РАДИОНАВИГАЦИЯ

РАДИОНАВИГАЦИЯ, совокупность операций по обеспечению вождения движущихся объектов (летательных аппаратов, судов и др.), а также по наведению управляемых объектов с помощью радиотехнич. средств; научно-технич. дисциплина, рассматривающая принципы построения радиотехнич. средств и разрабатывающая методы их использования применительно к решению задач вождения движущихся объектов по определённой траектории (маршруту) и вывода их в заданный район в заданное время (см. Навигация, Навигация воздушная). При решении осн. задачи навигации - определения местоположения объектов и навигационных элементов их движения - в Р. используют как специальные радиотехнич. средства, так и применяемые в др. областях техники, напр. в радиолокации, радиовещании. Действие радионавигац. средств основано на использовании след. важных особенностей распространения радиоволн: распространение радиоволн над поверхностью Земли происходит по кратчайшему (ортодромическому) расстоянию между пунктами излучения и приёма; скорость распространения постоянна; радиолучи, отражённый от ионосферы и падающий на неё, лежат в одной плоскости.

Радионавигац. средства подразделяют: по роду решаемых ими задач и полноте их решения - на радионавигационные устройства (радиопеленгаторы, в т. ч. радиокомпасы; радиодальномеры, радиомаяки, радиосекстанты и др.), обеспечивающие (в определённых сочетаниях или при использовании независимых искусств. или естеств. источников радиоизлучения либо отражающих свойств земной поверхности и находящихся на ней неподвижных объектов) решение только частных навигац. задач, обычно - определение одной линии (поверхности) положения движущегося объекта, и радионавигационные системы, обеспечивающие решение сложных комплексных навигац. задач; по используемому диапазону радиоволн - в соответствии с регламентом радиосвязи; по параметру радиосигналов, используемому при измерении навигационных элементов (наиболее употребительный отличит. признак),- на амплитудные, фазовые, частотные, временные и комбинированные (амплитудно-временные, фазово-временные и т. п.); по методу определения линий положения - на угломерные (азимутальные), дальномерные (круговые) и комбинированные (напр., угломерно-дальномерные, разностно-дальномерные); по количеству подвижных объектов, обеспечиваемых навигац. информацией,- на средства ограниченной и неограниченной пропускной способности. Их также различают и по др. классификационным признакам, напр. выделяют автономные и неавтономные радионавигац. средства.

Применение радионавигац. методов и средств позволило увеличить точность прохождения маршрутов движущимися объектами и вывода их в заданный район, а также значительно повысить безопасность плавания судов и полётов самолётов в сложных метеорологич. условиях. Объединение различных радионавигац. устройств в определённые системы в принципе позволяет обеспечить выполнение всех осн. задач навигации. Однако в целях повышения надёжности и безопасности вождения объектов в наиболее сложных условиях такие системы на практике используют совместно с нерадиотехническими средствами, напр, с инерциальной навигационной системой, с к-рыми они образуют комплексные (комбинированные) системы навигации.

Лит. см. при ст. Радионавигационная система. М. М. Райчев.

- определение местоположения движущегося объекта (морских и воздушных судов, наземного транспорта и космич. аппаратов) с помощью радиотехн. устройств, расположенных на объекте и в окружающем пространстве в точках с известными координатами. В более узком смысле под Р. понимают определение к.-л. параметра движения, напр. скорости или направления движения. В более широком смысле Р. включает и элементы управления движением, напр. выбор курса.

Для Р. могут использоваться 3 независимых навигац. параметра: дальность, радиальная скорость и угол, определяемые относительно заданной системы координат. Опорными точками системы координат являются радионавигац. станции, расположенные на поверхности Земли (с постоянными и известными координатами) или на ИСЗ, кораблях и самолётах, координаты к-рых изменяются, но точно известны в любой момент времени. Геом. место точек, соответствующее одинаковым значениям навигац. параметра в пространстве, наз. поверхностью положения, а на плоскости - линией положения. Пересечение трёх поверхностей или двух линий положения определяет координаты объекта. В зависимости от измеряемых навигац. параметров могут использоваться 3 осн. метода определения координат.

Дальномерный метод. Параметром является расстояние Л между опорной точкой и объектом, поверхностью положения - сфера радиусом R и центром в опорной точке. Координаты объекта ( х, у, z )определяются при решении системы трёх ур-ний:

где x_i, y_i, z_i - известные координаты трёх (i = 1, 2, 3) опорных точек, а R_i - измеренные расстояния от объекта до опорной точки.

Для измерения расстояния передатчик объекта посылает радиоимпульс запроса, на опорной точке его принимают и переизлучают.Измерив интервал времени Т между моментами посылки запроса и приёмом переизлучённого импульса, определяют R = с·0,5·T, где с - скорость распространения радиоволн. Недостаток этого метода - огранич. пропускная способность навигац. системы, к-рая не может одноврем. отвечать на запросы неск. объектов, устраняется при установке в опорных точках и на каждом объекте высокостабильных син-хронизиров. эталонов времени (см. Квантовые стандарты частоты). В этом случае передатчики опорных точек в условленные моменты времени излучают радиоимпульсы, к-рые принимают на объектах и определяют интервал времени, прошедший с условного момента до момента приёма радиоимпульса. Осн. недостаток беззапросного метода - необходимость поддерживать чрезвычайно высокую точность синхронизации всех часов навигац. системы, т. к. каждая икс расхождения шкал времени объекта и опорных точек даёт ошибку в определении расстояния DR == сDT ! 300 м. Для исключения сдвига шкалы времени DT объекта относительно шкалы единого времени опорных точек применяют псевдодальномерный метод, заключающийся в измерении параметра R_i до четырёх (i = 1, 2, 3, 4) опорных точек. Решение системы четырёх ур-ний

позволяет определить три неизвестные координаты объекта при неизвестном сдвиге шкал DT.

Радиально-скоростной (доплеровский) метод. Параметром является радиальная скорость объекта относительно опорной точки, зависящая от координат и относительной скорости объекта:

При известных параметрах опорных точек и собств. скорости объекта независимые измерения радиальных скоростей относительно трёх опорных точек позволяют определить координаты объекта. Измеряя доплеров-ское смещение F излучаемого передатчиком сигнала с частотой /, находят радиальную скорость (см. Доплера эффект). Ошибку в определении F, возникающую из-за отклонения частоты эталона на объекте от частоты излучения передатчиков в опорных точках, можно исключить, применяя псевдодоплеровский метод, при к-ром измеряется дополнительный навигац. параметр по четвёртой опорной точке (так же, как и в псев-додальномерном методе).

Угломерный метод. Параметром является угол между направлениями на разл. опорные точки. Определение направления на источники радиоизлучения осуществляется методами радиопеленгации.

Наряду с тремя осн. методами при построении радионавигац. систем широко применяют комбиниров. методы типа дальномерно-доплеровского, дальномер-но-угломерного и т. п. Нек-рые навигац. задачи решаются радиолокац. методами (см. Радиолокация), а при использовании в качестве опорных точек небесных тел - радиоастр. методами (см. Радиоастрономия).

Помимо метода определения координат объекта важной характеристикой любой радионавигац. системы является диапазон рабочих частот. В условиях Земли рабочая длина волны определяет потенц. дальность действия навигац. системы, под к-рой понимается макс. расстояние, на к-ром обеспечивается заданная точность измерений. Она будет ограничиваться случайными изменениями скорости распространения радиоволн (дальномерный и доплеровский метод) и направлением их прихода (угломерный метод). Учитывая условия распространения радиоволн, для ближней Р. применяют ультракороткие волны, а для глобальной Р. (в пределах всей Земли) - сверхдлинные волны. Спутниковые системы Р. работают только в УКВ-диапазоне (см. Распространение радиоволн).

Лит.: Белавин О. В., Основы радионавигации, 2 изд., М., 1977; Шебшаевич В. С. и др., Сетевые спутниковые радионавигационные системы, М., 1982; IIIкирятов В. В., Радионавигационные системы и устройства, М., 1984.

В. С. Ямполъский.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.