Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ГЛАВА 1
ЭЛЕМЕНТЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ НАВИГАЦИИ
1.1. Общая характеристика навигационных задач
Первоначально под термином "навигация" подразумевались лишь способы вождения морских кораблей настоящее время термин распространен и на способы вождения объектов, как самолеты, вертолеты, космические корабли и не относится к вождению объектов, траектории движения, которых заранее жестко определены и положение которых известно в любой момент времени, например железнодорожных составов, автомобилей. Таким образом, навигация — это наука о методах и средствах вождения подвижных объектов по установленным траекториям.
В связи со специфическими особенностям вождения морских,
воздушных и космических объектов в навигация выделились
соответствующие направления: морская навигация, воздушная (аэронавигация) и космическая.
Основная задача навигации — вывод подвижного объекта по оптимальной (наивыгоднейшей для данных условий) траектории в заданную точку или область пространств в заданный момент времени. Решение этой общей задачи подразделяют частных задач, разнообразных по характеру и метода решения. К частным задачам навигации относят:
выбор и расчет оптимальной траектории движения объекта и временных характеристик движения (при подготовке к полету и в процессе полета с учетом изменения условий полета);
измерение основных навигационных параметров движения объекта, т. е. величин, характеризующих текущие координаты объекта, направление и скорость его перемещения.
сравнение результатов определения навигационных параметров с заданными или расчетными значениями разработка корректирующих команд (сигналов), обеспечивающих движение объекта, необходимое для решения основной навигационной задачи.
Кроме того, из определения основной навигационной задачи следует, что к указанным частным задачам необходимо добавить операции по непосредственному воздействовать на органы управления объекта с целью изменения его углового положения (либо стабилизации) относительно центра масс. Процессы навигации применительно к конкретным типам подвижных объектов получили названия самолето-, вертолето- и кораблевождения. (для морских судов). При этом единый процесс обеспечения движения ВС при самолето- и вертолетовождении разбивают на две взаимосвязанные задачи:
собственно навигационную задачу перемещения центра масс ВС заданной пространственно - временной траектории и пилотирование — управление угловым положением ВС относительно цен: его масс (изменение или стабилизация углов крена, тангажа.
В полете на воздушных трассах и в районах аэропортов : одновременно находиться большое число ВС, что приводит к не ходимости постоянного диспетчерского контроля и регулировка процесса выполнения полетов, поддержания установленного именного процесса движения ВС в воздушном пространстве для обеспечения регулярности и безопасности полетов. Этот круг задач решают методе и средствами управления воздушным движением (УЗД) путем посредственной передачи команд (управляющей информации) борт ВС руководителем полета либо автоматической передачи данных а также путем суточного и перспективного планирования воздушного движения.
Для определения навигационных параметров в процессе полета ВС применяют различные технические средства навигации, которые в соответствии с используемыми в них физическими принципа, работы можно разделить на пять основных групп.
1..Геотехнические средства
1.2. Системы координат
Для определения параметров, характеризирующих положение и движение ЛА в околоземном и космическом пространстве, используются навигационные сигналы радио-, оптического и звукового диапазонов.
Таким образом, в качестве навигационного пространства целесообразно сообразно полагать пространство, содержащее перемещающие навигационный сигнал. От метрических свойств такого пространства! будут зависеть траектории сигналов и, в частности, геометрические свойства радиоволновых полей, используемых РНС.
При использовании современных радионавигационных методов и средств навигационное пространство характеризуют обычно метрикой, полагая траектории сигналов в виде прямых линий! Однако в некоторых случаях метрика рассматриваемого пространства отклоняется от евклидовой. Действительно, траектории сигналов лов РНС, работающих в декаметровых и метровых диапазон радиоволн, будут искривленными вследствие рефракции волн в сфере, соответственно искривленным будет и навигационное пространство! Также могут искривляться и траектории сигналов пространстве под влиянием полей тяготения. При использовании РНС, работающих на длинных волнах, которые дифрагируют вокруг Земли, навигационное пространство будет иметь вид той и иной области поверхности земного шара, а геодезические линии этих поверхности будут соответствовать траекториям сигналов.
Обычно задачи воздушной навигации стремятся аналитически решать в неискривленном пространстве, вводя соответствующие правки на возможное отклонение метрики от евклидовой (поправ на рефракцию радиоволн в атмосфере и ионосфере, на сферичное земного шара и др.). Хотя воздушная навигация по существу трехмерная однако в практике штурманских расчетов часто используют более простую двумерную модель навигационного пространственно (плоскость), а третью координату — высоту — вводят обособленную от двух поверхностных координат. Плоской модели навигационного пространства соответствуют и основы построения навигационного карт. Если подобное упрощение оправдано в воздушной навигации: решение задач навигации ВС в космическом пространстве требу большей точности и, следовательно, более строгого учета фактической кой метрики навигационного пространства соответствующего числа измерений. Поэтому в общем случае навигационное пространство следует полагать искривленным, метрика которого отклоняется с евклидовой (риманово пространство). При этом стремятся алгоритм мы решения навигационных задач для неевклидовых пространств представлять как обобщение алгоритмов обычной евклидовой навигации.
Рассмотрим способы задания координат в трехмерных навигационных пространствах с линейной метрикой. Координатные систем, мы, используемые для решения навигационных задач, классифицируют по следующим признакам: положению начала координатной системы: ориентации первой плоскости отсчета; связанности с тег лом, в центре которого размещено начало координат, и по геометрическим свойствам координат.
Первый признак классификации предполагает возможности размещения начала координатной системы в центре естественного космического тела (планеты, звезды, их совокупности), на его поверхности или вне этого тела (например, может совмещаться с I ВС). Поэтому в зависимости от указанного положения начала координат относительно естественного космического тела их можно подразделить соответственно на астроцентрические, топоцентрические и экзоцентрические. К первой группе из названных систем координат относят гео-, гелио-, селеноцентрическую и другие системы, ко второй — геотопо- и селенотопоцентрическую, к третьей группе — геоэкзо-, селеноэкзоцентрическую и др.
Любая из перечисленных координатных систем может оказаться более удобной в зависимости от условий навигации, поэтому на различных этапах полета объекта может осуществляться переход от одной координатной системы к другой путем преобразования координат. Для задания и отсчета координат объектов на поверхности Земли и в околоземной зоне целесообразно использовать геоцентрическую систему координат, одна координатная плоскость которой проходит через плоскость земного экватора, а две другие перпендикулярны к первой, т. е. геоцентрическую экваториальную прямоугольную несвязанную систему. Для межпланетной навигации удобно использовать гелиоцентрическую орбитальную сферическую несвязанную систему координат.