В подсистеме навигационного обеспечения системы JTIDS принят целый ряд концепций, основной из которых является концепция «республиканского типа», основанная на использовании управляющей навигационной станции и специальной географической «сетки», в которой каждый из абонентов производит свои собственные навигационные расчеты.[1]
Наряду с концепцией «республиканского» типа в системе могут быть реализованы и другие концепции:
типа Оракул — в этом случае все пользователи определяют свое местоположение и получают необходимую навигационную информацию по данным внешнего источника (например радионавигационных систем NAVSTAR, Gallileo и т. п.). Поэтому по мере развертывания СРНС NAVSTAR ее навигационные средства были поступательно интегрированы в подсистему навигационного обеспечения системы JTIDS;
концепция «авторитарного» типа — в этом случае навигационная управляющая станция системы по данным собственных измерений или по принятым данным от других станций определяет местоположение всех станций в системе и эту информацию передает пользователям по радиолинии. Несмотря на желательность принятия такой концепции для командования, которое в этом случае будет иметь возможность оперативно и централизованно контролировать тактическую ситуацию, оперативно принимать решения в соответствии с изменяющейся обстановкой, концепция уязвима с точки зрения живучести системы в целом. Вместе с тем «авторитарный» вариант навигационного обеспечения, видимо, будет реализован при наведении беспилотных ЛА, систем высокоточного базирования с дистанционным управлением и наведением на цель;
концепция «демократического» типа — это вариант «республиканской» организации навигационного обеспечения без управляющих и опорных станций (вывод из строя которых приводит к прогрессирующему снижению точности навигационного обеспечения и к последующей дезорганизации системы). Такая концепция является наиболее предпочтительной с точки зрения живучести системы, и задача ее практической реализации получила к настоящему времени реализацию.[1]
В общем случае в навигационной сетке радиостанций принята определенная иерархия, в которой за некоторыми радиостанциями закрепляются на определенное время те или иные функции. На вершине этой иерархии находится управляющая навигационная станция, обеспечивающая формирование и ориентацию сетки на местности. Другим важным элементом является станция управления временной шкалой, обеспечивающая информацию для синхронизации абонентских шкал времени. Управляющие навигационные станции могут быть как стационарными, так и мобильными. Сеть мобильных управляющих навигационных станций является более предпочтительной ввиду обеспечения большей мобильности и устойчивости всей системы радиосвязи, хотя и обеспечивает меньшую стабильность сетки, чем сеть стационарных станций. На практике применяется смешанная сеть управляющих навигационных станций.
В сетке также предусматриваются и такие элементы, как опорные геодезические точки, обеспечивающие формирование высокоточной геодезической информации и распространение ее в системе ассоциированными радиостанциями. В качестве опорных геодезических используются станции, геодезические координаты которых известны с точностью не хуже 1,5 м. Управляющие и опорные станции, а также сравнительно небольшая группа базовых станций (основные пользователи) осуществляют временную синхронизацию в активном режиме, что является их отличительным признаком. Эти станции предоставляют высокоточную навигационную информацию остальным пользователям в системе с пассивным режимом временной синхронизации и тем самым позволяют определить живучесть системы в боевых условиях.
Для осуществления относительной навигации в геодезической сетке радиосети необходимы источники географической информации. Географическая информация, применяемая в системе JTIDS, делится на три вида:
геодезические постоянные— используются, когда текущие широта и долгота объекта навигации известны по информации, получаемой от некоторого бортового источника, например, при приеме информации от СРНС NAVSTAR;
относительные геодезические координаты— используются, когда известны географические координаты произвольной точки в сетке,
результаты измерения времени приема сигналов — используются, когда известны достаточно точные координаты приемопередатчика, работающего в режиме МДВР.
Принцип построения подсистемы навигационного обеспечения системы JTIDS определяет, что все ее пользователи независимо от своего статуса определяют свое местоположение в сетке, геодезические координаты и относительный азимут.
Архитектура системы навигационного обеспечения системы JTIDS основана на применении специального протокола обмена навигационной информацией, предписывающего определенным станциям специфические функции.
