Радионавигационной комплекс ПРС-АРК предназначен для полета по маршруту, вывода самолета на аэродром посадки, обеспечения предпосадочного маневра и выполнения неточного захода на посадку. Диапазон частот кГц.
Комплекс состоит из наземной приводной радиостанции и бортового автоматического радиокомпаса; является угломерным навигационным средством (выдает направление полета самолета на принимаемую радиостанцию); погрешность определения курсового угла радиостанции - 2...5°.
Приводными радиостанциями оборудованы все аэродромы и воздушные трассы; серийно выпускается ряд типов автоматических радиокомпасов, которыми оборудован весь самолетный и вертолетный парк России и государств СНГ.
Система БРАС-3
Разностно-дальномерная радионавигационная система БРАС-3 предназначена для обеспечения судовождения в прибрежной зоне плавания и при подходе к портам.
В состав цепи системы входят 3 станции.
Дальность действия системы до 200 км, точность определения места (СКП) 12-60 м.
Для работы по системе используется бортовая приемоиндикаторная аппаратура ГАЛС, КПФ-3К, РС-1, РКС.
Серийный выпуск системы БРАС-3 прекращен, система снимается с эксплуатации и заменяется системой РС-10.
Система РС-10
Радионавигационная система РС-10 по предназначению и принципу работы аналогична системе БРАС-3, но имеет более высокие тактико-технические и эксплуатационные характеристики.
В состав цепи входят 3-6 станций.
Дальность действия системы 250 км, точность определения места (СКП) 3,6 м.
Для получения навигационной информации на борту судна используются те же типы приемоиндикаторной аппаратуры, что и для РНС БРАС-3, т. е. ГАЛС, КПФ-3К, РС-1 и РКС.
Система принята в эксплуатацию в 1987 году.
Системы БРАС-3 и РС-10 для обеспечения общего мореплавания Министерством транспорта Российской Федерации не используются.
Аналогами систем БРАС-3 и РС-10 являются РНС "Жеолок" (Франция) и "Хайперфикс" (Англия). Эксплуатация действующих цепей РНС планируется до выработки технического ресурса. Будет заменена разрабатываемой в настоящее время системой «Спрут».
Система ГРАС (ГРАС-2)
Дальномерная радионавигационная система ГРАС (и ее модификация ГРАС-2) предназначена для решения задач гидрографии и других специальных задач, требующих высокой точности определения местоположения.
По принципу работы система является двухканальным радиодальномером.
Дальность действия системы 60 км, точность определения места (СКП) 0,5...1,5 м; пропускная способность до 5 потребителей одновременно.
Для работы по системе ГРАС используется аппаратура потребителей РНК-2; по системе ГРАС-2 - аппаратура РД-1.
Система принята в эксплуатацию в 1975 году. Серийный выпуск системы ГРАС (ГРАС-2) прекращен; по мере выработки технического ресурса станций система будет сниматься с эксплуатации и заменяться разработанным в настоящее время радиогеодезическим комплексом "Крабик-БМ".
Аналогом системы ГРАС (ГРАС-2) является система "Силедис" (Франция).
Система "Крабик-Б"
Дальномерная фазовая радиогеодезическая система "Крабик-Б" предназначена для высокоточной геодезической привязки подвижных и стационарных надводных объектов в прибрежной зоне.
Дальность действия системы до 100 км, точность определения места (СКП) - 1 м, пропускная способность - 3 потребителя одновременно.
Для работы по системе используется аппаратура потребителей АИК.
Система "Крабик-Б" разработана в 1986 году. В перспективе она будет использоваться до внедрения радиогеодезического комплекса "Крабик-БМ". Разработка комплекса "Крабик-БМ" закончена в 2002 году.
В комплексе реализованы четыре режима работы: разностно-дальномерный, дальномерный, комбинированный и активный дистанционный (с использованием буйковых радиомаяков-ретрансляторов).
Морские радиомаяки.
Морские радиомаяки представляют собой радиостанции с круговым излучением сигналов в диапазоне частот 285-315 кГц, обеспечивающие определение направления на них при использовании на судах радиопеленгаторов с погрешностью не больше 3° (с вероятностью 95 %). На побережье морей России установлено несколько десятков радиомаяков типа КРМ и АЛМАЗ.
