Радионавигационные системы воздушных судов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Заданием на курсовую работу является разработка бортовой радионавигационной системы определения пространственных координат самолета в местной прямоугольной декартовой системе координат на базе бортовой аппаратуры DME, обеспечивающей измерение дальностей до трех радиодальномерных маяков ответчиков (РМД) системы DME

Исходные данные:

-начало системы координат находится в середине ВПП;

-зона действия РМД в вертикальной плоскости не менее 40 град;

-среднеквадратическая погрешность измерения дальности 75 м;

-заданная точность определения местоположения ВС <500 м.

В проекте необходимо:

-разработать структурную схему бортовой РНС, обеспечивающей прием сигналов от трех ответчиков;

-обосновать требования к структуре и формату сигналов запросчика и ответчиков;

-обосновать расположение на местности наземных радиомаяков системы, выбор баз, регламент взаимодействия бортового и наземного оборудования;

-разработать алгоритмы обработки ответных сигналов на борту ВС, алгоритм расчета координат ВС;

-построить рабочую зону системы.

Введение

Навигация - это наука о методах и средствах, обеспечивающих вождение подвижных объектов из одной точки пространства в другую по траекториям, которое обусловленные характером задачи и условиями ее выполнения.

Процесс навигации ВС состоит из ряда навигационных задач:

- точного выполнения полета по установленной трассе на заданной высоте с выдерживанием такого режима полета, который обеспечивает выполнение задания;

- определение навигационных элементов, необходимых для выполнения полета по установленному маршруту или поставленной специальной задачи;

- обеспечения прибытия ВС в район, пункт или на аэродром назначения в заданное время и выполнения безопасной посадки;

- обеспечения безопасности полета.

Развитие радионавигационных средств (РНС) на протяжении всей истории их существования неизменно стимулировалось расширением области применения и усложнением задач, возлагавшихся на них, и, прежде всего ростом требований к их дальности действия и точности. Если в первые десятилетия радионавигационные системы обслуживали морские корабли и самолеты, то затем состав их потребителей значительно расширился и в настоящее время охватывает все категории подвижных объектов, принадлежащих различным ведомствам. Если для первых амплитудных радиомаяков и радиопеленгаторов была достаточна дальность действия в несколько сотен километров, то затем постепенно требования к дальности возросли до 1-2,5 тыс. км (для внутриконтинентальной навигации) и до 8-10 тыс. км (для межконтинентальной навигации) и, наконец, превратились в требования глобального навигационного обеспечения.

Система DME предназначена для определения дальности на борту ВС относительно наземного радиомаяка. Она включает в себя радиомаяк и бортовое оборудование. Система DMEбыла разработана в Англии в конце второй мировой войны в метровом диапазоне волн. Позднее в США был разработан другой, более совершенный вариант в 30 - сантиметровом диапазоне. Этот вариант системы рекомендован ICAO в качестве стандартного средства ближней навигации.

Сигнал опознавания радиомаяка DME: Сообщение в виде двух или трех букв международного кода Морзе, передаваемое с помощью тонального сигнала, представляющего собой последовательность частотой 1350 пар импульсов в секунду, заменяющих все ответные импульсы, которые могли бы передаваться в этот интервал времени.

Дальномерная система навигации (DME) и ее возможности

Система обеспечивает получение на борту воздушного судна следующей информации:

- об удалении (наклонной дальности) воздушного судна от места установки радиомаяка;

- об отличительном признаке радиомаяка.

Радиомаяк дальномерный может устанавливаться совместно с радиомаяком азимутальным VOR (PMA) или использоваться автономно в сети DME-DME.

В этом случае на борту воздушного судна обеспечивается определение его местоположения в системе измерения двух дальностей относительно места установки радиомаяка, что позволяет решать задачи самолетовождения на трассе и в зоне аэродрома.

Система DME работает в диапазоне 960 -1215 МГц с вертикальной поляризацией, имеет 252 частотно - кодовых канала.

