Радиоэлектронные системы Основы построения и теория. Справочник . Под ред. Я.Д. Ширмана (2007) (1151789), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Это показывается на примерах систем: > ближней навигации и посадки самолетов; > дальней и глобальной навигации, спутниковой в особенности; > автономной радио- и оптической навигации; > гидроакустической навигации. Обсуждается связь вопросов навигации с теорией относительности. 9.2.
Навигационные сигналы систем ближней навигации и посадки самолетов 9.2.1. Системы ближней навигации Широко используют углачерно-дальномерный метод измерений (см. разд, 3.2.1 и рис. 3.1,в) в дециметровом или метровом диапазоне волн [013а, 034). Азимутальные измерения обеспечиваются беззапросными маяками. Дальномерные измерения осуществляются совмещенными с ними маякачи-ответчикачи. Ответные сигналы излучают ненаправленно в виде групп импульсов, аналогичных сигналам радиолокационного запроса. Беззапросные азимутальные сигналы излучаются антеннами, характеристики направленности которых равномерно вращаются с некоторой сравнительно низкой частотой вращения г". Азимуты объектов навигации бн = = 360'(г„— го)г определяются по разностям момента времени прохождения гн минимума (рис.
9.1,а) или максимума (рис. 9.1,6) характеристики направленности через объект навигации и момента го его прохождения через заданное направление (чаще всего направление С на Север). л а),о 6) й[ в) Г»иссм» у О х о !!осы»»»»»» »овос» у х Посо»очн»» пюсс» а) б) в) Рис. 9.2 Глиссадный радиомаяк. Обеспечивает слабо направленное излучение по азимуту и остронаправленное по глиссаде в вертикальной плоскости (рис. 9.2,в). Маркерные радиомаяки. Обозначают пролет характерных участков траектории, обеспечивая воронкообразное равносигнальное излучение по вертикали.
Для повышения точности временных отсчетов используют принцип часовой и минутной стрелки; первая дает однозначный, а вторая точный отсчет. В роли минут могут выступать максимумы амплитуд принимаемых сигналов, излученные антенной с вращающейся характеристикой направленности (рис.9.!,в).
9.2.2. Системы посадки самолетов Обеспечивают высокую точность местоопределения вдоль посадочной полосы и в вертикальной плоскости по траектории снижения — глиссаде. Выводят на траекторию снижения [0.20, 0.26, 0.56). Включают курсовые, глиссадные, .иаркерные радиомаяки и бортовую аппаратуру. Предусматривают угломерные, а иногда уьиомерно-дальномерные измерения в сантиметровом и метровом диапазонах волн. Могут использовать метод активного запроса и ответа с подавлением ложных запросов по боковым лепесткам (разд. 7.5).
Курсовой радиомаяк. Показывает азимут посадочной полосы. Излучает для этого сигналы с различающимися законами модуляции через антенну с характеристикой направленности, вертикальные и горизонтальные сечения которой показана на рис, 9.2,а,б. Признаками поддержания курса вдоль посадочной полосы служат либо одинаковая интенсивность сигналов в равносигнальной зоне (рис.
9.2,а), либо пропадание приема в зоне минимума рис. 9.2,6). Излучение сигналов в вертикальной плоскости слабо направленное. г) Рнс. 9.1 Указание момента го обычно осуществляется путем излучения опорных сигназов через ненаправленную антенну. Так, сигнал в виде двух последовательностей импульсов с различающимися, но кратными периодами посылки (рис. 9.1,г), выявляет моменты го совпадения импульсов обеих последовательностей. Иначе, моменту го может соответствовать пауза в излучении азимутального сигнала и т.д. 138 9.3. Навигационные сигналы систем дальней и глобальной навигаций Широко используют разностно-даоьнаиерный метод. Сочетая иногда с квазидазьночерныл| методом местоопределения (разд. 3.2, рис. 3.2 и 3.3, а также [0.20, 0.56, 3.3, 3.8, 3.12, 3.10]). Разностно-дальномерные измерения обеспечиваются излучениями многопозиционных взаимно синхронизированных радиомаяков.
9.3.1. Средневолновые импульсные радиомаяки ~ОЯАй( Маяки, располагаемые цепочками, излучают энергию ненаправленно по азимуту. Маяки одной цепочки работают на общей несущей частоте и имеют одинаковый период повторения импульсов. Цепочка состоит из ведущего А и ведомых В, радиомаяков. 0 =1 1 Ф% /Лазах 2=3 з=! Рнс. 9.3 Рис. 9.4 /зг = Л,(/с, + Ь~р,/2я), 139 Ведомые маяки ретранслируют сигнал ведущего маяка с задержками. Задержки выбирают так, чтобы импульсы ведомых маяков В,, В„...
следовали за импульсом ведущего А (рис. 9.3,а) с некоторыми запаздываниями Агь /ыз, .... Вычитая из этих запаздываний постоянные задержки, определяют разности дальностей объекта навигации до ведущего и ведомых маяков. ФЁ1- А/! д/2 9.3.2.
