Навигационная система EUROFIX

 

Развитие современных средств радионавигации привело к созданию интегрированной навигационной системы EUROFIX. Эта система объединяет Глобальную навигационную спутниковую систему (ГНСС), дифференциальную ГНСС и РНС ЛОРАН – С.

Цель создания EUROFIX - обеспечение возможности передачи дифференциальных поправок для СРНС НАВСТАР в навигационном канале РНС ЛОРАН – С. Система EUROFIX в равной степени может быть использована как морскими, так и воздушными и наземными потребителями.

Совместное использование ИФ РНС и СРНС открывает широкие возможности по повышению радионавигационного обеспечения потребителей. В подтверждение этого представителями технического университета технологии и радиоэлектроники в г. Дельфт (Нидерланды) предложена концепция создания Единой европейской системы определения местоположения объектов (EUROFIX) на базе совместного использования европейских цепей РНС ЛОРАН–С и СРНС НАВСТАР. Эта концепция, включающая в себя комплекс СРНС НАВСТАР – дифференциальная подсистема НАВСТАР – РНС ЛОРАН–С, определена и воплощается в жизнь. Кроме того, в EUROFIX обеспечивается возможность передачи коротких сообщений и других данных в формате сигнала СРНС ЛОРАН–С.

В системе EUROFIX предусмотрена, возможность передавать дифференциальные поправки СРНС НАВСТАР и информацию о целостности посредством модуляции навигационного сигнала ЛОРАН–С. Создание такой системы позволяет улучшить возможность калибровки РНС ЛОРАН–С с помощью дифференциальной подсистемы НАВСТАР. При непрерывной калибровке РНС ЛОРАН–С (пока космические аппараты находятся в поле зрения потребителя) посредством дифференциальной подсистемы СРНС осуществляется повышение точности определения места по наземным РНС.

Результаты экспериментальных исследований, проведенных в Норвегии, показали, что погрешность определений места по РНС ЛОРАН–С в этом случае составляет менее 5 м (Р = 0,95) в течение 2-х часов после калибровки с помощью DGPS и менее чем 25 метров в течение 24 часов.

Фирмы – разработчики приемоиндикаторной аппаратуры в настоящее время приступили к производству новой комплексированной аппаратуры НАВСТАР / ГЛОНАСС / ЛОРАН – С / ЧАЙКА.

Создание EUROFIX – это эффективное и низкостоимостное решение для создания дифференциальной подсистемы ГНСС при передаче поправок через существующую сеть наземных станций ЛОРАН-С.

Технология EUROFIX получила свое новое название в США, как SYLFA/GPS (Synchronised Low Frequency Augmentation of GPS).

Системы ГНСС

 

Глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС) предназначены для определения положения объектов на поверхности Земли. В настоящий момент получили широкое распространение две системы: ГЛОНАСС (Россия) и NAVSTAR - GPS (США).

В соответствии с положениями новой Главы 5 "Безопасность мореплавания" Конвенции СОЛАС, безусловным требованием, касающимся как судов, построенных до 1 июля 2002 г., так и позднее этого срока, является дополнительное оснащение всех судов независимо от их размера приемниками ГНСС или другой радионавигационной системой, действующей в районе плавания.

Постановлением Правительства РФ от 03.08.99 № 896 предложено использовать приемники ГНСС, обеспечивающими совместное использование систем ГЛОНАСС и NAVSTAR - GPS.

Большинство доступных на рынке приемных систем способно работать как с сигналами ГЛОНАСС, так и GPS.

Navstar - GPS

 

Система NAVSTAR (Navigation Satellite Time and Ranging- навигационный спутник измерения времени и координат), часто именуемая GPS (Global Positioning System - глобальная система позиционирования), позволяет практически в любом месте Земли (за исключением приполярных областей) определить местоположение и скорость объектов.

Основой системы являются 24 GPS - спутника, движущихся над поверхностью Земли на высоте 20180 км.

Спутники движутся по 6 орбитальным траекториям (по 4 спутника на каждой), плоскости траекторий разнесены на 55 градусов. GPS - спутники излучают специальные сигналы в диапазоне 1575,42 МГц.

Передаваемые спутниками навигационные сигналы принимаются GPS - приемниками, которые на основе метода триангуляции полученных сигналов позволяют определить местоположении объекта.

Используемый в гражданском применении C/A - код (coarse - acquisition) позволяет определить координаты объекта с точностью до 100 м. Используемый ВМФ США точный P-код предоставляет возможности по позиционированию с точностью до 20м. 

Глобальная спутниковая система GPS предназначена для высокоточного определения трех координат места, составляющих вектора скорости и времени различных подвижных объектов. Система разработана по заказу и находится под управлением МО (ВВС) США. США предоставляют систему в стандартном режиме для гражданского, коммерческого и научного использования без взимания за это специальной платы. Определено, что за использование системы гражданскими потребителями ответственность несет Министерство транспорта США.

В соответствии с Интерфейсным контрольным документом GPS (ICD-200C-002, 25.9.97), основными разработчиками и создателями системы являются:

• по космическому сегменту - Rockwell International Space System Division (HKA Блок-MI/IIA/IIF), Martin Marietta Astro Space Division (Блок-ПК);

• по сегменту управления - IBM, Federal Systems Company;

• по сегменту потребителей – Rockwell International, Collins Avionics & Communication Division.

Система GPS состоит из космического сегмента, сегмента управления (наземный ко­мандно-измерительный комплекс, КИК) и сегмента потребителей.

Космический сегмент образован орбитальной группировкой, номинально состоящей из 24 основных НКА (Навигационный космический аппарат) и 3-х резервных НКА. НКА находятся на 6 круговых орбитах высотой при­мерно 20000 км, наклонением 55° и равномерно разнесенных по долготе через 60°.

Источники ошибок в GPS

Селективный доступ, Ионосфера, Тропосфера, Многолучевость, Шумы приемника, Погрешности координатно-временного обеспечения НКА.

Система ГЛОНАСС

 

Система ГЛОНАСС (Global Navigation Satellite System - глобальная навигационная спутниковая система), как и система GPS, позволяет практически в любом месте Земли (за исключением приполярных областей) определить местоположение и скорость объектов. Основой системы являются 24 спутника (в настоящий момент число спутников существенно сокращено), движущихся над поверхностью Земли на высоте 19130 км.

Спутники движутся по 3 орбитальным траекториям, плоскости траекторий разнесены на 64,8 градуса. ГЛОНАСС - спутники излучают специальные сигналы в диапазоне 1598,0625 - 1604,25 МГц.

Передаваемые спутниками навигационные сигналы, принимаются ГЛОНАСС - приемниками, которые на основе метода триангуляции полученных сигналов позволяют определить местоположении объекта. Используемый в гражданском применении код позволяет определить координаты объекта с точностью до 57-70 м. В режиме обычного доступа ГЛОНАСС превосходит GPS по точности, обеспечивая при этом, возможность работы в более высоких широтах.

Дифференциальные системы

 

Ввиду недостаточной точности обсерваций, необходимой для обеспечения плавания в узкостях, рекомендации ИМО предполагают дополнительное использование дифференциальной подсистемы GPS и ГЛОНАСС (специальный метод, использующий корректирующую информацию от наземных станций), позволяющей повысить точность определения места до 5 - 10 м.

12. Опреднление места судна с помощью РЛС

 

Для надежного определения места с помощью РЛС необходи­мо быть уверенным в правильном опознании объектов, наблю­даемых на экране индикатора. Наиболее точно могут быть опоз­наны объекты, называемые точечными ориентирами. К ним от­носятся обозначенные на карте небольшие островки, отдельно лежащие камни, скалы, плавучие знаки навигационного ограж­дения, оконечности молов и причалов, а также радиолокацион­ные маяки-ответчики.

Хорошее изображение, отвечающее по форме очертаниям берега на карте, дают высокие обрывистые берега. Такой берег может быть опознан достаточно уверенно. Низменные песчаные мысы, плоское побережье, покрытые снегом пологие берега, пла­вучий лед рассеивают энергию и могут не давать эхо-сигналов. В результате этого возвышенные полуострова, соединяющиеся с основным берегом низкими перешейками, могут изображать­ся на экране РЛС как острова. Если мыс имеет пляж, за кото­рым лежит обрывистый склон, то при пеленговании или изме­рении расстояния до такого мыса легко ошибиться, так как урез воды на определенных расстояниях радиолокатор не обна­ружит. Ошибки при измерении расстояний до берега особенно вероятны в морях, имеющих низкие берега и значительные ко­лебания уровня воды.

Обычно уже на расстоянии от 15 до 8 миль изображение на экране индикатора достаточно верно передает очертания береговой черты, что позволяет сопоставлять его с кар­той.

Для определения места могут быть использованы радиолока­ционные расстояния до опознанных на экране РЛС объектов или пеленги этих объектов.

 

Радиолокационное измерение расстояний в большинстве слу­чаев производится с помощью подвижного круга дальности (ПКД). Расстояние до объекта можно определить также на глаз по неподвижным кругам дальности (НКД). При этом спо­собе ошибка расстояния составляет в среднем 0,1 интервала между соседними кругами. Для повышения точности наблюдений расстояния следует измерять до выдающихся частей бере­га, направленных к судну.

 

Радиолокационные пеленги измеряют при помощи механи­ческого или электронного визира, устанавливаемого над середи­ной эхо-сигнала. Истинный пеленг на объект находят затем пу­тем исправления радиолокационного пеленга поправкой гиро­компаса. Если РЛС не имеет ориентации по норду, то измеряют КУ эхо-сигнала, который переводят в ИП.

Пеленги следует брать на обрывистые оконечности, направ­ленные перпендикулярно к визирной плоскости. Ошибка в пе­ленге будет тем меньше, чем дальше располагается эхо-сигнал от центра экрана, поэтому при взятии пеленгов следует исполь­зовать шкалу наиболее крупного масштаба.

В большинстве случаев точность радиолокационного измере­ния расстояний значительно выше точности радиолокационного пеленгования, что необходимо иметь в виду при определении места судна. Только на малых расстояниях, не превышающих 0,5 мили, линия пеленга не уступает по точности измеренному расстоянию.