Каждое Р-сообщение содержит специальные блоки, отведенные для передачи информации о точности передаваемого времени, геодезических координатах, относительного местоположения в сетке и относительного азимута. Эти блоки необходимы пользователям для селекции Р-сообщений с более точной (по сравнению с собственной оценкой) информацией. Информация о местоположении радиостанции передается в Р-сообщении с использованием двух систем координат. Первая система координат представляет собой обычную геодезическую систему координат. Соответствующая информация передается в основном теле Р-сообщения. Наряду с основной системой координат используется относительная система координат на плоскости. Информация о координатах в относительной системе координат передается градациями в 1/512-1800 м.[1]
Для привязки своего местоположения к сетке пользователь должен получить информацию об ее начале координат. Эта информация в косвенной форме присутствует в Р-сообщениях.
Инициализацию процесса относительной навигации осуществляет одна из управляющих навигационных станций, на которой координаты некоторого объекта на местности выбираются в качестве начала координат сетки. Управляющая станция затем вычисляет свое местоположение относительно выбранного начала координат сетки и передает в отведенных ей СВИ информацию о своем местоположении в сетке, а также свои географические координаты. Любой пользователь принимает эту информацию непосредственно от управляющей станции и/или от станций, уже работающих в данной сетке, и определяет дальность до соответствующей станции. Затем пользователь вычисляет местоположение начала координат сетки по полученной информации о географических координатах и местоположении в сетке станций, уже работающих в сетке, и определяет свое местоположение в сетке. По координатам управляющей станции и по своим собственным координатам в сетке пользователь может рассчитать прогнозируемое расстояние между ними, а затем сравнить его с результатами измерения дальности в режиме активной синхронизации. Такая процедура позволяет определить погрешность своего местоопределения в сетке. Последовательное ее осуществление позволяет пользователю «войти в синхронизм» с географической сеткой.[1]
9. Организация сетей на базе радиостанций системы JTIDS и применения принципов кодового разделения и ППРЧ
В системе JTIDS коренным образом изменена структура организации радиосетей. Обмен информацией в системе организован с помощью общего для всех пользователей информационного банка. Для этого реализован многостанционный доступ пользователей к информационному банку на основе информации, циркулирующей в сети, организованной по принципу МДВР, причем приемнику информации предоставляется возможность выбора информации к которой он имеет доступ в соответствии с занимаемым приоритетом (рангом), установленным для каждого абонента данной сети, что позволяет своевременно уточнять и корректировать сведения об обстановке, повышая, таким образом, надежность и достоверность полученных данных. [4]
Для обеспечения многосетевой работы предусмотрено запоминание в каждой радиостанции временных сдвигов внешних сетевых шкал относительно собственной сетевой шкалы времени, а также ключевых переменных, характерных для данной сети. При переходе радиостанции из одной сети в другую оператор вводит соответствующий временной сдвиг в память процессора, который рассчитывает текущие фазы ПСП на момент прихода очередного управляющего сообщения. Переход из сети в сеть возможен только в начале каждого цикла после приема и правильной интерпретации управляющего сообщения от опорной радиостанции соответствующей сети. Временная ортогонализация передач при многосетевой работе обеспечивается как хорошими корреляционными свойствами сигналов, так и за счет того, что выход на передачу каждой, радиостанции допускается только в «своей» сети. При переходе в другие сети радиостанции работают только на прием.
Различают основную и вспомогательные сети. В основной сети обмен информацией ведут лишь абоненты, выполняющие боевые задачи. Остальные абоненты объединяются в сети по месту в системе боевого управления, по географическому и другим признакам.
Физически для реализации сетевой работы предусмотрено формирование сетевых шкал времени, привязанных к единой (гринвичской) шкале времени. Сетевая шкала времени имеет периодический дискретный характер с шагом 1/128 с (7,8125 мс) и, по существу, задает нумерацию СВИ в единой шкале времени в пределах сверхцикла [1](19). Материальным носителем единого времени является рубидиевый стандарт времени, а материальным носителем сетевого времени — комбинированная ПСП, имеющая кадровую, цикловую и сверхцикловую компоненты, соответствующих типам временной синхронизации. В качестве кадровой компоненты используется 128-элементная ПСП с длительностью элемента 1/128 с. Цикловая компонента предположительно формируется счетчиком секундных меток, принудительно обнуляемым каждые 12 с. В качестве сверхцикловой компоненты можно использовать 64-элементную ПСП с длительностью элемента 12 с. Нумерация СВИ в сверхцикле задается текущим состоянием генераторов ПСП и счетчика. Начало СВИ привязывается к моменту установки соответствующей фазы комбинированной ПСП.