48. Фазовые рнс. Точные навигационные системы удс. Оценка точности.

Общие сведения

В настоящее время в морской навигации широко используются шесть основных типов РНС:

фазовая РНС на длинных волнах ("Декка-Навигатор");

фазовая РНС на сверхдлинных волнах ("Омега");

импульсно-фазовые РНС (РСДН, «Лоран-С» и др.);

низкоорбитальные спутниковые РНС («Цикада», СССР; «Транзит». США»);

системы радиопеленговании (радиомаяки с радиопеленгаторами);

секторные радиомаяки (ВРМ-5, «Консол», «Консолан»).

Последние два типа РНС относятся к амплитудным и позволяют измерять радионавигационный параметр (РНП) в виде азимутов (углов), остальные РНС — в виде разностей расстоянии до двух станций цепочки или не­скольких последовательных положений спутника на орбите.

Точность определения места по РНС зависит главным образом от взаимного расположения судна и береговых станций цепочки (геометрический фактор) и ошибок в показаниях индикаторов (влияние условий распространения радиоволн, стабильности шкал времени).

Средняя квадратическая погрешность (СКП) п линии положения (ЛП) судна, получаемая при измерении РНП с помощью указанных РНС,

,

где р - СКП измеряемого радиотехнического параметра (разности фаз, времени, пределов угла молчания и др.) в единицах определяемой ЛП;

g - градиент ЛП, зависящий oт типа РНС.

Средняя квадратическая погрешность места судна по двум ЛП

,

где

- СКП в определении ЛП:

—угол между ЛП;

k— коэффициент корреляции.

Значения р и k для каждого типа РНС указаны ниже. Значения g зависят от типа РНС. Для угломерной РНСg= 1/r: дальномерной g= 1 ; гиперболической g==2sin(/2). В последнем выражении  — базовый угол системы, т. е. угол, под которым с судна видна база; r - расстояние до радиомаяка.

Если р1 = р2 = р, тогда

,

где - геометрический фактор РНС.

Импульсно-фазовые РНС.

Принцип работы. Импульсно-фазовые РНС работают на частоте 100 кГц и излучают па­кеты радиоимпульсов. Ведущие станции излу­чают по 9 импульсов в пакете, ведомые по 8. Импульсы в пакетах кодируются по фа­зе высокочастотного заполнения, что необходимо для автоматического поиска сигналов и устранения влияния многократных отражений предыдущих импульсов в пакете на последу­ющие. Фазовый код для радиоимпульсов ве­дущих станций отличается от фазового кода ведомых станций, что обеспечивает при авто­поиске опознавание сигналов ведущих станций и ведомых.

Ведомые станции, входящие в одну це­почку, различаются между собой по кодовому времени задержки излучения ими пакетов ра­диоимпульсов относительно момента излучения ведущей станцией.

Ведомые станции в цепочках РНС «Лоран-С» обозначаются буквами W, X, Y, Z; в РНС РСДН - буквами Б, В, Г, Д. Цепочки отличаются друг от друга периодами повторе­ния пакетов радиоимпульсов.

Обозначение (номер) цепочек состоит из числа десятков микросекунд, определяющих точное значение периода повторения сигналов данной цепочки Тп/10. Например, число 7970 обозначает цепочку РНС "Лоран-С". Норвежского моря, которая излучает сигналы с периодом повторения, равным Тп = 79700 мкс.

Излучение сигналов ведущими станциями всех цепочек «Лоран-С» синхронизировано со всемирным координированным временем (UTC).

В настоящее время работает 19 цепочек РНС «Лоран-С» и две отечественные цепочки РНС РСДН (рис. 4.6).

Современные судовые приемоиндикаторы подразделяются на автоматические и полуавтоматические.

Автоматические обеспечивают автопоиск сигналов ведущей и ведомых станций и изме­рение разности времени между моментами при­хода сигналов от станций с точностью до 0,3 мкс. Автоматические приемоиндикаторы со­держат вычислители-преобразователи гипербо­лических координат в географические и инди­цируют на табло или дисплее непосредственно эти координаты.

Полуавтоматические приемоиндикаторы (отечественный КПИ-5Ф) обеспечивают рабо­ту по сигналам станций, уровень которых пре­вышает уровень шумов, т. е. когда возможен визуальный поиск сигналов цепочки на экране ЭЛТ.

После нахождения сигналов и установки их вручную в соответствующие точки развертки ЭЛТ включается схема автослежения, которая автоматически измеряет радионавигационный параметр с точностью до 0,3 мкс.

Дальность действия по поверхностным сигналам при распространении их над морем составляет ночью до 500—700, днем до 1000-1200 миль. Использование только поверхностных сигналов для точных измерений—главная особенность импульсно-фазовой РНС.

Использование пространственных сигналов допустимо при плавании в открытом море. При этом дальность приема таких сигналов составляет до 2300 миль от береговых станций.

Точность определения места. По поверхностным сигналам СКП определения места находится по формуле (4.6). Значения геометрического фактора определяются из рис. 4.4 причем  = (0,1 : 0,3) мкс в зависимости от соотношения уровней сигнала и шума в точке приема, а

,

где v=300 м/мкс.

При расстоянии 300-500 миль от ведущей станции СКП места составляет от 60 до 200 м.

Вблизи районов с резким изменением проводимости трассы распространения радиосигналов (суша—море) возникают, как и в РНС «Декка», «местные» систематические погрешности в измерениях, Поэтому для морских районов западного и восточного побережья США изданы таблицы поправок AЫА (Additional Secondary Factor) за отклонение фазовой скорости распространения радиоволн от принятой. Максимальные поправки ASF для отсчётов радионавигационного параметра по поверхностным сигналам могут достигать до 4мкс.

При использовании пространственных сиг­налов в отсчеты необходимо вводить поправ­ки типа SS или SG. Эти поправки публику­ются в виде таблиц, предваряющих таблицы преобразования координат РНС, а также печа­таются непосредственно на навигационных кар­тах системы.

Точность определения места с использова­нием пространственных сигналов значительно ниже, чем при определениях по поверхност­ным. Поэтому данные, полученные при работе по отраженным сигналам, не рекомендуется использовать в прибрежном плавании.