9.1.3. Фазовые разностно-дальномерные рсдн

Принцип действия фазовой разностно-дальномерной системы. Основа системы – цепочка из трех-пяти ОС (рис. 9.6,а). Все ОС работают на одной несущей частоте (или на частотах, кратных некоторой основной частоте ). Одна из этих ОС () ответственна за синхронизацию и когерентность сигналов ОС данной цепочки и называется ведущей. Остальные ОС (,,) – ведомые.

Рис. 9.6. Цепочка опорных станций (а) и структурная схема опорных станций и аппаратуры потребителя (б) фазовой разностно-дальномерной системы

Станции ОСM и ОСX (рис. 9.6,б) поочередно излучают когерентные колебания частоты , формируемые эталонными генераторами ЭГ и передатчиками Прд. В аппаратуре потребителя АП принятые навигационные сигналы после УРЧ подаются на коммутатор К, работающий синхронно с переключениями ОС. При этом сигнал ОСM направляется в измеритель фаз ИФ₁, а сигнал ОСX – в ИФ₂. Каждый из ИФ определяет фазовый сдвиг соответствующего сигнала относительно сигнала опорного генератора ОГ. Полученные значения изапоминаются, а затем сравниваются в устройстве сравнения фаз УСФ. Сигнал на выходе УСФ пропорционален искомой разности дальностейот потребителя до ОСM и ОСX.

Допустим, что ОСX излучает сигнал с известной задержкой относительно сигнала ОСM, скорость распространения радиоволн постоянна и доплеровский сдвиг частоты отсутствует. Тогда принимаемые потребителем сигналы можно записать в виде

;

, (9.13)

где – задержка сигнала в аппаратуре потребителя, аи– время прохождения сигналом расстоянийидо соответствующих ОС.

Опорный сигнал имеет ту же частоту, но отличается по фазе от принятых сигналов:

, (9.14)

где – неизвестная начальная фаза ОГ.

Измеренные ИФ₁ и ИФ₂ фазы сигналов ОС равны

,

(9.15)

а сигнал с УСФ пропорционален

(9.16)

и не содержит неизвестных фазовых сдвигов и. Независимость отдостигается при такой стабильности ОГ, при которой значениене изменяется за время формирования.

С учетом известной задержки основное уравнение фазового разностно-дальномерного устройства

. (9.17)

Разрешение многозначности. Рассматриваемые системы для грубого, но однозначного измерения используют обычно импульсный метод и поэтому называются импульсно-фазовыми. Их навигационный сигнал представляет собой пачку когерентный импульсов, несущая частота которых служит для точного, а огибающая – для грубого измерения с целью устранения многозначности точных измерений. При этом должно выполняться условие сопряжения грубой и точной шкал, подобное (9.12).

Система Loran-C. СистемаLoran-C– импульсно-фазовая РСДН, основу которой составляют цепочки из одной ведущей (М) и двух-четырех ведомых (W,X,Y,Z) ОС, работающих на частоте 100 кГц. Зоны действия цепочек перекрывают основные трансокеанические маршруты, а также прибрежные районы ряда стран Европы, Азии и Северной Америки. Импульсный характер сигнала используется для разрешения многозначности фазовых измерений.

9.1.4. Точность фазовых рсдн

В аппаратуре потребителей дальномерных РСДН, работающих на частоте 10,23 кГц, СКП измерения фазы составляет примерно 0,7° (0,002·2π), а разностно-дальномерных РСДН – около 3,6° на частоте 100 кГц. С учетом основного уравнения таких систем в дальномерной системе СКП определения геометрического элемента примерно равна 60 м, а в разностно-дальномерной – 30 м. Однако в реальных условиях погрешности определения линий положения возрастают до 1…2 и 0,1…0,3 км соответственно (меньшие значения отмечаются в дневное, а большие – в ночное время). Кроме того, точность местоопределения зависит от взаимного расположения потребителя и опорных радиостанций (геометрический фактор).

Основные источники погрешностей фазовых РСДН. Точность фазовых РСДН анализируется с помощью основного уравнения , где– расстояние или разность расстояний в зависимости от типа РСДН. Преобразование этого уравнения приводит к соотношению

, (9.18)

где ,и– средние квадратические отклонения скорости распространения радиоволн, несущей частотыи.

Погрешность зависит от уровня помех, динамических параметров потребителя и стабильности ФЧХ приемного тракта.

Изменение проводимости и диэлектрической проницаемости поверхности, над которой распространяется электромагнитная энергия, вызываем вариации скорости , а следовательно, появление дополнительного фазового сдвигаи погрешности. На частоте 100 кГц значениедостигает десятых долей градуса на километр трассы.

Расхождение частот генераторов ЭГ опорной станции и ОГ аппаратуры потребителя приводят к погрешности, которая подлежит учету в дальномерных РСДН.