Тема: Технические средства судовождения

План:

Введение.

1. Спутниковые навигационные системы.

2. Судовые радиолокационные станции.

3. Интегрированные комплексы ходового мостика судна.

Выводы.

Введение

Для осуществления безопасного плавания необходимо измерять и обрабатывать большой объем навигационной информации. Значительная часть этой информации измеряется и обрабатывается с помощью технических средств навигации, к которым относятся: курсоуказатели, лаги, эхолоты, радары, навигационные информационные системы, космические навигационные системы, радионавигационные системы, радиомаяки.

1. Спутниковые навигационные системы (СНС)

Искусственный спутник Земли (ИСЗ) – искусственно созданное небесное тело, обращающееся вокруг Земли только под действием силы ее притяжения, без участия каких-либо других сил.

Орбита ИСЗ – траектория его движения относительно центра Земли. Плоскость орбиты всегда проходит через центр Земли.

Малый круг в пределах которого могут приниматься радиосигналы ИСЗ называется зоной радиовидимости.

Координаты ИСЗ на любой момент времени определяются по формулам сферической тригонометрии.

Необходимым элементом СНС, основанной на использовании навигационных космических аппаратов (НКА), является комплекс наземных станций – наземный контрольно-измерительный комплекс.

Определение места судна по НКА сводится к отысканию точки пересечения линий положения на поверхности земного сфероида.

Место судна в море при помощи НКА можно определить измеряя расстояния до НКА, направления на НКА в горизонтной системе координат, разность расстояний до нескольких последовательных положений НКА на орбите, скорость и ускорение сближения с НКА.

Доплеровский метод определения линии положения при помощи НКА можно осуществить дифференциальным или траверзным способами.

Методами определения места судна с помощью навигационных спутников являются дальномерный, псевдодальномерный, разностно-дальномерный и радиально-скоростной.

В составе современных ГНСС (и «ГАЛИЛЕО» ЕС в перспективе) второго поколения ГЛОНАСС (РФ) и GPS (США) функционируют три основные подсистемы: 1) подсистема навигационных космических аппаратов – космический сегмент; 2) подсистема контроля и управления – наземный командно-измерительный комплекс (КИК) – сегмент управления; 3) подсистема навигационной аппаратуры потребителей (НАП) – судовые приемоиндикаторы.

Глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС) предназначена для непрерывного и высокоточного определения координат места различных объектов, их курса и скорости, в любой точке Земли или околоземного пространства в любое время суток и в любую погоду.

Точность определения координат места судна с помощью ГНСС находится в пределах 100 м для вероятности 0,95, а при приеме и обработке сигналов дифференциальных поправок не более 10 м для вероятности 0,95.

Особенности навигационного использования исз (нка)

Использование ИСЗ (далее НКА) в качестве подвижных опорных станций спутниковой навигационной системы (СНС) открывает широкие возможности для решения навигационной задачи определения места судна в море.

Однако, применение быстро перемещающихся в пространстве опорных станций для навигационных целей, возможно лишь в том случае, если пространственные координаты этих станций (НКА) относительно земной поверхности в момент измерения навигационных параметров известны с необходимой точностью.

Это условие может быть выполнено при соблюдении двух условий:

1. Если известны уравнения движения НКА в функции времени и время, прошедшее с момента, когда координаты НКА были известны, до момента их измерений на судне;

2. Если одновременно с радионавигационными сигналами НКА НКА излучают и сигналы, несущие информацию о его фактических координатах.

Радионавигационные параметры определяются сравнением заранее предвычисленных (на основании законов движения НКА) с измеренными.

При круговой орбите НКА предвычисленные значения определяемых радионавигационных параметров можно получить по формулам сферической тригонометрии (рис.6.1) из параллактического треугольника спутника ZCP_Nв котором:

• А– азимут НКА;

• δ– склонение НКА;

• φ– широта места судна на время замера радионавигационных параметров;

• Z= 90° –h– зенитное расстояние НКА;

• t_M– местный часовой угол НКА.

Рис. 6.1. Параллактический треугольник НКА

Рис. 6.2. Зенитное расстояние НКА

Расстояние до НКА (D) находится из соотношения:

где

cosZ = sinδ · sinφ + cosδ · cosφ · cost_M

Движение НКА в первом приближении подчиняется законам Кеплера. Однако, вследствие сопротивления атмосферы и влияния аномалий гравитационного поля Земли фактическое движение НКА по своей орбите отклоняется от расчетного, поэтому необходимо систематически наблюдать за движением НКА с Земли и своевременно вносить поправки в информацию о его фактических пространственных координатах.

Одновременно с этой информацией должна передаваться информация, позволяющая привести наблюдения за движением НКА на наземных пунктах и навигационные определения по этим НКА к единой системе времени.

Следовательно, необходимым элементом СНС, основанной на использовании НКА, является комплекс наземных станций, наблюдающих за движением НКА, входящих в эту СНС, обеспечивающих информацию об их движении и привязку всех измерений в едином для всей системы времени. Этот комплекс называется наземным контрольно-измерительным комплексом (КИК).

Таким образом, использование НКА в качестве подвижных опорных станций не исключает и наземные опорные станции, координаты которых определены очень точно.

Далее предполагается, что на судне имеется информация о параметрах движения НКА по орбите и известно время, к которому отнесена эта информация.

Для судна одна поверхность положения(высота) всегда известна. Поэтомуопределение места судна по НКА сводится к отысканию точки пересечения линий положения на поверхности земного сфероида.

Существенное значение для работы СНС, основанной на использовании НКА, имеет большая скорость изменения радионавигационных параметров, определяемых при помощи этой системы, позволяющая применять методы навигационных определений, основанные на измерениях скорости и ускорения сближения НКА и судна. Эти методы осуществляются посредством наблюдения за приращением частоты принимаемых от НКА сигналов, возникающих вследствие эффекта Доплера.

Одной из особенностей навигационного использования НКА, обусловливаемой своеобразным характером его движения относительно земной поверхности, является различие условий геометрической видимости НКА на различных широтах в зависимости от параметров орбиты.