1. Начало формы

Измеритель дальности бортового оборудования создает сигнал запроса, который в виде двухимпульсной кодовой посылки подается на передатчик и излучается бортовой антенной. Высокочастотные кодовые посылки сигнала запроса принимаются антенной наземного радиомаяка поступают на приемник и далее на устройство обработки. В нем производится декодирование принятой посылки, при этом отделяются случайные импульсные помехи от сигналов запросов бортового оборудования, затем сигнал вновь кодируется двухимпульсным кодом, поступает на передатчик и излучается антенной радиомаяка. Ответный сигнал, излученный радиомаяком, принимается бортовой антенной, поступает на приемник и с него на измеритель дальности, где осуществляется декодирование ответного сигнала и выделение из принятых ответных сигналов конкретного ответного сигнала, излученного радиомаяком на посланный запрос. По времени задержки ответного сигнала относительно запросного определяется дальность до радиомаяка. Ответные сигналы радиомаяка относительно запросных задержаны на постоянную величин, равную 50 мкс, которая учитывается при измерениях дальности.

Наземный радиомаяк должен одновременно обслуживать большое число летательного аппарата, поэтому его аппаратура рассчитывается на прием, обработку и излучение достаточно большого числа запросных сигналов. При этом для каждого конкретного летательного аппарата ответные сигналы всем остальным летательным аппаратам, работающим с данным радиомаяком, являются помехой. Поскольку бортовое оборудование может работать только при определенном числе помех, установлено постоянное число ответных сигналов радиомаяка, равное 2700; и бортовое оборудование рассчитывается исходя из условия 2700 помех при нормальной работе радиомаяка. Если число запросов очень велико, то чувствительность приемника радиомаяка снижается до такого значения, при котором число ответных сигналов не превышает 2700. В этом случае летательные аппараты, находящиеся на больших расстояниях от радиомаяка, перестают обслуживаться.

В радиомаяках при отсутствии запросных сигналов ответные сигналы формируют из шумов приемника, чувствительность которого в данном случае максимальна. При появление запросных сигналов его чувствительность понижается, одна часть ответов формируется в соответствии с запросами, а другая часть формируется из шумов. При повышении числа запросов доля ответов, формируемых от шумов, снижается, и при числе запросов, соответствующих предельно допустимому числу ответов, ответные сигналы радиомаяка практически излучаются только на запросные. При дальнейшем увеличении числа запросов чувствительность приемника продолжает понижаться, до такого уровня, при котором число ответов поддерживается постоянным равным 2700; зона обслуживания радиомаяка по дальности при этом снижается.

Работа с постоянным числом ответных сигналов имеет ряд достоинств: обеспечивается возможность построения эффективной автоматической регулировки усиления (АРУ) в бортовом приемнике; чувствительность приемника радиомаяка и, следовательно, дальность его действия постоянно находится на максимально возможном для данных условий работы радиомаяка уровня; передающие устройства работают на постоянных режимах.

В бортовой аппаратуре системы DME весьма существенным является вопрос выделения «своих» ответных сигналов на фоне ответов, излучаемых радиомаяком по запросам других летательных аппаратов. Решение этой задачи может достигаться различными способами, на все они основываются на том, что задержка ”своего” ответного сигнала относительно запросного не зависит от момента запроса и определяется только дальностью до радиомаяка. В соответствии с этим схема измерения бортового оборудования каждого летательного аппарата производит запрос с меняющейся частотой, отличной от частоты запроса бортового оборудования других летательных аппаратов. При этом момент прихода ”своих” ответных сигналов относительно запросных будет постоянным или плавно изменяющимся в соответствие с изменением дальности до радиомаяка, а моменты прихода помеховых ответных сигналов окажутся равномерно распределенными во времени.

Для выделения ”своих” ответных сигналов очень часто используется метод стробирования. При этом из всего интервала дальности, в котором работает система, стробируется узкий участок и обработке подвергаются только те сигналы ответа радиомаяка, которые пошли в строб.

Бортовое оборудование имеет два режима: поиска и слежения. В режиме поиска средняя частота запроса увеличивается, строб расширяется, и его местоположение принудительно медленно изменяется от нулевого до предельного значения дальности. При этом, когда строб находится на дальностях, отличающихся от дальности летательного аппарата на вход схемы стробирования, происходит некоторое среднее число ответных сигналов, определяемое общим числом ответных сигналов, радиомаяка и длительности строба. Если строб оказывается на дальности, соответствующей дальности летательного аппарата, то число ответных сигналов резко увеличивается за счет прихода ''своих” ответных сигналов, общее их число превысит определенный установленный порог и схема измерения переходит в режим слежения. В этом режиме число запросных сигналов уменьшается, строб сужается. Его перемещение производится устройством слежения таким образом, чтобы ответные сигналы радиомаяка оказывались в центре строба. Значение дальности определяется по положению строба.

Средняя частота запроса -- 150 Гц, длительность строба -- 20 мкс, скорость движения строба -- 16 км/с. При излучении радиомаяком в секунду 2700 случайно распределенных во времени ответных сигналов, через строб в среднем будет проходить около 8 импульсов в секунду. Время, в течение которого строб проходит дальность своего летательного аппарата, составляет 0,188 с. За это время дополнительно к среднему числу помех 8 импульсов/с, пройдет 28 ''своих” ответных сигналов. Таким образом число импульсов увеличится с 8 до 36. Такая разница в их числе позволяет определить момент, когда строб проходит ''свою” дальность, и переключить схему в режим слежения.

В режиме слежения скорость движения строба снижается, поскольку теперь она определяется скоростью движения J1A, при этом увеличивается число ''своих” ответов, проходящих через строб. Это позволяет снизить частоту запросных сигналов в режиме слежения до 30 Гц и таким образом повысить число ВС, обслуживаемых одним радиомаяком.

А- линия борт-земля (каналы X и Y);

Б- линия земля-борт (каналы Х);

В- линия земля-борт (каналы Y)

По линии земля--борт каналы группы ”Х” занимают две полосы частот (962--1024 МГц и 1151--1213 МГц). В них поддиапазонах каналы следуют через 1 МГц, ответные сигналы радиомаяка кодируются двухимпульсным кодом с интервалом 12 мкс. Каналы группы ”У” линии земля--борт занимают полосу частот 1025--1150 МГц и следуют через 1МГц, ответные сигналы кодируются двухимпульсным током 30 мкс.

Частотно-кодовые каналы системы DME жестко связаны между собой, т. е. каждому каналу группы ”Х” (или "У") линии борт--земля соответствует строго определенный канал”Х”(или "У") линии земля--борт. Частотный разнос между сигналами запроса и ответа для каждого частотнокодового канала постоянен и равен промежуточной частоте 63 МГц. Это упрощает аппаратуру, позволяя использовать возбудитель передатчика в качестве гетеродина приемника.

Поскольку частотные каналы системы DME расположены относительно близко друг от друга (через 1 МГц при несущей частоте 1000 МГц), возникает проблема влияния боковых лепестков спектра импульсных сигналов на соседние частотные каналы. Для исключения этого влияния сигналы системы DME имеют специальную форму, близкую к колокольной, и относительно большую длительность. Длительность сигнала на уровне 0,5 U_т равна 3,5 мкс, длительность переднего и заднего фронтов на уровнях (0,1--0,9) U_т -- 2,5 мкс.

Требования к спектру импульсов оговаривают необходимость уменьшения амплитуд лепестков спектра импульса по мере удаления от номинальной частоты и устанавливают максимально допустимое значение эффективной мощности в полосе 0,5 МГц для четырех частот спектра. Так, для радиомаяков на частотах спектра, смещенных на ±0,8 МГЦ относительно номинальной частоты, эффективная мощность в полосе 0,5 МГц не должна превышать 200 мВт, а для частот, смещенных на ± 2 МГц, -- 2 мВт. Для бортовой аппаратуры на частотах спектра, смещенных на ±0,8 МГц относительно номинальной частоты, мощность в полосе 0,5 МГц должна быть на 23 дБ ниже мощности в полосе 0,5 МГц на номинальной частоте, а для частот, смещенных на ±2 МГц, соответственно уровень мощности должен быть на 38 дБ ниже уровня мощности на номинальной частоте.

2. Структурная схема бортовой РНС, обеспечивающей прием сигналов от трёх ответчиков

Относится к авиационным системам автоматической посадки воздушных судов (ВС) и может быть использовано для оснащения необорудованных радиомаячными посадочными средствами аэродромов, что является достигаемым техническим результатом.

Повышение точности определения бокового отклонения ЛА от плоскости посадочного курса и высоты на этапе снижения вплоть до касания взлетно-посадочной полосы (ВПП), за счет повышении помехоустойчивости системы посадки и улучшения условий навигационного сеанса ЛА.



Рис. 1. Организации взаимодействия ЛА, выполняющего посадку с НОТ

Для решения данной задачи предлагается использовать системы (DME), установленные на борту ВС и в пунктах, местоположение которых точно известно в используемой системе координат - (РМД). При этом повышение точности определения бокового отклонения ВС от плоскости посадочного курса и высоты на этапе снижения вплоть до касания ВПП достигается за счет комплексирования в бортовой части ВСDME и последующей фильтрации информационного сигнала в блоке навигационных вычислений (БНВ), а также за счет оптимизации количества РМД и их размещения относительно ВПП.

