Техника - молодёжи 1983-11, страница 33

запускают несколько спутников, непрерывно передающих навига-. ционные сведения. Они расшифровываются бортовой ЭВМ, и штурман получает данные о разности расстояний до нескольких фиксированных положений НИСЗ. Поскольку координаты НИСЗ известны, судоводителю остается высчитать широту и долготу своего судна. Но каким же образом определяется разность расстояния, может спросить читатель? Для того чтобы разобраться в этом, придется припомнить эффект, открытый австрийским физиком и астрономом К. Доплером. Суть его состоит в том, что при перемещении источника излучения относительно приемника наблюдается изменение длины волны или частоты (f) излучения.

Измерив за интервал (t₂—ti) сдвиг частот (Fjj), можно высчитать дистанцию до двух цозиций НИСЗ. По рисунку 4 видно, что, если бы НИСЗ А огибал судно по круговой орбите, сдвига частот не произошло бы. Но частота, излучаемая спутником В, будет изменяться на величину F_D в зависимости от расстояния до судна. Сложив два высокочастотных колебания, незначительно отличающихся по частоте, мы получим результирующее колебание низкой частоты с периодическими изменениями амплитуды сигнала (биениями). Когда складываются колебания с разными частотами, меняется и число биений. Разность расстояний AD определяется при подсчете числа биений за некоторое время.

К примеру (см. рис. 5), в память приемника НИСЗ заложена основная частота fo = 400 МГц, спутник же передает сигналы на частоте f_Ti равной 399,968 МГц. Принятая частота изменится на величину F_D,a в результате сложения опорного и принятого колебаний можно подсчитать число биений Ni_₂, N₂_3 и т. д., что равносильно получению ADi, AD₂, и это позволит рассчитать гиперболические линии положения и, следовательно, коорди-,-наты.

Пролетая над Землей, НИСЗ посылает сигналы и в космическое пространство, поэтому величина разности расстояний может быть измерена и в околоземном пространстве. Поверхностью, отвечающей условию AD—const, является гиперболоид. Пересечение его с поверхностью Земли образует кривую, близкую к гиперболе, а точка пересечения нескольких гипербол совпадет с местом судна (см. рис. 6).

Для расчетов подобного рода необходимо знать точные координаты спутника. За этим следит персонал

береговой службы: когда НИСЗ пролетает над станцией слежения (СС) и находится в позиции ti, аппаратура станции обрабатывает полученные из космоса сигналы и вычисляет положение НИСЗ на орбите на следующие сутки (см. рис. 7). Эта информация кодируется и с данными из обсерватории точного времени (ОВ) передается через станцию ввода (СВ) на спутник в точке t₂. Пролетая над судном в точке ts, НИСЗ каждые две минуты передает сообщение из 6103 бит, организованных в 6 колонок и 26 строк. Каждый сеанс начинается и заканчивается в четные минуты.

Судовой приемоиндикатор оборудован антенным устройством с предварительным усилением, дисплеем, встроенной электронно-вычислительной машиной и устройством ввода данных. Для повышения точности определения координат в приемоиндикатор поступают сведения о курсе и скорости судна.

Пока НИСЗ находится за горизонтом, приемоиндикатор несет дежурство, а в памяти его микропроцессора хранятся сведения о па-, раметрах орбит почти всех НИСЗ. После обработки принятого из космоса сигнала результаты расшифровки выдаются на дисплей (cmJ рис. 8). Штурману остается снять долготу и широту судна и при необходимости уточнить величину сноса с курса. Кроме того, бортовая аппаратура способна рассчитать расстояние и пеленг до заданной точки следования, выдать информацию о положении спутников в тот или иной момент и времени их прохождения.

Исследования системы определения координат судна с помощью НИСЗ показали, что погрешность обычно не превышает 50—100 м. Но откуда же возникает эта ошибка? Главным образом из-за рефракции : проходя через ионосферу, длина волны сигнала увеличивается при взаимодействии со свободными электронами и ионами. Кроме того, уменьшается и скорость распространения радиоволн в атмосфере.

Впрочем, достоинств у спутниковой навигационной системы гораздо больше, чем недостатков. Начнем с того, что ею можно пользоваться практически в любом районе Мирового океана. Кроме того, специалисту, обслуживающему бортовой приемоиндикатор, не требуются специальные пособия, таблицы и карты. Широта и долгота определяются автоматически. А раз так, то традиционная работа штурманов с карандашом и линейкой начинает понемногу уходить в область преданий.

СИСТЕМА

ВНЕШНЕГО

УПРАВЛЕНИЯ

АКИМ ЛЯЛИКОВ, инженер Ленинград

Наверно, за всю историю цивилизации не создавалось столь сложных сооружений, как современные океанские суда. При их проектировании, постройке и эксплуатации используются самые последние достижения науки и техники. Даже лазеры, полимеры, ядерная энергетика и электронные устройства представляют собой лишь отдельные элементы крупных судов.

Чрезвычайная сложность судового набора, систем и механизмов объясняется тем, что судам приходится единоборствовать с объединенными силами слепой стихии, автономно выполняя свою работу. А ведь и в наши дни Регистр Ллойда ежегодно фиксирует от 1500 до 2500 аварий и катастроф на море! Напомню, в число терпящих бедствие входят и огромные супертанкеры, рудовозы, оснащенные совершенной техникой.

Сложность корабельной техники и трудности, связанные с ее обслуживанием н управлением собственно судном, проистекают из-за того, что и небольшим портовым буксиром, и гигантским суперлайнером командует один только человек. Он обязан непрерывно наблюдать за состоянием атмосферы, океана, своим и встречными судами. В критической ситуации только капитан обязан мгновенно оценить обстановку, принять верное решение, успев к тому же предусмотреть и возможные последствия своих действий.

Раньше все было куда проще. На заре мореплавания обладатель плота или челна-однодревки сам приводил свое плавсредство в движение и управлял им. Прошли века, и на помощь судоводителю поочередно пришли парус, паровая машина, турбина, ядерная силовая установка. Одновременно на судах появлялись помощники капитана, штурман, механики, которые взяли на себя часть информации, поступающей к судоводителю. Процесс

31