Podstawowe pojęcia fali elektromagnetycznej-systemy radionawigacyjne bazują na fali elektro..Za pomocą fali elektromag. można przenosić energię. Fala elektromag. jest to rozchodząca się w próżni lub w ośrodku materialnym. Fala wywołana zmianami rozkładu przestrzennego ładunków elektrycznych objawiająca się jako zmiany wektora naterzernia pola mag. i ele.

TE fala(tranwers electric)-występuje składowa wektora pola mag. (poprzeczna elektryczna).

TM fala(poprzeczna mag.)- brak składowej natężenia wektora rozchodzenia się fali ele.

Faza fali-zbior parametrow drgan osrodka w danym punkcie przestrzerni.

Dlugosc fali-odl. pomiedzy dwoma sasiednimi punktami przestrzeni, w ktorych naterzenie pola elektromag. jest jednakowe.

Czolo fali-nazywamy granice w przestrzeni pomiendzy obszarem do którego fala ele.magnetyczna dotarla od obszaru gdzie tej fali jeszcze nie ma.

Okres fali-jest to stosunek dlugosci fali do jej predkosci fazowej T=lambda/Cf

Czestotliwosc fali-jest odwrotnoscia okresu fali.

Predkosc fazowa fali-jest to predkosc z jaka przemieszcza się faz fali Cf=c/n c-pred.fali elektromagnetycznej w prozni,n-wspolczynik zalamania danego osrodka(wspolczynik refrakci).

Predkosc grupowa fali elektromagnetycznej jest to predkosc z jaka rozprzestrzenia się fala elektromagnetyczna powstala w wyniku nalozenia się fal o roznych czestotliwosciach.

Polaryzacja f.elektromagnetycznej-wystepoje w przypadku fal poprzecznych polega na uporzadkowaniu fal pola mag. i ele.rys.

ZJAWISKA.Dyfrakcja-rozchodzenie się fali we wszystkich kierunkach po przejsciu przez przszkode.rys.

Refrakcjia- jest to zmiana kierunku rozchodzienia się fali przy przejsciu z jednego ośrodka do drugiego. Jest to zjawisko niekorzystnie wpływające na radionawigację.

Interferencjia- nakładanie się fal elektromagnetycznych o tych samych częstotliwościach.

OŚRODKI PROPAGACJI- nazywamy obszar przestrzeni charakteryzujący się zbierznymi wartościami parametrów wpływających na propagację, czyli rozprzestrzenianiem się fali.

1. Warstwa powierzchniowa ziemi.

2. Troposfera 9÷18 km nad ziemią (o rozchodzeniu się fali decyduje pogoda)

3. Jonosfera wpływ na rozprzestrzenianie się fal ma jonizacja fall.

D- warstwa o przedziale 40÷60 km-w nocy zanika.

E- 90÷170 km.

F- 200÷500km 500km latem, 350km zimą.

F1-200÷300km tylko w dzień.

Podział fali:

Częstotliwość[Hz] nazwa promieniowania

3•10²⁶

3•10²⁵

3•10²⁴ Promieniowanie kosmiczne

3•10²²

3•10²⁰ Promieniowanie gamma

3•10¹⁸ Promień X

3•10¹⁶ Ultrafiolet

3•10¹⁴

10-30kHz 30÷10km VLF- bardzo niskie

30÷300kHz 10÷1km LF- niskie

300kHz÷3MHz 1km÷100m MF- średnie

3MHz÷30MHz 100m÷10m HF- wysokie

30MHz÷300MHz 10m÷1m VHF- bardzo wysokie

300MHz÷3GHZ 1m÷10cm UHF- ultra wysokie

9GHz÷30GHz 10cm÷1cm SHF- super wysokie

30GHz÷300GHz 1cm÷1mm EHF- ekstremalnie wysokie

4. Próżnia.

5. Woda morska.

SPOSOBY ROZCHODZENIA SIĘ FALII ELEKTROMAG.:

a)fala przyziemna (powierzchniowa) f_in< zasięg większy

b)fala bezpośrednia (przestrzenna)

c)fala proposferyczna- ulega refrakcji, rozchodzi się na większe odległości.

d)fala jonosferyczna- odbija się od dolnych warstw jonosfery, długie zasięgi.

e)fala kosmiczna.

SYSTEMY MAZIEMNE (STACJE NA POWIERZCHNI ZIEMI)-wyróżnia te systemy zasięg i dokładność. Im częstotliwości są wyższe tym zasięg jest większy a dokładność większa.

