111. Способы определения поправки хронометра

Опубликовано: 2 года назад. Автор: moryachka 0

Поправку хронометра надо периодически определять по радио­сигналам точного времени, а для момента наблюдений — рассчиты­вать по известному значению его суточного хода.

Системы подачи сигналов точного времени. С 1 января 1972 г. радиосигналы времени передаются всеми специальными радиостанциями в системе всемирного координированного времени (обозначается Тк), которое периодиче­ски согласовывается с так называемым международным атомным временем путем корректировки (сдвига) ровно на 1c вперед или назад. Корректировка шкалы Тк производится два раза в год.

Координированное время может отличаться от гринвичского:

где Δгр — поправка координированного времени, не превышающая практически 0,9с.

Ввиду малости этой величины ею во многих случаях можно пре­небречь, т. е. принимать Тк равным Ггр. Однако при необходимости получить более точные отсчеты времени поправка ΔTk определяет­ся и учитывается. Особенности и порядок ее нахождения даны в «Правилах штурманской службы» № 29 (ПШС — № 29),

Сигналы точного координированного времени подаются станциями — длинноволновой РБУ и коротковолновыми РВМ и PAT. Все данные о про­граммах этих передач публикуются в брошюре «Эталонные сигна­лы частоты и времени» (издательство «Стандарты», Москва) и в английском пособии «The Admiralty List of Radio signals, vol. V». Эти радиосигналы состоят из секундных сигналов (точек) и удли­ненного сигнала (тире) в начале минуты. Такие сигналы называ­ются сигналами «типа A1». Применяются несколько про­грамм, отличающихся последовательностью и продолжительностью подачи сигналов. По ним можно определить и поправку ΔTk

Вещательные сигналы для проверки времени передаются большинством станций в виде шести звуко­вых точек. У многих иностранных станций последний сигнал пода­ется в виде удлиненного звука (тире). Точность этой системы сиг­налов времени обычно достаточна для целей судовождения (до 0,5с). В случае необходимости можно учитывать поправку ΔTk и в этом случае.

Определение Uхр по радиосигналам времени. Радиосигналы точ­ного времени удобнее принимать в штурманской рубке — через ре­продуктор, транзисторный приемник или радиопеленгатор, приме­няя для этого секундомеры или непосредственно на хронометр.

Чтобы произвести прием вещательных сигналов времени, надо взять два секундомера, первый запустить с сигналом 59М55°, вто­рой— в 0М00С. Затем следует записать два отсчета хронометра, на­меченные на 0,5—1м вперед, и в эти моменты остановить секундо­меры. Добавив ко времени Тгр подачи сигналов показания секун­домеров, получим моменты Tгр, соответствующие Tхр. Если сигналы принимаются непосредственно на хронометр, моменты Tхр получа­ются сразу. После этого выводятся две поправки и рассчитывает­ся средняя из них.

Расчет Uxp по суточному ходу и принятой ранее U’хр. По радио­сигналам поправку хронометра определяют один-два раза в сутки. Для получения Uхр на любой момент суток, а также в том случае, когда в этот день по радио определить поправку не удалось, надо применять формулу, полученную из выражения для суточного хода:

Точность найденной таким путем поправки хронометра зависит от качества хронометра, т. е. от постоянства ω и от величины про­межутка ΔТ. Если Uхр не определялась 3 сут и более, то указанный подсчет можно делать, определив ω за длительный интервал по записям в журнале поправок (10 сут. у более), а величина U»хр может быть получена с ошибкой порядка 1—2c.

112.

113.

Современное состояние ИФРНС LORAN-C и «ЧАЙКА»

Разработка импульсно-фазовых, разностно-дальномерных радионавигационных систем с наземным базированием LORAN-C и «ЧАЙКА» была начата практически одновременно в конце 40-х и начале 50-х гг. по заказам военных ведомств США и СССР. Первоначально обе системы предназначались для навигационного обеспечения ударных сил авиации и военно-морского флота при решении ими боевых задач.

Высокие тактико-технические характеристики этих систем (см. таблицу) предопределили, начиная с 70-х гг., их массовое применение гражданскими потребителями подавляющего большинства стран мира для решения хозяйственно-экономических задач.

Основные тактико-технические характеристики ИФРНС "ЧАЙКА" и LORAN-C:

Характеристики РНС "ЧАЙКА" РНС LORAN-C

Рабочая частота, кГц

100

Дальность действия, км:

суша

1400-1800

море

1800-2000

Мощность излучения передающих станций, кВт

150...1000

200...1000

Среднеквадратическая погрешность, м:

определения местоположения в гиперболическом режиме

100-700

не более 230

(расчетная величина)

повторного выхода в заданную точку

10...45

Вероятность безотказной работы одной станции

0,999

Относительная суточная нестабильность стандартов частоты передающих станций

5•10 -12

3•10 -12

В настоящее время ИФРНС LORAN-C продолжает обеспечивать навигацию гражданских и некоторых видов военных потребителей различных государств в море, воздухе и на суше. В мире в эксплуатации находятся 26 цепей РНС LORAN-С, каждая из которых содержит от 3 до 5 станций; некоторые станции работают дновременно в двух цепях.

Рабочие зоны цепей РНС LORAN-C перекрывают территории США и Канады и почти все побережье Североамериканского континента, Северную Атлантику, Скандинавию и Западную Европу, Северное и Норвежское моря, атлантическое побережье Франции и Восточную Атлантику, Средиземное море, центральный и северо-западный районы Тихого океана, большую часть побережья КНР, весь Аравийский полуостров, районы Ближнего Востока, Красного моря, Персидского залива, залив Аден, часть побережья Индии. Общая площадь рабочих зон цепей РНС LORAN-C превышает 95 млн кв. км.

В России в рабочей эксплуатации находятся четыре цепи системы «ЧАЙКА»:

- Европейская, в составе пяти станций, три из которых расположены в районах городов Брянск (ведущая), Петрозаводск, Сызрань (Россия) и две - за пределами России - Слоним ( Республика Беларусь) и Симферополь (Украина);

- Восточная, в составе четырех станций, расположенных в районах городов Александровск-Сахалинский (ведущая), Петропавловск-Камчатский, Уссурийск и Охотск;

- на Севере России функционируют две цепи в составе пяти станций, расположенных в районах г. Дудинка (ведущая), пос. Таймылыр, о. Панкратьева, г.Инта (ведущая-ведомая) и п. Туманный, причем три станции одновременно работают в обеих цепях.

Общая площадь рабочих зон всех цепей РНС «ЧАЙКА» составляет около 20 млн кв. км.

Кроме того, в России имеются региональные цепи ИФРНС средней мощности.

Завершены работы по созданию объединенной российско-американской цепи «ЧАЙКА»/LORAN-C в составе двух российских станций в районах городов Петропавловск-Камчатский и Александровск-Сахалинский и одной американской станции LORAN-C на о. Атту (США).

PHC LORAN-C остается самой распространенной системой с наземным базированием: количество ее потребителей в мире в 1997 г. составляло около 1,3 млн, причем более половины находятся в США (морские - около 500 тыс., авиационные - около 130 тыс., наземные - около 30 тыс.)

Принцип действия и режимы использования сигналов ИФРНС LORAN-C и «ЧАЙКА»

Передающие станции ИФРНС LORAN-C и «ЧАЙКА», излучающие группы (пачки) из восьми («ведомые» станции) или девяти («ведущие» станции) импульсов на несущей частоте 100 кГц, объединены в цепи - группы станций, излучающих синхронизированные импульсные сигналы с одинаковой частотой повторения.

Каждая цепь состоит из одной «ведущей» и двух-четырех «ведомых» передающих станций.

Интервалы повторения пачек импульсов используются для опознавания цепей и уменьшения взаимных помех между ними. Значения интервалов повторения пачек изменяются от 40 000 до 99 990 мкс с дискретом 10 мкс.

Классическим режимом использования сигналов ИФРНС является стандартный разностно-дальномерный (гиперболический) режим.

