Вопрос № 2. Способы определения местоположения ЛА

Для определения местоположения ЛА в навигации применяются следующие способы:

· способ линий (поверхностей) положения (ЛП) с использованием радиотехнических, астрономических и др. систем;

· способ счисления пути (доплеровское, инерциальное, воздушное счисление пути и их комбинации);

· обзорно-сравнительный способ (визуальная ориентировка, сравнение телевизионных, радиолокационных и других изображений местности с соответствующими картами; корреляционно-экстремальная навигация по физическим полям Земли).

Способ линий (поверхностей) положения основан на определении МП ЛА, как точки перечисления 2-х и более линий (3-х и более поверхностей) положения, соответствующих определенным постоянным параметрам. Если наклонная дальность до ЛА в 10 и более раз превышает его высоту, то задачу определения МП ЛА (точки М на рис.2) решают на плоскости. В зависимости от используемых ЛП и соответствующих им радионавигационных систем, способ линий положения подразделяется на 4 основных вида, которые поясняются с помощью рис.2.

Все эти виды определения МП ЛА способом линий положения требуют нескольких неподвижных (или закономерно перемещающихся) РНТ, которые должны быть разнесены на расстояния, соизмеримые с расстоянием от каждой из них до ЛА. Это необходимо для исключения больших погрешностей оценки МП ЛА.

Достоинством способа линий положения является определение МП ЛА без учета и знания пройденного пути. Недостаток – дискретная фиксация МП ЛА. Если засечка происходит с большим интервалом времени, то этот способ комбинируют со способом счисления пути или обзорно-сравнительным методом.

Обзорно-сравнительный способ (метод) основан на определении структуры какого-либо физического поля, характерного для данной местности, и сравнении параметров этого поля с параметрами, введенными в запоминающее устройство навигационных систем или навигационными картами. В простейшем случае обзорно-сравнительный метод определения МП ЛА реализуется путем сравнения изображения местности на карте или навигационном экране с фактическим видом земной поверхности, наблюдаемым экипажем визуально или с помощью технических средств. Визуальная ориентировка является одним из наиболее старых методов определения МП ЛА.

Среднеквадратическая погрешность определения МП ЛА при этом составляет 1...3 км при удалении ориентиров на 5...15 км и 0,1...0,3 км при проходе над ориентиром. Здесь под навигационными ориентирами понимают естественные или искусственные, хорошо выделяющиеся на фоне местности объекты (заводская труба, река, дорога, населенный пункт и т.д.) с точно известными координатами или положением. На современных летательных аппаратах (ЛА) обзорно-сравнительный метод реализуется в корреляционно-экстремальных навигационных системах, использующих информацию, например, о поле высот рельефа или о радиолокационном изображении местности. В этих системах максимум (экстремум) корреляционной функции измеренных и запоминающих параметров достигается при точном соответствии траектории полета заданной.

Учитывая успехи в развитии корреляционно-экстремальных систем и использование в них РЛС с синтезированием апертуры антенны, можно отметить, что обзорно-сравнительный метод является перспективным в силу автономности, отсутствия накапливающихся погрешностей, высокой точности корреляционно-экстремальных систем, слабого влияния помех в ряде случаев и т.д. Однако сложность метода требующего априорной информации о характеристиках местности, и большого объема памяти, а также трудности расчета корреляционной функции в корреляционно-экстремальных системах пока ограничивают его широкое применение.

Кроме того, к недостаткам обзорно-сравнительного метода относятся;

независимость в ряде случаев определения МП ЛА в плохих метеоусловиях и безориентирной местности (моря, пустыни и т.п.);

демаскировка ЛА в случае применения РЛС и других визирных средств с излучением.

На практике чаще всего используются комбинации рассмотренных способов при определении МП ЛА.

Вывод: Во втором вопросе мы кратко рассмотрели основные способы определения местоположения ЛА. В дальнейшем мы будем более подробно рассматривать эти способы при изучении приводных радиостанций, автоматических радиопеленгаторов и радимаяков.

Вопрос № 3. Классификация радиотехнических средств навигации и их основные ТТХ.

Для определения навигационных параметров в процессе полетов ЛА применяют различные технические средства навигации, которые в соответствии с используемыми в них физическими принципами работы можно условно разделить на четыре основные группы.

1. Геотехнические средства, использующие геофизические поля Земли (магнитное поле, гравитационное поле, изменение атмосферного давления с высотой, зависимость давления воздуха от скорости полета и т.д.). К этой группе относятся магнитные компасы, барометрические высотомеры, указатели воздушной скорости, гироскопические навигационные приборы, инерциальные системы, определенные типы корреляционно-экстремальных навигационных систем и т.п.

В ряде случаев инерциальные навигационные системы (ИНС) выделяют в отдельную группу.

