Радионавигационная система ближней навигации типа РСБН

Состав радиосистемы ближней навигации типа РСБН показан на рисунке. Наземное оборудование РСБН включает в себя азимутально-дальномерный радиомаяк с выносным индикатором кругового обзора (ВИКО) и посадочную радиомаячную группу (ПГРМГ).

Рисунок 3.13. – Состав наземного и бортового оборудования системы РСБН

Азимутально-дальномерный радиомаяк состоит из приемного устройства и передатчика дальномерного ретранслятора П-20Д, передатчика опорных сигналов (серии «35» и «36») П-20А, передатчика азимутальных сигналов П-200, контрольно-измерительной аппаратуры и связной радиостанции.

Азимутально-дальномерный радиомаяк обеспечивает получение информации об азимуте и дальности на ЛА. Причем передача этой информации может быть либо на разных несущих частотах с непрерывным излучением азимутального сигнала (всенаправленные радиомаяки типа РСБН-2Н, РСБН-4Н, РСБН-6Н), либо на одной несущей частоте с импульсным излучением азимутального сигнала (направленные радиомаяки типа ПОЛЕ-Н, УДАРМ и др.)

ВИКО, включающий в себя приемное устройство и индикатор кругового обзора (ИКО), позволяет наблюдать с Земли воздушную обстановку в радиусе действия радиомаяка и отображать информацию на экране ИКО, получаемую по каналу индикаций. Работает канал наземной индикации независимо от работы основных каналов азимута и дальности системы.

Контрольно-юстировочная аппаратура выносного пункта (КВП) обеспечивает установку и контроль нуля азимута, непрерывный контроль и автоматическую подстройку задержки в дальномерном радиомаяке и выдачу сигналов «Ухудшение параметров» или «Авария» для включения резервного комплекта аппаратуры.

Посадка ЛА в системе РСБН производится с помощью посадочной радиомаячной группы ПРГМ-4. Основными устройствами бортового оборудования системы РСБН являются антенно-фидерная система (АФС), азимутально-дальномерный радиоприемник (АДП), самолетный запросчик дальности (СЗД), блок измерения азимута и дальности (БИАД), индикаторы азимута и дальности, а также пульт управления.

Радионавигационная система ближней навигации обеспечивает работу в одном из двух основных режимов: «Навигация» и «Посадка», а также во вспомогательном режиме «Индикация воздушной обстановки».

Принцип действия системы РСБН со всенаправленными радиомаяками РСБН-2Н, РСБН-4Н, и РСБН-6Н в режиме «Навигация» заключается в следующем. В режиме «Навигация» определяется местоположение ЛА в полярной системе отсчета, в центре которой установлен азимутально-дальномерный радиомаяк.

Критерием работоспособности устройства измерения дальности является сигнал готовности в случае наличия сигнала ответа на входе устройства.

3.4. Радиотехническая система ближней навигации типа VOR/DME

Международная радионавигационная система ближней навигации типа VOR/DME принята по рекомендации ИКАО в качестве основной стандартной навигационной системы для обеспечения безопасности полетов ВС в районах и на маршрутах с высокой интенсивностью движения.

Стандартизированная ИКАО зарубежная система VOR/DME относится к классу азимутально-равномерных и использует фазовый метод при определении азимута (канал VOR) и временной метод при определении дальности (канал дальности). В таблице приведены основные характеристики системы VOR/DME, регламентированные стандартами ИКАО.

При полетах по зарубежным трассам (по радиомаякам VOR/DME в Европе и TAGAN в США) азимут определяется каналом VOR бортовой навигационно-посадочной аппаратуры '' Курс-МП-70'', а дальность - отдельным самолетным радиодальномером СД-75.

Принцип действия канала дальности DME не отличается от принципа действия соответствующего канала системы РСБН. Примерно также строятся и бортовые измерители времени бортовой аппаратуры DME. Что же касается канала азимута VOR, то он не совместим по диапазону частот и формату сигналов с соответствующим каналом отечественной системы РСБН.

Рассмотрим принцип действия и структурную схему бортового оборудования канала азимута VOR (рис.3.13.)Определение азимута ВС сводится к сравнению фаз двух сигналов: опорного и азимутального . Фаза азимутального сигнала соответствует измеряемому азимуту Аз, а фаза опорного сигнала – нулевому азимуту точки приема Аз=0. Зависимость фазы сигнала от азимута ВС достигается путем создания вращающейся диаграммы направленности (ДНА) излучения.

В стандартном варианте VOR антенна азимутального радиомаяка создает диаграмму направленности, имеющую форму окружности со смещенным центром. Антенна вращается с частотой . Вращение антенны приводит к непрерывному изменению напряженности в точке приема:

.

Следовательно, в точке приема с произвольным азимутом Аз фаза огибающего принимаемого на ВС амплитудно-модулированного сигнала запаздывает относительно фазы АМ-сигнала, принимаемого в северном направлении, на . Этот фазовый угол однозначно связан с азимутом ВС.

В бортовой аппаратуре VOR необходимо выделить из принятого сигнала низкочастотного напряжения, фаза которого зависит от азимута ВС (азимутальный сигнал), и сравнить его фазу с некоторой опорной фазой опорного сигнала, передаваемого азимутальным радиомаяком.

В целях упрощения устройств азимутального канала опорный сигнал передается на той же несущей частоте путем его частотной модуляции.

Чтобы исключить искажение информационной огибающей опорным напряжением в процессе частотной модуляции (ЧМ) несущей, в начале сигналом опорной фазы модулируется по частоте вспомогательная поднесущая со средней частотой , которая затем накладывается с помощью поднесущей модуляции на несущую частоту . Высокочастотные колебания, промоделированные таким способом, излучаются ненаправленной антенной. Поле, создаваемое этой антенной имеет следующий вид:

Важно подчеркнуть, что моделирующее напряжение – это сигнал опорной фазы , имеющий частоту 30 Гц и фазу, не зависящую от азимута точки приема и равную фазе сигнала при Аз=0.

Принимаемый сигнал на ВС с азимутом Аз запишется в виде:

Спектр этого сигнала приведен на рисунке 3.14.

В результате детектирования такого сигнала на выходе такого устройства наряду с сигналом опорной фазы образуется сигнал , где -коэффициент передачи приемного устройства. Этот сигнал принято называть сигналом переменной фазы, т.к. его фаза зависит от азимута точки приема.

Следует отметить, что для получения азимутального сигнала в радиомаяке обычно применяются неподвижные антенны, сигналы в которых подаются, например, через электронный гониометр, имитирующий вращение антенны.

Структурная схема бортового оборудования (см.рис.г) содержит два включенных после приемника (Прм) фильтра. Фильтр Ф-1 выделяет сигнал переменной фазы частотой 30 Гц, который затем после усилителя У подается на фазовый детектор (ФД). Фазовый детектор является чувствительным элементом следящего измерителя фазы (ИФ). Фильтр Ф-2 выделяет опорный сигнал ЧМ подесущей 9960 Гц. Выделенный сигнал проходит через усилитель-ограничитель (УО), который срезает паразитную АМ с выхода УО сигнал, ограниченный по амплитуде, поступает на частотный детектор (ЧД), где выделяется сигнал опорной фазы .

В фазовращателе (ФВ) фаза сигнала изменяется на , а затем сдвигается на .

Фазовый детектор выделяет сигнал

, где -коэффициент передачи фазового детектора. Если , то под действием сигнала электродвигатель ЭД поворачивает ротор ФВ до тех пор, пока не будет выполнено условие . По углу поворота ротора фазовращателя можно определить фазу , численно равную азимуту точки приема. Для питания ЭД от сети 400Гц служит преобразователь ПР.

Рисунок 3.14 -. Канал азимута системы VOR/DME:

а- диаграмма направленности; б - огибающая сигналов, принимаемых в направлениях на север и ЛА; в - спектр излучаемых колебаний; г - структурная схема бортового оборудования

Точность определения местоположения ВС в системе VOR/DME зависит от точности канала азимута, погрешность которого при стандартном VOR около . Столь низкая точность обусловлена сильным влиянием радиомаяк, отражённых от местных объектов.

Для увеличения точности стандартные азимутальные радиомаяки типа VOR заменяют более сложными радиомаяками, при этом погрешность значительно уменьшается (около ).