Этому режиму свойственны ограничения по точности и размерам рабочей зоны, обусловленные геометрическим фактором, зависящим от взаимного расположения передающих станций и потребителей. Поэтому в зависимости от задач и требований потребителей получили широкое распространение и другие режимы использования сигналов ИФРНС, а именно: режим работы с функционально равноценными станциями, дальномерный, дифференциальный режимы, режим одновременной работы со смежными цепями.

Режим работы с функционально равноценными станциями реализуется в бортовой аппаратуре потребителей с помощью специальных алгоритмов и позволяет повысить точность местоопределения. В данном случае ведущая станция рассматривается в алгоритме обработки сигналов как обычная ведомая.

При наличии на борту потребителя высокостабильного опорного генератора частоты можно обеспечить повышение точности и надежности местоопределений.

При использовании метода одновременной работы со смежными цепями (объединенные цепи) возможны два варианта обработки информации. В первом варианте одну гиперболу получают с помощью пары станций одной цепи, а другую - с помощью пары станций другой цепи. Во втором варианте в бортовой аппаратуре используется алгоритм обработки, при котором одна гипербола получается путем измерения разности времен приема сигналов пары станций одной цепи, а другая создается «искусственно» с помощью пары станций двух смежных цепей. Режим работы со смежными цепями позволяет существенно повысить точность местоопределений и расширить рабочие зоны. Этот режим широко используется в США и Европе благодаря работе ряда станций одновременно в двух цепях (в двойном режиме).

Значительного (в 4-5 раз) повышения точности ИФРНС можно достичь, используя дифференциальный метод, к сожалению, лишь в локальных районах рабочей зоны. Этот метод основан на использовании мониторинга сигналов РНС LORAN-C/«ЧАЙКА» в фиксированной точке рабочей зоны с известными географическими координатами, благодаря чему разность времен ( TD - time difference), определяемая приемоиндикатором контрольной станции, сравнивается с разностью времен, вычисляемой для этой точки. Результат сравнения этих данных дает поправку на распространение радиоволн, которая автоматически передается потребителям. Реализация дифференциального режима в системах LORAN-С/«ЧАЙКА» позволяет повысить точность местоопределения до 10-50 м в радиусе до 150-200 км от станции передачи поправок.

ИФРНС ЛОРАН-С и «ЧАЙКА» как компоненты интегрированного радионавигационного поля

Ни одна из существующих систем не является универсальным навигационным средством. Каждая из систем GPS/«ГЛОНАСС» или LORAN-С/«ЧАЙКА» обладает определенными преимуществами и недостатками, о которых, в частности, говорилось в опубликованной ранее статье. Отметим лишь, что по сравнению со спутниковыми РНС импульсно-фазовые значительно экономичнее: сравнение затрат на одного потребителя в год показывает, что для РНС GPS и LORAN-C они отличаются более чем на порядок, а именно: при количестве потребителей в 1 млн затраты на каждого составили: для GPS - около 250 долл. (данные 1991 г.), а для системы LORAN-C - лишь 17 долл. (данные 1995 г.). При этом известно, что за период (1991-1995 гг.) затраты на РНС GPS возросли вдвое. Отечественный и зарубежный опыт создания и эксплуатации РНС различного типа показал, что совершенствование каждой отдельной из систем связано со значительными затратами средств и в отдельных случаях имеет принципиальные ограничения. Для создания глобального радионавигационного поля, позволяющего с требуемой достоверностью и доступностью обеспечить любому потребителю необходимую радионавигационную информацию, рациональнее комплексно использовать возможности, представляемые различными навигационными системами. Использование РНС LORAN-C/«ЧАЙКА» в качестве компонентов глобального интегрированного радионавигационного поля будет способствовать как улучшению рабочих характеристик этих систем, так и повышению целостности и доступности систем GPS/«ГЛОНАСС».

Совместное использование систем «ЧАЙКА» и LORAN-C открывает новые перспективы в направлении улучшения качества навигационно-временного обеспечения не только в Европе и на Дальнем Востоке, но и в других регионах мира, где работают или могут быть установлены новые цепи передающих станций «ЧАЙКА»/LORAN-C. Примерами таких объединенных цепей являются системы «ЧАЙКА»/LORAN-C на Дальнем Востоке, Северо-Западная европейская система LORAN-C (NELS) и другие цепи в Европе и США.