Пояснение предлагаемого способа расположения РМД, приведено на рис.1.

Измеряемые дальности до РМД позволяют определять координаты ВС позиционным методом из решения системы уравнений вида:

,

где - псевдодальность до i-й НОТ; Дф_с - ошибка синхронизации, x_i,y_i,z_i - координаты i-ой НОТ, x,y,z - координаты ЛА.

Структурная схема предлагаемой системы посадки приведена на фиг.2.

Рис. 2. Структурная схема

Система автоматической посадки летательных аппаратов состоит из бортовой части, устанавливаемой на борту определяющегося ВС, и 3 РМД, расположенных в фиксированных точках относительно системы координат связанной с ВПП.

Предлагаемая система работает следующим образом.

В бортовом оборудовании DME ВС вычисляются дальности до 3-х РМД, на основании которых из решения системы из 3-х уравнений (1) определяются X_ЛА, Y_ЛА, Z_ЛА - координаты ВС.

Размещение РМД в фиксированных точках относительно ВПП реализовано с учетом обеспечения наилучших условий навигационного сеанса определяющегося ВС в фиксированной точке у торца ВПП (т. С, фиг.1) в горизонтальной плоскости.

Таким образом, предлагаемая бортовая радионавигационной системы определения пространственных координат самолета в местной прямоугольной декартовой системе координат на базе бортовой аппаратуры DME, обеспечивающей измерение дальностей до трех радиодальномерных маяков ответчиков (РМД) системы DME, позволит решать задачи предпосадочного маневра и захода на посадку ВС.

3. Требования к структуре и формату сигналов запросчика и ответчиков

Для УВД ГА используются радионавигационные маяки систем VOR, ILS, ATCRBS и DME, работающие на частотах 116...150, 225...400, 1030 и 1090, 960...1215 МГц соответственно. Радиомаяки военных систем TACAN (960...1215 МГц) и IFF (AIMS MARK XII) совмещаются по частоте с радиомаяками систем DME и ATCRBS.

Радиостанции (маяки) систем DME/ TACAN формируют «сетку» частот с шагом 1 МГц в диапазоне 961...1213 МГц и ведут передачи в виде импульсных последовательностей с длительностью импульса 3,5 мкс. Средняя скважность импульсных последовательностей составляет 0.1 %. Типовая мощность излучения радиостанций 500 Вт.

Радиостанции системы IFF / ATCRBS (AIMS MARK XII или МК 12) предназначены для опознавания военных и гражданских самолетов и кораблей. Различают наземные запросчики, самолетные и корабельные запросчики и ответчики. Радиостанции работают на фиксированных частотах:

1030±5 МГц - запросчики, 1090±5 МГц - ответчики.

Российские ответчики и их выполняемая функция:

ОСА-С-УВД (СНГ, ICAO), сопряжение с БСПС

СО-72М-70 -УВД (СНГ, ICAO), опознавание

СО-94Р - УВД (СНГ), опознавание

СО-96 - УВД (СНГ, ICAO)

Предусмотрены 5 режимов работы: режимы 1, 2, 4 -- для опознавания военных самолетов и кораблей; режимы 3 / А и С -- для УВД гражданской авиации.

Рис. 3. Временная структура запросных (а) и ответных (б) сигналов в системе МК 12

На рис. 3 приведена временная структура сигналов запросчиков и ответчиков. Информация о запросе заложена во временном интервале между запросными импульсами Р1 и Р3. Исключается возможность включения ответчика запросными сигналами, излучаемыми по боковым лепесткам ДН антенны запросчика. Для этого через 2 мкс после импульса P1 передается импульс P2. Ответный сигнал излучается при превышении запросными импульсами уровня импульса P2 на 9 дБ. В режиме 4 для повышения криптостойкости в качестве запросного сигнала используется 32-элементная кодированная пачка импульсов. В запросных режимах излучаются импульсы длительностью 0,5 и 0,8 мкс.

