Навигационные функции
Решение навигационных задач основывается на использовании функциональной связи между навигационными параметрами и параметрами траектории ОН.
Под навигационной функцией(НФ) понимают зависимость ТНП или РНП от параметров траектории ОН и РНТ.
Приведем примеры распространенных на практике НФ. Записи сделаем в прямоугольной системе координат, наиболее наглядной и удобной как в учебных целях, так и при синтезе алгоритмов вторичной обработки и исследовании точности РНС. Учтем следующие факторы измерительной обстановки: вид ТНП, взаимное положение объекта навигации и РНТ, влияние источников погрешностей определения ТНП.
Дальномерная РНС с тремя РНТ в зоне радиовидимости ОН:
(1.1)
где
- искомые координаты
объекта навигации;
- координаты РНТ;
c- скорость распространения электромагнитного поля;
- задержка сигнала
в атмосферном радиоканале "ОН - РНТ
" по сравнению с временем распространения
в свободном пространстве;
- погрешности
первичной обработки сигнала.
Отметим, что вместо
трех РНТ возможно использование одной
подвижной РНТ, последовательно занимающей
положения (
).
ПсевдодальномернаяРНСс четырьмя РНТ. Под псевдодальностью понимают дальность "ОН - РНТ", определенную беззапросным методом с использованием независимо функционирующих базовых стандартов времени на РНТ и ОН. Синхронизация стандартов возможна и может проводиться по сигналам СЕВ, но в интервалах между сеансами синхронизации шкалы времени РНТ и ОН расходятся. Поэтому псевдодальность содержит составляющую погрешности, определяемую скоростью света и расхождением времени:
или
(1.2)
где
- псевдодальность доj- й РНТ;
- дальность от РНТ
до ОН определенная согласно (1.1);
ТПРД - момент времени излучения РН сигнала в шкале времени РНТ, и сообщаемый на ОН в том же сигнале;
ТПРМ - зафиксированный в шкале времени ОН момент времени, на который был принят сигнал РНТ;
где
- расхождение стандартов времени
объекта иj-й РНТ.
Разностно-дальномерная РНС с четырьмя РНТ в зоне радиовидимости. Вычитая попарно уравнения (1.1) или (1.2), получаем:
Число таких уравнений будет на единицу меньше числа исходных дальномерных или псевдодальномерных уравнений. При использовании разностно-дальномерного метода за счет снижения размерности задач несколько упрощается вторичная обработка.
Вопрос №2. Методы навигации
Методы:
Обзорно- сравнительные(визуальная ориентировка, сравнение телевизионных, радиолокационных и других изображений местности с соответствующими картами; корреляционно-экстремальная навигация по физическим полям Земли);
Позиционные, то есть методы линий (поверхностей) положения с использованием радиотехнических, астрономических и т. п. систем:
Методы счисления пути(доплеровское, инерциальное, воздушное счисление пути и их комбинация).
Обзорно-сравнительные методы(ОСН) основаны на определении структуры какого-либо физического поля, характерного для данной местности, и сравнения параметров этого поля с эталонными параметрами, введенными в запоминающие устройства (ЗУ) навигационных систем. Примером систем, реализующим ОСМ, являютсякорреляционно-экстремальные навигационные системы(КЭНС), использующие информацию о радиолокационном контрасте местности. Эту информацию формируют до полета и закладывают в виде эталонных радиолокационных карт в бортовое ЗУ. Сигнал с информацией о положении ЛА, формируется в результате приема отраженного местностью сигнала бортовой РЛС. Сравнение его параметров с указанными эталонными данными позволяет идентифицировать зондируемую местность и, таким образом, определить положение ЛА в навигационной системе координат на момент зондирования опорной местности бортовой РЛС.
ОСМ является перспективным в силу автономности, слабого влияния помех и отсутствия накапливающихся ошибок в определении местоположения объекта.
Позиционный метод основан на определении местоположения объекта навигации на предположении, что ОН находится в точке пресечения двух или более линий (поверхностей) положения.Линией(поверхностью)положенияназывается геометрическое место точек на поверхности (в пространстве), соответствующих какому-либо одному значению навигационного параметра. Координаты местоположения ЛА являются определенной функцией от навигационных параметров.
Достоинство позиционного метода состоит в том, что определение местоположения ЛА происходит без учета и даже без знания пройденного им ранее пути. Недостатком его являются дискретность в фиксации местоположения ЛА и возможность определения координат объекта только в зоне действия РНС, то есть не автономность метода.
Счислением путиназывается метод определения координат ЛА, основанный на вычислении пройденного пути относительно известного начального положения ЛА. Для осуществления счисления пути необходимо располагать данными о направлении движения ЛА, а также о его ускорении или скорости движения. При этом текущие координаты вычисляются двукратным интегрированием ускорения или однократным интегрированием скорости по времени. Например:
где
- значение счисляемой
координаты ОН на момент времени t;
- значение счисляемой
координаты ОН на момент времени
;
- измеряемая в
процессе движения ОН составляющая его
скорости по координате X.
Счисление пути для определения местоположения самолета используется в авиации с тех пор, как на борту появились измерители курса и скорости полета. Наибольшее распространение получили доплеровские и инерциальные измерители, обеспечивающие достаточно высокую точность навигации.
Недостатком метода счисления пути является рост (накопление) ошибок определения местоположения объекта во времени.
Вопрос №3 Классификация РНС
Радионавигационные системы классифицируются по следующим признакам:
способу определения местоположения объекта [позиционные (угломерные, дальномерные, разностно-дальномерные и комбинированные), использующие счисление пути интегрированием скорости и ускорения, основанные на обзорно-сравнительных методах местоопределения];
— виду несущего информацию и измеряемого системой параметра радиосигнала (амплитудные, временные, частотные и фазовые);
— диапазону радиоволн [от декакилометровых, применяемых в сверхдлинноволновых системах, до оптических, используемых в лазерных системах местоопределения];
— дальности действия систем (космические, глобальные, дальней и ближней навигации);
— месту расположения опорных станций (РНС) [системы наземного и космического (с использованием ИСЗ в качестве РНС) базирования].
В свою очередь радионавигационные системы делятся на:
Автономные (которые не требуют получения информации о их нахождении или нахождении цели, поэтому такие системы могут применяться для полетов на любую дальность);
К автономным радионавигационным системам относятся:
бортовые РЛС;
допплеровские измерители скорости;
радиовысотомеры.
Неавтономные (которые ограничены по дальности действия, так как работают в паре с наземными устройствами).
Неавтономные системы делятся на:
системы ближней радионавигации (они предназначены для управлением полетом и посадкой самолетов на дальностях 50-300 км. В таких системах используются: радиокомпасы, радиомаяки и радиодальномеры.);
системы дальней радионавигации (они определяют местоположение самолетов и кораблей. Они работают на километровых волнах. Для целей дальней – до 2500 км, и сверхдальней – до 10 000 км.)