навигационного сигнала в ИФ сравнивается с фазой ~ре опорного сигнала ио ~' ье з1п 'Рь ~~но з1п(ьэьг+ тьз) Измеренная разность фаз ~Рн Д'Р ЧО т! еОРе сап" (Чьз Еь!) ' Информация о дальности )7 до ОС заключена в первой составляющей у„.
Остальные составляющие должны быть известны и учтены при измерении. При выполнении этого требования ~р„=сир=веге и основное уравнение азоеого дальномера принимает вид д=(с/аь)др=м,лр, (4.1) где ~м,:-.,ь,: — ь'ьЪ] (4.2) — масштабный коэффициент. Частота е)ь называется мааатабной. О нозначность отсчета альности. Одна из особенностей фазового РД вЂ” возможность многозначности, когда одному измеренному ИФ значению сер соответствуют несколько значений 11, отличающихся, как следует нз (4.1), на /й,, где к = 1, 2,.... Причина многозначности — в цикличности фазы колебания, поэтому ИФ выдает один и тот же результат прн Л<р, Д~р + 2я,...,Д<р + /с2я (рис. 4.2.).
Для исключения этого явления необходимо выполнение условия однозначности отсчета: Ь<р = 2яй/Ль < 2к, откуда следует, что однозначно определяемая дальность 77 ноя) в ах 4~ ЛО (4.3) будет тем больше, чем длиннее волна Ля, на которой измеряется фаза Ьф, или чем меньше масштабная частота сзя. Однако значение Ля, соответствующее (4.3) при (й„) = й,„, не может быть получено в РНУ систем дальней навигации с дальностью действия порядка нескольких тысяч километров.
Дело в том„что максимальная длина волны в РСДН ограничена требуемой точностью (см. ниже) и возможными размерами передающих антенн ОС и имеет значения порядка единиц или десятков километров. В ситуации, когда измеряемая дальность й > й„(рис. 4.2), требуется найти целое чисос ч " ло длин волн Ля или целое Г ' я ь г число циклов фазы, уклал Ь дывающихся на измеряемой К =2Ы' а=2Л Я лазя— я'я дистанции, т.е. найти число н = ]%Ля( — ближайшее Рне.
4 2 свЯзь дальности л н измеРЯемого меньшее целое число () фазового сленга й„в фазовой дальномерной знак округления) а зкгем РСДН измерить 1~ фазовым РД. Процедура нахождения н (нронедура разрешения многозначности) выполняется путем грубого, но однозначного измерения й с помощью, например, определения местоположения потребителя по системе счисления пути с последующим использованием фазового РД для уточнения результата определения дальности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
