ГЛАВА 26. ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРНС С ДРУГИМИ РАДИОНАВИГАЦИОННЫМИ И АВТОНОМНЫМИ НАВИГАЦИОННЫМИ СРЕДСТВАМИ

26.1. ОБЩИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И ВОЗМОЖНОСТИ СОВМЕСТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПУТНИКОВЫХ РНС И ДРУГИХ НАВИГАЦИОННЫХ СРЕДСТВ

Комплексирование — совместное применение различных по виду и способу формирования физических полей для выработки с помощью разнородных датчиков новой по качеству навигационной информации. Комплексирование может обеспечить:

повышение точностных характеристик комплексированной аппаратуры по сравнению с точностными характеристиками ее составляющих;

повышение помехоустойчивости и надежности работы комплексируемой аппаратуры;

непрерывность определения координат при нарушениях однородности или непрерывности навигационных полей;

улучшение динамических характеристик измерителей; сокращение времени выхода аппаратуры в рабочий режим. В распоряжении сегодняшнего потребителя навигационной информации наряду с СРНС имеется значительное количество навигационных средств.

В эксплуатации находятся НРНС дальнего действия — им-пульсно-фазовые и фазовые РНС «Декка», «Лоран-С» и «Чайка», «Омега»; развиваются наземные системы типа «Геолок» с широкополосным навигационным сигналом. Подвижные потребители широко используют инерциальные навигационные системы платформенного и бесплатформенного типа, гиро- и магнитные компасы, датчики воздушной скорости, датчики пройденного пути, лаги, барометрические и радиотехнические высотомеры, доплеровские измерители скорости и другие средства.

Как НРНС, так и упомянутые навигационные средства могут использоваться в комплексе с СРНС.

Первое направление комплексирования связано с устранением с помощью СРНС систематических погрешностей НРНС и начальной привязки инерциальных и автономных средств. Применительно к НРНС речь идет о дифференциальном режиме, позволяющем уменьшить систематические погрешности, главным образом зависящие от условий распространения радиоволн и в некоторых случаях — от погрешности взаимной синхронизации наземных станций.

В зоне действия НРНС в точке с известными координатами размещается опорный пункт дифференциальной подсистемы (ОПДПС). Этот пункт принимает сигналы НРНС, измеряет радионавигационные параметры, сравнивает их с эталонными значениями, вычисляет поправки и по линии связи передает их в рабочую зону подсистемы потребителям для учета в приемоиндикаторах. Погрешность определения координат ОПДПС является одной из основных при оценке точности дифференциального режима.

Поэтому целесообразно для привязки ОПДПС по координатам применить высокоточную СРНС.

Потребители, снабженные бортовой аппаратурой СРНС и НРНС, могут реализовать квазидифферёнциальный (иначе именуемый автодифференциальный) режим работы, заключающийся в том, что в некоторой точке определяются координаты потребителя по высокоточной СРНС, а по НРНС одновременно измеряются навигационные параметры и вычисляются поправки в этой точке на условия распространения радиоволн для НРНС. Далее потребитель может пользоваться этими поправками на некотором удалении от места обсервации в течение некоторого времени, пока поправки не состарятся. Координаты потребителя, измеренные СРНС, могут также быть исходными для работы НРНС в дальномерном режиме. Примером может служить совместное использование СРНС «Навстар» (или дифференциальной СРНС «Навстар», см. гл. 20) с НРНС «Геолок» [180]. Система «Геолок» состоит из нескольких (двух и более) станций, излучающих в диапазоне частот шумоподобные навигационные сигналы, представляющие собой фазоманипулированные

псевдослучайные последовательности. Сигналы формируются из колебаний, создаваемых опорными генераторами с относительной нестабильностью за сутки. Такими же опорными генераторами снабжены потребители системы. Станции системы могут работать без взаимной привязки колебаний. Потребитель системы в точке с известными координатами измеряет начальные фазы сигналов, излучаемых каждой станцией, относительно шкалы своего опорного генератора, запоминает их и далее в движении использует результаты измерения дальностей для вычисления собственных координат. Координаты начальной точки определяются по СРНС «Навстар» (или по дифференциальной СРНС «Навстар»).

Координаты потребителя, измеренные СРНС, можно использовать также для привязки и корректировки в пути инерциальных и автономных навигационных средств.

Второе направление комплексирования связано с созданием комбинированных систем, в которых спутники и наземные станции образуют единую сеть опорных радионавигационных точек. Такие комбинированные системы позволяют расширить рабочие зоны существующих наземных систем и оптимизировать их геометрию. Точностные характеристики одного из возможных вариантов подобного совместного использования двух наземных станций и одного стационарного НИСЗ анализируются в § 26.2.

Третьим направлением комплексирования является совместная обработка результатов навигационных измерений, выполненных датчиками СРНС и другой навигационной системы. Датчики работают независимо и не влияют друг на друга. Комплексирование осуществляется на уровне вторичной обработки информации.

Один из возможных вариантов построения такой аппаратуры состоит в объединении данных о скорости П, измеряемой по сигналам НРНС, и данных о месте, получаемых по СРНС. Это направление комплексной обработки отражено в § 26.3 на примере навигационных определений судна по данным низкоорбитной СРНС «Транзит» и НРНС «Омега».

Четвертое направление комплексирования — создание измерителей радионавигационных параметров, использующих информацию от других радионавигационных средств в процессе первичной ее обработки. Имеется в виду, в частности, введение в контур системы слежения за задержкой сигнала (см. гл. 8) данных об относительной скорости формируемых на основании данных об эфемеридах НИСЗ, координатах и векторе скорости потребителя, полученных от инерциальной (ИНС) или от другой навигационной системы, что позволяет сузить полосу пропускания измерительной системы и увеличить ее помехозащищенность. Этот способ был упомянут в § 8.6 и рассматривается в § 26.4.

Перечисленные направления комплексирования основаны на совместной обработке навигационной информации, полученной от комплексируемых систем, и поэтому их следует отнести к категории информационных.

Существует еще одно направление комплексирования — функдионально-техническое. Подразумевается создание аппаратуры, в которой одни и те же антенны, радиоканалы, устройства обработки сигналов, средства отображения используются в интересах разных радиотехнических систем. Примером такого комплексирования является проект создания системы ICNIA (Integreated Communication Navigation Identification Avionics), которая на борту самолета объединяет системы связи, спутниковой и наземной навигации и опознавания [196]. Трудности создания ее определяются в основном конструкторско-технологическими вопросами, рассмотрение которых представляет собой отдельную проблему.