DECCA- system średniego zasięgu 300÷400Nm, dokładność od 50m do kilku Nm.

LORAN- system dalekiego zasięgu ponad 3000Nm. Dokładność od kilka dziesięciu m do kilku Nm.

OMEGA-pierwszy system globalny ale dokładność do kilku Nm.

SYSTEMY SATELITARNE-TRANSIT CIKADA

Powyżej 70°N i 70°S- określenie pozycji było wątpliwe.

GPS NAVSTAR GLONASS

(USA) (ROSJA)

z rokiem 1998 zlikwidowano TRANSIT

RADIONANIEŻANIE:

• w zakresie 250÷550kHz- fal pośrednich

• w zakresie ultrakrótkich 110÷180MHz

Anteny ramowe:

a) wzajemna orientacja anteny ramowej oraz wektorów pola elektromagnetycznego.

b) charakterystyka kierunkowa w układzie wsp. Prostokątnych.

c) charakterystyka kierunkowa w układzie wsp. Biegunowych.

Krzyżowa antena ramowa i galwanometr.

Tarcza radionamiernika

Po dołączeniu anteny krzyżowej właśnie anteny bezkierunkowej, można było powiedzieć gdzie jest słaby sygnał. Powodowało to że znano kierunek przepływu fali elektromagnetycznej. Im dolej od stacji według której się namierzamy tym błąd jest większy.

Powoduje to błędy. Występuje też błąd zmiany efektem antenowym był wprowadzony błędnym lub złym ekranowaniem wejścia radionamiernika bądź asymetrię obwodu wejściowego. W wyniku tego ch-ka obserbowa była zniekształcona.

Niektóre radionamierniki miały pokrętło balansowe, które eliminowało ten efekt.

Błędy te wszystkie mogły dać błąd kąta nawet o kilkanaście stopni.

Efekt nocny- dotyczył pory nocnej, wynikało to z zaniku jonosfery w nocy. Powstałe fala jonosferyczna. Do radioodbiornika docierały 2 fale jonos. I przyziemne. Interferowały ze sobą i pewne info. Zostały zgubione. Zmienne polaryzacje fali powodowały zaburzenia pracy odbiornika.

EFEKT BRZEGOWY- pozorna zmiana kierunku fali elektroma. Jest rejestrowana przez odbiornik. Błąd ten zależy od odległości stacji i kąta namiaru. Powinniśmy mieć linie radionamiaru pod kątem prostym do brzegu. Większe błedy- są gdy bierzemy namiar z radiolatarni lotniczej, są one w głębi lądu i czoło fali zmieniało kierunek. RADIODEWIACJA- kąt zawarty pomiędzy kierunkiem z jakiego przechodzi fala elektromag. a kierunkiem zmierzonym za pomocą radionamiernika.

ŹRÓDŁA BŁĘDU- wszystkie elementy metalowe znajdujące się wokoło anteny powodują radiodewiacje; - jeżeli na statku była przebudowa; - zależało od rodzaju ładunku; - zmiana zanurzenia;

T:ORGANIZACJA NAZIEMNYCH SYSTEMÓW RADIONAWIGACYJNYCH I ICH PODZIAŁ—w skład wchodzą:(organizacji nazie. syst. navi.).♦ częstotliwość nośna na niej odbywa się przekazywanie informacji lub pomiaru systemów naw.Im fala dłuższa tym większy zasięg,ale gorsza dokładność.♦Liczba i rozmieszczenie stacji-system decca który posiadał 42 ÷45 łańcuchów,nie był systemem dlobalnym,należy umiejetnie stacje rozmieścić.

♦zasieg stacji-odl. Z jakiej może odbiornik odebrac sygnal nadawczy zalezy od: mocy stacji,wysokosci anteny,warunkow atmosferycznych.♦zasieg lancucha-grupuje się kilka stacji które okreslaja obszar w jakim można wyznaczyc pozycje.

