Ехнические средства навигации 2 страница

где V — скорость движения; V_зв — скорость звука в воде; f — частота излучения; α — угол между вектором скорости судна и направлением излу­чения.

Для измерения продольной и поперечной составляющих скорости судна используется четырёхлучевая антенна (рис. 10.2).

Отечественный гидроакустический лаг ЛА-53 (ЦНИИ «Морфизприбор») позволяет измерить продольную и поперечную составляющие скоро­сти судна относительно грунта (на глубинах до 400 м) или реверберационных слоев воды (в ди­апазоне глубин от 18 до 100 м), угол сноса суд­на под действием ветра и течения, скорость и направление течения на трёх заданных горизон­тах, глубину моря в месте падения любого из 4-х лучей на грунт и горизонтальные расстояния от этих точек до места установки антенн, сред­ние значения статических углов крена и диффе­рента на ходу судна, поперечную составляющую скорости движения носовой и кормовой оконечностей судна при швартовке. Лаг имеет блок ав­томатического диагностирования всех узлов.

Из зарубежных можно отметить лаги амери­канской фирмы Sperry Marine:

— SRD-331 — двухлучевой лаг, работающий на частоте 2 МГц, по­этому он измеряет только продольную составля­ющую скорости судна относительно слоя воды на глубине 6 м;

— SRD-421/S — двухкомпонентный абсолютный лаг;

— SRD-401 обеспечивает вы­сокую точность измерения скорости судна при швартовке;

— лаг JLN-203 (фирма JEC, Япония) измеряет скорость относительно глубинных сло­ев воды;

— лаг MX 880-3 (фирма Magnavox, США) измеряет скорость судна как относительно грун­та, так и относительно глубинных слоёв воды и обеспечивает получение необходимой информации при швартовке судна.

К особенностям гидроакустических доплеровских лагов можно отнести:

Ограничение по глубине. Современные доплеровские лаги работают на частоте 70-300 кГц, поэтому измерять абсолютную скорость они мо­гут на глубинах до 600 м. При потере контакта с грунтом автоматически увеличивается частота излучаемого сигнала до нескольких мегагерц, что позволяет иметь информацию о скорости судна относительно глубинных слоёв воды. Однако даже в режиме относительного лага точность из­мерения скорости будет выше, чем у лага ин­дукционного.

Зависимость показаний лага от скорости зву­ка в море. Так как скорость звука в море может отличаться от расчётной (1500 м/с) примерно на 5 %, то и скорость судна будет измерена с такой же ошибкой. В доплеровских лагах при­меняются различные методы снижения влияния данного фактора на точность измерения скорос­ти судна.

Наличие флюктуационной погрешности. Вви­ду того, что излучение происходит в пределах не­которого телесного угла, в приёмник поступает сигнал не одной доплеровской частоты, а с не­которым спектром частот, т. е. задача измере­ния скорости судна доплеровским лагом сводит­ся к измерению средней частоты доплеровского спектра. Эффективным способом снижения флюктуационных погрешностей является их сгла­живание путём усреднения результатов измере­ний за некоторый промежуток времени. Как показывает анализ для реальных лагов, чтобы обеспечить точность не хуже 0,1 %, нужно иметь время осреднения, исчисляемое минутами. Это допустимо при плавании в открытом море. При плавании же в стеснённых условиях время ос­реднения можно позволить не более 15 с. Для получения достаточной точности при малом зна­чении времени осреднения надо применять бо­лее высокую частоту излучаемого сигнала.

Гидроакустический корреляционный лаг также, как и доплеровский, измеряет скорость суд­на относительно грунта или глубинных слоёв воды. Отечественная промышленность таких ла­гов не выпускает, из зарубежных можно отме­тить лаги SAL-840 и SAL-860, выпускаемые шведской фирмой Consilium Marine. Первый из этих лагов измеряет только продольную состав­ляющую скорости судна относительно грунта или глубинных слоёв воды, а также глубину под килем судна. Второй лаг измеряет и продольную и поперечную составляющие скорости относительно как морского дна, так и глубинных слоёв воды.
Измеряется также глубина под килём судна. На базе лага SAL-860 разработан швартовный вариант.

