curs navigatie electronic a

Download Curs Navigatie Electronic A

If you can't read please download the document

Post on 26-Jun-2015

548 views

Category:

Documents

19 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Navigaie Electronic

S.l. drd. Radu Hanzu-Pazara

Navigaie electronic(note de curs)

1

Navigaie Electronic

2

Navigaie Electronic

Sistemele electronice de navigaie au aprut pe scara istoriei evoluiei tehnice odat cu dezvoltarea tehnico-tiinific i industrial cunoscut de-a lungul secolului al XXlea. Necesitatea dezvoltrii acestor mijloace de navigaie s-a impus odat cu creterea complexitii activitilor de transport pe ap. Tehnicile tradiionale de navigaie utilizate pn la nceputul secolului al XX-lea ofereau suficient precizie i rapiditate n determinarea poziiei comparativ cu nevoile de transport ale vremii. Aceste tehnici sunt folosite cu succes i astzi datorit independenei fa de resursele tehnice de la bordul navelor. Principalul dezavantaj al tehnicilor tradiionale de navigaie este dat de imposibilitatea aplicrii lor n orice condiii de vreme i/sau amplasare geografic. Alte dezavantaje ale procedeelor clasice sunt reprezentate de durata de timp necesar efecturii observaiilor, erorilor aleatoare i sistematice care pot aprea, etc. Creterea traficului de mrfuri transportate pe mare a dus la necesitatea apariiei unor tehnici noi de determinare a poziiei navei i prezervarea drumului acesteia n condiii de siguran. Odat cu dezvoltarea industrial din prima jumtate a secolului al XX-lea a aprut o nou ramur a navigaiei, bazat pe tehnologia electronic. nceputul navigaiei electronice a constat n introducerea la bordul navelor a radiogoniometrului, primul mijloc de navigaie care a oferit independen de navigarea n condiii de vizibilitate redus. Muli ani a fost singurul mijloc de navigaie radioelectronic. n preajma celui de al doilea rzboi mondial au aprut tehnici de radio i hidro locaie, destinate iniial armatei, dar, mai apoi dezvoltate pe larg i pentru navigaia comercial. Sistemele RADAR sunt utilizate att pentru stabilirea poziiei navei proprii ct i pentru detecia intelor apropiate. Necesitile crescnde aprute dup cel de-al doilea rzboi mondial n ceea ce privete precizia i fiabilitatea determinrii poziiei navei a dus la introducerea pe scar larg a sistemelor electronice de navigaie hiperbolic Loran, Decca i Omega. n paralel cu tehnicile de navigaie hiperbolic, odat cu dezvoltarea tehnologiilor spaiale au fost introduse i sistemele de navigaie cu ajutorul sateliilor artificiali. Exist i o serie de alte tehnici complementare de navigaie electronic folosind principiul ineriei (navigaia inerial).

3

Navigaie Electronic

4

Navigaie Electronic

1.1. Sisteme electronice de navigaie i frecvenele de lucru ale acestoraUndele radio nu pot i nu trebuie s respecte graniele internaionale, lucru ce a dus de multe ori la dispute ntre state privind utilizarea diferitelor frecvene. n acest context a aprut Organizaia Internaional pentru Telecomunicaii (ITU), care reglementeaz i aloc frecvene pentru diferite servicii, precum i supravegheaz modul de utilizare al acestora pe plan internaional. Toi utilizatorii sistemelor de telecomunicaii trebuie s cunoasc faptul c au dreptul, conform licenei deinute, s utilizeze numai anumite frecvene alocate n scopul transferului de informaii. n caz contrar, n domeniul telecomunicaiilor s-ar produce un adevrat haos, n special prin suprapunerea frecvenelor de lucru ale diverilor operatori. Serviciile eseniale de comunicaii, aeriene, maritime i terestre nu ar putea funciona altfel i asigura n acelai timp gradul necesar de siguran i securitate a serviciilor aferente. Sistemele de navigaie radio au necesitat ntotdeauna o mare atenie din partea operatorilor. Realizarea unor sisteme de navigaie radio performante situate la bordul unei nave pe mare a creat multe probleme inginerilor navali. Nava fiind construit din oel, care plutind n ap srat devine un foarte bun generator de cmp electromagnetic, capabil s resping sau s reflecte undele radio. De asemenea, alt problem aprut n cazul navelor moderne, este reprezentat de suprastructurile metalice, care reprezint obstacole n cale transmisiei i recepiei undelor radio, indiferent de performana antenelor amplasate la bord Sistemele de navigaie i comunicaii maritime au alocate frecvene specifice de lucru, astfel: Loran-C pe frecvena medie de 100 kHz Navtex transmisii date pe 518 kHz Voce, radiotelex i comunicare digital selectiv n banda de frecven medie 1.6 3.4 MHz Voce, radiotelex i DSC n benzile de nalt frecven cuprinse ntre 3 i 30 MHz Voce i DSC n banda de foarte nalt frecven 30 300 MHz RADAR i SART pe frecvena de 9 Ghz GPS pe frecvene din banda L Comunicaii INMARSAT n banda de frecven L n fiecare caz, frecvena de lucru a fost aleas pentru a satisface dou criterii de baz, acela al ariei geografice acoperite i al abilitii de a transporta informaiile necesare. Aria geografic acoperit de undele radio este influenat de muli parametrii, aria poate fi definit, n principiu, de alegerea benzii de frecven, care va determina metoda de propagare a undelor radio.