Ответные сигналы представляют собой 3-, 8- и 12-элементные кодированные пачки импульсов (импульс D13 в режиме 2 не применяется). Информационные импульсы D1 в режимах 1,2 располагаются между синхроимпульсами F1 и F2, которые всегда излучаются в составе ответных сигналов. Длительность импульсов 0,45, а период их повторения в пачке 1,45 мкс. Кодированные пачки импульсов интерпретируются как позиционный импульсный код опознавания, а в режиме С -- как код барометрической высоты.

4. Расположение на местности наземных радиомаяков системы, выбор баз, регламент взаимодействия бортового и наземного оборудования

Радиотехническое оборудование (далее - РТО) должно функционировать в условиях одновременной работы с другими радиоэлектронными средствами в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных радиопомех.

РТО должно эксплуатироваться в пределах установленного или продленного ресурса (срока службы). Выработавшее установленный ресурс РТО и не прошедшее процедуру продления, не используется для обеспечения полетов.

Состояние подъездных путей должно обеспечивать беспрепятственное прибытие обслуживающего персонала на все объекты радиотехнического оборудования в любое время года.

Для категорированных аэродромов требуется соответствие радиомаячной системы посадки категории не ниже устанавливаемой категории.

Для обеспечения необходимого минимума посадки аэродрома соответствующее направление ВПП оборудуется комплексом радиотехнических средств в подвижном или стационарном варианте.

Радиотехнические средства на аэродроме размещаются в пределах допусков, установленных типовой схемой размещения в зависимости от особенностей аэродрома и требований электромагнитной совместимости. Местность установки средств должна соответствовать требованиям эксплуатационной документации.

Ориентирование антенных систем средств РТО при развертывании проводится: УКВ радиопеленгаторов, диспетчерских радиолокаторов по магнитному меридиану;

РСБН - по истинному меридиану; РМА - по магнитному меридиану;

посадочных радиолокаторов, курсовых и глиссадных радиомаяков, ретрансляторов-дальномеров инструментальных систем захода самолетов на посадку, а также маркерных радиомаяков на аэродроме - относительно оси ВПП (направлений захода на посадку Рис.5).



Рис. 4 ВПП

Радиомаячные системы

Антенная система КРМ устанавливается на продолжении оси ВПП со стороны, противоположной направлению захода на посадку, а расстояние до конца ВПП должно обеспечивать безопасную высоту пролета над препятствиями. Боковое смещение антенны от продолжения осевой линии ВПП не допускается.

При совместной установке на аэродроме РМС метрового и дециметрового диапазонов, допускается установка антенны курса дециметрового радиомаяка со смещением ее центра вправо или влево от продолжения оси ВПП на расстояние до 22,5 м. При этом зазор между крайними точками антенн метрового и дециметрового диапазонов должен быть не менее 10 м при антенне метрового диапазона директорного типа и не менее 5 м при антенне метрового диапазона с параболическим отражателем.

При смещении относительно оси ВПП антенна должна быть ориентирована таким образом, чтобы плоскость курса пересекала плоскость, содержащую ось данной ВПП, над точкой установки ближнего маркерного радиомаяка.

ГРМ должен устанавливаться во всех случаях, когда это возможно, со стороны, противоположной участку застройки аэродрома и рулежных дорожек.

Дальность установки антенной системы ГРМ от начала ВПП выбирается с таким расчетом, чтобы спрямленная часть линии глиссады проходила через опорную точку (над началом ВПП) на высоте, обеспечивающей безопасный пролет ВС над препятствиями и безопасную посадку на ВПП.

Высота опорной точки должна быть как можно ближе к оптимальной величине (15+3/-0) м. В отдельных случаях допускается высота опорной точки (15+3/-3) м для ИЛС I категории.

Номинальный угол наклона глиссады должен устанавливаться в пределах от 2 до 4 градусов. Рекомендуется устанавливать номинальный угол наклона глиссады, равным 3 градусам. Угол наклона более 3 градусов может устанавливаться только тогда, когда окружающие условия исключают возможность установки угла 3 градуса.

В случае, если условия местности не удовлетворяют требованиям, приведенным в эксплуатационной документации, окончательное заключение о пригодности к эксплуатации РМС на данном аэродроме принимается лицом, утверждающим Акт летной проверки.

Приводные радиостанции и маркерные радиомаяки

Антенные системы ближней, дальней приводных радиостанций и маркерных радиомаяков рекомендуется размещать на продолжении осевой линии ВПП, на удалениях от порога ВПП в соответствии с типовой схемой. В зависимости от условий местности допускается боковое смещение от продолжения осевой линии ВПП для БПРМ не более м, а для ДПРМ не более м.

