14. Общая характеристика гиперболических рнс

По способу определения НП: гиперболические РНС на: фазовые, использующие зависимость фазы несущих колебаний от расстояния; импульсные (временные), использующие зависимость продолжи­тельности распространения радиоволн от расстояния; частотные, использующие зависимость частоты несущих или мо­дулированных колебаний от скорости изменения расстояния; комбинированные (импульсно-фазовые).

Фазовые РНС подразделяются в зависимости от (селекции) сигналов на РНС с частотной и времен­ной селекциями сигналов. У первых каждая станция имеет собствен­ную несущую частоту. У вторых все станции РНС работают на одной и той же частоте.

В зависимости от дальности действия гиперболические РНС под­разделяются на системы:

Неограниченной дальности действия, или глобальные

дальней навигации ; средней навигации ; ближней навигации

В гиперболических РНС изолинией является гипербола, в фоку­сах которой расположены радиостанции (рис. 15.1). Разность сферических расстояний ∆D = D1-D2 = const. Расстояние между фокусами - база; изолиния, пер­пендикулярная базе в ее сере­дине (для нее ∆D = 0), — нор­малью.

На практике используют ту ветвь гиперболы, которая находится в пределах дальности действия РНС.

Из уравнения (15.1) и рис.15.1 видно, что гипербола является кривой, симметричной относительно базы (оси х) и нормали (оси у). Поэтому одной и той же разности расстояний соответствуют две вет­ви гиперболы, т. е. имеется неоднозначность в определении изоли­нии. Разрешается неоднозначность с помощью счисления и специальными техническими приемами.

В фазовых системах разность фаз являлась НП. Разность фаз измерялась между приходящими сигнала от двух станций. Разности фаз соответствовала разность расстояний- гипербола. Т.к. для получения места необходимо 2 гиперболы, то в состав цепочки входило минимум 3 станции.

Работа РНС «Лоран-С» основана на измерении промежутка вре­мени между моментами прихода импульсов от ведущей и ведомой станций и на измерении разности фаз высокочастотных колебаний, заполняющих импульс.

Измерение разности фаз импульсным методом

ΔTи=1/V(D1-D2)+Tb+Tk

Более точно фазовым методом

ΔTи=ΔФT/2п

Эту формулу можно написать ввиде

ΔTи=NT+Tф+бTф

Где N-число периодов несущих колебаний, а бTф – погрешность.

Для устранения многозначности фазовых измерений параметра ∆tи, т. е. определения числа N, необходимы дополнительные измере­ния в РНС «Лоран-С» — это измерение ∆tи импульсным методом

Таким образом, для устранения многозначности фазовых измерений в РНС погрешность измерения параметра импульсным методом не должна превышать половины периода несущих колебаний.

Для увеличения дальности в Лоран-с частота составляет

100кГц длинноволновый диапазон, что позволяет увеличить дальность действия. Система состоит из цепер станций из 1 Вщ и 2-4 Вд. Сигнал состоит из пакетов по 8 импульсов. Ве­домые станции обозначаются буквами W, X, Y, Z. Ведущая станция излучает дополнительно к восьми еще один импульс, отстоящий от группы. Чтобы исключить взаимные помехи и опознать сигналы разных цепочек, в районах, где возможен прием двух-трех цепочек, их сигналы различаются между собой частотой повторения импульсов. Все частоты повторения связаны в шесть групп, обозначаемых буквен­ным шифром.

После приема сигналов РНС «Ло­ран-С» место судна может быть получено либо с помощью радионавигационных карт, либо с помощью специальных таблиц.

.Дневные поправки обозначают буквой D, ночные поправки — бу­квой N. Дневные поправки всегда меньше ночных. Возможны три типа поправок:

SS — оба сигнала принимаются на пространственных волнах;

GS — сигнал ведущей—на поверхностной волне, сигнал ведомой — на пространственной;

SG — сигнал ведущей — на пространственной волне

М=1/sinθ √(Vm∆t₁/2sin w/2)²

+(Vm∆t₂ / 2sin w/2)²

^15. Основные закономерности движения ИСЗ

Для движения ИСЗ по орбите необходимо, чтобы сила земного притяжения была скомпенсирована центробежной силой, возникаю­щей при движении тела вокруг Земли. Это условие приводит к ра­венству

Скорость, при которой начинается движение ИСЗ по окружности во­круг Земли, называется круговой или первой космической скоростью. При H = 0 она равна V1 = V2 = 7,91 км/с.

Период обращения спутника, т. е. время одного его оборота вокруг Земли по круговой орбите радиуса р0,

ИСЗ спутниковых РНС - по орбитам с высо­той порядка 1000 км

периодическими или синхронными спутники - пролетают над за­данными районами Земли ежедневно в одно и то же время.

Синхронный спутник на орбите с высотой Н = 35 870 км имеет Т = 24 ч (точнее — 23 ч 56 мин 4с — одни звездные сутки) и называ­ется суточным. Такие спутники нашли применение в системах связи и телевидения.

