Далекомірна радіонавігаційна система (ДРНС) включає в себе наземне обладнання (дальномерний радіомаяк СД-67, СД 75) і бортове обладнання (літаковий далекомір).
Парк літаків далекомір на борту випромінює електромагнітні імпульси (радіохвилі) в усіх напрямках. Наземний радіомаяк приймає їх і через фіксований час затримки (50 мікросекунд) випромінює відповідний сигнал, який приймається на борту
Час t між випромінюванням імпульсу далекоміром і прийомом їм же у відповідь імпульсу складається з часу проходження імпульсу «туди» (від літака до радіомаяка), такого ж часу проходження сигналу у відповідь «назад» і часу затримки. Знаючи швидкість поширення радіохвиль с. можна визначити відстань до маяка
Оскільки радіохвилі УКХ-діапазону поширюються по прямій, то L в цій формулі - це похила дальність (по прямій лінії від літака до радіомаяка).
В даному випадку виходить, що бортове обладнання як би запитує інформацію у радіомаяка, тобто є запитувачем (interrogator), а радіомаяк відповідає йому, є відповідачем (transponder).
Це загальний принцип вимірювання дальності, але насправді, звичайно, все складніше і цікавіше. Далекомір випромінює не поодинокі, а парні імпульси (інтервал між імпульсами в парі, наприклад, 12 мкс) і радіомаяк «відповідає» тільки в тому випадку, якщо отримав саме такий імпульс. В іншому випадку йому довелося б відповідати на всі випадкові імпульси, які якесь інше обладнання передало на цій частоті (наприклад, стільниковий зв'язок працює в близькому діапазоні частот).
Всі літаки, що працюють з даними радіомаяків, випромінюють імпульси на одній частоті, але інтервал між парами імпульсів у всіх ЗС різний, у кожного своя частота повторення імпульсів PRF (Pulse Repetition Frequency). Відповідач радіомаяка посилає імпульси з такою ж PRF, з якою прийняв сигнали від даного літака. Це зроблено для того, щоб кожен літак отримав відповідь саме на свій сигнал, а не для іншого ВС.
Крім того, радіомаяк відповідає не на тій частоті, на якій він сигнал прийняв, а на що відрізняється від неї на 63 МГц. Це зроблено для того, щоб бортовий далекомір не прийняв помилково за відповідний сигнал радіомаяка власні імпульси, відбиті від якихось об'єктів (гір, хмар, фюзеляжу). В іншому випадку могло б статися так, що далекомір випромінюючи запитні імпульси, вони відбилися від гори, далекомір їх прийняв і вважав, що це відповідні імпульси від радіомаяка.
При включенні бортового обладнання DME воно спочатку працює в режимі пошуку і передає запитні імпульси з частотою 150 пар в секунду. Коли у відповідь сигал отриманий (зазвичай через 4-5 секунд) частота проходження імпульсів зменшується до 25 в секунду.
Пропускна здатність наземного відповідача обмежена, він може не встигати відповісти всьому безлічі літаків, які його запитують. Зазвичай радіомаяк здатний обслужити одночасно 100 літаків. Якщо їх в зоні дії маяка знаходиться більше, то перестають обслуговуватися найбільш слабкі сигнали, від найбільш віддалених літаків.
Для роботи DME виділений діапазон частот від 960 до 1215 МГц. Це дециметрові хвилі (UHF) ультракороткохвильової діапазону, звідки випливає, що вони поширюються в межах дальності прямої видимості. Тому до них відноситься все, що говорилося раніше про максимальну дальність дії засобів УКХ-діапазону.
Перерахунок похилій дальності в горизонтальну. Далекомірні системи безпосередньо вимірюють похилу дальність, але для навігації частіше необхідна дальність горизонтальна. Для визначення МС, тобто розташування ЗС на земній поверхні, пілот відкладає дальність на карті, тобто в горизонтальній площині. Очевидно, що за величиною похила і горизонтальна дальності розрізняються, і якщо замість горизонтальної дальності використовувати похилу (наприклад, відклавши її на карті), то буде мати місце похибка. Вона матиме систематичний характер, оскільки за даних умов буде мати одну і ту ж величину.
Зрозуміло, ця похибка виникає не з вини самої далекомірної системи (вона-то вимірює дальність правильно), а з вини пілота, який замість однієї величини використовує іншу.
З урахуванням сферичності Землі розрахувати горизонтальну дальність за відомою похилій можна за формулою
де H - висота польоту; R - радіус Землі. 6371км
Можна звернути увагу, що в цій формулі величина H / R дуже мала (порядку однієї тисячної), отже, знаменник під коренем дуже близький до одиниці. Тому цю формулу цілком можна спростити:
Очевидно, що ця формула відповідає теоремі Піфагора і передбачає, що Земля пласка (рис. 6.3). Однак ним повною мірою можна користуватися, враховуючи, що в цивільній авіації виконуються польоти не на такі вже й великих висотах, особливо в порівнянні з радіусом Землі. Наприклад, якщо політ виконується на висоті H = 10 км і виміряна L = 300 км, то за точною формулою (з урахуванням сферичності Землі) отримаємо D = 299,598 км, а по наближеною (на площині) D = 299,833 км. Тобто похибка становитиме всього 235 метрів. Це можна порівняти з випадковою похибкою вимірювання дальності за допомогою DME. Таким чином, враховувати сферичність Землі при розрахунку горизонтальної дальності не має особливого сенсу, особливо на невеликих удалениях.
На практиці прийнято вважати, що цілком допустимо не перераховувати похилу дальність в горизонтальну (тобто, прийняти D = L) в разі, якщо похила дальність перевищує висоту польоту в 5-7 разів і більше.
Наприклад, якщо H = 10 км, а L = 70 км (в сім разів більше), то отримаємо D = 69,3 км. Похила дальність відрізняється від горизонтальної на 700 м. У більшості випадків цієї похибкою можна знехтувати, адже сучасний літак пролітає цю відстань за 3 сек.
Але якщо при польоті на тій же висоті похила дальність складає всього L = 30 км, то їй відповідає D = 28,3 км. Похибка в 1,7 км є вже досить суттєвою, особливо при польоті в районі аеродрому, де потрібна вища точність навігації.
При польоті на радіомаяк або від нього легко визначити шляхову швидкість з використанням секундоміра.
Для більш точного визначення W пройдений відстань повинна бути великим
Вимірявши дві дальності до двох радіомаяків DME можна визначити місце літака на карті. Навігаційного параметру дальність відповідає ЛРР, що має форму кола. Побудувавши на карті дві ЛРР можна знайти МС в точці їх перетину. Два кола, взагалі кажучи, перетинаються в двох точках, в кожній з яких дальності мають виміряні значення. Виникає питання: в який з цих двох точок насправді знаходиться ВС? Це питання доводиться вирішувати окремо, але зазвичай великої проблеми тут немає. Ці дві точки найчастіше знаходяться досить далеко один від одного. Зазвичай ВС летить поблизу заданого маршруту і приблизний район розташування ЗС відомий. Якщо одна з точок виявилася поблизу ЛЗП, а інша в сотні кілометрів від неї, то пілот легко визначить, де ВС знаходиться на самому ділі. Точність МС більше залежить від точності графічної роботи, ніж від точності визначення відстаней.
