str009 (3)

_    _r.....ni m./uy /v„ OHf*Mlri|i|i n| III iść i nłkowltych cykli c/t/alo-

tllwolnl dopplitrowsklol /llc.-iinych w jodnonti o < /nuli (w/oi I .’) 1’i/cdz.lnl c/nsu całkowania określały Npocjalno Bygnnly synchronizują! n iiinlłnwiinn |n/n nutolltę, W systemie Transit /rozygnowano / bezpośredniego pomiaru c/ystolliwońi i liuwinm technicznie było to bardziej złożona.

a^/„ = £} (/;, r )<n,    (1.2)

di

gdzie:

/,, - częstotliwość generatora wewnętrznego odbiornika nawigacyjnego.

/V„ liczba skumulowanych cykli częstotliwości dopplerowskiej.

Bieżące zliczanie przez odbiornik użytkownika liczby cykli N„ realizowane w kolejnych nuimontach czasu umożliwiało określanie różnic odległości Ar„ pomiędzy położeniem użytki iwnlkri a pozycją satelity w kolejnych momentach czasu zgodnie z formułą:

¥ = r„ - r„__x = — (N„ - Af • At) ,    (1.3)

Jo

dla

¥ = f₀~fs-    (1-4)

Następnie pomiar różnic odległości w kolejnych chwilach czasu umożliwiał wyznaczenie tównnnla powierzchni pozycyjnej postaci:

^A';, -    ⁺(y*. ~y*)² +K ~^zJ +J(\, ~'O²+0>_v,    • (¹-⁵) gdzlo

o r. .    ), (.v, . v₍ ,, z₍ ,) - współrzędne satelity w momentach czasu t„ t„.,,

t»„ i., „) - wyznaczane współrzędne odbiornika.

Wielokrotne powtarzania pomiarów, przy znanych współrzędnych satelity, umożliwiało nli/ymnnle szeregu równań powierzchni pozycyjnych (odpowiadających różnicom odległości) będących hiperboloidami obrotowymi. Ogniska hiperboloid znajdowały się w pozycji odbiornika oi.i/ w punktach odpowiadających położeniu satelitów w momentach pomiaru. Będące po-wlui/chnlnml trójwymiarowymi - hiperboloidy na powierzchni Ziemi odwzorowywały się jako I iipm linln wyznaczając linie pozycyjne. Wielokrotne powtórzenie pomiaru umożliwia jednoznaczno określenie współrzędnych pozycji obiektu (rp, X).

Jednakże system ten posiadał również szereg niedoskonałości. Zasadniczymi ograni-■ /onlnml systemu Transit były: dwuwymiarowość wyznaczenia współrzędnych pozycji, niska i /r.mtość jej określenia (co ok. ¹/₂ godziny na biegunie i do 1 V₂ godziny w szerokościach tównlkowych) zależna od szerokości geograficznej oraz znaczny związek błędu określenia po/ycjl I poprawności wyznaczenia parametrów dynamicznych obiektu - prędkości. Uzyskiwane i li iklndnoścl określenia pozycji, przy wykorzystaniu pełnych możliwości, szacowano na poziomic IDO m (p=0.95), natomiast użytkownicy cywilni mogli oczekiwać błędów pozycji wynoszą-i yoh ok 200 m (p=0.95) pod warunkiem, że ich własna prędkość była precyzyjnie określana. I 'i /ytoczone dokładności określenia pozycji można było otrzymać tylko w przypadku precyzyjnego pomiaru prędkości i kursu obiektu. Pomiar kierunku nie nastręczał zbytnich trudności, Im / w owych czasach logi dopplerowskie, gwarantujące wymagany rząd dokładności należały do równie kosztowych co rzadkich urządzeń. Stąd rzeczywiste błędy były kilkukrotnie wyższe od lilorotycznych. W przybliżeniu można przyjąć, że błąd jednego węzła w oszacowaniu składo-n

wn| |juuninmuwilJ prędki iśi I Winni in) oliloklll iiklltki iwnl < li u lulkowym błędom pn/yi |i i /udu 100 m Morscy użytkownicy cywilni, nnltiżący do nn)wu,iks,'o| grupy okaplontntorów lago i ternu, wykot/ynlywnll w limilyoh c/asaoh logi Indukcyjne (elektromagnetyczne) mlorzrv:o pr kość względny (wzglądom mas wody). Zatem realna wielkość błędu określania pozyc|! wnl się na poziomie 200-400 m.