К существенным недостаткам корреляцион­ного лага можно отнести большие ошибки изме­рения малых скоростей и наличие флюктуационной погрешности.

Первый недостаток определяется самим принципом действия лага, потому что при скоро­стях судна, близких к нулю, величина транс­портной задержки стремится к бесконечности. Для устранения этого недостатка используется другой метод обработки сигнала — интерполя­ционный. Флюктуационная погрешность так же, как и в доплеровском лаге, снижается осредне­нием результатов измерения. Но, как показы­вает анализ, для достижения одинаковой точ­ности время осреднения в корреляционном лаге должно быть почти в 20 раз большим, чем в доплеровском. Это означает, что при плава­нии в стеснённых условиях и особенно при швар­товке корреляционный лаг по данному призна­ку уступает доплеровскому.

Радиодоплеровский лаг применяется на судахс динамическими принципами поддержания (на воздушной подушке или экранопланах), когда отсут­ствует контакт днища с водой. Принцип дей­ствия основан на использовании эффекта Доп­лера. Используется радиоизлучение сантиметро­вых волн, которое отражается от водной по­верхности.

Ввиду малого расстояния до водной поверх­ности невозможно использовать импульсный ре­жим излучения, и лаг работает в режиме непре­рывного излучения, модулированного по час­тоте. Для уменьшения погрешности на качке используются 4-лучевые антенны с Х-образным расположением лучей аналогично рис. 10.2. Кач­ка, кроме того, приводит к асимметрии доплеровского спектра. Еще одним источником ошиб­ки является ветровой снос поверхностного слоя воды.

Отечественной промышленностью выпуска­ется лаг РДЛ-3 (разработчик ЦНИИ «Электро­прибор»), который измеряет продольную состав­ляющую скорости судна до 100 уз и попереч­ную — до 25 уз с точностью не хуже чем 0,5 уз, а также угол дрейфа в диапазоне от 0 до 40° с погрешностью от 0,5 до 1,2° (в зависимости от скорости).

Эхолоты.Эхолотом называется гидроакусти­ческий прибор, предназначенный для опреде­ления вертикального расстояния до морского дна или кого-либо подводного объекта.

Принцип действия эхолота заключается в измерении времени между моментом излучения звукового импульса и приходом в приёмную ан­тенну эхосигнала, отражённого от морского дна. Глубина под килем (h) определяется по формуле

где V_зв — скорость распространения звука в воде,

t — временной интервал между излучением и приходом отражённой волны.

Погрешность измерения глубины определяется неточностью знания V_зв, которая в зависимости от температуры и солёности воды может менять­ся в пределах ±5 %, и неточностью определения времени t, однако эта последняя погрешность может быть сведена к малой величине. Качество работы эхолота во многом зависит от размеще­ния его на судне. Особые требования предъяв­ляются к установке антенн, потому что основ­ное влияние на эхолот оказывают акустические помехи, создаваемые судовыми механизмами и гребными винтами, а также гидродинамический шум, возбуждаемый потоком воды, обтекающей корпус судна.

Основным навигацион­ным эхолотом, устанавливаемым на морских су­дах, является НЭЛ М-ЗБ, который способен измерить глубину под килём судна в диапазоне 0,5-500 м с точностью не хуже 0,3 м на глуби­нах до 20 м и не более 1,5 % на глубинах свыше 20 м. Он имеет самописец и цифровой указа­тель глубин, а также прибор сигнализации о выходе судна на заданную глубину и схему конт­роля за работой основных блоков. Эхолот рассчитан на работу при скорости судна до 40 уз, бортовой качке до 10° и килевой качке до 3°. В последние годы разработан эхолот нового по­коления НЭЛ-20К, который обеспечивает из­мерение и регистрацию глубин до 600 м.

Отличительной особенностью эхолота явля­ется наличие в комплекте электронного регист­ратора глубин, в котором записываются глуби­ны, измеренные эхолотом в последние 3 ч. Заре­гистрированные глубины с привязкой ко време­ни и координатам (от GPS) могут быть сохранены в течение 6 мес. (при отключённом пита­нии). На глубинах до 40 м используется высо­кочастотный канал (380 кГц), а при глубинах более 40 м — низкочастотный (94 кГц).