Геотехнические средства автономны, им практически невозможно создать помехи, обладают высокой надежностью и сравнительно просты в изготовлении, но точность навигационных измерений с их помощью часто оказывается недостаточной, погрешности этих средств (кроме корреляционно-экстремальных систем и средств визуальной ориентировки) растут с течением времени.

2. Радиотехнические средства, основанные на использовании закономерностей и свойств распространения в пространстве радиоволн. К ним относятся дальномерные, угломерные, угломерно-дальномерные, разностно-дальномерные системы, бортовые радиолокационные станции (РЛС), доплеровские измерители путевой скорости и угла сноса (ДИСС) и т.п. Они позволяют осуществлять вождение подвижных средств в любых метеоусловиях, днем и ночью, обеспечивают высокую точность измерений и достаточно большую дальность действия, но подвержены воздействию помех и в ряде случаев неавтономны. Поэтому радиотехнические средства чаще всего используются периодически, например, для коррекции результатов счисления пути, осуществляемого с помощью геотехнических средств (ИНС, систем воздушных сигналов (СВС)).

3. Астрономические средства, использующие световое или радиоизлучение небесных тел, закономерное изменение взаимного положения Земли и различных небесных светил. Они включают в свой состав астрокомпасы, секстанты, астроориентаторы, радиоастрономические приборы и др.

Эти средства не подвержены действию помех, но их применение часто зависит от условий видимости и метеорологических факторов. Кроме того, их точность не всегда оказывается удовлетворительной.

4. Светотехнические и другие визуальные средства обеспечения воздушного движения, к которым относятся световые маяки, посадочные огни, прожектора, бортовые огни, цветовые сигнальные знаки (полотнища), сигнальные ракеты, лазерные системы посадки и т.д. Эти средства могут быть использованы, как правило, в условиях хорошей или слабо ограниченной видимости и решают ограниченный круг задач (обеспечения посадки ЛА, предотвращения столкновений подвижных объектов друг с другом).

Каждая из перечисленных групп имеет свои особенности, положительные и отрицательные свойства, поэтому они используются, как правило, в комплексе.

Комплексное использование различных средств навигации позволяет компенсировать недостатки одних преимуществами других РНУ. Комплексирование технических средств навигации осуществляется обычно на базе электронных вычислительных машин (ЭВМ). Это позволяет автоматизировать решение навигационных задач, что особенно важно для современных самолетов.

В настоящее время стоят задачи по широкому развитию и внедрению автоматизированных систем навигации и посадки вплоть до автоматизации всех процессов самолетовождения и посадки.

Бурное развитие радиотехники и научно-технический прогресс в последние годы позволили создать новые средства радионавигации на базе достижений микроэлектроники. Широкое использование полупроводниковых приборов и интегральных микросхем различного типа почти полностью вытеснило радиолампы. Это обеспечило создание автономных средств радионавигации с высокими тактико-техническими характеристиками (ТТХ), имеющих мелкие габариты и массу, что особенно важно для бортовой аппаратуры ЛА.

В настоящее время на ЛА установлено новейшее оборудование радионавигационных устройств и систем (РНУ и С):

автоматические радиокомпасы типа АРК-15М, АРК-19, АРК-22;

радиовысотомеры РВ-5, А-031, РВ-18, А-035 и др.;

бортовое оборудование радиотехнических систем ближней навигации (РСБН) РСБН-6с, РСБН-7с, А-323, А-324 и др.;

бортовое оборудование систем дальней навигации (РСДН) А-711, А-713, А-720, А-723 и др.;

доплеровские измерители путевой скорости и угла сноса (ДИСС) типа ДИСС-7, ДИСС-013, ДИСС-15, ДИСС-32;

самолетные приемники системы посадки «Курс-МП-2», «Курс-МП-70» и др.;

станции предупреждения столкновений ЛА в воздухе типа «Эшелон»;

аппаратура межсамолетной навигации.

Основные тактико-технические характеристики рассмотрим на примере радиотехнической системы ближней навигации и применительно к приводным радиостанциям и автоматическим радиопеленгаторам.

Основные ТТХ.

1. Дальность действия – это максимальное расстояние от РНТ до подвижного объекта, на котором обеспечивается получение информации о местоположении ЛА в виде азимута и дальности с заданной точностью и вероятностью.

Для систем, работающих в метровом и дециметровом диапазонах волн, ухудшение точности с ростом дальности определяется главным образом соотношением сигнал/шум на входе приемника

Дальность действия радиомаяка определяется радиогоризонтом в пределах прямой видимости D₀, которая зависит от высоты подъема приемной h₁[м] и передающей h₂[м] антенн над земной поверхностью

, [км].

Если расстояние до РНТ D_max превышает D₀, то дальность действия маяка определяется дальностью прямой видимости D₀ (табл. 1).

