Curs Navigatie Electronica

download Curs Navigatie Electronica

of 105

  • date post

    17-Jul-2016
  • Category

    Documents

  • view

    51
  • download

    3

Embed Size (px)

description

dfsafasfasfasfas

Transcript of Curs Navigatie Electronica

  • Navigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie Electronic

    1

    Conf.univ.dr. Radu Hanzu-Pazara

    S.l.dr. Anastasia Varsami

    Navigaie electronic (note de curs)

  • Navigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie Electronic

    2

  • Navigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie Electronic

    3

    Sistemele electronice de navigaie au aprut pe scara istoriei evoluiei tehnice odat cu dezvoltarea tehnico-tiinific i industrial cunoscut de-a lungul secolului al XX-lea.

    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).

  • Navigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie Electronic

    4

  • Navigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie Electronic

    5

    1.1. Sisteme electronice de navigaie i frecvenele de lucru ale acestora

    Undele 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.

  • Navigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie Electronic

    6

    Abreviere Banda Frecvena Lungimea de und AF Audio 0 Hz 20 kHz la 15 km RF Radio 10 kHz 300 GHz 30 km la 0,1 cm

    VLF Ultra scurt 10 30 kHz 30 km la 10 km LF Scurt 30 300 kHZ 10 km la 1 km MF Medie 300 3000 kHz 1 km la 100 m HF nalt 3 30 MHz 100 m la 10 m

    VHF Foarte nalt 30 300 Mhz 10 m la 1 m UHF Ultra nalt 300 3000 MHz 1 m la 10 cm SHF Supra nalt 3 30 GHz 10 cm la 1 cm EHF Extrem de nalt 30 300 GHz 1 cm la 0,1 cm

    Tabelul 1.1 Spectrul frecvenelor

    Caracteristicile de propagare ale undelor radio depind de frecvena utilizat.

    Denumire i frecven Mod de propagare Caracteristici Ultra scurt 3 30 kHz Unde de suprafa (terestre) Transmitoare foarte puternice

    i antene mari Scurt 30 300 kHz Unde de suprafa i

    componente reflectate de atmosfer

    Transmitoare puternice, numr limitat de canale,

    posibile distorsionri Medie 0.3 3 MHz Unde de suprafa ziua. Unele

    componente reflectate de atmosfer noaptea

    Acoperire mare noaptea, posibile distorsionri

    nalt 3 30 MHz Unde reflectate de atmosfer pe distane mari

    Acoperire global utiliznd reflecia din ionosfer

    Foarte nalt 30 300 MHz n principal unde spaiale Acoperirea depinde de nlimea antenei

    Ultra nalt 0.3 3 GHz Numai unde spaiale Utilizare satelii i puncte terestre

    Supra nalt 3 30 GHz Numai unde spaiale Satelii i radar Extrem de nalt 30 300 GHz Numai unde spaiale Nu se utilizeaz pentru

    comunicaii mobile Tabelul 1.2 Caracteristicile benzilor de frecven radio

    1.2. Caracteristicile frecvenelor utilizate

    1.2.1. Banda de frecven ultra scurt

    Propagarea 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

  • Navigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie ElectronicNavigaie Electronic

    7

    lungime de 15 km, uzual acestea se realizeaz cu sprijinirea capetelor antenei pe dou vrfuri muntoase.

    1.2.2. Banda de frecven scurt

    Comunicarea 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 medie

    Atenuarea 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 nalt

    Aceast 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 utilizarea frecvenelor din part