Радиально-скоростной метод.

Быстрое перемещение ИСЗ в зоне радиовидимости наблюдателя позволяет применить принципиально новый метод определения места, основанный на измерении радиаль­ной скорости, т. е. скорости сближения спутника с наблюдателем. Для измерения радиальной скорости применяется эффект Доплера. Его сущность при использовании в спутниковых РНС заключается в том, что при быстром перемещении спутника, излучающего колеба­ния строго определенной частоты f0, неподвижный наблюдатель на Земле будет принимать колебания другой частоты f. Разность этих колебаний, называемая доплеровским смещением частоты, опреде­ляется по формуле

Входящая в формулу (16.10) величина vcos a = vp называется ра­диальной скоростью. Поэтому формулу (16.10) можно написать в виде

Так как частота f0, передатчика спутника и опорная частота судо­вого генератора могут иметь постоянную разность δf, то формула (16.11) приобретает вид

Постоянная разность δf частот должна определяться как дополни­тельная неизвестная.

Из формул (16.10) и (16.11) видно, что если Fd = const, то а = const и vp = const. Углу а = const в пространстве соответствует изоповерхность в виде кругового конуса, вершина которого совпадает с местом ИСЗ, а ось — с вектором его скорости.

Так как судно находится на Земле, то его место надо искать на кривой КК', по которой конус пересекается с поверхностью Земли (в пределах зоны радиовидимости). Эта кривая получила название изодопы.

Изодопа — это изолиния на поверхности Земли, характерны­ми свойствами которой являются постоянство доплеровского смеще­ния частоты и постоянство радиальной скорости. По своей форме изодопа в пределах зоны видимости близка к сферической гиперболе. Расположение изодоп в зоне видимости спутника показано на рис. 16.9. Перемещение спутника при­водит к перемещению зоны видимо­сти и соответствующих ей изодоп. Точка пересечения изодоп дает место судна.

Для определения места судна тре­буется несколько изолиний — изодоп. Вторую и последующую изодопы по­лучают вскоре после первой. В част­ном случае, когда а = 90° (судно нахо­дится на кратчайшем расстоянии от спутника), конус разворачивается в плоскость и изодопа превращает­ся в дугу большого круга. Изодопы пересекаются в двух точках—К и К1 (рис. 16.10), лежащих по разные стороны трассы ИСЗ. Двузнач­ность может быть разрешена с помощью счисления. За время проле­та низкоорбитальных ИСЗ может быть получено несколько сотен изодоп. Например, при ТHmax=16мин = 960 с и измерении доплеровского смещения частоты за 4 с может быть получено 240 изодоп. Как видно, информация со спутника быстротечна и отличается боль­шой избыточностью. Ее прием и оперативная обработка вручную невозможны. Для этого необходимы автоматический приемник и ЭВМ. Результаты измерения обрабатываются по способу наименьших квад­ратов. Движение судна за время наблюдения может быть учтено обыч­ным способом (приведение наблюдений к одному зениту).

Радиально-скоростной метод определения места судна полу­чил также название доплеровского дифференциального метода