В связи с одобрением ИМО применения глобальных навигационных спутниковых систем и исключением из состава обязательного судового оборудования радиопеленгаторов часть морских радиомаяков предполагается использовать в качестве радиостанций для передачи дифференциальных поправок при создании функциональных дополнений ГНС.
Остальные радиомаяки планируется вывести из эксплуатации к 2010 году.
3.2.3. Системы посадки
Системы посадки предназначены для получения на борту самолета, выдачи экипажу и в систему автоматического управления информации о значении и знаке отклонения от установленной траектории снижения, а также для определения моментов пролета характерных точек, определяемых установкой маркерных радиомаяков (МРМ-В, МРМ-70, РММ-95, МРМ-97), при заходе на посадку и выполнении посадки.
Находятся в эксплуатации и используются воздушными потребителями системы посадки:
* метрового диапазона СП-75, - 80, -90, -200;
* дециметрового диапазона ПРМГ-5 (-76У).
Системы СП-75, - 80, -90, -200 - стационарные; ПРМГ-5 (-76У)- стационарные и мобильные.
В гражданской авиации в настоящее время используются системы СП-75, - 80, -90, -200.
Системы СП-75, - 80, -90, -200
Метровые системы посадки СП-75, - 80, -90, -200 формируют траекторию посадки самолета и обеспечивают его посадку в сложных метеоусловиях.
Системы СП-75, - 80, -90, -200 удовлетворяют требованиям ИКАО в части обеспечения посадки по I, II и III-й категориям (в зависимости от модификации) и являются аналогом международной системы ИЛС.
Для работы по системам метрового диапазона используется бортовая аппаратура "Курс-МП" (-2; -70), ИЛС-85, "Ось-1", VIM-95.
Система ПРМГ-5 (76У)
Назначение дециметровой системы посадки ПРМГ-5 (76У) аналогично назначению система СП,-90, -200).
В связи с тем, что часть используемого диапазона (таблица 3.5) выделена для систем связи, работа ПРМГ обеспечивается только в разрешенной части диапазона.
ПРМГ-5 (76У) обеспечивают заход на посадку военных воздушных потребителей в условиях I-й (ПРМГ-5) и I-II-й (ПРМГ-76У) категорий.
Для работы по системе ПРМГ-5 (76У) используется бортовая аппаратура РСБН.
На гражданских воздушных судах аппаратура РСБН может быть задействована в режиме работы по сигналам ПРМГ для обеспечения инструментальной посадки на аэродромы совместного базирования и, при необходимости, - на военные аэродромы.
Однако гражданская авиация в перспективе использование этого режима не планирует.
Система ”Плацдарм-1Н”
“Плацдарм-1Н”- система посадки сантиметрового диапазона волн. Диапазон волн (5030…5090) МГц, инструментальная погрешность системы (СКП) - 0,02°. Характеристики по доступности и целостности соответствуют требованиям стандартов ИКАО. Число каналов - 200. Обеспечивает выполнение криволинейных схем захода на посадку.
В связи с принятым ИКАО решением о продлении срока эксплуатации системы посадки ИЛС и развитием спутниковых технологий посадки использование наземной системы “Плацдарм-1Н ” на территории России гражданской авиацией не планируется. Однако в соотвтствии с рекомендациями ИКАО гражданская авиация России планирует использовать многорежимный бортовой приемник MMR (ИЛС\МЛС\СНС), в том числе для обеспечения международных полетов
Аналогом системы “Плацдарм-1Н” является международная микроволновая система посадки МЛС.
Основные характеристики существующих и разрабатываемых систем посадки приведены в таблице 3.5.
Авиационные ЛДПС типа GBAS
В настоящее время разработана, сертифицирована и принята для оснащения аэродромов гражданской авиации наземная контрольно-корректирующая станция ЛККС-А-2000. Данная система соответствует требованиям для выполнения посадки по I категории ИКАО.
Таблица 3.5. Основные характеристики
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
 |
Суще ствующие | СП - 75 СП - 80 СП – 90 СП-200 | Стационарная, метровая | 3 | Курс-МП1, 2, 70, Ось-1, ИЛС-85, VIM-95 | --- | --- |
75 (маркер0 | 46 км (канал курса) 18.5 км (канал глиссады) | III | Непрерывно | Неограниченная | 0.986 | Не определена | |
ПРМГ-5 (-76У) | Мобильная, стационарная | 3 | РСБН-2С, 5С, 6С, 7С, 85, 85В, 2000, А-312, 317, 321, 331 | --- | --- | 772 – 1000,.5 (Сокращен)* | 45 км (канал курса) 29 км (канал глиссады) | I - II | Непрерывно | Неограниченная | 0.95 | Не определена |
* Уточняется по мере освобождения диапазона для систем сотовой связи.
3.3. Аппаратура потребителей радионавигационных систем
Важнейшей составной частью координатно-временного и навигационного обеспечения для всех пользователей является навигационная аппаратура потребителей (НАП) радионавигационных систем. В целом под навигационной аппаратурой потребителей понимается изделие в законченном виде или совокупность приемоизмерительного модуля с антенной, предназначенного для приема и обработки радиосигналов навигационных КА ГНСС в целях определения координат местоположения, составляющих векторов скорости движения в пространстве и шкал времени потребителей. Для работы по различным видам радионавигационных систем с учетом специфики решаемых задач разрабатываются и различные типы приемоиндикационной аппаратуры воздушных, морских, речных и наземных потребителей.
Принцип работы НАП основан на приеме навигационных сигналов от передающих устройств РНС, находящихся одновременно в зоне видимости определяющегося объекта, и вычислении собственных текущих координат, скорости и времени на основании информации, излучаемой передатчиками. При этом полученная потребителем точность навигационных определений по положению для пользователей РНС может составлять 10 м и менее.
В последние годы происходит бурный рост парка НАП. Благодаря развитию микропроцессорной техники и средств связи на рынке появляются новые модели товаров и услуг в области навигации. В настоящее время стал доступен контроль за местоположением объектом и топогеодезическая привязка с метровой и даже сантиметровой точностью, что находит свое применение на транспорте, в геодезии, строительстве, мониторинге подвижности земной коры и вращения Земли и многих других.
Для работы по различным видам радионавигационных систем с учетом специфики решаемых задач разрабатываются и различные типы приемоиндикаторной аппаратуры воздушных, морских, речных и наземных потребителей.
Практически все потребители в перспективе ориентированы на использование бортовой интегрированной аппаратуры с комплексной обработкой данных РНС комического и наземного базирования.
3.3.1. Аппаратура потребителей космических радионавигационных систем
Навигационная аппаратура потребителей спутниковых навигационных систем становится все более массовым техническим средством, которое находит своих потребителей в разных областях деятельности. Наряду с решением чисто навигационных задач возможности СРНС широко используются в системах связи, точного времени, геодезии, картографии, метеорологии, на транспорте, в управлении городским хозяйством, строительстве, сельскохозяйственной деятельности, при проведении поисково-спасательных работ, для туризма и путешествий.
По оценкам экспертов, в настоящее время в мире насчитывается свыше 250 млн. пользователей GPS-устройств. За последнее десятилетие сектор приборов и услуг глобального позиционирования стал наиболее динамично развивающейся коммерческой отраслью.
3Классификация радионавигационной аппаратуры космических радионавигационных систем.
В соответствии с назначением различают следующие основные виды навигационной аппаратуры космических радионавигационных систем:
· аппаратура авиационного применения;
· аппаратура морского и речного применения;
· аппаратура геодезического применения;
· аппаратура наземного применения;
· аппаратура синхронизации;
· ОЕМ-модули;
· аппаратура для мобильных беспроводных устройств;
· аппаратура общего назначения.
К радионавигационной аппаратуре авиационного применения отнесены изделия, в первую очередь отвечающие требованиям обеспечения безопасности полетов воздушных судов. Это специализированная аппаратура навигации, устанавливаемая на борту самолета или вертолета, которая обеспечивает сопряжение с другими бортовыми системами навигации и связи. Спецификация бортовых навигационных систем определена международными и национальными стандартами, определяющих характеристики аппаратуры. Бортовые спутниковые навигационные системы могут выступать в качестве дополнительных или вспомогательных систем навигации в зависимости от процедур принятых правил полета в заданном районе воздушного пространства. То есть спектр их применения достаточно широк – от автономного навигатора, до составной часто единого комплекса CNS.
К аппаратуре морского применения отнесены радионавигационные приемники для установки на борту судов морского или речного флота. Характеристики данного класса аппаратуры определены международными и национальными стандартами. Такие системы допускают интеграцию с другими средствами навигации, например, с радиолокационными станциями или эхолотами, образуя единый навигационный комплекс, обеспечивающий заданные параметры судоходства. Кроме того, навигационные датчики спутниковых навигационных систем стыкуются с бортовыми радиомаяками, что позволяет существенно повысить эффективность поисково-спасательных работ.
Радионавигационная аппаратура геодезического класса предназначена для высокоточной геодезической оценки базовых линий путем использования кодовых и высокоточных фазовых измерений с последующей камеральной обработкой или в режиме кинематики реального времени. Навигационный приемник геодезического класса, в зависимости от условий применения, может поддерживать широкий набор опций, включение которых зависит от требований покупателя. Среди наиболее значимых можно отметить прием сигналов нескольких систем навигации, двухчастотные измерения, прием сигналов локальных или широкозонных систем функциональных дополнений, поддержка RTCM протокола, решение по базовой линии в режиме реального или псевдореального времени. К этому же классу аппаратуры отнесены опорные референцные станции, которые обеспечивают стандартный набор функций по приему, накоплению, обработке и передаче информации, включая данные дифференциальной коррекции.
К аппаратуре наземного применения отнесены автомобильные и бытовые носимые приемники радионавигационных систем. Для бытовых приемников основными требованиями являются: приемлемая цена, простота использования, компактность, удобный интерфейс, подключение компьютера. Автомобильный навигационный приемник представляет собой более широкий класс аппаратуры – от автономного навигатора до сложного телематического модуля, позволяющего в реальном времени в беззапросном режиме осуществлять контроль за перемещением транспортных средств, в том числе поиск угнанного автотранспорта. В некоторых случаях телематический модуль осуществляет дополнительные функции по мониторингу датчиков, контролирующих состояние устройств автомобиля или груза. Большинство навигационных датчиков поддерживают прием дифференциальных поправок, обеспечивая более высокую точность навигации.
К аппаратуре синхронизации отнесены устройства, обеспечивающие частотную или временную синхронизацию систем и устройств пользователя. Системы синхронизации времени (системы единого времени - СЕВ) используются для формирования и выдачи потребителям высокостабильных сигналов времени и эталонных частот. СЕВ обеспечивает выдачу в навигационные системы пользователя единого кода астрономического времени, синхронизированного сигналами точного времени спутниковой системы глобального позиционирования или от другого источника. Высокая стабильность несущей частоты навигационного космического аппарата и устойчивость бортового генератора опорной частоты позволяют достигать высоких уровней абсолютной синхронизации с системным временем спутниковых навигационных систем. При этом носителем эталона частоты и времени является спутниковая система, обеспечивающая глобальную зону действия своего сервиса. Подобные устройства активно применяются для создания систем единого времени в локации, связи, управлении и мониторинге удаленными объектами, в том числе с высокой динамикой состояния. Точность синхронизации в зависимости от условий использования и аппаратных решений может достигать 10-30 нс без использования дополнительных устройств стабилизации. Для реализации CЕВ отечественными и зарубежными производителями серийно выпускаются специализированные технические средства, включающие в себя блоки передачи кода времени, а также различные электронные модули.
ОЕМ-модули. К данному классу отнесены элементы навигационных приемников в составе навигационных плат или наборов микросхем. Эти элементы выполняют основные функции навигационных систем – решение навигационной задачи и прием информационных сообщений навигационных космических аппаратов. Исходя из специфики деятельности разработчика, ОЕМ (Original Equipment Manufactures) – модули комплексируются с другими техническими средствами, реализующими интерфейс, обработку, и передачу данных в зависимости от специфики требований потребителя. Учитывая, широкий спектр применения навигационной аппаратуры, номенклатура изделий на базе ОЕМ – модулей нашла применение в системах телематике на транспорте, в связи, в охранных системах и т. д.
