Общие сведения о радионавигационных устройствах и системах

1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Вероятность доверительная — ве­роятность, того, что погрешность изме­рения не выйдет за пределы заданно­го доверительного интервала.

Линия положения — множество то­чек в зоне действия РНС, характеризую­щееся одним и тем же значением НП.

Место Л А — точка, соответствую­щая проекции центра масс ЛА на зем­ную поверхность.

Место Л А пространственное — точка пространства, в которой в данный момент находится центр масс ЛА.

Навигация — наука о методах и средствах, обеспечивающих вождение подвижных объектов из одной точки пространства в другую по траекториям, которые обусловлены характером за­дачи и условиями ее выполнения.

Ортодромия — дуга большого круга, плоскость которого проходит через центр земного шара и две заданные точ­ки на его поверхности.

Параметр навигационный (W) — из­меряемая данным РНУ геометрическая величина или ее производная, которая либо совпадает с навигационным эле­ментом, либо связана с этим элементом известным соотношением.

Параметр сигнала информативный (ν)—параметр сигнала, функциональ­но связанный с определяемым НП.

Поверхность положения — геомет­рическое место точек в пространстве, соответствующих одному значению НП.

Погрешность измерения — отклоне­ние результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Режим полета навигационный — закон изменения навигационных элементов на данном участке (этапе) полета.

Система радионавигационная — со­вокупность РНУ, предназначенных для решения навигационной задачи (опре­деление МЛА, посадка и т. п.).

Скорость путевая (V_r) — проекция вектора скорости на горизонтальную плоскость.

Средства обеспечения полета радио­навигационные — совокупность назем­ных и бортовых устройств, обеспечи­вающих решение основной задачи нави­гации и основанных на радиотехни­ческих принципах.

Точка радионавигационная — пункт с известными координатами, в котором размещена аппаратура РНС, излу­чающая или принимающая сигналы. Относительно этого пункта опреде­ляется местоположение ЛА.

Точность — качество измерений, от­ражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой вели­чины и характеризуемое статистичес­кими параметрами погрешностей изме­рения.

Точность потенциальная — наивыс­шая точность измерения информативно­го параметра сигнала, достигаемая при оптимальной обработке сигнала.

Устройство радионавигационное — наземная и бортовая (или только бортовая) аппаратура, предназначен­ная для определения одного навига­ционного параметра.

Угол сноса (β_C)—угол в горизонта­льной плоскости между векторами воз­душной и путевой скоростей.

Элементы полета навигационные — геометрические и механические скаляр­ные величины, характеризующие ПМ-ЛА и вектор скорости в данный момент.

2. РАДИОНАВИГАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЛЕТОВ

Позиционный метод основан на на­хождении линий или поверхностей по­ложения (рис. 1.4), соответствующих НП, которые характеризуют положение ЛА относительно РНТ. Для определе­ния ПМЛА необходимо знание трех поверхностей положения ПП. Положе­ние ЛА на некоторой поверхности, соответствующей, например, высоте по­лета Η = const, находится по пересече­нию двух линий положения ЛП.

Большинство РНС реализует пози­ционный метод, что объясняется воз­можностью определения МЛА без учета и знания пройденного пути. Основная особенность позиционных систем — оп­ределение МЛА только в зоне действия РНС. На точность позиционных РНС большое влияние оказывают внешние дестабилизирующие факторы (помехи, отраженные сигналы и т. п.).

Погрешности определения МЛА (2σ_ΜΠ, км) при использовании позицион­ного метода и метода счисления пути имеют следующие ориентировочные значения:

Радиосистемы ближней на­вигации (при удалении ЛА до 400 км от РНТ):

РСБН 0,5; VOR/DME 1,8

Системы счисления пути:

доплеровская навигаци­онная система . . . 0,015S

инерциальная навигаци­онная система .... 0,004S

Здесь S — пройденный путь. Приня­то, что ЛА движется со скоростью 1000 км/ч. Погрешность курсовой сис­темы σ_КC = 0,5°.

Системы координат, в которых опре­деляют ПМЛА, выбирают в зависи­мости от маршрута полета, имеющих­ся радионавигационных (и других) средств обеспечения полета и полетной задачи.

Глобальные системы координат позволяют определять положение ЛА тремя координатами, жестко связан­ными с Землей: высотой полета Я, широтой φ и долготой λ. Радиотехничес­кими средствами определяется ис­тинная высота полета, т. е. расстоя­ние от ЛА до земной поверхности. Широту и долготу РНУ непосредственно не измеряют. Эти координаты опреде­ляются вычислителями, входящими в состав бортовой аппаратуры некоторых РНС.

Рис. 6. Глобальные системы координат.

Наибольшее распространение по­лучили географическая, геоцентричес­кая и ортодромическая глобальные системы координат.

В географической системе координат (рис. 1.6, а) МЛА определяется наземном геоиде. Географическая широта ψ_г — угол между плоскостью экватора ПЭ и отвесной линией ОЛ, а географи­ческая долгота λ_Γ — угол между плос­костями Гринвичского меридиана ГМ и меридиана ММ, проходящего через МЛА.

В геоцентрической и ортодромической системах координат Земля прини­мается за шар, что упрощает навига­ционные расчеты. Данные системы — основные в авиационной навигации. Геоцентрическая широта СР_гц (рис. 1.6, б) — угол между плоскостью экватора ПЭ и направлением НЦ из данной точки к центру Земли. Геоцентрическая долгота λ_ΓΙΙ определяется так же, как и географическая.

Ортодромическая система (рис. 1.6, в) отличается тем, что ее экватор Э₀ (главная ортодромия) и полюс Р₀ повернуты относительно земного эква­тора Э и географического полюса pc на определенный угол. За экватор Э₀ удобно принять ортодромию, сов­падающую с трассой полета. Ор­тодромическая долгота λ₀ отсчитыва­ется вдоль главной ортодромии от выбранной начальной точки А. Ортод­ромическая широта φ₀ есть кратчайшее расстояние между МЛА и главной ортодромией. Координаты λ₀ и φ₀ обыч­но задаются в линейных величинах. Положение ортодромической системы относительно земного шара опреде­ляется, например, географическими координатами точки А и точки вертекса (точки главной ортодромии с наиболь­шей широтой) или Р₀.

Рис. 1.7. Местные системы координат

Местные системы координат приме­няют при определении навигационных элементов с помощью РНУ малой и средней дальности. В горизонтальной сферической системе (рис. 1.7, а) на­чало координат может совмещаться с РНТ. Поверхность Земли считается го­ризонтальной (что возможно при уда­лениях Л А от РНТ до 1000 км) и принимается за основную плоскость отсчета. Одну из осей системы совме­щают с северным направлением С меридиана, проходящего через РНТ. Положение ЛА определяется даль­ностью D, азимутом Л и углом возвы­шения θ (или высотой H).

При измерениях скорости и угловых координат бортовыми РНУ использует­ся связанная с ЛА система координат (рис. 1.7, б). Начало системы находит­ся в центре масс ЛА. Ось Х_с совме­щается с продольной осью ЛА, а ось Z_c — с поперечной осью. Углы и поло­жение вектора скорости в этой системе отсчитываются обычно от оси Х_с.

Используется также не связанная с ЛА горизонтальная прямоугольная сис­тема координат, начало которой совпа­дает с центром масс ЛА, а оси X и Ζ лежат в плоскости горизонта. Система является опорной при опреде­лении угловых положений ЛА, т. е. уг­лов крена, тангажа и курса.