Высота антенных мачт БПРМ выбирается с учетом требований к ограничению высоты препятствий. На равнинной местности она может составлять от 6,5 до 10 м при размещении антенны на удалениях от начала ВПП 850 и 1200 м соответственно.

Автоматический радиопеленгатор

Автоматический радиопеленгатор устанавливается в районе РСП, а на аэродромах, не оборудованных РМС - в районе ДПРМ с основным курсом посадки на удалении до м от него.

Радиотехническая система ближней навигации

Геодезическая привязка производится согласно эксплуатационной документации РСБН в прямоугольных координатах (X, Y) с предельной ошибкой _10 м, в географических координатах (широта В, долгота L) с точностью мин. Результаты геодезических работ оформляются актом геодезической привязки РСБН.

Размещая наземный радиомаяк РСБН, необходимо учитывать:

при использовании для обеспечения полетов в зоне аэродрома устанавливать на расстоянии не более 600 м от осевой линии ВПП и не далее 1200 м от центра ВПП;

при наличии двух и более ВПП установку РСБН рекомендуется производить относительно основной ВПП (ВПП высшего класса);

при установке на одной позиции двух РСБН они должны располагаться относительно друг друга на расстоянии 50 м, при этом должно исключаться экранирование направлений основных маршрутов полета и направлений посадки;

запрещается оборудовать позицию ближе 500 м от РСП и стоянок самолетов.

В случае невозможности удовлетворения всех требований к условиям местности РСБН должен устанавливаться так, чтобы обеспечить устойчивую работу в зонах наибольшей интенсивности полетов (в том числе в направлении посадочного курса).

Радиолокационная система посадки

Радиолокационная система посадки в зависимости от условий местности устанавливается слева или справа от ВПП.

Допускается развертывание на позиции двух и более РСП, без затенения зоны обзора ДРЛ в секторах прохождения основных контролируемых маршрутов полета в районе аэродрома элементами неработающей системы.

ПРЛ должен быть расположен на аэродроме и настроен таким образом, чтобы он обеспечивал обзор в секторе, который начинается в точке, расположенной на расстоянии 150 м от точки приземления в направлении посадки. Угол по азимуту этого сектора должен составлять градусов относительно осевой линии ВПП, а угол места - от -1 градус до +6 градусов (рис.5).

Рис.5 Расположение ПРЛ

5. Алгоритмы обработки ответных сигналов на борту ВС, алгоритм расчета координат ВС

Возможности существующих систем наблюдения за воздушным движением в целях повышении безопасности и эффективности авиации ограничены. В таких зонах воздушного пространства как океанические поверхности, пустыни, горные районы и другие труднодоступные местности размещение источников наземного базирования или невозможно, или экономически невыгодно. По этим причинам осуществляется внедрение потенциально более точной и дешевой, как в эксплуатации, так и в обслуживании, спутниковой системы навигации и наблюдения, базирующейся на технологии АЗН-В. Результаты навигационных измерений передаются в центр управления воздушным движением (УВД) с заранее установленной периодичностью, зависящей не от угловой скорости вращения радиолокационной станции(РЛС), а от потребностей диспетчеров в обновлении данных о состоянии воздушного судна.

Автоматическое зависимое наблюдение-вещательное (АЗН-В) - это средство, с помощью которого воздушные суда, аэродромные транспортные средства и другие объекты могут автоматически передавать и (или) принимать данные об идентификации, местоположении, скорости,а также дополнительные данные в режиме радиовещания через канал передачи данных.

Наземная станция ES 1090 (Extended Squitter 1090 MHz - расширенный сквиттер 1090 МГц) представляет собой часть системы, которая обеспечивает информацией о ситуации в воздушном пространстве и на территории аэропорта пилотов, авиадиспетчеров и других пользователей.

Служба АЗН-В осуществляет сбор информации о местоположении, скорости и статусе от систем и датчиков на воздушном судне итранслирует эту информацию для других целей и наземных станций. Система АЗН-В является автоматической, потому что не требуется внешнего стимула; она является зависимой, так как опирается на источники навигации и радиопередающие системы на борту для предоставления информации наблюдения другим пользователям. Воздушное судно, начинающее радиопередачу, не будет знать, какие пользователи принимают его радиопередачу; любой пользователь, расположенный в воздухе или на земле, в пределах радиуса действия этой радиотрансляции может обрабатывать полученную информацию наблюдения АЗН-В. Обобщенная структура навигации, наблюдения и организации воздушного движения с применением систем АЗН-В, первичной и вторичной радиолокации (ПРЛ и ВРЛ).

