Глава 12 Радионавигационные системы и системы радиоуправления

12.1. Радионавигационные системы (рнс)

Термин «Радионавигационные системы» происходит от слова «навигация» (вождение).

Радионавигация - вождение самолетов, космических аппаратов, морских кораблей с использованием радиотехнических средств. В основном в навигационных системах требуется определение координат на поверхности Земли или определение правильного направления движения.

Требования к точности определения координат в навигации растут. Ранее в мореплавании определение координат проводилось по солнцу. Сейчас используют звездные угломерные инструменты, ориентиры на маяки и радиомаяки, используют сигналы спутников Земли. Иногда требуется ориентация с большой точностью, в любой точке Земного шара в любых погодных условиях.

Краткая история развития радионавигации.

1986 г. – первая радиостанция А.С.Попова использована в качестве радиомаяка

1915 г. – разработаны радиопеленгационные устройства.

1930 г. - корабельные радиопеленгаторы и береговые маяки.

1940 г. - радионавигационные системы РНС для авиации. Приводные аэродромные радиостанции ПАР, бортовые радиопеленгаторы или радиополукомпасы РПК, автоматические радиокомпасы АРК.

1950 г. - системы “слепой” посадки и точного движения самолетов в районе аэропорта и по маршруту.

1960 г. - системы управления и навигации с помощью космических спутников.

1988 г. - система автоматической посадки возвращаемого космического корабля многоразового использования “Буран”.

1990 г. – спутниковые навигационные системы высокой точности.

2000 г. – навигационные системы высокой точности и широкого пользования.

Сейчас навигационные системы используются на всех морских судах, самолетах, вертолетах. Они используются в системах управления самолетами в зоне аэропорта, в военных системах управления, и даже в системах контроля за движением автобусов, автомобилями скорой помощи, такси и др.

12.2. Подсистемы радионавигационных систем

Системы определение координат на Земной поверхности и скорости движения, отображение информации и управления объектами включают следующие подсистемы:

а) Радионавигационные координаторы (РНК) – осуществляют прием и обработку сигналов, несущих информацию о положении и движении в условиях радиопомех и внешних воздействий.

б) Устройства обработки информации от РНК с учетом решаемых задач (включают специализированные или универсальные ЭВМ с алгоритмами и программами обработки информации).

в) Устройства сопряжения с другими техническими средствами.

г) Устройства отображения информации для операторов РНС, или устройства сопряжения с автопилотом.

д) Рабочее место оператора управления (диспетчера).

е) Рабочие места и стенды операторов технического обслуживания.

ж) Устройства контроля состояния системы.

з) Устройства контроля внешних воздействий, в условиях которых функционирует аппаратура.

12.3. Угломерные (амплитудные) рнс

1) Радиопеленгаторы

Первыми из наиболее эффективных навигационных систем появились радиопеленгаторы, использующие принцип сравнения амплитуд сигнала приходящего под углом к двум, взаимно перпендикулярно направленным антеннам (рис. 12.1).

Рис. 12.1. Структурная схема радиопеленгатора

Схематическое изображение радиопеленгатора на рис. 12.1 содержит следующие устройства и обозначения:

УСУ - приемные устройства усиления и выделения сигнала, ЭЛТ - электронно-лучевая трубка (индикатор), УК - устройство калибровки каналов, Ш – угловая шкала в градусах, ПС - положение следа электронного луча, НПРС - направление прихода радиосигнала.

Радиопеленгатор работает следующим образом. Радиосигнал поступает от каждой из антенн в каналы УСУ, где происходит селекция и усиление. Усиленные сигналы подаются на перпендикулярные управляющие электроды ЭЛТ и разворачивают луч. Амплитуда сигнала каждого из электродов пропорциональна приходящему сигналу и, потому, направление луча соответствует направлению прихода сигнала.

2) Угломерные РНС

Угломерные РНС, основанные на автоматическом пеленговании с использованием модуляции амплитуды. Они основаны на принципе действия радиопеленгатора. Используются в радиокомпасах самолетов и кораблей. Пеленгуют направление на радиомаяки.

Существуют также следящие системы с двумя антеннами малой направленности, которые хорошо захватывают радиолуч и выводят антенны на направление луча (маяка), пока не будет выполнено равенству сигналов от двух антенн.

3) Системы ориентации в пространстве

Используются узконаправленные РЛС обзорного типа. Используются также определение направления на радиомаяки и спутниковые системы.

4) Временные (импульсные) дальномерные устройства.

Применение импульсных радиодальномеров позволяет определить дальность до объекта с большой точностью. Работа передатчика и приемника на одну антенну. Прием-передача запроса. Позволяет использовать “ответчик“ “свой - чужой”.

Пауза используется для сообщений.

Позволяет использовать импульсы ответчика для определения его угловых координат.