Системы радионавигации и посадки
Покупка
Новинка
Основная коллекция
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Автор:
Скрыпник Олег Николаевич
Год издания: 2025
Кол-во страниц: 491
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-16-017772-4
ISBN-онлайн: 978-5-16-110674-7
DOI:
10.12737/1874250
Артикул: 777410.01.01
В учебнике рассмотрены вопросы общей теории навигации, необходимые для освоения материала, раскрывающего принципы построения и работы бортовых устройств и систем радионавигации. Дана общая характеристика радиотехнических и нерадиотехнических средств навигации. Приведена классификация и рассмотрены основные характеристики радио навигационных систем. Объяснены навигационные понятия и термины. Рассмотрены системы координат, используемые в авиационной навигации, методы определения навигационных параметров, а также факторы, влияющие на точность радионавигационных определений, способы ее повышения. Показана методика построения и анализа рабочих зон радионавигационных систем. Проанализированы современные требования авиационных потребителей к точности навигации.
Основное внимание уделено рассмотрению теоретических аспектов и принципов работы бортовых радионавигационных устройств и систем современных воздушных судов гражданской авиации. Приведены типовые структурные схемы, основные математические соотношения, характеризующие работу радиовысотомеров и радиовысотомерных систем, доплеровских измерителей скорости и угла сноса, бортового и наземного оборудования систем ближней навигации (автоматических радиокомпасов и приводных радиостанций, угломерно- дальномерной системы VOR/DME), радиотехнических систем посадки и спутниковых систем навигации.
В качестве примеров практической реализации приведены структурные схемы, рассмотрены основные характеристики радионавигационных систем российского производства и оборудования, установленного на самолете А-320, показаны особенности их конструктивного исполнения.
Представленный текстовый материал сопровождается достаточным числом иллюстраций.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Учебник предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки и специальностям радиотехнического профиля. Он может быть также полезен пилотам и авиационным специалистам, эксплуатирующим наземные и бортовые средства радионавигационного обеспечения полетов.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 11.03.01: Радиотехника
- 25.03.03: Аэронавигация
- ВО - Магистратура
- 11.04.01: Радиотехника
- 25.04.03: Аэронавигация
- ВО - Специалитет
- 11.05.01: Радиоэлектронные системы и комплексы
- 25.05.03: Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования
- 25.05.05: Эксплуатация воздушных судов и организация воздушного движения
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
СИСТЕМЫ РАДИОНАВИГАЦИИ И ПОСАДКИ О.Н. СКРЫПНИК Москва ИНФРА-М 2025 УЧЕБНИК
УДК 629.052.3(075.8) ББК 32.959я73 C45 Р е ц е н з е н т ы: Нечаев Е.Е., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой радиофизики, антенн и микроволновой техники Московского авиационного института (нацио нального исследовательского университета); Лежанкин Б.В., кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой авиационного радиоэлектронного оборудования Иркутского филиала Московского государственного технического университета гражданской авиации ISBN 978-5-16-017772-4 (print) ISBN 978-5-16-110674-7 (online) © Скрыпник О.Н., 2024 Скрыпник О.Н. C45 Системы радионавигации и посадки : учебник / О.Н. Скрыпник. — Москва : ИНФРА-М, 2025. — 491 с. — (Высшее образование). — DOI 10.12737/1874250. ISBN 978-5-16-017772-4 (print) ISBN 978-5-16-110674-7 (online) В учебнике рассмотрены вопросы общей теории навигации, необходимые для освоения материала, раскрывающего принципы построения и работы бортовых устройств и систем радионавигации. Дана общая характеристика радиотехнических и нерадиотехнических средств навигации. Приведена классификация и рассмотрены основные характеристики радио навигационных систем. Объяснены навигационные понятия и термины. Рассмотрены системы координат, используемые в авиационной навигации, методы определения навигационных параметров, а также факторы, влияющие на точность радионавигационных определений, способы ее повышения. Показана методика построения и анализа рабочих зон радионавигационных систем. Проанализированы современные требования авиационных потребителей к точности навигации. Основное внимание уделено рассмотрению теоретических аспектов и принципов работы бортовых радионавигационных устройств и систем современных воздушных судов гражданской авиации. Приведены типовые структурные схемы, основные математические соотношения, характеризующие работу радиовысотомеров и радиовысотомерных систем, доплеровских измерителей скорости и угла сноса, бортового и наземного оборудования систем ближней навигации (автоматических радиокомпасов и приводных радиостанций, угломерно- дальномерной системы VOR/DME), радиотехнических систем посадки и спутниковых систем навигации. В качестве примеров практической реализации приведены структурные схемы, рассмотрены основные характеристики радионавигационных систем российского производства и оборудования, установленного на самолете А-320, показаны особенности их конструктивного исполнения. Представленный текстовый материал сопровождается достаточным числом иллюстраций. Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения. Предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки и специальностям радиотехнического профиля. Он может быть также полезен пилотам и авиационным специалистам, эксплуатирующим наземные и бортовые средства радионавигационного обеспечения полетов. УДК 629.052.3(075.8) ББК 32.959я73 Данная книга доступна в цветном исполнении в электронно-библиотечной системе Znanium
Список сокращений АРК — автоматический радиокомпас АРУ — автоматическая регулировка усиления АЦП — аналого- цифровой преобразователь БЭЙДОУ (BEIDOU) — спутниковая система навигации Китая ВПП — взлетно- посадочная полоса ВПР — высота принятия решения ВС — воздушное судно ГЛОНАСС — Глобальная навигационная спутниковая система Российской Федерации ГНСС — глобальная навигационная спутниковая система ГРМ — глиссадный радиомаяк ДВ — длинные волны ДМВ — дециметровые волны ДН — диаграмма направленности ДПРС — дальняя приводная радиостанция ИК — истинный курс ИМА — интегрированная модульная авионика ИНС — инерциальная навигационная система ИПМ — исходный пункт маршрута ИПР — истинный пеленг радиостанции ИПС — истинный пеленг самолета ККС — контрольно- корректирующая станция КРА — канал рамочной антенны КРМ — курсовой радиомаяк КС — контур сложения КУР — курсовой угол радиостанции КЭНС — корреляционно- экстремальная навигационная система ЛДПС — локальная дифференциальная подсистема ЛЗП — линия заданного пути ЛККС — локальная контрольно- корректирующая станция ЛП — линия положения ЛРП — линия равных пеленгов ЛРР — линия равных расстояний ЛРРР — линия равных разностей расстояний ЛРУ — линия равных углов ЛФП — линия фактического пути МК — магнитный курс МПР — магнитный пеленг радиостанции
МПС — магнитный пеленг самолета МРМ — маркерный радиомаяк ННА — ненаправленная антенна НС — навигационный спутник ОрВД — организация воздушного движения ОСП — оборудование системы посадки ППМ — промежуточный (поворотный) пункт маршрута ПРД — передатчик ПРЛ — посадочный радиолокатор ПРМ — приемник ПРС — приводная радиостанция ПС — псевдоспутник РГМ — разность глубин модуляции РД — ретранслятор дальномера РМ — радиомаяк РМИ — радиомагнитный индикатор РНС — радионавигационная система РНТ — радионавигационная точка РСБН — радиотехническая система ближней навигации РСН — равносигнальное направление РСП — радиолокационная система посадки СДКМ — система дифференциальной коррекции и мониторинга СКП — среднеквадратическая погрешность СКРП — среднеквадратическая радиальная погрешность СП — система посадки ССН — спутниковая система навигации ТТХ — тактико- технические характеристики УВ — угол ветра УВД — управление воздушным движением УКВ — ультракоротковолновый УС — угол сноса ФПУ — фактический путевой угол ХИП — хаотическая импульсная помеха ЦАП — цифро- аналоговый преобразователь ЦУС — центр управления системой ЧМ — частотная модуляция (модулятор) ШВРС — широковещательная радиостанция ШДПС — широкозонная дифференциальная подсистема ШПС — шумоподобный (широкополосный) сигнал ЭДС — электродвижущая сила 4D-TRAD — 4-Dimensional Trajectory Data Link; данные 4-мерной траектории (стандарт ICAO)
APV — Approach with Precise Vertical; заход на посадку с вертикальным наведением A — SMGCS — Advanced Surface Movement Guidance and Control System; усовершенствованная система контроля и управления наземным движением (стандарт ICAO) BPSK — Binary Phase- Shift Keying; двоичная фазовая манипуляция B — RNAV — Basic RNAV; базовая зо нальная навигация (стандарт ICAO) CDI — Course Deviation Indicator; индикатор отклонения по курсу CDMA — Codе Division Multiple Access; множественный доступ с кодовым разделением CNS/ATM — Communication, Navigation, Surveillance/Air Traffic Management; связь, навигация, наблюдение в целях управления воздушным движением (концепция ICAO) CSB — Carrier And Side Band; несущая и боковые частоты CVOR — Conventional VOR; стандартный радиомаяк VOR C/A— Сlear Access (Coarse/Acquisition); свободный доступ (грубое позиционирование) D-TAXI — Data Link Taxi; данные движения по аэродрому (стандарт ICAO) DH — Decision Height; высота принятия решения DGNSS — Differential GNSS; система функцио нального дополнения ГНСС (стандарт ICAO) DGPS — Differential Global Positioning System; дифференциальная система GPS; DME — Distance Measuring Equipment; оборудование измерения дальности DVOR — Doppler Very High Frequency Omni — directional Range; доплеровская всенаправленная УКВ радиосистема EGM — Earth Gravitational Model; модель поля гравитации Земли EGNOS — European Geostationary Navigation Overlay Service; Европейская ШДПС eLoran — Enhanced Loran; усовершенствованная система Loran FA — Final Approach; конечный участок захода на посадку FDMA — Frequency Division Multiple Access; множественный доступ с разделением каналов по частоте FL — Flight Level; высота эшелона FMGC — Flight Management And Guidance Computer; компьютер системы управления полетом и наведения
FMS — Flight Management System; система самолетовождения (управления полетом) FTE — Flight Technical Error; ошибка системы управления полетом (стандарт ICAO) GBAS — Ground- Based Augmentation System; наземная система функцио нального дополнения (стандарт ICAO) GCA — Ground- Controlled Approach; заход на посадку по командам управления с земли (стандарт ИКАО) GDOP — Geometric Dilution of Precision; геометрический фактор GEO — Geostationary Earth Orbit — геостационарная орбита GLS — GNSS Landing System; система посадки на основе глобальных спутниковых систем навигации (стандарт ICAO) GPS — Global Positioning System; Глобальная система местоопределения США GRAS — Ground- Based Regional Augmentation System; наземная регио нальная система функцио нального дополнения (стандарт ICAO) GRS — Geodesic Reference System; геодезическая отсчетная система G/S — Glide Slope; глиссадный радиомаяк GSO — Geosynchronous Orbit; геосинхронная орбита HDOP — Horizontal Dilution of Precision; горизонтальный геометрический фактор HSI — Horizontal Situation Indicator; индикатор горизонтальной обстановки IA — Initial Approach; начальный участок захода на посадку (стандарт ICAO) ICAO — International Civil Aviation Organization; Международная организация гражданской авиации ICNIA — Integrated Communication, Navigation, Identification Avionics; интегрированная авионика связи, навигации и опознавания IERS — International Earth Rotation Service; Международная служба вращения Земли ILS — Instrumental Landing System; система инструментальной посадки IM–Inner Marker; внутренний маркерный радиомаяк IRS — Inertial Reference System; инерциальная система отсчета ITRF — International Terrestrial Reference Frame; Международная земная система отсчета ITRS — International Terrestrial Reference System; Международная земная система координат
LAAS — Local Area Augmentation System; локальная ДПС наземного базирования для посадки ВС LMM — Locator Middle Marker; средний радиомаркерный пункт LOC — Localizer; курсовой радиомаяк LOM — Locator Outer Marker; внешний радиомаркерный пункт MEO — Medium Earth Orbit; средняя орбита MLS — Microwave Landing System; микроволновая система посадки MM — Middle Marker; средний маркерный радиомаяк MMR — Multi- Mode Receiver; многорежимный приемник MSAS — Multifunctional Transport Satellite Augmentation System; ШДПС Японии MSE — Mean Squared Error; среднеквадратическая ошибка ND — Navigation Display; навигационный дисплей NDB — Non- Directional Beacon; ненаправленный радиомаяк (приводная радиостанция) NPA — Non Precision Approach; неточный заход NSE — Navigation System Error; ошибка навигационной системы (стандарт ICAO) OM — Outer Marker; внешний маркерный радиомаяк PAR — Precision Approach Radar; посадочный радиолокатор (стандарт ICAO) PBN — Performance Based Navigation; навигация, основанная на характеристиках (концепция ICAO) PDOP — Position Dilution of Precision; пространственный геометрический фактор P — RNAV — Precision RNAV; точная зо нальная навигация QFE — Question Field Elevation QNE — Question Nautical Elevation QNH — Question Nautical Height RAIM — Receiver Autonomous Integrity Monitoring; автономный контроль целостности в приемнике RNAV — Area Navigation; зо нальная навигация (стандарт ICAO) RNP — Required Navigation Performance; требуемые навигационные характеристики (концепция ICAO) RVR — Runway Visual Range; дальность видимости ВПП SВАS — Satellite- based Augmentation System; функцио нальное дополнение спутникового базирования SBO — Side Band Only; боковые полосы SID/STAR — Standard Instrument Departure/ Standard Terminal Arrival Route; стандартные схемы вылета/прибытия
SARPs — Standards and Recommended Practicеs; стандарты и рекомендуемая практика ICAO SBAS — Space- Based Augmentation System; спутниковая система функцио нального дополнения TDOA — Time Difference of Arrival; разность момен тов приема радиосигналов TDOP — Timing Dilution of Precision; временной фактор точности TOA — Time of Arrival; время распространения радиосигнала TRS — Terrestrial Reference System; земная система координат TSE — Total System Error; суммарная ошибка навигации (стандарт ICAO) TVOR — Terminal VOR; аэродромный радиомаяк VOR UTC — Universal Coordinated Time; всемирное координированное время VDOP — Vertical Dilution of Precision; вертикальный геометрический фактор VOR — Very High Frequency Omnidirectional Range; всенаправленный угломерный наземный радиомаяк УКВ-диапазона WAAS — Wide Area Augmentation System; широкозонная система функцио нального дополнения (США) WGS-84 — World Geodetic System; Всемирная система геодезических параметров Земли, версия 1984 г.
Введение Авиационная транспортная отрасль занимает важное место в мировой экономике. Так, по данным ИКАО, до 2020 г. каждые 15 лет авиационный транспорт удваивал свои показатели по объемам пассажирских и грузоперевозок. При этом авиационная транспортная отрасль являлась одним из эффективных инструмен тов вывода мирового сообщества из глобальных экономических кризисов. Развитие авиационной транспортной системы характеризуется непрерывным совершенствованием авиационной техники, технологий и технических средств организации воздушного движения (ОрВД) воздушных судов (ВС) на воздушных трассах и в зонах аэродромов в условиях повышенной плотности и интенсивности воздушного движения. При этом повышаются требования к регулярности и безопасности полетов, минимизации негативных воздействий авиационного транспорта на окружающую среду. Эффективное решение задач ОрВД предполагает не только высокоточное определение параметров положения и движения ВС, но и их точную привязку к времени с целью выдерживания заданной пространственно- временно й траектории полета. Для решения этих задач используются разнообразные технические средства навигации ВС. В современном толковании под термином навигация понимается процесс управления перемещением некоторого объекта в определенном пространстве, а также наука о методах и средствах определения положения и параметров движения объекта в этом пространстве. Пространством перемещения объекта могут быть как физические среды (земная и морская поверхность, подземное и подводное, воздушное и космическое пространство), так и виртуальные (например, информационное пространство), а объектами навигации — технические, биологические и другие системы. В соответствии с этим различают такие виды навигации, как морская, воздушная, космическая, инерциальная, автомобильная, информационная, бионавигация и др., отличающиеся как методами, так и техническими средствами решения задач. В течение длительного периода в истории человечества развитие методов и технических средств навигации определялось необходимостью решения задач в основном в интересах мореплавания. С середины ХХ в. развитие методов и технических средств навигации
стала определять авиация, и в навигации как области науки выделилось новое направление — воздушная навигация. Воздушная навигация — наука о методах и средствах получения информации о положении и параметрах движения воздушных судов, а также методах и средствах их вождения при наличии неопределенности текущего положения и возможных траекторий полета в воздушном пространстве. Траекторией полета называется пространственная кривая, по которой перемещается центр масс ВС. Основной задачей воздушной навигации является вывод ВС по оптимальной траектории в заданную точку или область пространства в заданный момент времени. При этом оптимальная траектория должна обеспечивать требуемый уровень безопасности полета в существующих условиях воздушной обстановки. Именно условия воздушной обстановки определяют тот факт, что оптимальная траектория не всегда является линией кратчайшего расстояния или времени полета между ее начальной и конечной точками. Решение основной задачи навигации предполагает последовательное решение следующих частных задач: • расчет и выбор оптимальной траектории (заданного маршрута полета) и параметров движения ВС по ней при планировании и в процессе полета при изменении воздушной обстановки; • определение параметров движения ВС в процессе полета по маршруту, т.е. величин, характеризующих текущее положение, направление и скорость его перемещения; • сравнение результатов определения текущих параметров движения ВС с заданными значениями и выработка корректирующих воздействий, обеспечивающих движение ВС по заданной оптимальной траектории. Единый процесс обеспечения движения ВС разбивают на две взаимосвязанные задачи: самолетовождение — перемещение его центра масс по заданной пространственно- временно й траектории и пилотирование — управление угловым положением ВС в пространстве. Процесс самолетовождения можно разделить на две основные фазы: полет по маршруту (воздушной трассе) и полет в зоне аэродрома. Полет в зоне аэродрома включает взлет, заход на посадку (неточный заход на посадку и точный заход, удовлетворяющий установленным требованиям по точности определения параметров положения и движения ВС) и непосредственно посадку на взлетно-