Сверхдлинноволновая разностно-дальномерная радионавигационная система

Разностио-дальномерные радио­навигационные системы (РДРНС) предназначены дли измерения разно­сти расстояний AD от ВС до двух наземных станций с известными ко — ор гинатамн. Постоянному значению измеренной D соответствует ЛП — линия равных разностей (ЛРРР), представляющая собой гиперболу. Наземные станции располагаются та­ким образом, чтобы можно было од­новременно измерить по крайней мере две ДD, используя которые определя­ют МС.

К настоящему времени в разных странах разработано, внедряется и эксплуатируется значительное число типов РДРНС. Наибольшее примене­ние нашла свсрхдлинноволнован фа­зовая система «Омега» (Хо=30 000 м, fu =10,2 кГц). Восемь ее наземных станций по всему земному шару раз­мещены таким образом, чтобы прн дальности действии 10—12 тыс. км обеспечить определение МС практи­чески н любой точке Земли днем и ночью независимо от метеоусловий Расстановка наземных станций поз­воляет принимать на борту ВС сигна­лы 4 -5 станций, которые образуют 6—10 пар. Причем всегда имеется возможность выбрать 3 станции (они составят три пары), ЛП от которых пересекаются под углами 60—120°. Это создает благоприятные условия гля определения МС с максимально возможной точностью.

В точке С (рис. 17.3) местона хождения ВС (грс, Лс) разность рас­стояний до станции А и В (коорди­наты Ц. І, ki)

AD — Da Db= Чф tA—

= = At,

rw Цф = 300 574 км/ч — фазовая ско­рость распространения радиоволн сверхдлинноволнового диапазона.

Конкретному значению A/=const соответствует вполне определенная ЛП (гипербола).

В фазовых РНС для определения D измеряется не А/, а разность фаз сигналов двух наземных станций Фв:

AD = D„-DB =

= (2л)-*Х0Фд. (17.7)

Разность фаз отсчитывается от О до 2 л. Следовательно, если AD >• Ао, то значения Фи будут повторяться, что приводит к неоднозначности из­мерения Ad и определения МС.

Полоса, в пределах которой Фв = 0-н2л, называется фазовой до­рожкой. В этой полосе Фв не повто­ряется, и МС находится однозначно. 11а земной поверхности образуется множество фазовых дорожек, на од­ной из которых будет действительное МС.

В бортовой аппаратуре при усло­вии ввода фактических координат ВС (например, аэродрома вылета) с по­грешностью не хуже половины шири­ны дорожки автоматически определя­ется точное МС по измеренной Фс, а в дальнейшем осуществляется ав­томатическое слежение за номером дорожки и непрерывное однозначное определение места.

В соответствии с (17.7) погреш­ность определения разности расстоя­ний

°ДО = (2л)~1Х«0Ф’

где о* — СКП измерения разности фаз.

В современных системах сгфя; «0,01-2 л (один сантнцикл). Тогда Одд «0,01 Хо, что иа Ао=30000 м дает одо«300 м.

Погрешность определения ЛРР

Ор = (2sinip 2)-»0Дд.

На линии базы между станциями ф=180° (см. рис. 17.3) и, следова­тельно, погрешность ЛП здесь мини­мальна.

Место ВС по двум ЛРРР при ус­ловии некоррелированности ошибок
измерений Дь определяется с ради­альной СКП

sin ш °Д О

sin со	1 2
1)	1/2 ( ь 1 2	X
4-1
L)	= *Р ДС °ДС’	(17.8)

1 °р I + °Р2 —

sin*

Ч>1

+ sin*

X sin

где £рдс—коэффициент точности on ределения МС. Исследования показы вают, что он достигает минимума равного 0,9185 прн tp>i =ip2 = 109°30′ Тогда аг = fcpnr о

min

«0,92 Одд = 275

Рис. 17.4. Зависимость коэффициента точности от углов PC

ствует о том, что свсрхллинноволно­вая РДРНС обладает очень высокой потенциальной точностью определе­нии МС. Но для реализации таких возможностей необходимо ввести по­правку на условия распространения раОиоволн.

Электромагнитные колебания двух станций, принимаемые на ВС, распро­страняются в различных условиях, приводящих к измеиснию фазовой скорости Сф. Кроме того, длина пути радиоволн будет больше расстояния от станции до ВС. Вследствие этого 0)()

измеренная Фв=- (Da—Db) для ^Ф

одной и той же фактической разности дальностей ДО будет неодинаковой в разное время суток и года и зави­сит от района полетов. Это приводит к появлению систематической погреш­ности Фо, которая во много раз больше инструментальной, равной примерно одному сантициклу. Поэто­му точность навигационных определе­ний с помощью PDC «Омега» прак­тически полностью зависит от совер­шенства методики расчета и ввода поправок на условии распростране­ния

В современной бортовой аппара­туре эти поправки заранее рассчиты­ваются и хранятся в памяти ЦВМ и автоматически вводятся с учетом времени года (месяца), суток и района полетов. В этом случае МС определяется с точностью, в основном удовлетворяющей требованиям. Экс­периментальные данные погрешностей местоположения ВС приведены в

Таблица 17.4 Погрешности определения места ВС Погрешность, км Район полетов Бермудские острова Панама Южная Америка Запад СССР к gS ?£ О 0 о> 0 « 0) о с* X Канады юго-западной Европы А г 3,6 3,75 4,9 3,7 6,5 4.3 2,1 Д<г 3.5 3,70 3,3 2,5 1.0 1.7 2,0 U 0,6 0,60 3,6 2.8 6,4 3,9 0,5

табл. 17.4. Установлено, что в любой точке Земли, за исключением Грен­ландии, Антарктики и подобных им районов, место определяется с ради­альной СКП не выше 8,5 км, а над Северной Атлантикой 2,5—6,5 км. При появлении аномальных явлений в ионосфере, число которых увеличи вается в годы повышенной солнечной активности, рассчитанные поправки теряют свое значение и в этих усло­виях точность определения может быть хуже в 5 раз по сравнению с приведенной.

Экспериментально доказана воз­можность уменьшения ошибок опре деления МС до 0,3—0,7 км за счет ввода дифференциальных поправок. Для этого они непрерывно с высокой точностью измеряются на земле, за­тем передаются на борт ВС и авто­матически вводятся в цифровой нити катор координат.