Системы координат, применяемые в навигации

Пространство вообще является трехмерным и, конечно, система координат должна включать в себя три перпендикулярных оси. Одна из этих осей – вертикальная – является осью высот. Измерение и порядок отсчета высот рассмотрим далее, а здесь речь будет идти о горизонтальных координатах, характеризующих местоположение точки (МС, ППМ и т.п.) на земной поверхности.

1. Географическая система координат.

Системы координат, относящиеся к этому виду (нормальные сферические, геодезические и астрономические), уже нами рассмотрены. Достоинством таких систем заключается в том, что они являются едиными для всей Земли: координаты точки однозначно определяют ее местоположение. Но они неудобны для определения местоположения ВС относительно заданной траектории. Например, зная широту и долготу, невозможно сразу сказать, находится ВС на ЛЗП или уклонилось от нее.

2. Ортодромические системы координат.

Ортодромические системы (grid systems) являются обобщающим случаем сферических координат. Вместо «настоящих» меридианов и параллелей, как в географических системах, используются меридианы и параллели условные, наиболее удобно расположенные относительно маршрута полета.

В ортодромических системах осями являются две ортодромии, перпендикулярные друг другу в начале системы координат. В зависимости от того, как направлены эти оси и где расположено начало системы координат, их делят на две группы.

а) Главноортодромические.

Начало обычно размещается в ИПМ, а одну из осей, называемую главной ортодромией, направляют вдоль маршрута, например так, чтобы она проходила через КПМ либо вблизи всех ППМ. Главная ортодромия является экватором такой условной сферической системы координат. Вторая ось направляется вправо от направления полета (рис.1.16).

Координаты могут быть выражены как в линейной мере (в километрах), так и в угловой мере аналогично широте и долготе.

Рис. 1.16. Главноортодромическая система координат

Преимущество главноортодромической системы состоит в том, что она используется одна на весь маршрут. Можно заранее рассчитать в этой системе координаты ППМ и близко расположенных радиомаяков, определять МС. Недостаток же ее заключается в том, что по значениям координат, например: Х и У, невозможно судить непосредственно о расположении ВС относительно ЛЗП. Даже при точном следовании по маршруту обе координаты будут изменяться, поскольку маршрут имеет изломы и участки маршрута, как правило, не совпадают ни с одной из осей. Вместе с тем, такие системы координат применяются в пилотажно-навигационных комплексах некоторых типов ВС. Система координат такого типа может использоваться и при внемаршрутных полетах, когда полеты производятся в ограниченном районе, например, при выполнении авиационных работ. В этом случае начало системы координат располагают в одной из точек этого района (например, на аэродроме вылета), а оси направляют по меридиану и перпендикулярно к нему (по касательной к параллели).

б) Частноортодромическая система координат.

Эта система координат для каждого участка маршрута своя. Одна из осей (ось S) направляется по ЛЗП данного участка в направлении полета, а вторая (ось Z) – вправо от нее.

В зависимости от того, где расположено начало системы координат, различаются два варианта таких систем.

В первом случае начало системы координат, то есть точка, где обе координаты равны нулю, располагается в начальном ППМ данного участка маршрута, то есть в том ППМ, от которого летит ВС (рис.1.17.а).

Рис. 1.17. Два варианта частноортодромических систем координат

В этом случае координата Z совпадает с линейным боковым уклонением (ЛБУ), а координата S – с пройденным от ППМ расстоянием.

ЛБУ – это расстояние от МС до ЛЗП, измеренное, разумеется, по перпендикуляру к ЛЗП. Измеряется ЛБУ в километрах и считается положительным при уклонении вправо и отрицательным при уклонении влево, то есть знак ЛБУ соответствует знаку координаты Z. ЛБУ соответствует английский термин cross-track error, сокращенно обозначаемый как XTE (здесь буква Х заменяет слово cross, которое означает и «крест», и «поперечный»).

Пройденным расстоянием S пр называется расстояние между ППМ, от которого летит ВС, и проекцией МС на ЛЗП, то есть основанием упомянутого перпендикуляра. Обратите внимание, что S пр измеряется вдоль ЛЗП и вовсе не является длиной пути ВС от ППМ до текущего МС. Если ВС развернется в середине участка и вернется в ППМ, S пр будет равно нулю, независимо от того, какое расстояние пролетело ВС.

Такой выбор системы координат удобен для экипажа. Если он знает Z и S, то он знает, насколько ВС уклонилось от ЛЗП и насколько он удалился от ППМ. Зная длину участка маршрута, легко определить и оставшееся расстояние S ост. Очевидно, что для точного следования по ЛЗП необходимо стремиться выдерживать Z =0.

Во втором случае (рис.1.17, б) начало системы координат находится в конечном ППМ участка на котором летит ВС. Координата Z по-прежнему соответствует ЛБУ, а координата S является отрицательной и равной по абсолютной величине оставшемуся расстоянию. Это тоже удобно. При выполнении полета S, оставаясь отрицательной, увеличивается, то есть уменьшается по абсолютной величине. Момент, когда S станет равна нулю, будет соответствовать пролету ППМ. Существуют такие автоматизированные навигационные системы, выдающие экипажу S и Z, в которых сам экипаж может выбрать, каким вариантом расположения начала системы частноортодромических координат будет пользоваться. Но большинство современных ВС оборудовано системами, в которых однозначно предусмотрен второй из рассмотренных вариантов.

3. Полярная система координат.

Полярные координаты объекта (самолета, радиостанции, ориентира и т.д.) определяются относительно какой-либо заранее оговоренной или подразумеваемой точки (как бы полюса этой системы координат). Этой точкой обычно бывает радиомаяк или самолет. Разумеется, нельзя говорить о полярных координатах радиомаяка относительно самого радиомаяка или о координатах самолета относительно самого себя. Поэтому, когда говорят о полярных координатах ВС, начало координат подразумевается в другой точке (обычно, радиомаяке), и наоборот, полярные координаты радиомаяка могут быть указаны относительно самолета.

Координатами в полярной системе являются пеленг (bearing) и дальность (distance) (рис.1.18).

Рис. 1.18. Полярная система координат

Дальность – расстояние от начала системы координат до объекта (точки). Различают дальность наклонную L (или НД), измеренную по прямой от радиомаяка до рассматриваемой точки (например, до ПМС), и горизонтальную D (или ГД) от радиомаяка до точки на земной поверхности под самолетом, то есть до МС (рис.1.19). Наклонная дальность всегда больше горизонтальной, а совпадает с ней, когда рассматриваемая точка (например, самолет) находится на поверхности земли. Наклонная дальность непосредственно измеряется радионавигационными системами. Горизонтальная дальность используется для определения МС на карте.

Рис. 1.19. Наклонная и горизонтальная дальности

Пеленг (П) – угол в горизонтальной плоскости между направлением, принятым за начало отсчета, и направлением на объект. Отсчитывается по часовой стрелке и измеряется от 0˚ до 360˚. Если объект находится к северу, его пеленг 0˚, если к востоку – 90˚, к югу 180˚, а к западу 270˚.

Часто вместо специфического навигационного термина «пеленг» используется общепринятый (например, в географии) термин «азимут». Это одно и то же.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: