Фазовые разностно-дальномерные РСДН

Принцип действия фазовой разностно-дальномерной системы. Основа системы – цепочка из трех-пяти ОС (рис. 9.6,а). Все ОС работают на одной несущей частоте (или на частотах, кратных некоторой основной частоте ). Одна из этих ОС () ответственна за синхронизацию и когерентность сигналов ОС данной цепочки и называется ведущей. Остальные ОС (, , ) – ведомые.

Рис. 9.6. Цепочка опорных станций (а) и структурная схема опорных станций и аппаратуры потребителя (б) фазовой разностно-дальномерной системы

Станции ОСM и ОСX (рис. 9.6,б) поочередно излучают когерентные колебания частоты , формируемые эталонными генераторами ЭГ и передатчиками Прд. В аппаратуре потребителя АП принятые навигационные сигналы после УРЧ подаются на коммутатор К, работающий синхронно с переключениями ОС. При этом сигнал ОСM направляется в измеритель фаз ИФ₁, а сигнал ОСX – в ИФ₂. Каждый из ИФ определяет фазовый сдвиг соответствующего сигнала относительно сигнала опорного генератора ОГ. Полученные значения и запоминаются, а затем сравниваются в устройстве сравнения фаз УСФ. Сигнал на выходе УСФ пропорционален искомой разности дальностей от потребителя до ОСM и ОСX.

Допустим, что ОСX излучает сигнал с известной задержкой относительно сигнала ОСM, скорость распространения радиоволн постоянна и доплеровский сдвиг частоты отсутствует. Тогда принимаемые потребителем сигналы можно записать в виде

;

, (9.13)

где – задержка сигнала в аппаратуре потребителя, а и – время прохождения сигналом расстояний и до соответствующих ОС.

Опорный сигнал имеет ту же частоту, но отличается по фазе от принятых сигналов:

, (9.14)

где – неизвестная начальная фаза ОГ.

Измеренные ИФ₁ и ИФ₂ фазы сигналов ОС равны

,

(9.15)

а сигнал с УСФ пропорционален

(9.16)

и не содержит неизвестных фазовых сдвигов и . Независимость от достигается при такой стабильности ОГ, при которой значение не изменяется за время формирования .

С учетом известной задержки основное уравнение фазового разностно-дальномерного устройства

. (9.17)

Разрешение многозначности. Рассматриваемые системы для грубого, но однозначного измерения используют обычно импульсный метод и поэтому называются импульсно-фазовыми. Их навигационный сигнал представляет собой пачку когерентный импульсов, несущая частота которых служит для точного, а огибающая – для грубого измерения с целью устранения многозначности точных измерений. При этом должно выполняться условие сопряжения грубой и точной шкал, подобное (9.12).

Система Loran-C. Система Loran-C – импульсно-фазовая РСДН, основу которой составляют цепочки из одной ведущей (М) и двух-четырех ведомых (W, X, Y, Z) ОС, работающих на частоте 100 кГц. Зоны действия цепочек перекрывают основные трансокеанические маршруты, а также прибрежные районы ряда стран Европы, Азии и Северной Америки. Импульсный характер сигнала используется для разрешения многозначности фазовых измерений.