Из зарубежных эхолотов широко известны навигационный эхолот LAZ 5000 (фирма Elac Nautik, Германия) — имеет 4 рабочие частоты 30, 50, 100 и 200 кГц и способен измерить глубины до 2000 м с отображением их на жид­кокристаллическом дисплее; эхолот Atlas Echograph 481 (фирма Atlas Electronic, Германия) — имеет 4 антенны и рабочие частоты 33, 66 и 100 кГц; обеспечивает измерение глубин до 1000 м, в комплекте имеется самописец и циф­ровой указатель глубин. Навигационный эхолот Simrad EN 250 (фирма Simrad, Норвегия) из­меряет глубины до 1600 м с выводом их на прин­тер и жидкокристаллический дисплей. Работает на частотах 38, 50 или 200 кГц, которые устанавли­ваются с панели управления. Эхолот FE-881 (фир­ма Furuno, Япония) разработан на основе со­временной цифровой техники. Запись глубины осуществляется на бумаге с одновременным ото­бражением на цифровом индикаторе. Рабочие частоты 28, 50, 60, 80 и 200 кГц. Измеряет глубины в диапазоне от 1 до 2100 м.

Инерциальные навигационные системы.Инерциальная навигационная система (ИНС) обес­печивает непрерывную выработку информации о линейной скорости, координатах и параметрах угловой ориентации объекта (курсе, углах бор­товой и килевой качки и дифференте). Такие особенности ИНС как автономность и отсутствие демаскирующих признаков работы определяют широкое использование ИНС на кораблях ВМФ, особенно в составе навигационных комплексов подводных лодок. К корабельной ИНС предъяв­ляются наиболее жёсткие требования по стабиль­ности и точности, так как она должна обеспечи­вать полностью скрытную автономную навига­цию, по крайней мере, в течение нескольких су­ток. Наиболее точные гироскопы и ИНС разра­ботаны для современных атомных подводных лодок.

Теория ИНС основывается на решении двух классических задач теоретической механики: ин­тегрировании динамических уравнений Ньюто­на в подвижных осях и решении кинематических уравнений Пуассона, определяющих изменение взаимной ориентации подвижной и инерциальной систем координат. На этой основе получе­ны уравнения идеальной (невозмущенной) ра­боты ИНС, позволившие сформулировать основ­ные принципы инерциальной навигации.

ИНС рассматривается как устройство, кото­рое на основе информации от акселерометров, гироскопов и о текущем времени, моделирует вертикаль места, инерциальную и земную сис­темы координат. В качестве навигационной обычно выбирают инерциальную систему коор­динат, центр которой совпадает с центром Зем­ли, а взаимно ортогональные оси направлены на неподвижные звезды (одна из осей направ­лена на Полярную звезду). В качестве базовой системы координат, связанной с судном, обычно выбирают ортогональную горизонтную систему координат с центром, расположенным на судне.

Базовая система координат строится гиро­скопической стабилизированной платформой, размещённой в трёхосном кардановом подвесе. Преимущество горизонтной системы координат заключается в том, что помимо выработки на­вигационных параметров она даёт возможность отсчитывать параметры углового положения объекта, т. е. непосредственно измерять пара­метры качки корабля. Другое важное преимуще­ство заключается в том, что гироскопы и аксе­лерометры сохраняют неизменную ориентацию относительно поля силы тяжести Земли, что исключает (реально — снижает) ошибку, свя­занную с влиянием силы тяжести.

Отсюда ясен принцип выработки текущих координат судна: задача определения координат решается путём измерения угла между текущим и начальным положением вертикали.

Укрупнённо ИНС состоит из измерительного и вычислительного устройств. Измерительное устройство имеет в качестве чувствительных эле­ментов гироскопы и акселерометры. Гироскопы предназначены для моделирования инерциальной системы координат. Физическое моделиро­вание обеспечивается гиростабилизированной платформой, развязанной от углового движения судна. Для моделирования пространственной системы координат необходимы три двухстепен­ных или два трёхстепенных гироскопа. Датчики углов гироскопов вырабатывают сигналы откло­нения платформы от начальной ориентации. По этим данным следящие системы восстанавлива­ют положение платформы.

Акселерометры обеспечивают измерение ус­корений в выбранной системе координат. Обыч­но используют три линейных акселерометра, рас­положенные взаимно ортогонально. Линейная скорость и координаты места вычисляются ин­тегрированием измеренного ускорения во вре­мени в выбранной системе координат. Эти опе­рации производятся в вычислительном устрой­стве ИНС. В вычислительном устройстве обес­печивается также исключение из измеренного акселерометрами ускорения составляющих, обус­ловленных ускорением силы тяжести, кориолисовым и переносным ускорениями.

Для судна, движущегося по поверхности Зем­ли, достаточно определить две координаты и горизонтальные компоненты скорости.

Информация об угловой ориентации судна относительно опорной системы координат, моде­лируемой стабилизированной платформой, выра­батывается датчиками угла (преобразователями «угол-напряжение»), устанавливаемыми на осях карданова подвеса. Расшифровка их сигналов про­изводится в вычислительном устройстве ИНС, имеющем преобразователи «напряжение-код».

Неточная начальная выставка гироплатформы приводит к возникновению незатухающих колебаний с периодом Шулера (84,4 мин). К такому же эффекту приводит постоянная ошиб­ка акселерометра. При колебаниях платформы угловая скорость и угловая координата судна вы­числяются с ошибкой, которая колеблется с пе­риодом Шулера. К колебаниям гироплатформы с периодом Шулера приводит также постоянная скорость ухода гироскопа. В вычисленной угло­вой скорости гироплатформы имеется система­тическая ошибка, равная скорости ухода гиро­скопа. В вычисленной угловой коорди-нате суд­на имеется погрешность, нарастаю-щая пропор­ционально времени.

Функциональная схема ИНС приведена на рис. 10.3.

Начальные условия работы при запуске ИНС обычно вводятся перед выходом в море по изве­стным точным координатам и скоро-сти судна и направлению местного меридиа-на. Иными словами, в вычислительное устройство вводятся параметры инерциального и базового трёхгранников. По этим данным в вычислительном устройстве вырабатываются управляющие сигналы для обеспечения начальной ориентацией чувствительных элементов, а затем для управления их текущей ориентацией.

При анализе реальной инерциальной систе­мы необходимо учитывать произвольный харак­тер движения судна по поверхности Земли, по­грешности чувствительных элементов, отклоне­ние от расчётных параметров конструкции ги­роплатформы и её элементов, несоответствие параметров модели Земли, в том числе флюкту­ации силы тяжести, неточность задания началь­ных условий и другие факторы.

Ошибки ИНС на судне, движущемся по про­извольной траектории, описываются системой дифференциальных уравнений, которую удобно разделить на три подсистемы. Первая подсисте­ма включает дифференциальные уравнения оши­бок моделирования горизонтного географичес­кого трёхгранника и уравнения ошибок опреде­ления горизонтальных составляющих относитель­ной линейной скорости и широты объекта. Вто­рая подсистема описывает ошибку определения долготы, третья — ошибку определения вертикальной составляющей скорости и вертикально­го перемещения. В случае произвольного дви­жения судна ошибки ИНС определяются неста­ционарными линейными дифференциальными уравнениями, в общем виде не решаемыми ана­литически.

В принципе ясно, что нужно делать для сни­жения ошибки ИНС. Во-первых, нужно с высокой точностью знать начальные условия. Это требование несложно выполнить в части знания начальных координат и значительно сложнее — в части курса. Во-вторых, для устранения неза­тухающих колебаний используется демпфирова­ние. В-третьих, для снижения дрейфа необхо­димо повышать точностные характеристики ги­роскопов.

К настоящему времени разработаны и ис­пользуются ИНС различных конструкций. Обыч­но их классифицируют по признаку приборной реализации инерциальной и горизонтной систе­мы координат.

Выше рассматривалась ИНС с удерживаемой в горизонтальном положении гироплатформой. Задача горизонтирования платформы решается путём управления гироскопами с помощью ка­либрованных импульсных сигналов, вырабаты­ваемых по информации, полученной от вычис­лительного устройства. Подобные ИНС называ­ются полуаналитическими (ПА).

ИНС геометрического типа (ГТ) построена таким образом, что базовый трёхгранник, связанный с гироскопом, неподвижен в инерциальном пространстве, а базовый трёхгранник, связанный с акселерометрами, вращается так, что одна из его осей непрерывно совмещается с направлением местной вертикали. Каждый ги­роскоп помещается в трёхколечный карданов подвес и в этом смысле находится в наиболее благоприятных условиях. Преимуществом ИНС геометрического типа является то, что гироскопы работают в неуп­равляемом режиме. Это исключает ошибки сис­темы управления датчиками момента гироскопа и упрощает конструкцию центрального прибора ИНС. Однако это преимущество частично ком­пенсируется тем недостатком ИНС геометрического типа по сравне­нию с ИНС ПА, что в ИНС ГТ гироскопы меня­ют ориентацию по отношению к вектору силы тяжести, тогда как у ИНС ПА это ориентация постоянна.

Наличие шести-семи кардановых колец дела­ет конструкцию ИНС ГТ более сложной, чем конструкция ИНС ПА. Поэтому ИНС ГТ приме­няется только в тех случаях, когда необходимо обеспечить максимальную точность автономной навигации. До настоящего времени известные применения ИНС ГТ были связаны с атомными подводными лодками.

ИНС аналитического типа (AT) построена таким образом, что базовые трёхгранники гироскопов и акселерометров совпадают и не вра­щаются в инерциальном пространстве.

В отличие от ИНС ГТ в схему обработки информации включён дополнительный элемент — преобразователь координат, через кото­рый замыкается обратная связь по приращению широты. При движении судна из точки, имею­щей широту φ₀, где платформа была выставлена горизонтально, в точку φ₀ + Δφ сигналы акселе­рометров перепроектируются в преобразователе координат через текущее приращение широты в горизонтальную плоскость. Таким образом, на­правление вертикали определяется аналитичес­ки, откуда вытекает название типа ИНС.

ИНС AT по точности близка к ИНС ГТ. Од­нако она имеет более простую конструкцию ги­роскопического прибора.

Еще один тип ИНС — бесплатформенная — будет рассмотрен в следующем параграфе. Здесь же мы кратко остановимся на широко использу­емом методе повышения точностных характери­стик ИНС. В течение длительного времени ос­новным путём повышения точности ИНС было повышение точности гироскопических чувстви­тельных элементов (прежде всего гироскопов). Создавались всё более совершенные конструкции гироскопов, однако реальный предел продви­жения по этому пути накладывают проблемы технологии и экономические факторы. В совре­менном гироскопическом производстве исполь­зуются столь сложные технологии, что стоимость прецизионного гироскопа стала соизмерима со стоимостью весового эквивалента золота.

Потребовался принципиально новый подход к повышению точности ИНС, который бы обес­печил точность ИНС выше точности использова­ния гироскопов. Выход был найден в использо­вании метода автокомпенсации инструменталь­ных погрешностей гироскопов. Сущность мето­да заключается в модуляции ухода гироскопов периодическими функциями времени. В резуль­тате монотонно нарастающие уходы гироскопа преобразуются в периодические уходы с ограни­ченной амплитудой.

Наиболее распространённые виды автоком­пенсации сводятся либо к принудительному вра­щению корпусов гироскопа вокруг оси, совпа­дающей с направлением кинетического момента гироскопа, либо к реверсированию (изменению направления на обратное) вектора кинетическо­го момента гироскопа. Первый из этих методов используется наиболее широко. Он основывает­ся на том, что возмущающие моменты, связан­ные с корпусом гироскопа, вращаются вместе с последним. Разумеется, автокомпенсация ис­ключает влияние только части факторов, опре­деляющих дрейф гироскопа. Например, сохраняется уход, обусловленный несовпадением цен­тра масс ротора гироскопа и центра приложения сил подвеса (т.е. автокомпенсация не может ус­транить ошибки, обусловленные несовершен­ством технологии изготовления ротора). Одна­ко и при этих ограничениях автокомпенсация широко применяется при конструировании ИНС. Необходимо заметить, что использование автокомпенсации усложняет алгоритм ИНС, но это не накладывает ограничений на её применение.

Современные морские ИНС в зависимости от назначения строятся на различных типах гирос­копов по рассмотренным выше схемам. ИНС надводных кораблей обычно строятся на дина­мически настраиваемых или поплавковых гиро­скопах, имеющих случайный уход на уровне 10^-2-10^-3 град/ч. Они используются для выра­ботки навигационных данных и гироскопичес­кой стабилизации вооружения и различных тех­нических средств корабля. Курс вырабатывается с точностью порядка единиц угловых минут, ко­ординаты (на интервале времени порядка суток) — с точностью порядка нескольких километров, углы качки — с точностью порядка 1 угл. мин. До недавнего времени в основном использовались ИНС ПА с автокомпенсацией.

ИНС, предназначенные для подводных ло­док, особенно для подводных лодок стратегического назначения, имеют наивысшую точность по сравнению с ИНС, предназначенными для других применений. Они строятся на высоко­точных поплавковых гироскопах (ИНС ПА) или прецизионных гироскопах с электростатическим подвесом ротора (ИНС ГТ или AT). Эти ИНС обеспечивают точность знания курса на уровне 1 угл. мин и менее, координат — на уровне 1 км и менее, углов качки — порядка 10 угл. с. До настоящего времени подобные ИНС разрабо­таны и производятся только в России, США и Франции.

В последнее десятилетие наиболее распрост­ранённым типом ИНС стали бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС). Они широко используются в авиакосмической технике и начали применяться в морских и на­земных системах.

И гироскопы, и акселерометры устанавли­ваются жёстко на корпусе судна. Датчик угла измеряет углы поворота ротора относительно корпуса гироскопа. Акселерометры расположены так, что их оси чувствительности взаимно ортогональны. Схема обработки сигналов не от­личается от ИНС AT, за исключением того, что горизонтальная составляющая ускорений полу­чается проектированием ускорений, измеренных акселерометрами, с учётом угла качки.

Основным преимуществом БИНС перед все­ми рассматриваемыми выше типами ИНС явля­ется простота конструкции, связанная с отсут­ствием гиростабилизированной платформы в кардановых кольцах. Благодаря этому получается компактная конструкция, обладающая серьезными преимуществами при производстве и экс­плуатации. Кроме того, снижается энергопот­ребление, упрощаются проблемы термостабили­зации чувствительных элементов (как за счёт ста­тичного положения основных конструктивных элементов, так и за счёт меньшего энергопот­ребления). Принято считать, что БИНС по срав­нению с ИНС дешевле в производстве на 25 %, а в эксплуатации на 75 %.

В БИНС обычно используются лазерные ги­роскопы (ЛГ), обладающие рядом преимуществ перед классическими гироскопами с кинетичес­ким носителем момента инерции:

1) ЛГ измеряет угловую скорость с одинако­вой точностью при любой ориентации его оси чувствительности; поэтому блок из трёх иден­тичных ЛГ со взаимно ортогональными осями чувствительности полностью решает задачу по­строения БИНС;

2) динамический диапазон измеряемых уг­ловых скоростей достигает десяти десятичных по­рядков, что позволяет использовать БИНС на ЛГ на высокодинамичных объектах;

3) частотная форма выходного сигнала ЛГ облегчает его последующую обработку в БИНС;

4) легко реализуется автокомпенсация ухода ЛГ путём реверсирования его оси чувствитель­ности;

5) высокая устойчивость ЛГ к механическим воздействиям, высокая надёжность и техничес­кий ресурс обеспечивают уникальные эксплуата­ционные характеристики БИНС на ЛГ;

6) технология изготовления ЛГ, минималь­ным образом связанная с прецизионной метал­лообработкой и использующая техпроцессы се­рийного оптического и оптико-электронного производства, обеспечивает массовое производ­ство и умеренную стоимость ЛГ.

В последние годы ведётся активная разра­ботка волоконно-оптических гироскопов (ВОГ), которые, как и ЛГ, построены на использова­нии эффекта Саньяка, но их оптический контур образован волоконно-оптическими световодами. Это отличие позволяет реализовать на порядки больший периметр контура, а, следовательно, обеспечивает увеличение потенциальной точно­сти и разрешающей способности гироскопа. Если разрешающая способность ЛГ с периметром 120 см составляет порядка 1 угл. с, то для ВОГ тех же габаритов она может составить 0,02 угл. с.

Разработки БИНС на ВОГ интенсивно раз­виваются, первые образцы этих БИНС начали применяться в системах гироскопической стаби­лизации. Ожидается, что в ближайшие годы они займут часть ниши, которую сейчас занимают БИНС на ЛГ.

Радионавигационные системы.Радионавига­ционная система (РНС) — комплекс радиотех­нических средств, предназначенный для опре­деления местоположения судов, точнее борто­вых приёмоиндикаторов (ПИ).

Принцип действия радионавигационных си­стем заключается в решении задачи определения места по радионавигационным ориентирам — радиопередающим станциям с известными ко­ординатами.

Радионавигационная система включает: ра­диопередающие устройства с антенными систе­мами, аппаратуру управления и синхронизации передающих станций и бортовую аппаратуру, ко­торая измеряет параметры сигналов и выделяет содержащуюся в них информацию.

В настоящее время для целей судовождения используются:

· амплитудные РНС (радиомаяки — угломер­ная система);

· фазовая РНС DECCA (разностно-дальномерная система);

· импульсно-фазовые РНС LORAN-C и «ЧАЙ­КА» (разностно-дальномерные системы);

· спутниковые РНС GPS, ГЛОНАСС, система КОСПАС-САРСАТ;

· система связи и определения места EUTELTRAC;

· дифференциальные подсистемы GPS, ГЛОНАСС.

Амплитудные РНС (радиомаяки) работают в диапазоне средних, промежуточных и ультра­коротких волн. В мире в настоящее время рабо­тают более 1000 круговых радиомаяков. На су­дах используется радиопеленгатор — прибор, предназначенный для принятия информации и определения пеленга или курсового угла на ра­диоизлучатель (радиомаяк). По принципу дей­ствия различают слуховые, визуальные и авто­матические радиопеленгаторы.

Импульсные, фазовые и комбинированные РНС называют гиперболическими радионавигацион­ными системами с наземным базированием пе­редающих станций.

РНС DECCA использует фазовый принцип определения места и в настоящее время приме­няется ограниченно.

РНС LORAN-C и «ЧАЙКА» использует импульсно-фазовый метод определения места. В состав РНС входят цепочки передающих стан­ций. Цепочка системы состоит из одной ведущей и от 2 до 5 ведомых станций. Станции круг­лосуточно передают специальные синхронизиро­ванные импульсы. В настоящее время в мире работает около 50 передающих станций. Для работы по определению места используются спе­циальные карты с нанесёнными временными задержками (гиперболами). Для определения линии положения приёмоиндикатор замеряет задержки прихода сигналов ведомых станций относительно ведущей. По задержкам прихода радиосигнала определяются гиперболы положе­ния на специальной карте или по формулам вы­числяются координаты места. Используя поверхностные и однократно отражённые от ионосфе­ры радиоволны, можно определить место. Даль­ность действия системы: до 1200 миль при рабо­те на поверхностной волне; до 2400 миль при работе с однократно отражённой волной (с ис­пользованием специальных таблиц поправок). Точность определения места зависит от расстоя­ния от передающей станции, состояния ионос­феры. Точность на расстояниях до 1200 миль со­ставляет 0,05—1,5 мили при работе с поверхнос­тной радиоволной. На расстояниях от передаю­щей станции до 2400 миль точность уменьшает­ся до 1,5-5 миль при использовании однократно отражённой радиоволны. В автоматизирован­ных приёмоиндикаторах (ПИ) пересчёт попра­вок автоматизирован, производится пересчёт значений временных задержек в значения широ­ты и долготы.

Приёмоиндикатор решает задачи первичной и вторичной обработки информации:

— преобразует принятые сигналы в цифровые коды;

— обеспечивает обработку сигналов при вре­менном поиске;

— реализует алгоритм следящей системы;

— управляет работой подавителя помех и авто­матической раздельной регулировкой усиления;

— обеспечивает цифровую фильтрацию сигналов;