1.2. История развития РНС наземного базирования (1151902)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

1.2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМНАЗЕМНОГО БАЗИРОВАНИЯ1.2.1 Угломерные методы радионавигацииВсе методы радионавигационных измерений базируются на постулате,согласно которому в свободном пространстве электромагнитные волныраспространяются прямолинейно и с постоянной скоростью. (На практике, прираспространении радиоволн в атмосфере Земли, этот постулат нарушается,поскольку групповая и фазовая скорость радиоволн зависит от параметроватмосферы; соответственно возникают погрешности измерений, см. раздел№№)Принципиальная возможность использования радиосигналов для целейнавигации стала очевидной практически одновременно с первыми удачнымиопытами А.С.

Попова по радиосвязи, поскольку в ходе этих опытов былаустановлена возможность определения направления прихода радиоволн путемпеленгации источника радиоизлучения с помощью направленной антенны.Поэтому первыми, нашедшими практическое применение в радионавигации, былиугломерные методы позиционирования, использующие направленное излучение иприем сигналов.В современной терминологии к угломерным относятся РНС, которыеобеспечивают определение направлений (линий визирования) «ОРНТ –потребитель» или «потребитель – ОРНТ».

В зависимости от конкретныхособенностейпостроенияипринциповизмеренияразличаютрадиопеленгаторные, радиомаячные, курсоглиссадные системы радиокомпасы,и другие [2,3,4].В радиопеленгаторной системе антенна приемника потребителя П(пеленгатора) является направленной, а ОРНТ (радиомаяк — РМ) имеетненаправленную антенну (рис. 1.1). В простейшем случае пеленгация можетосуществлятьсяпомаксимальномусигналу,принятомурамочнойилидипольной антенной. В настоящее время чаще используют сканирующие илимногоэлементные антенны, позволяющие реализовать более точные методы(равносигнальной зоны, пеленгации по минимуму сигнала и т.п.).Рис.1.1.

Радиопеленгаторный метод позиционированияЕсли для простоты предположить, что пеленгатор и РМ расположены водной плоскости, то направление на РМ характеризуется углом пеленга1.Необходимо также иметь в виду, что при дальностях, превышающих длинуволнынесущей,фазовыеизмерениястановятсянеоднозначными,чтообусловлено циклическим характером изменения фазы во времени.Если пеленг отсчитывается от географического меридиана (направлениясевер-юг), то угол1называют азимутом, или истинным пеленгом.

Очевидно,что линией положения в данном случае является луч, совпадающий сэлектрической осью диаграммы направленности антенны (ДНА) пеленгатора иобразующийугол1снаправлениеммеридиана.Напрактике,прирасположении пеленгатора и РМ на земной поверхности, линией положениябудет дуга большого круга, проходящего через точки их расположения —ортодромия. В трехмерном пространстве поверхность положения представляетсобой плоскость, проходящую через центр Земли и содержащую линиюположения.В отличие от пеленгаторных, в радиомаячных системах направленнойявляется антенна ОРНТ, потребитель использует ненаправленную антенну (см.рис.1.2).Рис.

1.2. Радиомаячный метод измерения обратного пеленгаОбычно антенна РМ вращается (сканирует) с постоянной скоростью,известной потребителю. В момент совпадения оси ДНА РМ с нулевым(например, северным) направлением дополнительная ненаправленная антеннаРМизлучаетспециальныйкороткий«нулевой»сигнал,принимаемыйпеленгатором и определяющий начало отсчета углов. Фиксируя одним израссмотренных выше способов момент совпадения оси ДНА с направлением напеленгатор П, можно вычислить обратный пеленг0– угол между линиейвизирования ОРНТ и нулевым направлением, проходящим через точкунахождения РМ. Очевидно, что этот угол, пропорциональный интервалувремени между временем приема нулевого и максимального сигналов,определяет линию положения (см. выше).Местоположение потребителя радиопеленгаторным и радиомаячнымспособом определяется как точка пересечения двух линий положения,соответствующих пеленгам двух РМ, причем прямая, соединяющая их, недолжна проходить через потребителя (рис.

1.2).Рис.1.3. Принцип определения местоположения потребителяДальнейшим развитием радиомаячных систем являются РНС с активнымответом, позволяющие измерить не только угол визирования РМ, но идальность до него, и таким образом определить свое местоположение по сигналуединственного РМ [№№]. Однако точность измерения третьей координаты –высоты – в радиомаячных системах, как и в любых других РНС, ОРНТ которыхрасположены на земной поверхности, оказывается недопустимо низкой из-завлияния так называемого геометрического фактора (см. раздел №№).