Длинноеолноеые импульсные радиомаяки ЕОЯАй/-С Работают на границе длинных и сверхдлинных волн. Излучают ненаправленно по азимуту. Возможно излучение пачек взаимно согласованных по фазе (когерентных) радиоимпульсов (рис. 9.3,6). Жесткость фазовой структуры радиоимпульсов позволяет использовать в пунктах приема импульсно- фазовый метод измерения временных запаздываний. Это означает„ что результат измерения разностей временных запаздываний огибающих импульсов уточняется путем измерения разностей фаз их колебаний. 9.3.3. Сеерхдлинноеолноеые радиомаяки ОйзЕОА Периодически излучают протяженные сигналы неодинаковой длительности с дискретно изменяющимися частотами ТЯ, 6, /3 илиЯ, Т2, Тз, Т4 и общим периодом повторения Т /Т = 10 с).
Начало периода Т синхронизировано по сигналам службы единого времени, набор частот излучения для всех маяков одинаков. Порядок и время излучения частот характеризуют географическое положение маяка, его индекс (А, В, С, /Л Е, Г, С, Н). После установления индексов маяков легко устанавливается и исключается постоянная разность моментов времени начала излучения колебаний произвольной частоты /,, что позволяет ее в дальнейшем не учитывать. Фазы принимаемых колебаний произвольной частоты /, могут запоминаться и сопоставляться после этого с точностью до целого числа периодов.
Разность фаз /з<р, (О < Ьзэ, < 2я) на частоте /; равна Щ = 2я/;г/с — 2я/с, (/г, = О, ь!, ь2, ...) . Информация о разностях фаздзр на нескольких частотах позволяет подобрать значения /г„ обеспечивающие примерно совпадающие для Аг значения: где Л, = с//ь Неоднозначность фазового измерения тем самым в принципе устраняется пересечением А (рис. 9.4). Это устранение облегчается при переходе к разностным частотам Г, = /, — ~~ и измерению их разностей фаз. При измерениях Ьг они изменяются значительно медленнее разностей фаз Ьдь 9.4.
Навигационные сигналы спутниковых радионавигационных систем (СРНС) 9.4.т. Общая характеристика СРНС Существенны.ч достоинством спутниковых радионавигационных систеч (СРНС) является глобальность обеспечиваемой имн зоны обслуживания (056, 306-310, 3.23 — 3.43]. В состав СРНС входят: ° группировка (созвездие) навигационных космических аппаратов (НКА) — космический сегмент; ° подсистема наземных станций — сегмент контроля и управления; ° оборудование объектов навигации — сегмент пользователей (потребителей). Спутники, иначе НКА, оборудованы радиоаппаратурой, вычислительными средствами, а также аккумуляторными батареями, заряжаемыми от источников питания.
Периодическая связь с наземными станциями обеспечивает уточнение траекторий, ориентации и отсчетов времени на спутниках. Вводимая в бортовые ЭВМ информация, в том числе о гравитационном поле Земли, влияющем на текущие координаты спутника, позволяет систематически передавать на объекты навигации эзречериды НКА, т.е. информацию о его координатах, составляющих скоростей движения и т.д. Сеансы связи с наземными станциями контроля и управления уточняют выдачу эфемеридной информации. Современные применения СРНС.
СРНС [3.! 7, 3.35, 3.43) решают следующие задачи: ° обеспечение навигации, диспетчерского контроля и управления самолетами, морскими судами, автомобильным и железнодорожным транспортом; ° поисково-спасательные работы; ° картографические, геологоразведочные, строительные и научно-исследовательские работы на суше, в открытом море, прибрежном шельфе; ° наведение средств поражения (крылатых ракет и других видов высокоточного оружия); ° обеспечение систем единого времени; ° туризм, охота, рыболовство.
Первые СРНС. Это ниэкоарбитальные СРНС с использованием когерентного немодулированного радиоизлучения. Длительный прием этого излучения .чарскими объектами навигации обеспечивал разностно-даль- номерное (интегрально-доплеровское) местоопределение последних в горизонтальной плоскости, поскольку расстояние, пройденное каждым НКА за время наблюдения, эквивалентно базе маячной разностно-дальномерной системы (рис.
3.2). Разности расстояний объекта навигации до концов базы находили, интегрируя радиальную скорость НКА относительно объекта, определяемую по доплеровской частоте с учетом движения обьекта навигации. При двухчастотности излучения обеспечивалась компенсация ионосферных ошибок (разд. 11 и 25). Подобные СРНС ТКА)ч!Б!Т (США) и ЦИКАДА (СССР) с числом спутников пять-шесть на высотах около 1 тыс, км над поверхностью Земли были введены в эксплуатацию в 60-е годы. Отсутствие информации о высоте объектов навигации, большие ошибки их местоопределения в горизонтальной плоскости, длительные перерывы между сеансами навигации (до 100 минут в СРНС ТКАЫБ1Т были недостатками этих СРНС. Последующее развитие СРНС. Основано на использовании среди«орбитальных (на высотах около 20 тыс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
