Навигационное обеспечение системы

ШШС JTIDS становятся незаменимыми для определения местоположения, путем определения относительного расстояния. В основе чего лежит принцип измерения расстояния с помощью измерения задержки распространения импульсного сигнала. Точность измерения расстояния в системе напрямую зависит от ширины полосы сигнала. На практике в JTIDS применяется кодированная по специальному алгоритму последовательность навигационного ШШС JTIDS. Принятая последовательность навигационного ШПС сопоставляется с его локальной копией, и результаты такого сопоставления позволяют произвести достаточно точное измерение расстояния, а это в свою очередь, позволяет определить относительное местоположение.

Отметим, что в системе принят метод относительной навигации, позволяющий при определенных условиях обходиться без высокоточной геодезической привязки в процессе вычислений на абонентских станциях. Это достигается за счет использования географической сетки.

В подсистеме навигационного обеспечения системы JTIDS принят целый ряд концепций, основной из которых является концепция «республиканского типа», основанная на использовании управляющей навигационной станции и специальной географической «сетки», в которой каждый из абонентов производит свои собственные навигационные расчеты.[1]

Наряду с концепцией «республиканского» типа в системе могут быть реализованы и другие концепции:

типа Оракул — в этом случае все пользователи определяют свое местоположение и получают необходимую навигационную информацию по данным внешнего источника (например радионавигационных систем NAVSTAR, Gallileo и т. п.). Поэтому по мере развертывания СРНС NAVSTAR ее навигационные средства были поступательно интегрированы в подсистему навигационного обеспечения системы JTIDS;

концепция «авторитарного» типа — в этом случае навигационная управляющая станция системы по данным собственных измерений или по принятым данным от других станций определяет местоположение всех станций в системе и эту информацию передает пользователям по радиолинии. Несмотря на желательность принятия такой концепции для командования, которое в этом случае будет иметь возможность оперативно и централизованно контролировать тактическую ситуацию, оперативно принимать решения в соответствии с изменяющейся обстановкой, концепция уязвима с точки зрения живучести системы в целом. Вместе с тем «авторитарный» вариант навигационного обеспечения, видимо, будет реализован при наведении беспилотных ЛА, систем высокоточного базирования с дистанционным управлением и наведением на цель;

концепция «демократического» типа — это вариант «республиканской» организации навигационного обеспечения без управляющих и опорных станций (вывод из строя которых приводит к прогрессирующему снижению точности навигационного обеспечения и к последующей дезорганизации системы). Такая концепция является наиболее предпочтительной с точки зрения живучести системы, и задача ее практической реализации получила к настоящему времени реализацию.[1]

В общем случае в навигационной сетке радиостанций принята определенная иерархия, в которой за некоторыми радиостанциями закрепляются на определенное время те или иные функции. На вершине этой иерархии находится управляющая навигационная станция, обеспечивающая формирование и ориентацию сетки на местности. Другим важным элементом является станция управления временной шкалой, обеспечивающая информацию для синхронизации абонентских шкал времени. Управляющие навигационные станции могут быть как стационарными, так и мобильными. Сеть мобильных управляющих навигационных станций является более предпочтительной ввиду обеспечения большей мобильности и устойчивости всей системы радиосвязи, хотя и обеспечивает меньшую стабильность сетки, чем сеть стационарных станций. На практике применяется смешанная сеть управляющих навигационных станций.

В сетке также предусматриваются и такие элементы, как опорные геодезические точки, обеспечивающие формирование высокоточной геодезической информации и распространение ее в системе ассоциированными радиостанциями. В качестве опорных геодезических используются станции, геодезические координаты которых известны с точностью не хуже 1,5 м. Управляющие и опорные станции, а также сравнительно небольшая группа базовых станций (основные пользователи) осуществляют временную синхронизацию в активном режиме, что является их отличительным признаком. Эти станции предоставляют высокоточную навигационную информацию остальным пользователям в системе с пассивным режимом временной синхронизации и тем самым позволяют определить живучесть системы в боевых условиях.

Для осуществления относительной навигации в геодезической сетке радиосети необходимы источники географической информации. Географическая информация, применяемая в системе JTIDS, делится на три вида:

геодезические постоянные— используются, когда текущие широта и долгота объекта навигации известны по информации, получаемой от некоторого бортового источника, например, при приеме информации от СРНС NAVSTAR;

относительные геодезические координаты— используются, когда известны географические координаты произвольной точки в сетке,

результаты измерения времени приема сигналов — используются, когда известны достаточно точные координаты приемопередатчика, работающего в режиме МДВР.

Принцип построения подсистемы навигационного обеспечения системы JTIDS определяет, что все ее пользователи независимо от своего статуса определяют свое местоположение в сетке, геодезические координаты и относительный азимут.

Архитектура системы навигационного обеспечения системы JTIDS основана на применении специального протокола обмена навигационной информацией, предписывающего определенным станциям специфические функции.

 Каждое Р-сообщение содержит специальные блоки, отведенные для передачи информации о точности передаваемого времени, геодезических координатах, относительного местоположения в сетке и относительного азимута. Эти блоки необходимы пользователям для селекции Р-сообщений с более точной (по сравнению с собственной оценкой) информацией. Информация о местоположении радиостанции передается в Р-сообщении с использованием двух систем координат. Первая система координат представляет собой обычную геодезическую систему координат. Соответствующая информация передается в основном теле Р-сообщения. Наряду с основной системой координат используется относительная система координат на плоскости. Информация о координатах в относительной системе координат передается градациями в 1/512-1800 м.[1]

Для привязки своего местоположения к сетке пользователь должен получить информацию об ее начале координат. Эта информация в косвенной форме присутствует в Р-сообщениях.

Инициализацию процесса относительной навигации осуществляет одна из управляющих навигационных станций, на которой координаты некоторого объекта на местности выбираются в качестве начала координат сетки. Управляющая станция затем вычисляет свое местоположение относительно выбранного начала координат сетки и передает в отведенных ей СВИ информацию о своем местоположении в сетке, а также свои географические координаты. Любой пользователь принимает эту информацию непосредственно от управляющей станции и/или от станций, уже работающих в данной сетке, и определяет дальность до соответствующей станции. Затем пользователь вычисляет местоположение начала координат сетки по полученной информации о географических координатах и местоположении в сетке станций, уже работающих в сетке, и определяет свое местоположение в сетке. По координатам управляющей станции и по своим собственным координатам в сетке пользователь может рассчитать прогнозируемое расстояние между ними, а затем сравнить его с результатами измерения дальности в режиме активной синхронизации. Такая процедура позволяет определить погрешность своего местоопределения в сетке. Последовательное ее осуществление позволяет пользователю «войти в синхронизм» с географической сеткой.[1]