♦zasieg systemu-obszar na kuli ziemskiej w obrebie którego można wyznaczyc pozycje z danego systemu.♦nasycenie systemu-system nasycony ma okreslona liczbe uzytkownikow.♦system nienasycony-nieograniczona liczba uzytkownikow dostarcza wszystkim usluge na tym samym poziomie♦odbiornik danego systemu-a)odbiornik pierwszej generacji-duze wieksze pozwalaly dokonac pomiaru w danym momencie.b)odbiorniki drugiej generacji-duzo mniejsze-sledzily pozycje prawie na bierzaco,odbiorniki mialy tylko funkcje wyznaczania pozycji

T:PODZIAL SYSTEMOW RADIONAW.♦podzial ze względu na zasieg:-o zasiegu globalnym omega -dalekiego zasiegu(do kilku tysiecy mil morskich)loran,

-sredniego zasiegu(kilkaset Nm.)decca,-bliskiego zasiegu(kilkadziesiat NM.)np.toran,rana,decca hi-fix,syledis,falcon♦podzial ze względu na zasade dzialania; Parametr nawigacyjny pozwala opisać pozycję: namiar i odległość-parametr nawigacyjny.W systemach radionawigacy. Bierzemy parametry odległości i różnic odłegłości.a)systemy stadiometryczne -odl.-okrag b)systemy hiperboliczne-roznica odl.-hiperbola c)pomiar czasu ,pomiar fazy d)pomiar roznicy czasu,pomiar roznicy fazy

POMIAR CZASU MOŻE BYĆ REALIZOWANY W SPOSUB NASTEPUJACY:a)stacja nadawcza i odbiorcza wyposazone sa w dokladne wzorce czasu (mwtoda ta wymaga wzorcow czasu o duzej dokladnosci wzajemnie zsynchronizowanych) b)jako pomiar pseudoodl. C)w transmisji stacji nadawczwej wprowadza się

POMIAR ROZNICY CZASU-polega na poruwnaniu momentow odbioru sygnalow emitiowanych przez dwie stacje nadawcze zsynchronizowane w czasie i transmitujace sygnaly na tej samej czestotliwosci [d1-d2]=c*delta t

POMIAR ROZNICY FAZY-polega na porownaniu faz fali ciaglej emitowanej przez dwie stacje sygnały docierają do odbiornika z następującymi opóźnieniami fazowymi

Gdzie delta fi 1 i delta fi 2 są fazami sygnałów. W systemach impulsowych musi istnieć ściśle określona kolejność nadawania stacji. Jedna stacja master niezależnie gdzie się znajduje musi być taka sama kolejność. Z tąd mierzona przez odbiornik różnica opóźnień fazowych wynosi

W przypadku zsychronizowania (w fazie) emisji stacji nadawczych różnica faz początkowych sygnałów powinna być wartością stałą i znaną, a w najprostszym przypadku równa 0. różnica faz jest wyłącznie w obrębie 2 pi. Przy założeniu, że w punkcie odbioru faz sygnału docierają ze stacji nadawczej jest równa

Mierzona w odbiorniku różnica faz wynosi

SZEROKOŚĆ PASA hiperbolicznego wynosi (obszar między dwoma hiperbolami, w których mierzona różnica fazy jest jednakowa).

-na linii bazy.

W dowolnym innym miejscu gdzie gamma jest kątem widzenia linii bazy

Pracuje z rozdziałem czasowym -stacje nadają na tej samej częstotliwości ale mają rozdział czasowy nadają co pewien ustalony czas przez pewien ustalony czas

W odbiorniku są częstotliwości wzorcowe stacji i porównuje je się ze falami nadchodzącej ze stacji

Generator wewnętrzny-musi być bardzo stabilny stosuje się zespoły nadawczo-odbiorcze w stacji zapytująco-odzewowej

Układ z 3 równaniami (każde równanie to jeden pomiar)potrzebnych aby określić pozycję trójwymiarową

ąąaaaaaa ąąaaaaaaaaaaa

jeden pomiar nadmiarowo po to aby było kolejne równanie

Zakładając błąd prędkości propagacji pomiar pseudo odległości .Systemy ujemne-na zasadzie radaru ,użytkownik posiada odbiornik i nadajnik .Systemy bierne -użytkownik posiada tylko odbiornik.

POMIAR FAZY-emitowany przez stacje nadawczą o częstotliwości fi dociera do znajdującego się w odległości d odbiornika z opóźnieniem fazowym fi równym

Gdzie delta fi -faza początkowa sygnału w chwili t=0 Przyjmując,że opóźnienie fazowe wynosi

Zakłada się w obliczeniach że faza elektromagnetyczna ma stałą prędkość.Odległość d można przedstawić następująco

Wówczas opóźnienie fazowe na tej trasie wyniesie

W związku z tym faza zmierzona wynosi

Szerokość pasa stadiometrycznego wynosi d=lambda

SYSTEMY HIPERBOLICZNE-minimum stacji do wyznaczenia pozycji-3 jedna główna i dwa wykonują pomiar wykorzystując częstotliwość pomiarową. Powielanie częstotliwości-ciągły sposób nadawania. Powielanie częstotliwości występuje w systemach wykorzystujących pomiar różnicy faz i służy do sprawdzania sygnałów na różnych częstotliwościach przez stacjonadawcę do jednej częstotliwości porównawczej. Czestotliwości porównawcze wykorzystuje się w sposób następujący

Gdzie K1,K2-krotnoiść powiększenia fi1,fi2-częstotliwości emisji poszczególnych stacji. AAby zapewnić stałąrelację fi1/fi2=k1/k2 częstotliwości fi1,fi2 powstają przez powiadomienie jednej wspólnej częstotliwości zwanej podstawową. Istota jest aby nie zniekształcano informacji fazowej. Po stronie odbiorowej wygląda to tak jakby obie stacje emitowały falę o częstotliwości fi1 a nie fi1 i fi2

MIESZANIE CZĘSTOTLIWOŚCI-Stacje emitują sygnały na częstotliwościach fi1 i fi2 w miejscu odbiornika w wyniku jest równanie

Jeśli częstotliwości fi1 i fi2 są bardzo blisko to zachodzi wówczas zdarzenie w którym informacja fazowa zostaje przesłana na częstotliwości różnicowej Fir=fi1-fi2 w związku z tym różnica opóźnień fazowych określa się z zależności

Gdzie Fin~fi1~f2 częstotliwością porównawczą ,na której dokonywany jest pomiar w tym przypadku Fin równa w przybliżeniu czestotliwościom stacji nadawczych. Ponieważ metoda ta wymaga przekazywania do punktu odbiorczego fazy odniesienia stosuje się porównanie dudnień lub modulację amplitudy. Musi istnieć dodatkowa stacja w celu określenia

PORÓWNANIE DUDNIEŃ-W metodzie wykorzystującej porównanie dudnień stacja główna i podległa emitują sygnały na dwóch częstotliwościach f1 i f2 oraz fi1,fi2 tak dobranych że fi1-f1=fi2-f2=Fir gdzie Fir jest częstotliwością dudnień . Para stacji synchronizuje dodatkowy odbiornik sprzężony ze stacją podległą. Częstotliwość na której dokonany jest pomiar różnicy opóźnień fazowych równa jest sumie obu częstotliwości elementarnych przez każdą stację Fh=F1+F2

Modulacja amplitudy-polega na tym ,że nadawane amplitudy sygnałów na dwóch częstotliwościach fi1i fi2 są bardzo do siebie zbliżone zaś faza odniesień przesyłana jest z dodatkowego nadajnika wysyłającego sygnały których amplituda jest zmodulowana przebiegiem o częstotliwości powstałej w wyniku zdudnienie sygnałów docierających z o dwóch stacji. Siatka linii pozycyjnych -nazywamy zbiór linii pozycyjnych jakie można wyznaczyć na danym akwenie w oparciu o liczbę i rozmieszczenie stacji radiowych . Systemy stadiometryczny -pomiar czasu linia pozycyjna jednorodna, pomiar fazy linia poz. jednoznaczna. Linia poz.jednoznaczna- odbiornik odbiera linię która jest uwikłana na całej akwenie ,taka sama wartość parametru w obrębie pasa stadiometrycznego. Na dużym akwenie nie jest jednoznaczna.

DOKŁADNOŚĆ RODIONAWIGACYJNYCH SYSTEMÓW NAZIEMNYCH

DOKŁADNOŚĆ-bezwzględna -różnica pomiędzy pozycją rzeczywistą a pozycją zmierzoną w danym systemie. Dok. Względna-zdolność do odtwarzania wcześniej wykonanych pomiarów .Czynniki wpływające na dok. Pomiaru przypadkowe zmieniają się w czasie i przestrzeni ,systematyczne-występują w sposób ciągły ,stały błąd.Czynniki błędów sys.: błędy i dokładność odbiornika , b. określania wspólnych stacji, stałe warunki propagacyjne, b. wywołane przez stacje nadawcze. Czynniki powodujące powstawanie błędów przypadkowych -czułość odbiornika

Szumy i zakłucenia, zmienne warunki pogodowe, dokładność odbiornika.

DOKŁADNOŚĆ LINI POZYCYJNEJ,ŚREDNI BŁĄD KWADRATUROWY LINI POZYCYJNEJ.

---