ГЛАВА 13. ФАЗОВЫЕ И ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВЫЕ РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

§ 13.1. ОСОБЕННОСТИ ФАЗОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ. ФАЗОВЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ

Принцип действия фазовых радионавигационных систем (ФРНС), так же как и импульсных РНС, основан на измерении дальностей или разностей дальностей до нескольких РМ. Наиболее широкое распространение получили ФРНС без ответчика, структура которых во многом напоминает структуру импульсных РНС. Опорные РМ излучают колебания, когерентность которых поддерживается специальной системой синхронизации. На борту потребителя производится прием и идентификация сигналов нескольких РМ. Для определения координат потребителя в ФРНС, как и в других РНС без ответчика, могут быть использованы дальномерные, квазидально-мерные и разностно-дальномериые измерения. При дальномерных измерениях бортовая шкала времени совмещена со шкалой времени опорных РМ. При квазидальномерных измерениях имеется постоянное, но априори неизвестное расхождение шкал времени, которое измеряется в процессе навигационных определений.

При разностно-дальномерных измерениях расхождение шкал времени также неизменно в течение радионавигационного сеанса и компенсируется в РНП, определяемом как разность фазовых запаздываний сигналов.

Принципиальное отличие ФРНС от импульсных РНС заключается в том, что измерение дальности или разностей дальностей производится фазовым методом. Показания бортового фазометра однозначно связаны с оценкой РНП лишь в том случае, когда сдвиг фаз между подаваемыми на него колебаниями . При невыполнении этого условия разность фаз включает неизвестное число полных фазовых циклов, т. е. представляет собой сумму:

Из (13.1) следует, что в общем случае измерение РНП фазовым методом неоднозначно. Одному и тому же значению отвечает семейство линий положения. Если измеренное фазометром значение , то выносится решение о том, что потребитель находится на одной из таких линий положения, но на какой именно — неизвестно. Неопределенность выбора истинной линии положения возрастает с повышением частоты сигнального колебания , в то время как среднеквадратическая погрешность измерения РНП, обусловленная шумовой помехой,

где — среднеквадратическая погрешность показаний фазометра, уменьшается.

Для одновременного удовлетворения требований к точности и однозначности измерений в ФРНС применяют методы устранения многозначности фазового отсчета.

В простейших ФРНС многозначность фазовых измерений устраняется путем непрерывного подсчета целого числа полных фазовых циклов в показаниях фазометра при перемещении потребителя от точки с известными координатами. Однако этот метод устранения многозначности ненадежен, так как даже кратковременный сбой в синхронизаторе бортового измерителя приводит к потере фазовых соотношений.

Наибольшее распространение получил многошкальный метод устранения многозначности (см. § 13.3). Для его реализации нужно, чтобы сигналы излучались на нескольких частотах, находящихся между собой в определенном целочислспном соотношении.

Используют также метод устранения многозначности, основанный на привлечении информации о функции, модулирующей несущие колебания по амплитуде. Это может быть гармоническая модулирующая функция или какая-либо другая, например функция в виде видеоимпульса определенной формы. Необходимым условием при этом является поддержание строгого синхронизма между модулирующей функцией и фазой несущего колебания.

Так в ИФРНС (см. § 13.5) применяют метод устранения многозначности, основанный на использовании результатов измерения РНП по огибающим сигнальных радиоимпульсов, форма которых близка к колоколообразной, а несущее колебание жестко синхронизовано с некоторой характерной точкой огибающей.