Shrnutí na Radionavigace a radiolokace

## Úvod Navigace v letectví zahrnuje soubor metod a systémů, které umožňují určovat polohu, trasu a řídit přiblížení a přistání letadla. Tento materiál shrnuje základní principy radionavigace, satelitní GNSS systémy a pozemní navigační majáky používané v civilním letectví. Je určen pro samostudium a klade důraz na jasné vysvětlení, praktické příklady a přehledné srovnání. > **Definice:** Radi​onavigace je obor navigace, který používá radioelektronická zařízení a systémy k určení polohy, směru a vzdálenosti. ## Přehled hlavních oblastí - **GNSS (satelitní navigace)**: globální systémy (GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou), určování polohy pomocí satelitních signálů. - **Pozemní radionavigační systémy**: VOR, DME, ILS (LOC, GS, markerový systém), NDB (historicky). - **Principy měření**: měření času a vzdálenosti, fázové a dopplerovské metody. ## GNSS – principy a fungování ### Co je GNSS > **Definice:** GNSS (Global Navigation Satellite System) je soustava družic a pozemních segmentů, která poskytuje informace o čase a poloze téměř kdekoliv na Zemi. - Nejznámější systémy: **GPS (NAVSTAR, USA)**, **GLONASS (Rusko)**, **Galileo (EU)**, **BeiDou (Čína)**. - GNSS přijímač na palubě určí polohu z analýzy signálů několika družic. ### Princip určování polohy - Poloha se získá měřením vzdálenosti k satelitům. Vzdálenost je určena jako časová prodleva signálu násobená rychlostí světla: $$d = c\,t$$ - Pro přesné určení polohy jsou potřeba signály minimálně ze tří družic pro 2D nebo čtyř družic pro 3D (včetně korekce času). - Satelity jsou synchronizovány velmi přesnými hodinami; požadovaná přesnost měření času je až $1\,\mathrm{ns}$. > **Definice:** Pseudorange je odhadovaná vzdálenost mezi přijímačem a družicí založená na porovnání přijímaného kódu a lokálního generátoru kódu. ### Metody zpracování družicových signálů - Úhloměrná metoda - Dopplerovská metoda - Interferometrická metoda - Měření fáze nosné - Dálkoměrná (pseudorange) Did you know that GNSS přijímač může využít kombinovaná data z více systémů (GPS+Galileo+GLONASS+BeiDou) pro vyšší dostupnost a přesnost? ### Přesnost a dosah - Typická přesnost spotřebitelských přijímačů: desítky až jednotky metrů. - V profesionálních režimech (PPP, RTK) lze dosáhnout přesnosti od centimetrů po milimetry. Fun fact: GNSS systémy používají přesné atomové hodiny na palubě družic, které umožňují měření času s přesností řádově $10^{-9}\,\mathrm{s}$ a tím i velmi přesné určení vzdálenosti. ## Pozemní radionavigační systémy ### NDB (nesměrový radiomaják) > **Definice:** NDB (Non Directional Beacon) je všesměrový maják vysílající nosnou vlnu, jejíž směr lze určit pomocí radiokompasu (ADF). - Vysílá na středních vlnách. - Palubní přístroj ADF (automatic direction finder) ukazuje kursový úhel k majáku. - Dnes je NDB většinou vyřazeno z provozu v moderních sítích. ### VOR (Very High Frequency Omnidirectional Range) > **Definice:** VOR je VKV radionavigační systém, který určuje azimut letadla vzhledem k majáku na frekvencích $108\,-\,118\,\mathrm{MHz}$. - Vysílá signál, jehož fázový posun mezi referenčním a rotačním složením určuje úhel (radial) vůči majáku. - Typy: **CVOR** (konvenční) a **DVOR** (Doppler VOR) — pozemní implementace se liší, palubní přijímač signál vyhodnocuje stejně. Praktický příklad: Nastavíte si VOR frekvenci a indikátor ukáže, jestli letíte po zvolené radiále k/od majáku a zda jste vlevo nebo vpravo. ### DME (Distance Measuring Equipment) > **Definice:** DME měří šikmou vzdálenost mezi palubním dotazovačem a pozemním odpovídačem tím, že měří dobu mezi dotazem a odpovědí. - Pracuje v pásmu $960\,-\,1214\,\mathrm{MHz}$. - Udává šikmou (slant) vzdálenost; dosah až cca $370\,\mathrm{km}$. - Často je spolu umístěno s VOR (DME/VOR) pro kombinovanou navigaci. ### ILS (Instrument Landing System) > **Definice:** ILS je systém přesného přiblížení tvořený kursovým (LOC), sestupovým (GS) majákem a markerovým systémem, který umožňuje bezpečné přiblížení a přistání i za omezené