Използване на RTS за навигация
11.3. Приложение на диференциално-далекомерни радиотехнически системи
Навигационни характеристики на радиоинженерните системи с диференциален далекомер
Диференциалните далекомерни системи са предназначени да определят линиите на позицията и мястото на самолета. Основните им предимства са дълги разстояния, висока точност на местоположението LA, възможността за използване на всяка височина на полета, висока степен на автоматизация на бордовото оборудване. Диференциалните далекомерни системи се състоят от наземно оборудване и бордово оборудване.
Наземното оборудване на диференциални системи включва няколко (поне три) предавателни станции, обединени в една група. Наземните станции са отдалечени една от друга на разстояния, наречени бази. Във всяка група една станция е главен, а останалите са роби (фиг. 18.).
Фиг. 18. Към принципа на работа на диференциалната далекомерна система
Наземните станции предават сигнали в определена последователност. На LA тези сигнали се получават от специално оборудване, автоматично се измерват времевите разлики на пристигането на сигнали от наземни станции, от тях се изчисляват разликите в разстоянията от самолета до главната и подчинените станции.
Разликата в разстоянието до двойка станции е навигационният параметър на позиционната линия LA, който на земната повърхност има формата на хипербола, следователно системите за откриване на обхват понякога се наричат хиперболични.
Измерването на две разлики в разстоянието до три станции - главен и двама подчинени - осигурява едновременно определяне на две позиционни линии и следователно местоположение LA.
Работата на наземните станции от една група е синхронизирана, така че всяка от подчинените станции излъчва сигнали на строго определени интервали спрямо сигналите на главната станция. По принцип синхронизацията се постига с едновременно излъчване на сигнали от всички станции, но този метод е трудно да се приложи технически, тъй като не се осигуряват еднозначно определяне на позиционни линии и разпознаване на сигнали от всяка подчинена станция без допълнителна маркировка. Да се. за да се избегнат тези недостатъци, в системите с диференциално обхват, сигналът на главната станция се използва като синхронизиращ сигнал, а допълнителните закъснения във времето се въвеждат в подчинените станции, осигурявайки еднозначно относително положение на сигналите на времевата скала (последователността на пристигането на сигнали в приемащата точка).
В зависимост от естеството на излъчваните сигнали и метода за измерване на разликите във времето се разграничават импулсно-фазови радионавигационни системи ( АКО RNS) и фазови радионавигационни системи ( FRNS).
Помислете за взаимоотношенията във времето, които характеризират работата IFRNS (Фиг. 18). Главна станция А излъчва сигнал, който е получен на борда LA в точка М във времето, равно на
където DAM е разстоянието от подчинената станция до LA, с - скорост на разпространение на радиовълните.
В подчинена станция В сигналът на станция А се получава след време tb. B, равно на времето за разпространение на сигнала по AB базата:
Подчинената станция B излъчва собствен сигнал спрямо главната станция след време на закъснение (общо закъснение), равно на
където tp B е постоянното (кодово) времезакъснение на станция B.
Закъснението tp.B елиминира неяснотата при определяне на позиционната линия, произтичаща от едновременното излъчване на сигнали от главната и подчинените станции, когато две позиционни линии съответстват на една и съща времева разлика.
Забавянето tp.B се въвежда, за да се осигури необходимата последователност на пристигането на сигнали от подчинени станции към LA в цялата работна зона на системата (за идентификация на борда LA подчинени станции), както и да се изключи едновременното пристигане на сигнали към LA от няколко наземни станции. Промяната на постоянното закъснение на подчинените станции също осигурява промяна в режима на работа на системата (кодиране).
Сигналът, излъчен от подчинената станция В, се приема в LA през времето
Бордовото оборудване определя разликата във времето на пристигане на сигналите от главната и подчинените станции:
.
Тъй като стойността tz.B = tb.B + tp.B е постоянна и известна за дадена двойка станции, изключването й от получената времева разлика ни позволява да определим разликата в разстоянията до наземните станции:
,
.
По същия начин се определя разликата в разстоянията до друга двойка наземни станции
,
.
