Багаточастотний метод
Фазова стежка Lф0
f0 
Dmax0
0 |
|
|
Dmin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dmax |
|
D |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
Фазова стежка Lф1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
f1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
max1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
Dmin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dmax |
|
D |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Фазова стежка Lф3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
f2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
max2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
Dmin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dmax |
|
D |
||||||||||||||||||
Dmax – помилки визначення дальності в межах одної “фазової стежки” на частотах f0 , f1 |
і f2 . |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Інтервал однозначно вимірюємих дальностей на одній частості іноді звуть “фазовою стежкою”. Навіть в міріаметровому діапазоні цей відрізок не перевищує 100 км. Вибором однієї робочої частоти f0 проблема
неоднозначності не знімається при вимірюванні дальностей в тисячі або десятки тисяч кілометрів.
Неоднозначність відсутня при роботі на кількох частотах, якщо |
|
|
|
Lф0≥Dmax-Dmin, |
|
|
Lф1≥ Dmax0, |
|
07/07/19 |
Lф2≥ Dmax1. |
22 |
|
|
|
2. Різницево-дальномірні РСДН
Призначення, склад і можливості РСДН
РСДН призначені для рішення навігаційних задач на відстанях від границі дії РСБН (~400 км) до декількох тисяч кілометрів від радіомаяків.
Склад РДН:
-сітка наземних опорних пунктів з точно відомими координатами (радіонавігаційних точок РНТ) для передачі навігаційних сигналів;
-бортове прийомоіндикаторне обладнання.
Всучасних РСДН використовуються поверхневі хвилі
кілометрового (30 … 300 кГц) або міріаметрового (3 … 30 кГц)
діапазонів.
Навігаційне забезпечення літаковождіння (судовождіння) на
дальностях до 2000 … 2500 км здійснюється із застосуванням
імпульсних РСДН Loran-А та імпульсно-фазових різницево- дальномірних систем Loran-C, Loran-D, Тропік, Чайка.
07/07/19 |
23 |
Характеристика
Тип
день
Дальність, км
ніч Пропускна здатність
База, км
Потужність, кВт
Діапазон частот, МГц 
Помилки ліній день
положення (2σ), км ніч
Висота антени, м Стабільність
ТТХ РСДН
Loran-A
Імпульсна
1100 … 1800 над морем
300 … 400
100
1.85 … 1.95
1.85
3.7
30 … 40
10-9
Loran-C |
Loran-D |
Тропік |
||
Імпульсно- |
Імпульсно- |
Імпульсно- |
||
фазова |
фазова |
фазова |
||
2200 … |
2600 |
500 … 900 |
2200 … 2600 |
|
1800 … |
1900 |
2200 … 2600 |
||
|
||||
Необмежена |
|
|||
960 … 1500 |
250 .. 350 |
400 … 1500 |
||
4000 |
4 … 10 |
1000 |
||
0.1 |
|
0.1 |
0.1 |
|
0.2 |
|
0.1 |
0.2 |
|
0.6 |
|
0.6 |
||
|
|
|||
200 … |
400 |
90 … 120 |
|
|
10-10 … |
10-11 |
|
|
|
07/07/19 |
24 |
Принцип дії РСДН
Імпульсні РСДН (Loran-A)
|
|
f0=f1, f2 або f3 |
M |
|
TП |
|
|
|
DX |
|
|
|
|
t |
|
|
|
tБX |
|
|
|
||
|
DM |
|
|
tЗX |
|
|
|
X |
X |
Х |
|
|
|
||
dX |
|
DY |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
τХ |
|
||
|
|
|
|
τМ |
|
|
|
M |
|
M |
Борт |
Δt |
Х |
t |
|
|
dY |
|
|
|
|||
|
Y |
Y |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Ведома станція X (або Y) синхронізуэться сигналами ведучої М з затримкою на розповсюдження впродовж бази dX (або dY) на час tБX=dX/c (або tБY=dY/c ). Сигнал ведомої станції випромінюється з додатковою затримкою tЗX≈ТП/2 (tЗY≈ТП/2 ). На борт
літака першим надходить сигнал ведучої станції М із затримкою на розповсюдження τМ=DM/c, а потім ведомої X із затримкою τХ=(dX+DХ)/c+tЗX (або Y із затримкою τY=(dY+DY)/c+tЗY ). Затримка прийнятих на борту сигналів ведомої станції X відносно
ведучої М станції Δt Х =τХ–τM=(DM- DХ)/с+tБX+tЗX>0 пропорційна різниці дальностей
ΔDM Х =(DM- DХ). При цьому на борт завжди першим надходить сигнал ведучої станції, а потім ведомої.
Станції пари працюють на однакових частотах (f1=1.85 Мгц, f2=1.9 Мгц або f3=1.95 Мгц) з одним із основних періодів повторення ТП: S=50 мс, L=40 мс або Н=30 мс. До основних періодів додається затримка кодового номера пари 0, 1, …, 7.
Сумарна кількість кодів – 82. |
25 |
ХТ ◦ |
t |
|
t |
40 мкс
t
Випромінюємий сигнал тривалістю 40 мкс має симетричну обвідну у формі дзвона. Щоб підвищити точність вимірювання інтервалів часу між сигналами М і Х (в точці максимальної крутизни), здійснюється їх
подвійне диференціювання – виділяється точка найбільшої крутизни обвідної (характерна точка ХТ). При цьому на форму обвідної ще не
впливає просторова хвиля, яка надходить із затримкою відносно поверхневої хвилі, затримка просторової хвилі перевищує затримку характерної точки поверхневої хвилі відносно початку навігаційного радіосигналу.
Положення ХТ не залежить від амплітуди сигналу.
07/07/19 |
26 |
Імпульсно-фазові РСДН (Loran-С, РСДН-3)
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
t, мc |
|
|
|
7 |
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
X |
|
|
|
M |
|
Y |
Z |
|
|
f0=100 кГц |
tз, Х |
|
|
t, мc |
|
M |
tз, Y |
|
||
|
|
|
|
tз, Z |
|
Z |
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Опорні пункти системи об’єднуються в ланцюги по 3…5 пунктів. В кожному з ланцюгів один опорний пункт М ведучий, а решта пунктів X, Y i Z – ведомі.
Сигнали ведучого опорного пункту частотою f0= 100 кГц синхронізують і фазують сигнали ведомих опорних пунктів. Кожний з опорних пунктів випромінює пачку з 8 однакових імпульсів, період повторення в пачці – 1 мс. Ведуча станція випромінює ще дев’ятий імпульс з затримкою відносно першого імпульсу на 9 мс.
Інтервали між пачками імпульсів опорних пунктів одного ланцюга tзх, tзy
... є індивідуальною ознакою цього ланцюга і вибираються такими, щоб при будь-якій різниці дальностей до опорних пунктів їх сигнали не
переплутувались і надходили в послідовності М - X - Y - Z .
27
M X Y Z M X Y Z
Тц t, мc
Випромінювання сигналів опорними пунктами ланцюга здійснюється циклічно. Тривалість циклу Тц індивідуальна для кожного ланцюга. Застосовується один з циклів SS=100 мс, SL=80 мс або SH=60 мс, до якого додається затримка кодового номера ланцюга (0, 1, …, 7) по 0.1 мс. Сумарна кількість кодів – 24.
Для розпізнавання сигналів опорних пунктів в межах одного ланцюга аналізується послідовність їх надходження в часі (М – Х – Y – Z – V -…) і закони кодування фази пачок сигналів опорних станцій:
Цикли |
Ведуча станція |
Ведомі станції |
Парний |
0-0- - -0- -0- -0 |
0-0-0-0-0- - -0 |
Непарний |
0- - -0-0-0-0-0- |
0- -0- -0-0- - |
07/07/19 |
28 |
U(t) |
|
|
|
0.9 |
|
|
|
0.5 |
135 |
|
|
ХТ |
|
||
0.1 |
|
||
50 |
t, мкс |
||
|
|||
|
30 |
|
t, мкс
t, мкс
30 мкс
ХТ●
◦
t
Кожен радіоімлульс тривалістю 135 мкс (на рівні 0.5) має несиметричну обвідну. Форма обвідної вибрана такою, щоб не менше 90% енергії сигналу попадало у смугу частот = 20 кГц.
Точка максимальної крутизни (характерна точка ХТ) фронту обвідної знаходиться на відстані 30 мкс відносно початку радіоімпульсу. На цьому інтервалі
вміщується рівно 3 періоди високочастотного заповнення f0=100 кГц. Усунення неоднозначності
вимірювання різниці дальностей фазовим методом здійснюється попередньою грубою оцінкою дальності імпульсним методом – по затримці обвідної
радіоімпульсу. Щоб підвищити точність цієї оцінки положення ХТ визначається шляхом подвійного диференціювання.
Подальше уточнення затримки відносно ХТ в межах періоду високочастотного заповнення здійснюється фазовим методом.
07/07/19 |
29 |
Положення ХТ на відстані 30 мкс вибрано з урахуванням того, що затримка просторової хвилі відносно поверхневої нестабільна і в залежності від стану йоносфери становить 35 … 50 мкс. Тому в межах ХТ обвідна і високочастотне заповнення не спотворюються інтерференцією обох хвиль.
Пошук, виявлення і розпізнавання опорних станцій бортовою
прийомоіндикаторною апаратурою здійснюється кореляційним методом. Ланцюги станцій розпізнаються по груповому періоду повторення Тц, а опорних станцій в ланцюгу – по послідовності прийому сигналів (М - X - Y - Z - М - …) і кодуванню фази.
На супроводження береться спочатку ведуча станція, а потім – ведомі.
07/07/19 |
30 |
Бортове обладнання
Бортове обладнання обробки сигналів двох автономних пар опорних станцій (ведучої М і ведомої Х) включає два однакових незалежних вимірювача різниць дальностей ΔR і обчислювач місцеположення літака.
Бортове обладнання обробки сигналів ланцюга з трьох опорних станцій (ведучої М і ведомих Х, Y) включає загальний канал обробки сигналів ведучої станції (рожева заливка) і два ідентичні канали обробки сигналів ведомих станцій (на малюнку – тільки один канал з голубою заливкою).
|
|
|
|
Строб |
|
|
Прм – приймач |
|
|
|
ГСІ |
|
|
ФД |
С”ХТ”, С”М”, С”Х” – |
||
|
|
|
|
|
|
селектори ХТ, |
||
|
|
КУ |
|
|
|
|
|
станцій М та Х |
|
|
С”М” |
|
|
|
|
КУ |
КУ – канал управління |
|
|
|
|
|
|
|
|
ГСІ – генератор |
Прм |
● |
С”ХТ” |
|
|
|
|
КГ |
селекторних |
|
|
|
|
імпульсів |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С”Х” |
|
|
|
|
|
ФД – фазовий детектор |
|
|
Δt |
ΔR |
Δφ |
|
КГ – когерентний |
||
|
|
КУ |
|
ΔRMX |
|
|
|
гетеродин |
|
|
|
Строб |
|
|
Δt, Δφ – вимірювачі |
||
|
|
ГСІ |
|
|
ФД |
|||
|
|
|
|
|
|
різниці затримок, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
різниці фаз |
07/07/19 |
31 |