Радиотехнические системы ближней навигации

Радиотехнические системы ближней навигации представляют собой комплексы, состоящие из наземных радиомаяков и бортового оборудования. В настоящее время получили распространение угломерно-дальномерные системы. Отечественной системой служит РСБН, работающая в дециметровом диапазоне волн. Наземной частью служат радиомаяки РСБН-2Н, РСБН-4Н, Е-324, Е-329. Система РСБН определяет дальность от радиомаяка (РМ) до самолёта и азимут – угол между направлением на север и направлением от радиомаяка на самолёт.

Зарубежная система TACAN, также как и отечественная РСБН, относится к классу угломерно-дальномерных систем. Первоначально система предназначалась для авиации ВМФ США. Впоследствии она стала основной системой для обслуживания полётов самолётов ВВС США и остальных стран НАТО. Система TACAN состоит из маяка, обеспечивающего определение пеленга на борту ЛА, и радиодальномерного маяка.

 Для гражданских международных авиатрасс ИКАО рекомендовало использовать системы VOR/ DME. Система VOR совместно с DME (РМ VOR/DME) является основным средством навигации в странах Западной Европы. Система VOR используется для определения магнитного пеленга  самолёта. Работает в метровом диапазоне волн (частота 108-117.95МГц) с фазовым принципом измерения. Точность определения угла системой VOR ниже, чем РСБН.

Дальномерные каналы РСБН, TACAN и DME работают по принципу «запрос-ответ». В бортовом передатчике формируются сигналы в виде группы импульсов. Наземный радиомаяк ретранслирует сигналы с задержкой t_з. Дальность определяется по формуле D(t)= c(t _d- t_з)/2, где c- скорость света, t _d – разность времени между запросом и ответом.

Дальномерный канал РСБН работает в дециметровом диапазоне волн. Запросчик в диапазоне частот 770…812.8 МГц. Ответчик в диапазоне 939.6…1000.5 МГц Система DME и дальномерный канал TACAN также работают в дециметровом диапазоне волн. Запросчик в диапазоне частот 1025-1150 МГц, ответчик в диапазоне 1025 (частота 962-1213 МГц). Частотный интервал между каналом запроса и ответа равен 63 МГц. Точность у DME  несколько хуже, чем у РСБН, но она имеет большее число частотно-кодовых каналов. С учётом назначения (обеспечения посадки или полёта по трассе) используются ретрансляторы разной мощностью передатчика - 1 кВт, 4 кВт или 16 кВт. Максимальная дальность действия системы на высоте полёта 12км равна 160, 270, 350км для соответствующих ретрансляторов. Ретрансляторы с мощностью 1кВт обеспечивают полёт в зоне аэродрома, а с мощностью 4 и 16 кВт – по воздушным трассам.

Угломерные радионавигационные системы (РНС)

Угломерные РНС делятся на радиопеленгаторные (РПС) и радиомаячные (РМС) системы. Радиокомпас (АРК) относится к радиопеленгаторным системам. Он измеряет курсовой угол наземного радиопередатчика, установленного в точке с известными координатами.

В РМС определение азимута объекта производится бортовым приёмником с ненаправленной антенной, принимающий сигнал наземного передатчика с направленным излучением.

Фазовые угломерные системы

К ним относятся системы, в которых информация об угловом параметре содержится в фазе принимаемого сигнала. По характеру азимутального сигнала угломерные РНС делятся на системы с непрерывным и импульсным сигналами.

В угломерных РНС с непрерывным азимутальным сигналом радиомаяк (РМ) имеет в горизонтальной плоскости слабонаправленную диаграмму направленности (ДН), которая вращается с постоянной скоростью W_вр. Вращение антенны приводит к амплитудной модуляции принимаемого сигнала на самолёте. В бортовой аппаратуре определяется смещение фазы огибающей принятого сигнала с фазой опорного сигнала, в качестве которого выступает сигнал излучаемый ненаправленной антенной с частотой W_вр и фазой соответствующей нулевому азимуту точки приёма. Разность фаз определяет азимут самолёта. Фазовый метод измерения азимута при непрерывном характере азимутального сигнала применяется в системе VOR.

В угломерном канале системы TAСAN также используется фазовый метод. Принимаемый азимутальный сигнал в этой системе имеет импульсный характер, однако поскольку число излучаемых импульсов за период вращения антенны достаточно большое, то огибающая сигнала, образованная при вращении ДН, передаётся без искажений. Особенностью канала азимута этой системы является применение двухшкального метода измерения азимута. РМ формирует многолепестковую ДН в виде кардиоиды, на которую наложена периодическая функция угла q, имеющая девять периодов по 40° каждый. Диаграмма направленности вращается со скоростью 15об/с, что приводит к амплитудной модуляции принимаемых колебаний с частотами 15 и 135 Гц. Фаза 15 герцового сигнала определяет грубый азимут. Фаза 135 герцового сигнала уточняет азимут. Опорный сигнал передаётся с помощью группы импульсов, излучаемых каждый раз, когда основной максимум диаграммы направленности проходит через северное направление магнитного меридиана.

 

РИС. 10.2. Диаграмма направленности азимутальных радиомаяков

 

 

В угломерном канале системы TAKAN также используется фазовый метод. Принимаемый азимутальный сигнал в этой системе имеет импульсный характер, однако поскольку число излучаемых импульсов за период вращения антенны достаточно большое, то огибающая сигнала, образованная при вращении ДН, передаётся без искажений. Особенностью канала азимута этой системы является применение двухшкального метода измерения азимута. РМ формирует многолепестковую ДН в виде кардиоиды, на которую наложена периодическая функция угла q, имеющая девять периодов по 40° каждый. Диаграмма направленности вращается со скоростью 15об/с, что приводит к амплитудной модуляции принимаемых колебаний с частотами 15 и 135 Гц. Фаза 15 герцового сигнала определяет грубый азимут. Фаза 135 герцового сигнала уточняет азимут. Опорный сигнал передаётся с помощью группы импульсов, излучаемых каждый раз, когда основной максимум диаграммы направленности проходит через северное направление магнитного меридиана.