5

Navigaie ElectronicAbreviere AF RF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF Banda Audio Radio Ultra scurt Scurt Medie nalt Foarte nalt Ultra nalt Supra nalt Extrem de nalt Frecvena 0 Hz 20 kHz 10 kHz 300 GHz 10 30 kHz 30 300 kHZ 300 3000 kHz 3 30 MHz 30 300 Mhz 300 3000 MHz 3 30 GHz 30 300 GHz Lungimea de und la 15 km 30 km la 0,1 cm 30 km la 10 km 10 km la 1 km 1 km la 100 m 100 m la 10 m 10 m la 1 m 1 m la 10 cm 10 cm la 1 cm 1 cm la 0,1 cm

Tabelul 1.1 Spectrul frecvenelor

Caracteristicile de propagare ale undelor radio depind de frecvena utilizat. Denumire i frecven Ultra scurt 3 30 kHz Scurt 30 300 kHz Mod de propagare Unde de suprafa (terestre) Unde de suprafa i componente reflectate de atmosfer Unde de suprafa ziua. Unele componente reflectate de atmosfer noaptea Unde reflectate de atmosfer pe distane mari n principal unde spaiale Numai unde spaiale Numai unde spaiale Numai unde spaiale Caracteristici Transmitoare foarte puternice i antene mari Transmitoare puternice, numr limitat de canale, posibile distorsionri Acoperire mare noaptea, posibile distorsionri Acoperire global utiliznd reflecia din ionosfer Acoperirea depinde de nlimea antenei Utilizare satelii i puncte terestre Satelii i radar Nu se utilizeaz pentru comunicaii mobile

Medie 0.3 3 MHz

nalt 3 30 MHz Foarte nalt 30 300 MHz Ultra nalt 0.3 3 GHz Supra nalt 3 30 GHz Extrem de nalt 30 300 GHz

Tabelul 1.2 Caracteristicile benzilor de frecven radio

6

Navigaie Electronic1.2. Caracteristicile frecvenelor utilizate

1.2.1. Banda de frecven ultra scurtPropagarea semnalelor radio se face utiliznd combinarea undelor terestre i spaiale. Necesit transmitoare de putere mare pentru a combate curbura terestr i pot fi ghidate pe distane mari. Deoarece posed o lungime de und foarte mare necesit antene de dimensiuni mari. De exemplu, la 10 kHz lungimea de und este de 30 km. O anten eficient trebuie s aib o lungime de 15 km, uzual acestea se realizeaz cu sprijinirea capetelor antenei pe dou vrfuri muntoase.

1.2.2. Banda de frecven scurtComunicarea se realizeaz n special cu unde terestre care se atenueaz odat cu creterea frecvenei. Acoperirea depinde de amplitudinea puterii transmitorului i de eficiena antenei utilizate. Acoperirea ateptat de la un transmitor de putere dat este cuprins ntre 1500 i 2000 km. Lungimea de unde se reduce n cazul utilizrii de antene de dimensiuni mici. De asemenea, componenta atmosferic a propagrii undelor scurte poate cauza anumite probleme pe timpul nopii cnd se produce ntoarcerea din ionosfer.

1.2.3. Banda de frecven medieAtenuarea undelor terestre crete rapid cu frecvena, n captul bandei efectul acesteia devine nesemnificativ. Pentru un transmitor de putere dat, aadar, acoperirea undelor terestre este invers proporional cu frecven. Acoperirea tipic este cuprins ntre 1500 km pn la sub 50 km pentru un semnal transmis, utiliznd un transmitor de 1 kW legat de o anten corespunztoare. n banda de sub 1500 kHz, undele atmosferice se ntorc din ionosfer att ziua ct i noaptea i astfel transmisiile pe aceste unde nu pot fi realizate. Peste 1500 kHz undele reflectate au o mare fiabilitate dar sunt afectate de schimbrile din ionosfer datorate modificrilor diurne, sezoniere i a exploziilor solare.

1.2.4. Banda de frecven naltAceast band de frecven este utilizat n special pentru comunicaiile terestre globale. Undele terestre sunt de asemenea atenuate odat cu creterea frecvenei. La captul inferior al bandei, se pot utiliza unde terestre, dar modul general de propagare este cel atmosferic. Deoarece ionizarea stratului nalt al atmosferei depinde de radiaia solar, reflectarea undelor din ionosfer va fi sporadic, de asemenea predictibil. n partea inferioar a benzii, pe durata zilei, undele sunt absorbite de atmosfer i nu se mai reflect. Comunicarea se realizeaz n principal cu ajutorul undelor terestre. Noaptea, de obicei, undele din partea inferioar a benzii se reflect i comunicarea poate fi realizat pe aceste frecvene, dar n general distorsionat. Undele din partea superioar a benzii trec de ionosfer i se pierd. Cei mai muli operatori pe aceast band de frecven evit

7

Navigaie Electronicutilizarea frecvenelor din partea inferioar i superioar a benzi, utiliznd cu precdere frecvenele din zona median a benzii.

1.2.5. Banda de frecven foarte naltn acest caz, att undele terestre, ct i undele atmosferice sunt virtuale, inexistente i pot fi ignorate. Comunicarea se realizeaz cu ajutorul undelor spaiale care pot fi reflectate de pmnt. Undele spaiale ofer efectiv comunicare direct i n consecin, nlimea antenei, att a transmitorului, ct i a receptorului devine un factor important. O anten utilizat pentru comunicare n banda foarte nalt poate fi de asemenea direcional. Dispunerea de obiecte de dimensiuni mari n calea undelor spaiale produc aa numite zone oarbe, condiii n care recepia este extrem de dificil, chiar imposibil.

1.2.6. Banda de frecven u