Поэтомутрехмерное местоопределение в таких РНС возможно только за счетпривлечения информации от дополнительных источников, например, отбарометрического или радио высотомера.Типичным примером РНС, в которой реализованы вышеописанныеметоды, может служить российская система ближней навигации (РСБН) или еезарубежный аналог VOR/DME.Система содержит два канала:канал измерения азимута – всенаправленный азимутальный радиомаяк(англ. «VOR» – VHF Omni-directional Radio Range);канал измерения задержки - всенаправленный дальномерный радиомаяк(англ. «DME» – Distance Measuring Equipment)Азимутальный радиомаяк – VOR, использующий вращающуюся спостоянной скоростью направленную антенну, обеспечивает потребителювозможность определения обратного пеленга (см.

выше).Дальномерный радиомаяк – DME, работает по принципу измеренияинтервала времени между излучением маяком запросного сигнала и приемомответного сигнала, сформированного бортовым ответчиком.Система работает в УКВ диапазоне (108 – 117 МГц).Курсоглиссадная система – КГС, (англ. Instrument Landing System – ILS))представляет собой аэронавигационный комплекс, обеспечивающий точныйзаход воздушного судна на посадку. Система состоит из двух радиомаяков:курсового и глиссадного.Курсовой радиомаяк задает воздушному судну направление движения вгоризонтальной плоскости, совпадающее с осевой линией взлетно-посадочнойполосы (ВПП). Антенная система маяка представляет собой многоэлементнуюфазированную решётку дециметрового диапазона, размещенную за пределамиВПП на продолжении её осевой линии.

Эта антенная система в простейшемслучае формирует в пространстве два узких противофазных лепестка по левую иправую сторону от осевой линии, при этом в одном лепестке несущаямодулирована по амплитуде синусоидой частоты 90 Гц, а в другом – частоты 150Гц. При сложении этих сигналов в пространстве возникаетамплитудная модуляция суммарного сигнала, причем глубина этой модуляциизависит от величины углового отклонения приемникаот равносигнальной линии, совпадающей с осью ВПП,афазаогибающейзависитотнаправленияотклонения.

Таким образом, измеряемыми радионавигационнымипараметрами в данном случае являются глубина модуляции и фаза суммарногосигнала (см. рис. 1.4).Рис.1.4. Принцип работы курсового радиомаякаГлиссадный радиомаяк обеспечивает движение воздушного судна вдольглиссады – заданной траектории снижения самолета до момента касания ВПП.Антенная система глиссадного радиомаяка представляет собой в простейшемслучае решётку из двух разнесенных по высоте направленных антенн,формирующих в вертикальной плоскости двухлепестковую ДН. Принципизмерения отклонения не отличается от описанного выше.Радиокомпасом называют автоматический радиопеленгатор, позволяющийопределять направление на РМ, а также на радиовещательные станции.Радиокомпасы обычно оборудуются двумя антеннами: ненаправленной –штыревой, и направленной – рамочной. Пеленгация осуществляется поминимуму сигнала, принятого рамочной антенной, причем для более точнойфиксации этого минимума используется дополнительная фазовая модуляцияпринимаемого сигнала.

Для контроля наличия сигнала в моменты достиженияминимумов используется ненаправленная антенна. Существует два основныхвида радиокомпасов: навигационные и поисковые. Первые, работающие в СВдиапазоне используются в аэронавигации при полете по маршруту и заходе напосадку.

Вторые, работающие в УКВ диапазоне, предназначены для определениянаправления на радиомаяк или аварийную радиостанцию при поисково –спасательных работах.На практике используются многочисленные модификации описанных вышеугломерных методов [ ], однако в настоящее время эти методы в основномприменяются в РНС, рабочая зона которых не превышает 50…100 км. Причина втом, что линейная погрешность позиционирования для этих методов быстро сувеличением дальности до потребителя.Действительно, даже при допущении, что угловая погрешность пеленгацииисточника не зависит от дальности до него, соответствующая линейнаяпогрешность возрастает пропорционально расстоянию (рис. 1.5).На практике, при увеличении дальности угловая погрешность такжевозрастает вследствие снижения (пропорциональноквадрату дальности)мощности сигнала.

В итоге, при расстояниях порядка сотни километров и более,точность амплитудной пеленгации оказывается неприемлемо низкой.Рис.1.5. Зависимость линейной ошибки угломерных измерений от дальности; РМ –радиомаяк.Иллюстрацией сказанного может служить созданная в годы второймировой войны радиомаячная система «Consol» (Великобритания), работающаяв диапазоне частот 250…350 кГц. Ширина диаграммы направленности ееантенны составляет 10…15°, соответственно, угловая погрешность измеренийимеет порядок 1…2°, что на дальности 100 км соответствует линейнойпогрешности позиционирования порядка 1,5…3 км [№№] .1.2.2.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций