Вопрос 1.

Радионавигационная система, комплекс из нескольких однотипных или разнотипных радионавигационных устройств, взаимодействующих между собой и обеспечивающих при совместной работе определение местоположения движущихся объектов и решение др. комплексных задач навигации.

Классификация РНС.

Угломерные РНС позволяют определить ортодромическое направление. Наиболее распространены: судовые и береговые радиопеленгаторы, створные и секторные радиомаяки. При угломерных измерениях линейная погрешность при увеличении расстояния возрастает. Из-за этого эти системы не отличаются большой точностью.

Дальномерные РНС строятся на основе св-в распространения радиоволн с постоянной скоростью. Типичными представителями таких систем являются РЛС, измеряющие время распространения радиоволн от судна до объекта и обратно. По измеренному времени определяется расстояние. Такое устройство – активное дальномерное. В дальномерных устройствах и системах возможно применение как временных (импульсных), так и фазовых измерений, но всегда требуется наличие на судне излучающего устройства. Эти системы могут быть и пассивными (без излучающего устройства). Изолиния системы – изостадия.

Разностно-дальномерные РНС широко применяются в морской радионавигации. Большинство систем построено по принципу измерения времени или фазы прихода сигнала. Изолиния системы – гипербола.

Радиально-скоростные РНС. В них навигационным параметром является скорость изменения расстояния. Такие РНС применяются при использовании исскусст. Спутников Земли. В этом случае поверхность положения – конус, описанный относительно вектора скорости спутника. Изолиния – сечение поверхности этого конуса с поверхностью Земли – изодопа (линия равных значений доплеровской частоты).

Комбинированные РНС используют комбинацию различных нав. Параметров.

По используемым радиотехническим принципам РНС делятся на:

Фазовые (предусматривают непрерывное излучение и прием радиочастот. В этих системах предусматривается измерение фазы излучаемых колебаний, которая несет инфо. О расстоянии или разности расстояний до излучателей радиочастот.)

Импульсные (обеспечивают излучение и прием последовательных импульсов и измерение временных расстояний до объекта или станции.)

Обеспечивающие излучение, прием и измерение характера интенсивности колебаний определенной радиочастоты или группы частот.

По используемому РНС диапазону радиочастот:

Сверхвысокочастотные (свч), работающие на сантиметровых волнах.

Ультравысокочастотные (УВЧ), раб-е на дециметровых волнах.

Очень высокочастотные (овч), раб-е на метровыз волнах

Среднечастотные (сч), раб-е на гектометровых волнах

Низкочастотные (нч) на километровых волнах

Очень низкочастотные (онч) на мириаметровых волнах

Вопрос 2.

Рабочая зона РНС – область пространства, в пределах которой она может обеспечивать подвижный объект навигационной информацией с допустимой погрешностью. В пределах этой зоны возможно определение местоположения.

Основные характеристики РНС.

Дальность действия (зависит от условий распространения волн, отражающей способности цели, направленных сво-в антенны, высоты расположения антенны).

Разрешающая способность. Способность станции раздельно воспроизводить на экране отметки от близкорасположенных или имеющих различную ЭПР объектов. (зависит от длительности излучаемого импульса, диаграммы направленности антенны, типа и характеристик индикатора).

- по дальности

- по направлению

      3)    Надежность.

      4)    Пропускная способность. Количество судов, которые могут одновременно использовать РНС.

      5)    Помехоустойчивость. Отношение уровня полезного сигнала к уровню помех.

      6)    Помехозащищенность.

      7)    Экономическая эффективность.

Вопрос 3.

Амплитудный принцип предусматривает определение максимального или минимального значения амплитуды принимае­мого сигнала либо момента равенства амплитуд. Амплитудные из­мерения применяются, например, в радиопеленгаторах, в которых для определения направления на источник излучения сигнала мо­жет быть использован любой из трех методов: максимальный, ми­нимальный и сравнения. На применении метода сравнения бази­руется построение створных и секторных радиомаяков. Устройства, работающие по амплитудному принципу, не отличаются высокой точностью измерений, однако они просты и имеют низкую стои­мость.

Вопрос  4.

Фазовый принцип предусматривает измерение фазы ра­диосигнала. Однако фаза является в РНС не только функцией на­вигационного параметра, но и функцией времени. Для исключения зависимости от времени в фазовых РНС используются не абсолют­ные, а относительные измерения, т. е. измеряется разность фаз. Фа­зовые измерения позволяют получать относительно высокую точ­ность определения навигационного параметра, но обладают много­значностью и для реализации требуют когерентности источников излучения.

В настоящее время фазовый метод применяется для определе­ния места судна с высокой точностью на средних дальностях дей­ствия (диапазон СЧ) и в РНС дальней навигации [диапазон очень низких частот (ОНЧ)].

Вопрос 5.

Частотный принцип основан на измерении частоты или частотного сдвига. Этот принцип широко применяется в спутнико­вых РНС и РЛС для швартовки крупнотоннажных судов, где из­меряется доплеровский сдвиг частоты.

Вопрос 6.

Временной принцип обычно предусматривает измерение разности времени прихода или задержки импульсов. Реализация этого принципа позволяет получить однозначность результатов из­мерений, а при использовании сверхвысоких частот (сантиметровые волны)—высокую точность. По этому принципу работают все навигационные РЛС. Кроме того, временной принцип применяется в комбинированных (импульсно-фазовых) системах.

Вопрос 7,8

В реальных условиях эксплуатации РНС необходимо учитывать влияние различных факторов, которые при­водят к ошибкам измерения навигационного параметра.

Параметры радиоволн, распространяющихся вдоль земной по­верхности, наименее подвержены искажениям. Поэтому большин­ство РНС использует поверхностные (земные) волны. В отличие от поверхностных пространственные (отраженные от ионосферы) волны нестабильны, что снижает точность определения навигацион­ных параметров.

Различные условия распространения радиоволн оказывают вли­яние на работу РНС, что проявляется в следующем:

изменении интенсивности электромагнитного поля, т. е. даль­ности обнаружения полезных сигналов;

2)изменении скорости распространения радиоволн, что сказыва­ется на точности определения навигационного параметра;

3)появлении помех, обусловленных влиянием атмосферы и сни­жающих эффективность работы системы;

4)отражении радиоволн от подстилающей поверхности и ионосфе­ры с последующим сложением прямой и отраженной волн, что ока­зывает влияние как на дальность обнаружения сигналов, так и на точность измерения.

Учет влияния условий и особенностей распространения радио­волн при использовании РНС позволяет резко повысить их точ­ность. Особенно большое влияние на работу РНС оказывают яв­ления дифракции, интерференции и рефракции.

Дифракция — способность волн огибать препятствия — может увеличивать дальность приема радиоволн, а иногда и уменьшать помехи (например, отражения от морских волн в РЛС).

При распространении радиоволн из-за отражения их от поверх­ности Земли возникает интерференция (сложение в пространстве прямых и отраженных волн), приводящая к усилению или ослаб­лению амплитуды результирующей волны. Интерференция поверх­ностных и пространственных волн может быть использована для определения места судна с помощью РНС только при совпадении фаз результирующей и поверхностной волн или при небольшом от­клонении их друг от друга.

Рефракция-—способность радиоволн искривлять свою траекто­рию в различных участках атмосферы, имеющих разные значения коэффициента преломления. В нормальных условиях (температура над поверхностью моря 15°С, постоянная влажность 70% на раз­личных высотах и равномерное падение температуры с высотой на 0,065°С/м) наблюдается нормальная атмосферная рефракция. При этом дальность радиогоризонта, например на СВЧ, по сравнению с оптическим горизонтом увеличивается.

В РНС, предусматривающих прием сигналов на расстояниях до нескольких тысяч миль от наземных радиопередатчиков, необхо­димо учитывать изменение скорости распространения радиоволн для повышения точности определения места судна. Корректировка скорости распространения радиоволн над различной подстилающей поверхностью, а также учет оперативных данных об атмосфере мо­гут осуществляться автоматически с использованием процессоров, встроенных в приемные устройства потребителей.

9,10

Приминение радионавигационных методов предполагает, что радиоволны распространяются с постоянной скоростью и по кратчайшим расстояниям. Кроме того считается, ч то у самих радиосигналов при их передаче сохраняется ряд параметров, не связанных с навигационными величинами. Отклонения от идеализированных предположений, имеющие место в реальных условиях, приводят к погрешностям радионавигационных измерений. Указанные отклонения являются следствием непостоянства во времени эл. Параметров земной атмосферы, св-в подстилающей пов-ти , влияния ионосферы и естественных радиопомех и появл-ся  в той или иной степени в зав-ти от диапазона частот.

Сантиметровые:

Вдоль земной поверхности: дифракция отсутствует практически, поэтому распространение ограничивается пределами прямой видимости.

В тропосфере: Подвержены радиорефракции, траектория распространения искривлена.

В ионосфере: От ионосферы не отражаются.

В мп земли: практически изменений не претерпевают.

Длинноволновые:

Вдоль земной поверхности: постоянная распространения и средняя фазовая скорость зависят от проводимости подстилающей поверхности , частоты колебаний и расстояния до излучателя.

В тропосфере: подвержены радиорефракции, скорость распространения зависит от параметров среды и частоты колебаний.

В ионосфере: существенно ослабляются при отражении от ионосферы и подстилающей пов-ти, вследствие чего практическое значение имеют лишь однократно и двукратно отраженные пространственные волны. Высота отражения ионосферы от 70 до 90 км.

В МП земли: измеряются поглощение в ионосфере, средняя скорость распространения иположение плоскости поляризации пространственных радиоволн.

11

При рассмотрении ФРНС отмечалось, что основным их достоинством является сравнительно высокая точность их высокая точность измерения НП. В тоже время навигационные возможности ФРНС ограничиваются влиянием пространственных волн, которые при использовании непрерывных сигналов не могут быть отделены от поверхностных. Использование сигналов импульсного формата дает возможность реализовать высокую точность фазового метода измерений при гарантированном исключении влияния пространственной радиоволны в пределах обширной рабочей зоны РНС. Система строится в виде цепей, каждая из которых вкл. В себя ведущую станцию М и до четырех ведомых, обозначаемых буквами W,X,Y,Z. Длина баз может представлять от 600 до 1200 миль. Излучение станций жестко синхронизировано между собой. Каждая станция цепи излучает пачку из 8 импульсов на несущей частоте 100КГц. Импульсы внутри пачки модулированы в соответствии с определенным бинарным фазовым кодом, причем код ведомых станций отличается от кода ведущей станции, что позволяет ее опазнавать. Период повторения импульсов в пачке составляет 1мкс. Ведущая станция излучает также 9-ый импульс, отстоящий от последнего импульса пачки на 2 мкс. Этот импульс используется для передачи информации о неисправностях системы. Для различения в пределах рабочей зоны ИФРНС сигналов станций установлена очередность их излучений: M-W-X-Y-Z . РН точки играют роль фокусов в семейтсве гипербол. Сущ-ет пространственная и поверхностная волны. У пространственной сущ-ет задержка 40мкс.

Исп-е фазового метода- исп-е когерентных колебаний.

Когерентность колебений обеспечивается уравниванием времени(ведущая станция выдает команду на уравнивание времени)

Св-ва сигналов в ИФРНС:

Излучаются в течение макс. Большей части периода излучения(большая энергия излучения)

Обладает широким спектром

Сигнал каждой станции, или по крайней мере сигнал ведущей станции, ортогонален сигналам всех других станций( воможность различения сигналов станций)

Огибающая автокорреляционной функции сигнала и взаимокореляционной функции принимаемого и опорного сигналов имеет форму импульса с возможно более крутым фронтом. Особую роль играют 1 и 4 требование

Применяется модулированный бинарным фазовым кодом сигнал.

Станции в цепи различаются по временной задержке сигналов, а цепи по периоду повторения сигналов.  7970- период повторения 79700мкс.

12

Погрешности измерения РН параметра в ИФРНС лоран-с опр-ся факторами, связанными с условиями распространения радиоволн.

В частности изменения проводимости подстилающей поверхности обуславливают появление в основном систематических погрешностей, которые приводят к смещению изолиний. Эти погрешности учитываются с помощью поправок или при составлении радионавигационных карт.

Влияние ионосферы проявляется через пространственную волну. Для длинноволнового диапазона это влияние имеет место не только ночью, но и днем, что может существенно ухудшить результаты измерений даже в приемоиндикаторах с селекцией пов-й волны.

3 зоны:

 <500-600 миль- по пов-ному сигналу

Более 900-1000 миль по пространственному

От 500-600 до 900-1000миль- распознавание сложно

Поправки G и S поверхностная и пространственная.

Возможны 4-ре комбинации:

От обеих станций пов-е волны(поправки не вводятся)

От ведущей- поверхностная, от ведомой- пространственная  GS

От ведущей пространственная, от ведомой поверхностная SG

От обоих пространственные вводится только поправка без SS

Поправки обычно наносятся на РН карты.

Пример

SG+73N-25D

D-день

N-ночь