Теоретические основы радионавигации Радиотехническая система ближней навигации РСБН-4 Назначение, состав, размещение Принцип взаимодействия наземного и бортового оборудования РСБН-4 при определении азимута Принцип работы дальномерного канала РСБН-4
Радиотехническая система ближней навигации РСБН-4Н предназначена для автоматического определения навигационных параметров, характеризующих положение ЛА относительно радионавигационной точки, координаты которой на местности точно известны. Всенаправленный наземный радиомаяк РСБН-4НМ совместно с бортовым оборудованием обеспечивает: Радиотехническая система ближней навигации РСБН-4 • непрерывное определение местоположения ЛА путем указания текущих координат: наклонной дальности (Д) и азимута (φ) относительно наземного радиомаяка; • автоматический привод самолета в заданную точку в зоне действия РСБН; • наземный контроль за движением самолетов, работающих с маяком.
Радиотехническая система ближней навигации РСБН-4 Навигационная информация выдается в полярных координатах «дальность – азимут». Отображение навигационной информации осуществляется на индикаторе кругового обзора (ИКО) радиомаяка (РМ) яркостной отметкой и на борту ЛА в цифровом виде. Точность определения дальности ± 200 м ± 0,03 % дальности Точность определения азимута ± 0,25 град Диапазон частот дециметровый Число частотно-кодовых каналов 88 Дальность действия при работе с бортовой аппаратурой РСБН-2С: при высоте полета 35000 м 500 - 550 км при высоте полета 20000 м 450 км при высоте полета 5000 м 250 км при высоте полета 250 м не менее 50 км ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РСБН-4НМ Температура окружающей среды Относительная влажность ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ Сеть Потребляемая мощность, не более ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ И ВЕС Д х Ш х В, м Вес, аппаратная в сборе от минус 50 до +50°С до 98% при + 35°С 380В, 50 Гц 16 кВА развернут свернут 7,5x5x10 9,78x2,6x3,8 9000 кг УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
аппаратная, смонтированная на кузове К66-У1Д, установленном на специальной раме с двумя одноосными тележками. В кузове размещены два комплекта : передающие и приемные устройства, импульсно-навигационная ( ИНА ) и контрольно-юстировочная аппаратура ( КЮА ), аппаратура стабилизации скорости вращения азимутальной антенны и автоматики РМ ( САР ), индикатор кругового обзора, контрольно-выносной пункт ( КВП ), исполнительный пункт аппаратуры дистанционного управления ТУ-ТС; антенно-фидерная система, состоящая из четырех всенаправленных антенн, одной вращающейся антенны, антенны контрольно-выносного пункта и системы фидерных соединений. Вращающаяся антенна установлена на кузове аппаратной; источники электропитания на трех прицепах: две электростанции АД-30-Т230-Ч400 и преобразователь сетевой частоты ВПЛ-30Д-М1; аппаратура, размещаемая на КДП : выносной индикатор кругового обзора типа Е-327 с приемной антенной и диспетчерский пункт с аппаратурой телеуправления-телесигнализации. Состав оборудования В состав наземного радиомаяка РСБН-4Н входит:
Теоретические основы радионавигации Радиомаяк РСБН-4 Размещение на позиции
Радиомаяк РСБН-4Н в зависимости от поставленных радионавигационных задач может устанавливаться непосредственно на аэродроме 300…600 м от оси ВПП и не далее 1200 м от центра ВПП, так и на воздушных трассах. При выборе места предпочтение отдается плоскогорным широким возвышенностям, господствующим над данной местностью. Для установки РМ необходима ровная площадка радиусом 500 м и углом наклона местности не более 0,5 с возможностью подъезда и размещения автоприцепов и антенны КВП. При выборе места расположения площадки на господствующей возвышенности радиус ее может быть уменьшен до 200 м. Для установки аппаратной РМ необходима площадка длиной 10…12 м шириной 6…7 м, продольная ось которой должна располагаться с запада на восток. Эта площадка в радиусе 20 м должна быть ровной. Антенны радиомаяка размещают так, чтобы избежать затенения вращающейся азимутальной антенной передающих антенн ответчика дальномера и опорных сигналов в рабочем секторе радиомаяка. Антенна КВП устанавливается на расстоянии 90 м от передающей антенны дальномерных сигналов А1 на углах φ = n·10 0 +37 / (n = 1, 2, … 35), отсчитываемых от точки привязки радиомаяка и истинного северного направления. Не допускается наличие местных предметов и растительности в секторе 20 0 от линии, соединяющей ось вращения азимутальной антенны и КВП на удаление 200 м. Не допускается устанавливать КВП в секторе ± 30 0, занятом агрегатами питания или трансформаторной подстанцией. Запрещается устанавливать КВП в секторах ± 20 0 от направлений на передающие антенны А1, А2 и в секторе ± 10 0 противоположном указанным. Передающая антенна дальномерных сигналов А1 устанавливается в секторе 0 – 90 0 на удалении от точки привязки 9…10 м. Передающая антенна опорных сигналов А2 устанавливается в секторе 90 – 180 0 на удалении от точки привязки 20…23 м. Размещение на позиции
Теоретические основы радионавигации Радиомаяк РСБН-4 Временной азимутальный канал РСБН-4 в - временные диаграммы а - упрощенная структурная схема наземного радиомаяка: ШОС — шифратор опорных сигналов; ПРД-А — азимутально-опорный передатчик; ЭМП — электромеханический привод азимутальной антенны; БКА — блок контроля азимута; БУА —блок установки азимута; КВП — контрольно-выносной пункт; б - упрощенная структурная схема бортового оборудования: ПРМ — приемник; ДШ — дешифратор; ФАИ — схема формирования азимутального импульса; БИА — блок измерения азимута; в отечественных системах ближней навигации РСБН-4 и РСБН-6 используется временной метод измерения азимута.
Теоретические основы радионавигации Радиомаяк РСБН-4 Для передачи азимутальных и опорных сигналов могут использоваться отдельные или комбинированные азимутально-опорные передатчики. Канал непрерывного излучения азимутально-опорного передатчика нагружен на направленную антенну А1, которая имеет двухлепестковую ДНА в горизонтальной плоскости, вращающуюся со скоростью 100 об/мин. Благодаря двухлепестковой форме ДНА вращающейся азимутальной антенны в момент облучения самолета на выходе его бортового приемника выделяется азимутальный видеосигнал, имеющий форму двойного колоколообразного импульса. Из этого сигнала формируется азимутальный импульс, середина которого соответствует минимуму азимутального сигнала («провала», рис. в ). Для передачи опорного сигнала в «северный» момент времени («северный» сигнал) используются серии опорных импульсов—опорных «35» и опорных «36», излучаемые ненаправленной антенной А2 (рис. а), питающейся от импульсного канала азимутально-опорного передатчика. Опорные сигналы вырабатываются с помощью специальных датчиков, установленных в колонне азимутальной антенны и вращающихся синхронно с ней.
Теоретические основы радионавигации Радиомаяк РСБН-4 Опорные импульсы «35» и «36» формируются и кодируются в шифраторе опорных сигналов и поступают в виде двухимпульсных посылок для модуляции сигнала несущей частоты в импульсный канал передатчика. Кодовые интервалы опорных импульсов «35» и «36» различны. Датчики опорных импульсов «35» и «36» устанавливаются таким образом, что в «северный» момент времени вставки датчиков опорных импульсов «35» и «36» совпадают и в шифраторе формируется трехимпульсный код, который является результатом наложения кодов этих импульсных серий. Бортовой приемник СПАД принимает азимутальный и опорные сигналы. Последние после декодирования поступают в блок измерения азимута, куда поступает также азимутальный импульс со схемы формирования азимутального импульса. Серии опорных импульсов «35» и «36» представлены на рис. в (диаграммы 2 и 1 соответственно). Импульс «северного» совпадения (диаграмма 4), являющийся началом отсчета, формируется схемой совпадения, на которую подаются декодированные опорные импульсы «35» и «36». Таким образом, для определения азимута в блоке БИА измеряется пропорциональный ему временной интервал между «северным» моментом времени и моментом облучения самолета.
Теоретические основы радионавигации Радиомаяк РСБН-4 Для грубого определения азимута измеряется интервал τ г (рис. в ), для точного—интервал τ т между азимутальным импульсом и ближайшим к нему опорным импульсом «36». Текущий азимут в блоке БИА Α = 2 πτ/ Т ( 1 ) где Т — период вращения азимутальной антенны; τ — измеряемый временной интервал. Из ( 1 ) следует, что точность измерения азимута зависит от стабильности угловой скорости вращения азимутальной антенны, для обеспечения которой в РСБН обычно используется стабилизированный привод ее вращения. На точность измерения азимута влияет также точность установки каретки с датчиками опорных сигналов. Для контроля точности установки датчиков опорных импульсов «35» и «36» в РСБН имеется специальная аппаратура контроля нуля азимута. Эта аппаратура состоит из контрольно-выносного пункта, блока контроля азимута и блока установки азимута. На рис. а датчик «Север» играет вспомогательную роль, датчик 180 используется в индикаторном канале.
Теоретические основы радионавигации Радиомаяк РСБН-4 Дальномерный канал РСБН Дальномерный канал отечественной систем ближней навигации РСБН, построен с использованием импульсного метода измерения дальности. а — упрощенная структурная схема ответчика дальномера: ПРМ — приемное устройство; ДШД — дешифратор дальномерного канала; ШД — шифратор дальномерного канала; ПРД-Д — передатчик дальномерного канала; КВП — контрольно-выносной пункт; БКД — блок контроля дальномерного канала; в — временные диаграммы. СЗД - самолетный запросчик дальности; СПАД - самолетный приемник азимута и дальности; СИД - схема измерения дальности; СФЗИ -схема формирования запросных импульсов; СФОИ - схема формирования ответных импульсов; б — упрощенная структурная схема бортового оборудования:
Теоретические основы радионавигации Радиомаяк РСБН-4 Для определения наклонной дальности самолета до наземного радиомаяка в дальномерном канале этих систем используется принцип активной радиолокации («запрос—ответ»). Дальность определяется суммарным временем распространения запросного сигнала самолетного запросчика до земли и ответного сигнала наземного ответчика с земли на самолет. Это время пропорционально измеряемому расстоянию. Схема формирования запросных импульсов СФЗИ самолетного блока измерения дальности формирует импульсы с частотой следования 100 Гц (в режиме «поиск») или 30 Гц (в режиме «слежение»). Эти импульсы подаются в СЗД и в схему СИД для ее запуска. В передатчике СЗД запросные импульсы кодируются двухимпульсным запросным кодом с интервалом τ К1 и излучаются на несущей частоте f Н1. На земле запросные посылки дальности принимаются приемной антенной А2, проходят приемное устройство ПРМ, декодируются в ДШД, кодируются в ШД ответным двухимпульсным кодом (с кодовым интервалом τ К2 ) и запускают передающее устройство дальномерного канала. Излученные на несущей частоте f Н2 ответные импульсные посылки принимаются бортовой приемной антенной А4, проходят через приемник СПАД, декодируются в нем и поступают в блок измерения дальности, где они формируются схемой формирования ответных импульсов СФОИ и подаются на схему измерения дальности СИД, в которой осуществляется автоматическое измерение временного интервала между запросными и ответными импульсами.
Теоретические основы радионавигации Радиомаяк РСБН-4 Суммарная задержка ответного импульса дальности относительно запросного τ З = τ Ф + τ D, где τ D — время распространения электромагнитных волн от запросчика до ответчика и обратно. Это время определяется выражением τ D = 2 D / c, где D — расстояние до ответчика; с — скорость света, равная 3 • 10 8 м/с. Задержка сигналов дальности обеспечивается естественной задержкой в процессе преобразования этих сигналов в наземном и самолетном оборудовании (кодирование и декодирование) и установкой дополнительной линии задержки в блоке шифратора наземного передатчика. Блок контроля нуля дальности БКД (рис. а ) формирует контрольные двухимпульсные кодовые посылки с кодовым интервалом запросных сигналов дальности τ К1 и частотой повторения порядка 150 Гц, которые подаются на вход дешифратора, проходят весь дальномерный канал и излучаются передатчиком вместе с ответными сигналами дальности. Эти сигналы принимаются приемным устройством контрольно-выносного пункта КВП и снова поступают в блок БКД. Задержки декодированных в блоке БКД ответных контрольных импульсов сравниваются в этом блоке с эталонной задержкой запросных контрольных импульсов. Если задержка ответных контрольных импульсов в дальномерном канале не равна эталонной, то в блоке БКД вырабатывается управляющее напряжение, которое поступает на регулируемую дополнительную линию задержки, расположенную в блоке шифратора, осуществляющую подстройку задержки в дальномерном канале.
