В. Разностно-дальномерный метод (доплеровский интегральный)

Этот метод основан на измерении разности топоцентрических расстояний между судном и двумя положениями одного и того же НКА в последовательные моменты времени.

В своем движении по орбите НКА последовательно проходит точки S₁, S₂ и т.д. расстояние между которыми называется базой, длина которой определяется как:

(23.19)

где t_И – время интегрирования – промежуток времени между двумя последовательными моментами наблюдения НКА.

Если измерить разность расстояний

(23.20)

двух последовательных положений НКА, то место наблюдателя окажется на изоповерхности, представляющей собой гиперболоид вращения, фокусы которого совпадают с концами базы, то есть положениями НКА на орбите в моменты начала и конца наблюдений. Гиперболоид образован вращением гиперболы, соответствующей измеренной разности расстояний D D вокруг базы и является поверхностью второго порядка.

Пересечение гиперболоида с поверхностью Земли дает изолинию – сложную кривую, близкую по форме к сферической гиперболе. На этой гиперболе и будет находиться судно.

Когда база займет новое положение измеряют вторую разность расстояний

(23.21)

и получают второй гиперболоид и вторую гиперболу, соответствующую величине D D₂.

Аналогично можно получить D D₃ и третью гиперболу и т.д. Место судна получается в точке пересечения 2-х, 3-х и более гипербол.

Разность расстояний D D_i можно получить подсчетом числа импульсов доплеровской частоты в течении промежутка времени, необходимого НКА для прохождения длины базы. Такой подсчет математически представляет собой интегрирование доплеровского смещения частоты по времени, в результате которого получаем:

(23.22)

где N_s – подсчитанное число импульсов биений доплеровской частоты.

Таким образом, каждому N_s соответствует вполне определенное значение разности расстояний от судна до двух последовательных положений НКА на орбите в моменты начала и конца времени t_И – интервала интегрирования.

Постоянная величина d_t × t_И – погрешность в определении числа импульсов биений из-за сдвига частоты опорного генератора судового приемоиндикатора.

В этом методе спутниковая РНС аналогична наземной гиперболической РНС.

В судовом ПИ спутниковой РНС «Транзит» были приняты t_И = 2 мин., 1 мин., 30 с, 24 с. При D Т_Иmax = 16 мин. может быть получено соответственно 8, 16, 32 и 40 линий положения.

Так как гиперболы на поверхности Земли пересекаются в двух точках, то определение места судна будет двузначным и разрешение этой двузначности выполняются по счислению пути судна.

В состав судового ПИ входит ЭВМ, так как получаемая от НКА информация не может быть обработана вручную.

В среднеорбитальных СНС при этом методе используются три разности до 4-х НКА, так как при постоянстве D¢ за время навигационных определений разности псевдодальностей равны разностям истинных дальностей, для определения которых требуется только три независимых уравнения.

Навигационным параметром является D D_ij. Поверхности положения представляют собой поверхности двухполостного гиперболоида вращения, фокусами которого являются координаты опорных точек i и j (центров масс i -го и j -го НКА). Расстояние между этими опорными точками называется базой. Если расстояния от опорных точек (НКА) до подвижного объекта велики по сравнению с базой, то гиперболоид вращения в окрестностях точки подвижного объекта совпадает со своей асимптотой – конусом, вершиной которого выступает середина базы.

Точность определения места подвижного объекта совпадает с точностью определения этих координат псевдодальномерным способом.

Недостаток разностно-дальномерного метода заключается в том, что в нем не может быть измерено смещение D¢, то есть смещение шкалы времени подвижного объекта.