Таблица 1

D0	hполета ЛА
500 км	35 000 м
380 км	12 000 м
195 км	3 000 м
50 км	250 м

2. Пропускная способность – максимальное количество ЛА, одновременно обслуживаемых одним радиомаяком. Пропускная способность канала азимута не ограничена. Пропускную способность канала дальности ограничивают минимально допустимый коэффициент ответов и максимально допустимый коэффициент загрузки дальномерного ответчика.

Коэффициент ответов К_отв – отношение среднего числа импульсов ответов дальности N_0D к среднему числу импульсов запросов дальности N_ЗD:

Уменьшение коэффициента ответов эквивалентно увеличению энергетических потерь и приводит к снижению дальности действия канала дальности. За минимально допустимый К_отв. принимают ту его величину, при которой обеспечиваются необходимая дальность действия и нормальная работа бортовых дальномеров РСБН (например, отсутствие срыва слежения за дальностью).

Коэффициент загрузки дальномерного передатчика К_загр.– величина, обратная скважности импульсов сигнала «Ответ дальности»

где t_u – длительность импульса;

Т_0D – средний период следования кодовых групп импульсов «Ответ дальности»; n_k - число импульсов в кодовой группе.

Под максимально допустимым К_загр. принимают такую его величину, при которой средняя мощность и тепловой режим передатчика дальномерного канала радиомаяка не выходят за расчетные пределы. Загрузка дальномерного передатчика должна быть не более 5 кГц, что соответствует пропускной способности в 100 самолетов.

3. Зона действия радиомаяка - область пространства, в пределах которой обеспечивается получение информации о местоположении ЛА в виде азимута или дальности с заданной точностью и вероятностью.

Зона действия над радиомаяком ограничена нерабочей зоной, представляющей собой область пространства в виде телесного угла с вершиной в точке размещения антенны РМ, в пределах которого невозможно определить местоположение ЛА по сигналам данного радиомаяка. Размеры нерабочей зоны измеряются в градусах телесного угла, зависят от диаграммы направленности антенной системы РМ и составляют угол в вертикальной плоскости, равный 90^о, то есть при высоте полета 3 000 м радиус нерабочей зоны будет 3 км (рис. 3).

Рабочей зоной называется часть пространства, в пределах которой погрешность определения навигационных параметров с использованием РНС не превышает с выбранной вероятностью заданного значения.

Рис. 3. Рабочая зона РСБН-4Н (заштрихована)

4. Точность – это способность системы измерять азимут и дальность с погрешностью, суммарная величина которой в пределах зоны действия не превышает заданного значения.

Основными составляющими суммарной погрешности являются флуктуационные погрешности, вызываемые внешними помехами, и погрешности, вызываемые дестабилизирующими факторами (отражения от местных предметов, изменение поляризации принимаемого сигнала и т.д.)

Так, для РСБН-4Н точность определения азимута на борту самолета, оборудованного аппаратурой РСБН-7С, составляет 0,25^о, дальности ±200 м ±0,03% от текущей дальности.

На ИКО координаты самолетов определяются по расположению отметок с точностью:

по азимуту + 1⁰;

по дальности ±3 км при масштабе развертки 100 км и ±6 км при масштабе развертки 400 км.

Точность пеленгования (измерения КУР) для пеленгаторов и приводных радиостанций не хуже ±3º.

Существуют и другие тактико-технические характеристики характерные для каждого радионавигационного средства:

- режимы работы;

- диапазон рабочих частот;

- стабильность частоты;

- частота модуляции;

- мощность излучения;

- потребляемая мощность и другие.

Вывод: Подробно тактико-технические характеристики мы будем рассматривать в дальнейшем при изучении отдельных радионавигационных и светотехнических средств аэродромов. Так на следующем групповом занятии будут рассмотрены основные ТТХ приводных радиостанций и маркерных радиомаяков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на данном занятии мы рассмотрели сущность и задачи радионавигации, способы определения местоположения ЛА, классификацию радиотехнических средств навигации, навигационные комплексы летательных аппаратов, основные тактико-технические характеристики радиотехнических средств навигации.

В заключении необходимо еще раз отметить, что добиться победы, особенно в современном бою, когда на вооружении ВВС находятся техника с огромными возможностями по скорости, дальности действия и боевого применения, невозможно без устойчивого управления. Материальную основу управления составляет техника связи и РТО. Четкое функционирование их возможно только при твердом знании офицерами войск связи и РТО вверенной им техники, умением правильно ее эксплуатировать и грамотно обслуживать. В этом заключается основная задача нашей дисциплины.

Начальник цикла – старший преподаватель отдела ВВС

подполковник

Е. Моисеенко

«___»____________20__г.

Дата добавления: 2014-01-13