Навигационные приемники для мобильных беспроводных устройств (коммуникаторы, смартфоны, Интернет-планшеты, КПК), на сегодня, по мнению специалистов, являются одним из наиболее перспективных и быстрорастущих сегментов рынка аппаратуры глобального позиционирования. Для прорыва GPS-приемников на сотовый рынок были созданы весомые технологические предпосылки. Появление специальных миниатюрных GPS-чипов SiRF III американской фирмы SiRF Technology Inc позволило инсталлировать все "железо", необходимое для работы GPS, в пространство, эквивалентное половине спичечного коробка. При этом за счет внесения определенных изменений в архитектуру системы сотовой связи чип обеспечивает хороший прием сигнала, что позволяет обладателю мобильного телефона с GPS-чипом позиционироваться и определять координаты с качеством, сравнимым с обычными GPS-приемниками, снабженными антенной. Отметим, что фирма SiRF Technology Inc на сегодня является ведущим мировым производителем не только GPS-чипов для мобильных телефонов, но и широкого спектра чипов и многофункциональных процессоров, а также программного обеспечения для портативных навигационных приемников и беспроводных устройств различного назначения с навигационными функциями.
К аппаратуре общего назначения отнесены платы навигационных приемников, на основе которых можно скорректировать и собрать устройства для последующего применения в соответствии с пожеланиями заказчика. С применением платформ навигационных приемников создается значительное количество телематических модулей для мониторинга движения наземных транспортных средств, в том числе противоугонных систем. Несколько меньше их используют для создания аппаратуры навигации морского и воздушного применения. Так же отдельные образцы применяются для создания аппаратуры геодезического класса. Исходя из возможностей платформы, специализации разработчика и требований заказчика одно и то же изделие может быть использовано в системах различного назначения и условий применения.
3 Основные характеристики НАП ГНСС.
Специфика задач, решаемых навигационной аппаратурой потребителей РНС, определяет состав требований к данной аппаратуре. Потребители давно признали технологию спутниковой навигации как одно из наиболее надежных и точных средств позиционирования. Уточнены и сформулированы требования и рекомендации к использованию спутниковой аппаратуры в части, касающейся точности, непрерывности, доступности, целостности.
В число задаваемых требований обычно включают погрешность определения координат, вектора скорости и времени, время получения первого отсчета, непрерывность (устойчивость) навигационных измерений НАП (длительность перерывов в навигационных определениях) при наличии внешних помех, время восстановления выдачи навигационных параметров после потери слежения за навигационными сигналами и др.
Сравнительный анализ аппаратуры потребителей ГНСС внутри одного класса обычно проводится по следующим критериям:
· Кол-во отслеживаемых каналов
· Тип отслеживаемого сигнала
· Макс. число отслеживаемых спутников
· Габариты
· Вес
· Точность позиционирования (местоопределения)
· Частота обновления данных
· Время «холодного» старта
· Время «теплого» старта
· Время захвата (синхронизации)
· Мониторинг целостности
· Прием информации внешних источников
· Кол-во портов
· Типы интерфейсов
· Скорость передачи данных
· Рабочие температуры (диапазон)
· Источник питания
· Потребляемая мощность (Вт)
· Тип антенны
Результаты последнего мониторинга 497 приемников 73 ведущих производителей НАП ГНСС, опубликованные журналом GPS World в 2010 г. (GPS World Receiver Survey-2010), говорят о том, что основные характеристики выпускаемых на сегодня зарубежными фирмами моделей НАП лежат в следующих диапазонах:
· Современные ГНСС-приемники отслеживают не менее 12 каналов. Многие мультисистемные модели в зависимости от архитектуры отслеживают 20, 30, 60, 216 и даже 336 каналов, используя дополнительно сигналы ГЛОНАСС, WAAS, EGNOS, MSAS и др. Некоторые производители просто указывают, что их приемники отслеживают сигналы всех аппаратов СРНС, находящихся в зоне приема.
· Погрешность местоопределения в зависимости от архитектуры и режимов работы, как правило, составляет 1-20 м, но имеются модели, обеспечивающие сантиметровую точность.
· Потребляемая мощность находится в пределах от 0,03 Вт до нескольких десятков Вт.
· Время захвата лежит в интервале от 1 до 1000 нс.
· Время «холодного старта» у разных моделей составляет от 30 с до 10 мин.
· Время «горячего старта» у разных моделей составляет от 5 с до 4 мин.
· Рабочие температуры GPS-аппаратуры потребителей лежат в диапазоне от - 50º до +85º С.
· Скорость передачи данных составляет от 300 бит/с до 100 Мбит/с
· Диапазон размеров и габаритов НАП ГНСС очень широк – от величин, измеряемых в мм, до нескольких десятков см.
· В зависимости от назначения и типа ГНСС-аппаратура потребителей имеет массу от нескольких граммов до нескольких килограммов.
· Также в зависимости от назначения в приемниках ГНСС могут использоваться как встроенные, так и внешние антенны различных типов.
3.3.2. Аппаратура потребителей наземных радионавигационных систем
В настоящее время эксплуатируется значительное число типов (около 36) различной бортовой аппаратуры потребителей наземных радионавигационных систем, из которых более половины разработано на устаревшей элементной базе, имеет большие массогабаритные характеристики, низкую надежность, морально устарело и снято с производства.
Многие образцы серийно выпускаемой аппаратуры не отвечают международным требованиям и не конкурентноспособно на мировом рынке. Заданы и ведутся разработки новых образцов приемоиндикаторов. Типы используемой и вновь создаваемой аппаратуры указаны в разделах, относящихся к системам.
3.3.3. Системы координат и шкалы времени
В целях геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач используется государственная геоцентрическая система координат «Параметры Земли 1990 года (уточненная версия ПЗ-90.02)
За отсчетную поверхность в государственной геоцентрической системе координат ПЗ-90.02 принята поверхность референц-эллипсоида ПЗ-90.02.
Начало координат расположено в центре масс Земли;
Ось Z направлена на Условный полюс Земли, как определено в рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS); ось X направлена в точку пересечения плоскости экватора и нулевого меридиана, определенного Международным бюро времени (BIH); ось Y дополняет геоцентрическую прямоугольную систему координат до правой.
Геодезические координаты точки в системе координат ПЗ-90.02 относятся к эллипсоиду, значения большой полуоси и полярного сжатия которого даны в таблице 3.6.
Геодезическая широта В точки М определяется как угол между нормалью к поверхности эллипсоида и плоскостью экватора. Положительное направление отсчета широт – от экватора к Северу.
Геодезическая долгота L точки М определяется как двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через точку М. Положительное направление отсчета долгот - от нулевого меридиана к Востоку.
Геодезическая высота H определяется как расстояние по нормали от поверхности эллипсоида до точки М.
Фундаментальные геодезические константы и основные параметры общеземного эллипсоида, принятые в системе координат ПЗ-90.02, приведены в таблице 3.6.
Таблица 3.6. Фундаментальные константы и параметры системы ПЗ-90.02
Параметры | Величина |
Угловая скорость вращения Земли (w) | 7,292115x10-5 радиан/с |
Геоцентрическая константа гравитационного поля Земли с учетом атмосферы (fM) | ,4418x109 м3/с2 |
Геоцентрическая константа гравитационного поля атмосферы Земли (fMa) | 0,35x109 м3/с2 |
Скорость света (с) | м/с |
Большая полуось эллипсоида (а) | 6 0 м |
Первое (полярное) сжатие (a) | 1/298, |
Гравитационное ускорение на экваторе Земли (gа) | 84 мГал |
Поправка к гравитационному ускорению на уровне моря, обусловленная влиянием атмосферы Земли (dgа) | - 0,87 мГал |
Вторая зональная гармоника геопотенциала ( J20 ) | 175x10-9 |
Четвертая зональная гармоника геопотенциала ( J40 ) | (- 2370,89x10-9) |
Нормальный потенциал на поверхности общеземного эллипсоида (U0) | , 074 м2/с2 |
При осуществлении геодезических и картографических работ используется система геодезических координат 1995 года (СК-95).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