Сообщение АЗН-В - удлиненное сообщение, которое приемоответчики передают автоматически без необходимости запроса со стороны радиолокатора, чтобы посылать информацию другим воздушным судам или наземным станциям. Несущая частота всех ответов приемоответчиков составляет 1090 МГц. Ответ состоит из преамбулы и блока данных. Преамбула представляет собой последовательность из четырех импульсов, а блок данных - последовательности с двоичной фазово-импульсной модуляцией с частотой изменения данных 1 Мбит/с. Сигналы с приемоответчиков воздушных судов поступают на антенную систему, проходят через входной фильтр с полосой пропускания 1030-1090 МГц и поступают на блок приемника, обеспечивающего усиление, частотную селекцию и преобразование высокочастотных сигналов в сигналы промежуточной частоты 60 МГц. С выхода приемника сигналы поступают на микро ЭВМ, которая выполняет аналого-цифровое преобразование и дешифрацию ответных сигналов, формирование выходных кодограмм и их последующую передачу по сети Ethernet на персональный компьютер. Полученная информация в виде донесений в формате ASTERIX обрабатывается и отображается на экране в виде треков (прогрессивного ряда оценок о местоположении цели).

Микро ЭВМ выполнена в виде одного типового элемента замены на базе микроконтроллера фирмы Atmel с архитектурой ARM 9 и программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) Spartan-3E45t фирмы Xilinx. Для поддержки сетевых протоколов на микроконтроллер установлена операционная система Linux версии 2.6.32. Для обменаданными с микроконтроллером на ПЛИС реализован интерфейс SRAM(статической памяти). Разработано программное обеспечение в среде Matlab, моделирующее работу алгоритмов приема и обработки сигналов АЗН-В. Представлен графический интерфейс для визуализации данных, которые формируются на каждом этапе обработки сигнала. Приведены результаты работы блока приема последовательности информационных бит, полученные в процессе моделирования в Matlab. Выполнена оптимизация и адаптация основных программных процедур блоков приема и обработки сигналов АЗН-В сцелью их реализации на отладочной аппаратуре. Дан отчет ISE Design Suit13.3 об использовании ресурсов ПЛИС Xilinx Spartan-3E45t с применением сгенерированного VHDL-кода основных функциональных блоков. На тестовой аппаратуре выполнена оценка работоспособности блоков путем сравнения результатов их работы с результатами моделирования. Преимуществами внедрения в автоматизированные системы управления воздушным движением оборудования АЗН-В являются низкая стоимость, высокая точность и большая скорость обновления данных по сравнению действующими РЛС. Результаты работы используются в исследованиях, проводимых на предприятии ОАО «НПО «ЛЭМЗ».

6. Рабочая зона системы

Рис. 6

На рисунке показан расчёт рабочей зоны и точностные хар-ки системы дальномерной системы для 2 РМД.

Рассчитана рабочая зона РНС для РМД показанных на рисунке 1

База РМД d=17км



Рис. 7

На рисунке показаны рабочие зоны маяков DME

радионавигационный самолет бортовой маяк

Список используемой литературы

1. Радионавигационные системы воздушных судов, учебник. О.Н. Скрыпник.

2. Авиационные радионавигационные устройства и системы/ Под ред. М.С. Ярлыкова.- М.: ВВИА, 1980. - 384 с. Рябцов, А.Л. Самолетная аппаратура дальней навигации А-720: Учебное пособие. - М.: ВВИА, 1985. -57 с.

3. Комин, Г.М. Бортовое оборудование импульсно-фазовой радиотехнической системы дальней навигации/ Г.М. Комин, А.Ю. Троицкий; Под ред. Г.М. Комина. Рига: РВВАИУ, 1984. -87с

5. Алгоритмы обработки информации инерциально-спутниковой системы навигации и управления летательным аппаратом. Электронный журнал. Инженерное образование. №10, 2004. http\\www.techno.edu.ru

5. Карасев, В.В. Современные спутниковые радионавигационные системы./Учеб. пособие.- Владивосток: ДГТРУ, 2006.- 54 с.

Размещено на Allbest.ru

...