Устройство приема сигналов коррекции для сверхдлинноволновой фазовой радионавигационной системы

32 С 1 30 И ЕНТ РЕКЦИИ ДЛЯ СВЕРХДЛИННОВОЛНОВ ФАЗОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИОННОЙ С МЫ(57) Сущность изобретения: устройство сигналов коррекции содержит приемник д тор, два демупьтиплексора, фазометричес опорный генератор, датчик времени и да памяти, блок сумматоров, блок фазовра 1 - 2-3-4-9, 6-7-8 - 9, 5-10-4, 3 - 7-8, 2 ил Й ИСТации и в в ГА,;Тюкин С гации и врем Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам 1.(71) Российский институт радионавиг(73) Российский институт радионави УСЯфОЙСТВО ПРИЕМА СИГНАЛОВ КОИзобретение отеОсится к радиотехникеи ов испоьзоваться в фазо радионавигационных системах для определения местоположения подвижных обьектов (судов,самолетов и т.д,). 5Одним из способов решения задачи локальной навигации по сигналам СДВ ФРНСс повышенной точностья местоопределения является дифференциальный метод. ОнзаклОчается в передаче с наземной контрольОй станции и приеме на подвижномОоьекте сиГнала коррекции СК), содержа"щего информацио о фактических поправкахФП) на распространение радиоволны,1 звосго устройство приема сигналовкороекц;,;и н С,Г.,Р С Сп 1 льзуееОе вдЧ ференциальной системе "Микро-Омега", Оно состоит из В+Грееника сигналовОднополосной модуляции, двух смесителей, 20ОпорнГ) ОенератОра, коммутатора, фазос"ледящих сис гам и фазсметров,Недостатком данноГО устройства является повышеннье требования к стабильности ОпорнОГО ГеераГора не хуже 10 ), чтосвязано с однополосной модуляцией,Известно устройство приема сигналовкоррекции для СДВ ФРНС, которое наиболее близко по техни вской суцности к заявпроотип, Оно содержит последовательносоединеИье радиоприемник 1, демодулятор 2, дсмультиплексор 3 с управляОщимвходом и фазо.етрический блОк 4, ОпорньЙвход которого соедиен с выходом опорного генератора 5,устройство работает следующим образом. РадиОГривмннкпринимает сиГналыконтрольной станции КС), несущая которыхпромодулирована по фазе низкочастотным 40сигналом 20 Гц, фаза которого содержитинформацию о фактической поправке нараспространение радиоволн Ч, для -ЙОпореОЙ станции ОС) СДВ ФРНС,= 1, 2и, Посредствое демодулятора 2 сигналы демодулируеотся, КС передает сигналы коррекции в виде посылок, длительность ивременное положение которых совпадает сдлительностью и временным гтоложениемпосылок опорных станций СДВ ФРНС см.фиг. 2 а, б), Обычно КС передает сигналыкоррекции не для всех ОС СДВ ФРНС, атолько для тех, которые могут использоваться в дифференциальной зоне КС потребителем, как правило, это 4, 5 станций на фиг, 2, 55б представлан случай, когда КС. передаетсигналы коррекции для первой, второй, пятой и седьмой станций СДВ ФРНС ОМЕГА,состоящей из восьми станциф Разделениесигналов модуляции 20 Гц в соответствии с временной диаграммой осуществляется демультиплексором 3, который управляется сигналами, поступающими из приемоиндикатора ПИ) СДВ ФРНС(фиг, 2, в). Фазометрический блок 4 осуществляет выделение информации о поправках Чу из сигналов модуляции 20 Гц, Каждый сигнал 20 Гц с соответствующего 1-го канала демультиплексора 3 поступает на 1-й канал фазометрического блока 4, который состоит из и фазовых детекторов с интегрирующими фильтрами низкой частоты, Опорный сигнал на фазовые детекторы поступает из опорного генератора 5. На выходе 1-го фильтра НЧ сигнал представляет собой постоянное напряжение, пропорциональное разности фазОфнч= А, фгде р =-(ЧГъп ): А - коэффициент пропорциональности;,00 Г - фаза опорного сигнала,Если потребитель работает в гиперболическом режиме использования СДВ ЭРНС, когда радионавигационным параметром является разность фаз сигналов, принятых от двух ОС СДВ ФРНС, то при дальнейшей обработке информации р для пары станций фаза опорного генератора исчезает из результата: Если же потребитель работает в дальномерном режиме, то фаза его опорного генератора равна нулю,т.е. Гр = ЧТаким образом, выходной сигнал каждого Ио канала фазометрического блока 4 содЕржит информацию о фактической поправке для 1-й опорной станции, используемой в зоне данной контрольной станции.Помехозащищенность обеспечивается наличием интегрирующих фильтров, эквивалентная полоса пропускания которых весьма узкая 0,02-0,05 Гц, но это приводит к задержке информации на выходе фильтров, постоянная времени которых т= 50-20 с. Первые отсчеты берутся через т =ЗА = =150-60) с после появления сигналов коррекции. