ХЕРСОНСКОЕ МОРЕХОДНОЕ УЧИЛИЩЕ РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

КЕРЧЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО МОРСКОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Практическая работа №6

Тема: Радионавигационная система «Лоран-С» и «Чайка»

Выполнил курсант

группы С - 303

Малиновский В.В.

Проверил:

Вяткин В.В.

Херсон 2013

Практическая работа №6

Тема: Радионавигационная система «Лоран-С» и «Чайка».

Цель: Ознакомиться с принципом работы импульсно-фазовой РНС «Лоран-С» и «Чайка».

Принцип действия импульсно-фазовой РНС

На отечественных судах для определения места широко применяются импульсно-фазовые РНС «Лоран-С» (США) и РНС «Чайка» (РФ). В основе работы этих РНС лежит и импульсный и фазовый методы измерения разности расстояний.

Сущность импульсного метода заключается в следующем. В точке приема (на судне) измеряют интервал времени

Δt = t₁ − t₂

между моментами прихода двух коротких импульсов, посылаемых двумя береговыми станциями: ведущей (ВЩ) и ведомой (ВМ). Разность расстояний ΔD от места судна до береговых станций находят по формуле:

ΔD = D₁ − D₂ = υ ·Δt

где υ – скорость распространения радиоволн.

Величину Δt определяют с помощью судового приемоиндикатора (ПИ).

О дной и той же разности расстояний ΔD соответствуют 2 изолинии, так как гипербола является кривой, симметричной относительно мнимой оси (рис. 1).

Для исключения этой неопределенности и возможности распознавания импульсов на экране индикатора ведомая станция (ВМ) передает сигналы с постоянным запаздыванием, достаточным для прохождения синхронизирующим сигналом от ведущей станции (ВЩ) длины базы и срабатывания электрических цепей ВМ станции.

П

Рис. 1. Изолиния гиперболической РНС

оэтому в любую точку пространства импульсы ВЩ станции будут приходить раньше, чем импульсы ВМ станции, и поэтому формула примет вид:

ΔD = υ · (Δt − t₃)

где t₃ – время задержки, которое определяется по формуле:

t₃ = t_Б + t_К

где t_Б – интервал времени для прохождения синхронизирующим сигналом длины базы;

t_К – кодовая задержка.

Каждому значению Δt будет соответствовать вполне определенная и только одна гипербола. Для точки, находящейся на продолжении базы со стороны ВМ станции Δt = t_К. Для точки, находящейся на продолжении базы со стороны ВЩ станции Δt = 2t_Б + t_К. Для точки, находящейся на нормали к середине базы Δt = t_Б + t_К = t₃.

Таким образом, величина Δt изменяется от Δt_min = t_К со стороны ВМ станции до Δt_max = 2t_Б + t_К – со стороны ВЩ станции.

Место судна будет находиться в точке пересечения 2-х гипербол. Вторая гипербола получается по 2-й паре станций ВЩ ↔ ВМ2. РНС «Лоран-С» работает на рабочей частоте f = 100 кГц, которой соответствует длина волны λ = 3000 м. Эти радиоволны хорошо распространяются вдоль земной поверхности. В РНС «Лоран-С» используются базы большой длины (500÷700 миль), что позволяет обслужить обширный район одной цепочкой.

Р

Рис. 2. Вид сигналов импульсно-фазовой РНС на экране судового приемоиндикатора

абота РНС «Лоран-С» основана на измерении промежутка времени между моментами прихода импульсов от ведущей (ВЩ) и ведомой (ВМ) станций и на измерении разности фаз высокочастотных колебаний, заполняющих импульс (как в РНС «Декка»). Благодаря этому может быть достигнута высокая точность определения места даже на очень больших расстояниях, так как фазовый метод измерения разности расстояний (ΔD) во много раз точнее, чем импульсный.

Таким образом, в РНС «Лоран-С» используются 2 метода измерения разности расстояний (ΔD):

1) импульсный – для «грубого» определения места судна и устранения многозначности в отсчете;

2) фазовый – для определения линии положения с высокой точностью.

Цепочка РНС «Лоран-С» состоит из одной ведущей (ВЩ) станции и 3÷4-х ведомых (ВМ) станций, расположенных в одном районе. Ведомые (ВМ) станции обозначаются буквами: W, X, Z, Y (рис. 2).

Береговые станции РНС работают непрерывно на одной и той же несущей частоте и никаких позывных не излучают. Ведущая (ВЩ) станция периодически, со строго синхронизированной частотой, излучает сигналы. Ведомые (ВМ) станции принимают сигналы ВЩ станции, синхронизируют по ним с высокой точностью свои задающие генераторы (ЗГ) и с некоторой, вполне определенной задержкой излучает сигналы.

С игналы ведущей (ВЩ) станции и всех ведомых (ВМ) станций принимаются на судне с помощью специального приемоиндикатора.

С

Рис. 3. Характеристика сигналов импульсно-фазовой РНС

игнал ведомой (ВМ) станции представляет собой группу (пакет) из 8 импульсов (рис. 2 и 3) длительностью по 135 мкс с промежутками между началами импульсов в 1000 мкс. При излучении 8 импульсов общая мощность сигнала увеличивается в 4 раза по сравнению с мощностью одного импульса (как в РНС «Лоран-А»), что значительно увеличивает дальность действия РНС «Лоран-С».

Ведущая (ВЩ) станция излучает дополнительно к 8 еще один импульс, отстоящий от общей группы на 2000 мкс и хорошо заметный на экране приемоиндикатора (рис. 2 и 3).

Импульсно-фазовая РНС «Лоран-С» (США) и «Чайка» (РФ)

Станции всех цепей РНС работают на одной и той же рабочей частоте. Каждая цепь РНС состоит из одной ведущей (ВЩ) станции и 2-х, 3-х, 4-х и даже 5-ти ведомых (ВМ) станций, работающих с одинаковым, только этой цепи присвоенным периодом повторения серий импульсов (см. табл. 1).

Этот период повторения служит отличительным признаком цепи. Сигнал станции содержит серию из 8 импульсов, следующих через 1000 мкс. Ведущая станция дополнительно излучает 9-й импульс. Ведомые станции излучают сигналы с различной задержкой – с определенным запаздыванием относительно сигналов ведущей. Задержка излучения служит отличительным признаком пары.

Для одновременного измерения не менее 2-х разностей расстояний (ΔD) система работает по принципу синхронизированного излучения сигналов (пачек импульсов) ведущей (ВЩ) и ведомыми (ВМ) станциями на одной несущей частоте (f = 100 кГц) и общей для них частоте повторения.

Излучение сигналов станциями производится с таким сдвигом по времени, чтобы в любой точке зоны действия системы обеспечивалось временное разделение сигналов.

Для выполнения этого условия необходимо, чтобы любая из ведомых (ВМ) станций начинала излучение своих сигналов после прихода на эту станцию последнего импульса предыдущей (по очереди работы) ВМ станции с учетом задержки (Δ) этого импульса за счет его многократного отражения от ионосферы.

Ведущая (ВЩ) станция синхронизирует своими сигналами (как по огибающей импульса, так и по высокочастотному заполнению) работу ведомых (ВМ) станций. Для облегчения опознавания станций число импульсов в сигналах ведущей (ВЩ) станции больше (на 1), чем в сигналах ведомых (ВМ) станций, которые опознаются по их кодовым задержкам.

Опознавание различных цепей РНС производится по частоте сигналов (пачек импульсов). Излучение не одиночных импульсов, а пачек импульсов содействует:

1) увеличению дальности действия вследствие повышения средней мощности излучаемого сигнала;

2) улучшению условий разделения сигналов, распространяющихся вдоль земной поверхности и через ионосферу;

3) облегчению автоматического поиска и опознавания сигналов ведущей (ВЩ) станции при высоком уровне шумов.

Пачка импульсов, излучаемых станциями РНС «Лоран-С» состоит из 8 импульсов для ведомых (ВМ) станций и 9 импульсов для ведущей (ВЩ) станции с интервалами между ними 1000 мкс. 9-й импульс ведущей (ВЩ) станции и служит для визуального опознавания ее сигналов на экране ПИ.

На судне специальным приемоиндикатором (ПИ) измеряются интервалы времени между импульсными сигналами, принятыми от ВЩ и ВМ станций (рис. 2). Точность измерений существенно повышается, когда судовой ПИ фиксирует момент прихода импульса не только по его переднему фронту, но и по фазе рабочей частоты.

Для определения места судна с помощью этих РНС следует пользоваться РНК с сетками изолиний:

• по РНС «Лоран-С» (США) – РНК с буквами ЛС;

• по РНС «Чайка» (РФ) – РНК с буквами ДН.

Для повышения точности используются поправки за условия распространения радиоволн.

Краткие технические данные РНС «Лоран-С» («Чайка»):

1. Дальность действия:

• на поверхностных сигналах: 1000÷1700 км (с фиксацией фазы); 800 км (без фиксации фазы);

• на пространственных сигналах: 4000 км (с фиксацией фазы); 2500 км (без фиксации фазы).

2. Точность измерения радионавигационных параметров:

• на поверхностных сигналах: mU = ± 90÷150 м (с фиксацией фазы) и mU = ± 500 м (без фиксации фазы);

• на пространственных сигналах: mU = ± 600 м (с фиксацией фазы) и mU = ± 1200 м (без фиксации фазы).

3. Расчетная скорость распространения радиоволн: υР = 299.530 км/с.

4. Рабочая частота: 100 кГц (90÷110 кГц).

5. Задержка излучения ВМ станции – сумма кодовой и базовой задержек этой ВМ (t_И = t_σ + t_К).

6. Периоды повторения серии импульсов: 40.000, 40.010, … 99.980, 99.990 мкс.

Связь периода повторения серии импульсов с буквенно-цифровым обозначением (см. табл. 1).

Таблица 1. Соответствие периода повторения буквенно-цифровому обозначению

Рнс «Лоран-с»

S	SH	SHL	SL	SLS	SS
50000	60000	70000	80000	90000	-	0
49900	59900	69900	79900	89900	99900	1
49800	59800	69800	79800	89800	99800	2
49700	59700	69700	79700	89700	99700	3
49600	59600	69600	79600	89600	99600	4
49500	59500	69500	79500	89500	99500	5
49400	59400	69400	79400	89400	99400	6
49300	59300	69300	79300	89300	99300	7

Например: 1) SL1 – 79900; 2) SS5 – 99500.

7. Буквенное обозначение пар станций.

Станции РНС «Лоран-С» помимо собственных названий имеют еще и буквенные обозначения. Каждая пара станций обозначается буквой V, W, X, Y, Z. Эти же буквы используются для обозначения ВМ станций. Пары станций РНС «Чайка» обозначаются буквами БА, ВА, ГА и ДА, ВМ станции – буквами Б, В, Г и Д.

8. Условные обозначения частотных параметров станций.

Условное обозначение частотного параметра каждой пары станций РНС «Лоран-С» состоит из первых 4-х цифр периода повторения импульсов в мкс. (Обозначение 7970 говорит о том, что данная пара станций работает с периодом повторения импульсов 79700 мкс – SL3).

9. Предупреждение о неисправной работе. Мигает 9-й сигнал ВЩ станции и 2 первых импульса.

10. Радиальная (круговая) погрешность определения места судна (Р = 0,95):

• 0,2÷0,3 мили – днем на поверхностных волнах;

• 0,5÷1,0 мили – ночью на предельных расстояниях.

11. Судовые приемоиндикаторы:

• КПИ-5Ф (1 канал);

• КПИ-6Ф (2 канала);

• КПИ-7Ф – с встроенной ЭВМ (на выходе φ₀, λ₀).

12. Длина базы между станциями: от 600 до 1200 км.

13. Излучаемая мощность в импульсе ~ 300 кВт.

Таблица 2. Цепи импульсно-фазовой РНС «Лоран-С» (США) и «Чайка» (РФ)

№ п п	Название цепи		Частотный параметр	Кол-во ВМ станций	Длина базы, км	Океан
1	Бу (1120)	Л-С	7001	2 (Х,У)	924,619	СЛО И АО
2	Айде (1121)	Л-С	9007	4 (X,Y,W,Z)	963. 1213.630. 1094
3	Зильт (2123)	Л-С	7499	2 (ХУ)	753,920
4	Лесе (2122)	Л-С	6731	3 (XYZ)	698,920,601
5	Ньюфаундлендская (2108)	Л-С	7270	2 (Х,W)	311,344
6	Канадская (2104)	Л-С	5930	3 (XYZ)	639, 1125, 1077
7	Великих озер (2105)	Л-С	8970	3 (X,Y,W)	1005,947, 1124
S	Северо-восточная США (2106)	Л-С	9960	4 (X,Y,W,Z)	838,590,965,947
9	Юго-восточная США (2107)	Л-С	7980	4 (X,Y,W,Z)	542, 1331,660, 762
10	Восточная Европейская (2143)	Чайка	S000	4 (Б Д Г Д)	920,964,637,881
11	N Саудовской Аравии (4110)	Л-С	8830	4 (X,Y,W,Z)	791,942,411,817	ИО
12	S Саудовской Аравии (4111)	Л-С	7030	4 (X,Y,W,Z)	783,411, 1310,485
13	Индийская (Бомбейская) (4112)	Л-С	6042	2 (X,W)	258,293
14	Индийская (Калькуттская) (4113)	Л-С	5543	2 (X,W)	246, 153
15	Русско-Американская (РАЦ) (6111)	Чайка +Л-С	59S0	2 (Х,У)	1039, 1050	ТО
16	N Тихоокеанская (6112)	Л-С	9990	3 (X,Y,Z)	1161,919,1057
17	Залива Аляска (6113)	Л-С	7960	3 (X,Y,Z)	840,1094, 1178
18	Западного побережья Канады(6114)	Л-С	5990	3 (X,Y,Z)	702,577,379
19	Западного побережья США. (6115)	Л-С	9940	3 (X,Y,W)	838,328,589
20	NW Тихоокеанская (6117)	Л-С	8930	4 (X,Y,W,Z)	1372, 1813, 1003,924
21	Корейская (6148)	Л-С	9930	4 (X,Y,W,Z)	284,1068,924,947
22	Желтого моря (6149)	Л-С	7430	2 (X,Y)	737,854
23	Восточно-Китайского моря (6150)	Л-С	S390	2 (X,Y)	837,737
24	Южно-Китайского моря (6151)	Л-С	6780	2 (X,Y)	528,486
25	Дальневосточная (6144)	Чайка	7950	4 (X,Y,W,Z)	1050, 1101,930,929

8