Сравнительная характеристика наземных радионавигационных систем

К импульсно-фазовым системам относятся развернутые в настоящее время 2 глобальные наземные навигационные системы «Лоран–С» (США) и «Чайка» (Россия), в которых функционирует 78 импульсно-фазовых радионавигационных станций (ИФРНС). Они размещены на территории различных государств: Канаде – 29 станций, в Европе – 8 станций, на побережье Средиземного моря – 4 станции, в Саудовской Аравии – 5 станций, в Индии – 6 станций, в Японии – 4 станции, в Корее – 2 станции, в Китае – 6 станций, на территории РФ и СНГ – 14 станций (354 РСДН г. Слоним, РБ).

Эти системы для измерения радионавигационного параметра использует импульсно-фазовый метод – грубое измерение разности дальностей основано на измерении интервала времени между импульсами ведущей и ведомой станций, а точное – на фазовом методе. Использование низкочастотного диапазона (90 – 110 кГц) и когерентной обработки радионавигационных сигналов на борту потребителя позволило на земной волне увеличить дальность действия системы до 1800 – 2000 км при работе над морем и до 1500 км над сушей.

Все передатчики системы «Лоран С», разнесенные относительно друг друга на расстояние 960 – 1300 км, излучают сигналы на фиксированной частоте 100кГц. Передатчик каждой станции генерирует импульсы мощностью 4 МВт, которые излучаются вертикальной антенной высотой до 400 м с зонтичным заземлением радиусом 300 м.

Аналогичная ИФРНС «Чайка» была разработаны по заказу военного ведомства СССР. В настоящее время в эксплуатации находятся четыре цепи со стационарными опорными станциями (ОС). Система обеспечивает непрерывное определение плановых координат при неограченной пропускной способности с точностью (СКП) 150-500 м; общая площадь рабочих зон всех цепей составляет около 20 млн. км², доступность системы – не менее 0,97.

Сравнительная характеристика этих систем представлена в таблице.

3. Автономные средства навигации включают в себя:

инерциальные системы;

одометрические системы

Инерциальные навигационные системы (ИНС) на гиростабилизированных платформах способны обеспечить автономное определение пространственного положения и скорости перемещения объекта в любых погодных условиях, днем и ночью, при этом, не демаскируя себя, т.е. не излучая сигналов во внешнюю среду. Кроме этого, они полностью защищены от посторонних радиошумов и помех.

Однако, ИНС свойственны и недостатки. Прежде всего, это достаточно высокая стоимость, сложность настройки перед началом движения, необходимость частых остановок на опорных пунктах с известными координатами для проведения коррекции. Точность ИНС в большой степени зависит от плавности хода движущегося объекта и от наличия опорных пунктов на маршруте перемещения. Несмотря на это, ИНС на гиростабилизированных платформах широко используется для навигации движущихся объектов различных типов. Точность определения навигационной информации современными ИНС составляет 10-15 м в плане, при условии проведения коррекции через каждые 15-20 минут.

Для устранения недостатков ИНС в мировой практике появилась тенденция перехода от ИНС на гиростабилизированных платформах к безплатформенным инерциальным навигационным системам (БИНС), в основу которых положено использование лазерных гироскопов. Преимуществами БИНС над ИНС являются: нечувствительность к ускорениям и перегрузкам; высокая точность определения навигационной информации; короткое время приведения в готовность к применению; надежность и длительный срок службы; низкая стоимость в сравнении с механическими гироскопами, которые используются в ИНС.

Точность определения навигационной информации современными БИНС составляет 0.15-0.30% от пройденного пути.

Одометрические навигационные системы (ОНС) широко используются для определения местоположения наземных движущихся объектов, где скорость движения на каждом прямолинейном участке пути измеряется по числу оборотов колес транспортного средства. Курсовой угол на таком участке определяется с помощью гирокомпаса. Как правило, в состав ОНС входят гирокомпасы, гирокурсоуказатели, вычислительные блоки, одометрические датчики.

Современные ОНС имеют предельную ошибку определения координат – до 1.5% от пройденного пути. Для уменьшения ошибок определения местоположения, которые накапливаются со временем, осуществляется контрольное ориентирование. Его проводят на контрольных пунктах, координаты которых известны. Контрольное ориентирование требует затрат времени на его проведение и связано с необходимостью остановки транспортного средства непосредственно на контрольном пункте или вблизи от него, что требует дополнительных условий в выборе маршрута перемещения (наличие контрольных пунктов), или дополнительные определения контрольных пунктов на установленных маршрутах перемещения.

Основными недостатками характерными для навигационных систем являются:

Для спутниковых систем:

низкие показатели помехозащищенности и целостности;

невозможность эффективного использования сигналов СРНС в условиях затрудненного приема (в больших городах, в лесных массивах, в горных ущельях и т.д.)

Для наземных радионавигационных систем:

низкая точность;

ограниченная зона действия.

Для наземных автономных навигационных систем:

низкая точность при проведении измерений на больших расстояниях;

высокая стоимость