Ч а с т ь 2

Судовые радионавигационные системы

Введение

Радионавигационные системы (РНС) предназначены для определения навигационных параметров (координатно-временных составляющих вектора состояния) судна, необходимых для обеспечения судовождения по выбранному (заданному) пути.

Для определения навигационных параметров судна, прежде всего, важно знать координаты центра массы судна, которые обычно обозначаться в трехмерной координатной системе как X, Y, Z. В большинстве случаев ограничиваются двумя координатами X и Y на поверхности Земли; частными видами этих координат являются географические, прямоугольные, ортодромические (маршрутные), дальномерные, разностно-дальномерные (гиперболические), угломерно-дальномерные и др.

Навигационным параметром судна является и текущее время. С 1900 г. радио используется для определения и контроля времени относительно согласованного международными организациями начального момента.

В состав РНС входит три функционально взаимосвязанных комплекса аппаратуры.

Первый комплекс - радиопередающие устройства с передающими антеннами, установленными в точках с известными координатами

хi ,yi ,zi или на поверхности Земли, или на искусственных спутниках Земли (ИСЗ). Излучатели одной системы могут находиться на различных удалениях друг от друга: например, в фазовых РНС станции устанавливаются на расстояниях друг от друга от 100 до 180 км, в импульсно-фазовых РНС – порядка 1-2 тыс. км, а в РНС с ИСЗ на орбитах высотой 20 тыс. км от поверхности Земли - расстояния между излучателями еще более значительны.

Второй комплекс - бортовая аппаратура, установленная на потребителях (судах и других навигационных объектах). Бортовая аппаратура (приемоиндикаторы) измеряет параметры принимаемых сигналов (первичная обработка сигналов) и с помощью специальных карт или вычислителей определяет навигационные параметры судна (на базе вторичной обработки сигналов РНС).

Третий комплекс — аппаратура управления и синхронизации передающих станций; этот комплекс может включать и контрольноизмерительные пункты.

Радиоканал между точкой формирования излучаемого сигнала и точкой его приема и обработки содержит три последовательно соединенных звена - тракта.

Передающий тракт включает опорный генератор, хранитель времени, модулятор, радиопередатчик с передающей антенной, размещаемой в точке с известными координатами хi ,yi ,zi.

Тракт распространения радиоволн - среда между передающей и приемной антеннами.

Приемоизмерительный тракт включает приемную антенну в точке с координатами X, Y, Z, радиоприемник, демодулятор, бортовой хранитель времени, устройство первичной и вторичной обработки сигналов.

Следует иметь ввиду, что как бы ни были совершенны схемотехнические и технологические решения, используемые в радиоаппаратуре, предельные возможности улучшения характеристик радиотехнических систем определяются влиянием условий распространения радиоволн.

В настоящем учебном пособии рассматриваются вопросы назначения, особенности построения и классификация радионавигационных систем.

Рассматриваются принципы построения фазовых, импульснофазовых РНС, а также РНС с использованием искусственных спутников Земли.

Рассматриваются их точностные характеристики и факторы, влияющие на них.