Постоянните закъснения на подчинените станции tp.B и tp.V са настроени да бъдат различни и значително различни по големина, а базовите закъснения tb.B и tbV зависят от базовите разстояния.
Бордово оборудване IFRNS определянето на разликата във времето в пристигането на сигнали от наземни станции се извършва в два етапа: първо, приблизително, според обвивката на радиоимпулсите, след това точно според характерната точка на високочестотното излъчване във всеки импулс (във фаза) . Първото измерение елиминира двусмислието, второто измерение гарантира висока точност.
IN FRNS наземните станции предават сигнали в относително дълги изблици. Разликата в разстоянията от самолета до наземните станции се определя чрез измерване на фазовата разлика на получените сигнали:
.
Разликата в разстоянията до наземните станции се определя по формулата:
,
Така че мястото LA по система RSDN може да се определи само в областта на повърхностния сигнал от всяка от трите избрани наземни станции. Точност на местоположението LA зависи от точността на измерване на времевите разлики и позиция LA по отношение на наземните станции.
Определяне на позицията и линиите на места LA използване на диференциални далекомерни радиотехнически системи
Определяне на линии на позиция и местоположение LA в диференциално-далекомерните системи се извършва с помощта на специално бордово оборудване. Той е проектиран да приема сигнали от наземни станции, автоматично да измерва и показва часови разлики или фазови разлики, да преобразува хиперболични координати в геодезически или ортодромични.
Ако комплектът на бордовото оборудване RSDN включва приемник-индикатор и цифров преобразувател на координати (PCC), дефиниция на линии на позиция и място LA произведени през PCC по времеви разлики, идващи от индикатора на приемника. Място LA дефинирани в геодезични и ортодромични координатни системи.
Разработено е и оборудване, което решава горните задачи в едно бордово устройство.
Трябва да се отбележи, че при разглежданите приложения на бордовото оборудване RSDN линиите на позицията са геодезични меридиани и паралели, ортодромични меридиани и паралели, както и хиперболи на картата RSDN.
Подготовка на полет с използване на радиоинженерни системи с диференциален далекомер
Подготовката на полета се извършва в съответствие с документите, определящи общата и навигационна подготовка за полет.
След полагане на маршрута върху полетната карта е необходимо да се оцени възможността за използване на специфични групи станции на диференциално-далекомерните системи по участъците на маршрута. Оценка на възможностите за използване на стационарни системи RSDN да произвежда според референтни карти, на които са нанесени работните зони на системите. Трябва да се помни, че границата на работната зона на диференциалната далекомерна система не е стабилна. Може да се измества в едната или другата посока до 200 - 300 км, а понякога и повече, в зависимост от условията на разпространение на радиовълните, съотношението сигнал/шум на входа на приемника, вида на приемника-индикатор и LA.
Необходимостта от избор на наземни станции се появява при използване на системи с повече от две подчинени станции, например европейската група станции RSDN. Изборът на двойки станции и определяне на границите на прехода от една двойка към друга не са трудни, тъй като тази задача се решава лесно визуално на карта с начертана работна площ на системата и позициите на наземните станции. Най-малко отдалечените станции са избрани като подчинени станции, докато тези двойки станции са избрани, ъгълът на пресичане на позиционни линии, от който е по-близо до 90 °.
Освен това при кандидатстване PCC тип A-713, трябва да изберете координатите на референтната точка.
Подготовката на изходните данни за въвеждане в цифровия координатен преобразувател зависи от варианта на неговото използване. Тези опции могат да бъдат:
- локализиране LA само в геодезична координатна система;
- локализиране LA както в геодезични, така и в ортодромични координатни системи.
В първия вариант, подготовка за полет с помощта на стационарни системи RSDN е най-простият, тъй като координатите на наземните станции, контролните точки, както и времевите закъснения на подчинените станции се въвеждат в паметта само за четене на бордовото оборудване RSDN.
Ако бордовото оборудване включва оборудване тип A-723, първоначалните данни включват:
- знак за избор RSDN (автоматично или ръчно);
- атрибут тип RSDN;
- знаци на определена група станции от избраната RSDN;
- изчислени координати на местоположението LA;
- координати на наземни станции и общо закъснение на подчинени станции (само за мобилни RSDN).