Основы радионавигации.

Радионавигация охватывает широкий спектр ... связанных с местом ... объектов с помощью радиосигналов, созданных между источниками.

Первые радионавигационные системы представляли собой радиомаяки. Радиомаяки позволяли определить только направление, но не координату. Следующим этапом развития стали гиперболические радионавигационные системы.

Принцип действия этих систем основан на измерении в точке приема разности времени прихода радиоимпульсов, моменты излучения которых двумя передающими станциями синхронизированы.

Рис.

, где С – скорость света,- разность времени прихода радиоимпульсов. Уравнение представляет собой уравнение гиперболы со следующими параметрами:, где,, или в координатной формепри этом.

Измерение позволяет построить две линии - ветви гиперболы с фокусами в точкахFиF’. Эти линии представляют собой возможные местоположения потребителя радиоимпульсов. Как на этих линиях определить току М? Если взять другие две синхронизированные излучающие станции и по их сигналу тоже построить соответствующую гиперболу, то точка пересечения двух гипербол определит местоположение потребителя.

Рис.

Известные американская система Лоран и российская Чайка. Системы состояли из цепочки станций по 3 в каждом звене: ведущий (синхронизирующий) и двух ведомых (синхронизируемых). При удалении потребителя от излучающей станций на 2,5 тыс.км. погрешность место определения составляла ~1 – 10 км. Для судовождения это высокая точность. С помощью фазовой информации удалось снизить погрешность определения до 100 м.

Спутниковая радионавигационная система.

Часть лекции.

Недостатки радиолокационных спутниковых систем первого поколения:

1. Наличия перерыва между сеансами наблюдения. Количество спутников не превышало 6, время пребывания в зоне радиовидимости составляла 15 мин, перерывы межу сеансами от 30 до 90 мин.

2. Уменьшение интервала за счет увеличения количества спутников приводило к следующей проблеме: в случае одновременного наблюдения двух и более спутников, их радионавигационные сигналы создавали взаимные помехи друг другу, так как структура сигналов на всех спутниках была одна и та же.

3. Существенной была погрешность местоопределения, источниками которой были: недостаточная синхронизация эталонов времени у спутника и у потребителя; влияние движения объекта (потребителя) на погрешность местоопределения. В результате погрешность местоопределения составляла сотни метров.

Спутниковые радионавигационные системы второго поколения.

Основные СРИС: GPSи ГЛОНАСС

Дальномерный метод определения координат.

Часть лекции.

Время пути.

Измерение скорости потребителя.

Продифференцируем уравнении по времени., гдеR– расстояние до спутника.

Для i-ого спутника получим(*)

определяется по доплеровскому смещению частоты, где- радиальная скорость, с - -скорость света,- частота сигнала спутника.

В (*) параметры в правой части уравнения () - известные параметры спутника,x,y,z,R– предварительно определяемые параметры,- рассчитываемые по системе уравнений параметры.

Таким образом, для определения ... скорости потребителя в принципе достаточно использовать данные о трех спутниках (составить систему из трех уравнений (*)). Однако, измеряемый навигационный параметр имеет погрешность, обусловленную погрешностью измерения доплеровскому смещению частоты. Из-за этой погрешности в правой части уравнения (*) должно появиться дополнительное слагаемое. Это слагаемое наряду с компонентами скорости тоже рассчитывается по системе уравнений типа (*), но с дополнительным слагаемым в правой части. Поскольку рассчитываемых параметров стало 4, то необходимо 4-ре уравнения типа «привязанные» к сигналус четырехспутников. Таким образом, как и в дальномерном методе, в методе определения компонентов скорости потребитель должен иметь доступ к сигналам четырех спутников одновременно.