Однако ИСЗ двигаются по круговой орбите только в частном слу­чае. В общем случае орбита ИСЗ является эллиптической, имеющей большую а и малую b полуоси. Ближайшая к центру Земли точка ор­биты называется перигеем П (на рис.16.1), наиболее удаленная — апогеем

Эллиптическую орбиту характеризуют элементы

-на­клонние i плоскости орбиты плоскости экватора;

-прямое восхождение Ω восходящего узла орбиты;

-угловое расстояние ω перигея от восхо­дящего узла орбиты

Эксцентриситет e=√(a²-b²) / a²

-время г прохождения спутника через перигеи или восходящий узел.

Для определения места судна необходимо знать координаты спутника в момент наблюдений, величинами для расчетов являются приведенные выше параметры орбиты.

Орбиты ИСЗ и их особенности

Орбитой спутника называется траектория его движения относи­тельно центра Земли. Плоскость орбиты всегда проходит через центр Земли, классифицируются: в зависимо­сти от наклонения i плоскости орбиты относительно плоскости эква­тора и в зависимости от высоты H орбиты над земной поверхностью. По первому признаку орбиты подразделяются на

экваториальные (i = 0° или 180°), полярные (i = 90°) и наклонные (0° < i < 90°; 90° < i < 180°);

по второму — на низкие (H < 5000 км), средние (5000 < H < 22 000 км), высокие (H > 22 000 км).

зоной радиовидимости – малый круг в пределах которого могут приниматься сигналы. Сфериче­ский диаметр Θ

СНС первого поколения имели 60,5 град.

При перемещении зона радиовидимости создает полосу видимости. Трасса- проекция положения орбиты спутника на поверхность замли.

Большое значение для использования ИСЗ имеет продолжительность его наблюдения. Она определяется временем прохождения зоны видимости через место наблюдателя. СНС 1го поколения имели 16 минут, второго 20 минут.

Методы omc

дальномерный, радиально-скоростной и разностно-дальномерный.

Дальномерный метод.

НП-расстояние до спутника, изолиния-сферическая окружность определнного радиуса.

Можно обратить внимание что большее значение градиент имеет на малых высотах, поэтому в созвездии надо выбирать спутники на небольших угловых высотах.

Радиально-скоростной метод. –

При движении спутника по орбите изменяется относительная скорость сближения спутника с судном Vp. Это приводит к тому, что принимаемый сигнал будет иметь частоту f отличную от излучаемой fо, разность этих частот является доплеровским сдвигом частот.

Входящая в формулу (16.10) величина vcos a = vp называется ра­диальной скоростью.

Принимая во внимание известное соотношение между длиной волны, скоростью и частототой

Vp=λ_dF_d

Можем записать a=arccos(λoF_d/Vc)

Рассчитав значение а , так же зная коорд спутника на момент наблюдения, можно рассчитать изодопу на поверхности земли, чтобы получить МС надо сделать несколько измерений, изолинии пересекуться в дыух узлах. Узел ближайший к счислению- обсервованое МС.

Разностно-дальномерный метод.

Измерение доплеровской частоты имеет ошибки. Эти ошибки влияют на положение изолинии. Для уменьшения ошибок производится интегрирование доплеровской частоты сдвига.

расстояние до спутника во второй момент времени

р2=р1+∫Vр(t)dt

p2=p1+∫ λ_oF_d (t)dt

∆p=p2-p1=p1-λo∫F_d (t)dt-p1

= λo∫F_d (t)dt

Рассчитаному ∆p соответствует гипербола. Изолинии пересекаются в двух узлах, берется ближайший.

Спутниковые системы GPS и GLONASS.

Спутниковая РНС GPS - для непрерывного определения места раз­личных подвижных объектов в любой точке Земли или околоземного пространства в любое время суток в любую погоду.

18 ИСЗ на 6 орбитах — по 3 ИСЗ на каждой. Орбиты почти круговые высотой H = 20200 км.

В спутниковой системе GPS используется дальномерный метод определения места объекта.

Для омс одновременно принимают данные не менее чем от трех ИСЗ . треугольник погреш­ности. Место судна находится в точке пересечения биссектрис вершин треугольника погрешности

Точность определения места.

Выражение

характеризует геометрические условия наблюдений и называется геометрическим фактором - термин, импользующийся для описания геометрического взаимоположения спутников относительно антенны приемника. Геометрический фактор нужен для оценки точности обсерваций. Ошибка обсервации пропорциональна величине геометрического фактора.Точность определения расстояния зависит от следующих факторов:

-неста­бильности шкалы времени ИСЗ; -ошибок в орбитальной информации; -нестабиль­ности шкалы времени в ПИ;-влияния ио­носферы и тропосферы; -шумов аппара­туры ИСЗ;-шумов аппаратуры ПИ; -многолучевости распространения радиоволн.

16.

16. На морских судах применяются ИКО с двумя видами изображения обстановки: в отно­сительном движении (ОД); в истинном движении (ИД).

Изображение ориентировано: относительно (ДП) («по курсу»); относительно гирокомпасного меридиана («по норду»).