Сравнительный анализ фазовых и импульсных РНС
Достоинства фазовых РНС
1.Фазовые РНС среднего радиуса действия обладают высокой точностью определений. Средняя ошибка позиционирования в них находится в пределах 1% от длины волны сравнения.
2.Работа с приёмоиндикаторами этих систем отличается относительной простотой и быстротой.
Недостатки фазовых РНС
1.Невозможность разделения поверхностных и пространственных сигналов при непрерывном режиме излучения ограничивают надёжную дальность действия таких систем расстояниями около 200-250 миль.
2.Неполное устранение многозначности фазовых отсчётов.
3. Усложнение конструкции приёмоиндикаторов путём ввода дополнительных приёмных каналов.
Достоинства импульсных РНС
1.Повышенная дальность действия (до 1500 миль) вследствие возможности разделения в точке приёма пространственных и поверхностных импульсов.
2.Однозначность определений.
3.Относительная простота конструкции приёмоиндикаторов (одноканальность).
Недостатки импульсных РНС
1.Недостаточная точность определений (точность замеров временного интервала находится в пределах нескольких мкс).
2.Относительная трудоёмкость производства определений.
Стремление увеличить дальность действия РНС при сохранении точности фазовых измерений привело к разработке импульсно-фазовых систем с излучением сигналов в диапазоне длинных волн.
Импульсно-фазовые РНС
В импульсно-фазовых РНС станции излучают высокочастотные импульсы специальной формы длительностью около 200 мкс с частотой заполнения 100 кГц (рис. 2а). Излучаемые парой станций (ведущая–ведомая) импульсы имеют строгую временную синхронизацию как по моменту их излучения, так и по фазе колебаний, заполняющих импульс. Аналитически каждый импульс можно определить выражением:
|
|
|
 ,
| (3) |
где U(t)–форма огибающей импульса;
w–угловая частота высокочастотных колебаний (колебаний, заполняющих импульс).
|
Рис. 2. Принцип работы импульсно–фазовой РНС
Правая часть формулы (3) имеет две составляющие, зависящие от времени, т.е. в принципе разность времени прихода импульсов можно измерить двумя способами: по огибающим U(t) и по высокочастотному заполнению cos (t.
Импульсно-фазовые РНС имеют дальний радиус действия, и поэтому точка приёма может находиться в том месте, где возможно взаимоналожение поверхностной и отраженной от ионосферы пространственной радиоволн. Следовательно, возникает необходимость в их распознавании. Пространственный импульс проходит больший путь и потому несколько запаздывает по отношению к поверхностному. Это запаздывание составляет 30–40 мкс. Поэтому для измерений используются только начальные части импульсов (30–40 мкс), где отсутствует наложение пространственного импульса на поверхностный. Разность времён фиксируется по приходу особых точек на огибающих, находящихся в указанных частях импульсов. Формирование особых точек производится двойным дифференцированием огибающих принятых импульсов (рис. 2б, в).
|
|
|
Судовой приёмоиндикатор принимает последовательно импульсы ведущей и ведомой станций и на первом этапе замеряет разность времени их прихода Tи (рис. 2в). Но такие измерения (импульсные) достаточно грубы и требуют уточнений. Уточнение это достигается на втором этапе посредством измерения фазовых сдвигов Tф (рис. 2а) одних и тех же периодов высокочастотных колебаний. Следовательно, грубые измерения должны проводиться с точностью, достаточной для однозначного определения сравниваемых высокочастотных периодов. Точность импульсных замеров находится в пределах нескольких мкс, период высокочастотных колебаний при частоте 100 кГц составляет 10 мкс (рис. 2а), т.е. импульсные замеры позволяют определиться с точностью до высокочастотного периода.
Таким образом, из упомянутых выше двух способов измерения навигационного параметра в данных РНС используются оба: по огибающим производятся грубые замеры, по высокочастотному заполнению – точные фазовые замеры.
|
|
|
Описанные этапы замеров, по сути, аналогичны процессу устранения многозначности фазовых определений (например, в фазовой РНС Декка). Отличие заключается в том, что в импульсно–фазовой РНС номер точной дорожки (высокочастотный период) находится не понижением частоты сравнения, а при помощи грубых импульсных измерений.
РНС Лоран–с
Импульсно-фазовая РНС Лоран-с (LORAN – Long Range Navigation) разработана в США и введена в эксплуатацию в конце 50–х годов взамен импульсной системы Лоран-а. Дальность действия системы составляет до 1200 миль при работе на поверхностных сигналах, среднеквадратическая ошибка определения при этом находится в пределах 100–150 м. Использование пространственных сигналов увеличивает дальность действия системы в два раза с одновременным ухудшением точности определения до 1.5–3.0 миль.
В настоящее время эта система эксплуатируется совместно с аналогичной Российской РНС – Чайкой. В совокупности развернуто 31 цепочка этих РНС, которые обслуживают северные части Атлантического, Тихого и западную часть Северного Ледовитого океанов с прилегающими частями континентов (рис. 3). Стандартная цепь состоит из ведущей станции (Master), обозначаемой буквой M и до четырех ведомых (Slave), обозначаемых буквами W,X,Y и Z. Для обеспечения необходимой дальности действия станций требуется большая средняя мощность излучаемого сигнала. Поэтому в Лоран-с формируется сигнал не в виде одиночного импульса, а в виде пакета из 8 импульсов. Опознавание различных цепочек производится по периодам повторения пакетов радиоимпульсов. Периоды повторения объединены в четыре группы:
|
|
|
1. Специальная, обозначаемая буквой S (Special)
2. Медленная высокая, обозначаемая SH (Slow High)
3. Медленная низкая, обозначаемая SL (Slow Low)
4. Медленная специальная, обозначаемая SS (Slow Special)
Каждая группа состоит из 8 монотонно уменьшающихся периодов повторения, обозначаемых номерами от 0 до 7.
|
Рис. 3. Зоны цепочек РНС ЛОРАН-С и Чайка
На навигационных картах для обозначения принадлежности изолинии определённой паре станций над ней может быть надписана частота группы, периода, символ ведомой станции и значение радионавигационного параметра в мкс, например SL3-Y-51850. Однако часто вместо символического обозначения частот группы и периода указываются первые четыре цифры частоты периода. Например, 7970-Y означает, что период повторения пакетов импульсов данной пары 79700 мкс. Соответствие между символьным и цифровым обозначением указывается на навигационной карте.
Гиперболические изолинии, образованные парами станций различных цепочек, рассчитаны для поверхностных сигналов и наносятся на карты разными цветами (синим, красным, зеленым).
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 582; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!