Możliwości nawigacyjne systemu, po stronie użytkownika, określał dostęp do Jedni lub dwóch sygnałów. Wojskowi, dzięki zastosowaniu obu częstotliwości mieli możliwość rod cji opóźnienia jonosferycznego poprzez jego modelowanie. Drugim zasadniczym czynniki wpływającym na jakość prowadzenia nawigacji w oparciu o Transit byl nowoczesny juk owe lata system geodezyjnych współrzędnych, w których US NNSS pracował. Byl nim W' (ang.: World Geodetic System). Jednakże nie korespondował on z ówczesnymi mapami i wigacyjnymi wykonywanymi w różnych układach odniesienia oraz współrzędnych Błędy s| wodowane tą przyczyną mogły sięgać nawet kilkuset metrów - szczególnie na obs/nn Pacyfiku.

Do połowy lat osiemdziesiątych Transit był podstawowym systemem nawigacyjnym v korzystywanym przez ponad 80.000 użytkowników zarówno cywilnych, jak I wo|ftlu>wyi Gwarantując dokładność określenia pozycji na poziomie kilkuset metrów oraz. co bardzo lutni - niską dostępność, musiał ulec nowszym systemom pozycyjnym takim jak GPS W 10 roku został definitywnie wyłączony z eksploatacji po 34 latach pracy (pełno uruchomił mit 1964). Doświadczenia zdobyte podczas eksploatacji systemu Transit przyczyniły clę /nm /i do rozwoju kolejnych globalnych systemów pozycyjnych (GPS, Glonass, Galileo), Im / opi tych już o pomiar odległości. Jednak satelitarne systemy dopplerowskie nie przeminęły / |n. końcem. Szczególną cechą systemów opartych o efekt dopplera była i jest możliwość wyk rzystania tylko jednego satelity do określenia współrzędnych pozycji. Z tej przyczyny nie one dziś tak kosztowne w eksploatacji jak systemy odległościowe (gdzie wykorzystanie mli mum trzech satelitów umożliwia określenie współrzędnych). Najlepszymi tego przykładami pracujące wciąż satelitarne systemy: bezpieczeństwa żeglugi (Cospas-Sarsat) oraz monit rowania obiektów - Argos. W przeciwieństwie do systemu Transit, gdzie nadajnik znnjdow się na satelicie, a pomiary dopplerowskie przeprowadzał odbiornik, w obu wymienionych ny ternach satelity są odbiornikami sygnałów radiowych, a nadajniki znajdują się na Zimni nimi statkowe i lotnicze radiopławy awaryjne. Dokładność wyznaczenia pozycji we wspomni nych systemach waha się na poziomie 3-5 km, lecz jest całkowicie wystarczająca dla tyciu aplikacji. Wspomniany Cospas-Sarsat jest aktualnie jednym z kluczowych elementów nowi czesnego systemu bezpieczeństwa na morzu - GMDSS (ang.: Global Maritime Dlstrm.ii iii Safety System).

Nadmienić należy, że równocześnie z eksploatacją systemu Transit, w ZSRR pewni wojskowy system satelitarny Cykada, o konstrukcji dziwnie zbliżonej do amerykańskimi odpowiednika, lecz oddany do eksploatacji około 10 lat później. Pojedyncze odbiorniki tcc systemu („Szkuna") znajdowały się również na wyposażeniu okrętów Polskiej Maryniu Wojennej.

1.2. GPS

Równolegle z pracami nad systemami dopplerowskimi, w Laboratorium Badawczyi Marynarki Wojennej USA (ang.: U.S Naval Research Laboratory - NRL) utworzonym przu Obserwatorium Astronomiczne Marynarki Wojennej USA rozpoczęto prace nad rozwojem nowi technologii standardów częstotliwości i systemów transmisji sygnałów czasu. Bezpośredni przełożenie problematyki wzorców częstotliwości na zagadnienia związane z szeroko pojęf radionawigacją spowodowało, że istotne miejsce w projektach badawczo-wdrożeniowyr.l NRL rozpoczęła odgrywać telekomunikacja z wykorzystaniem praktycznie całego spektrun

2: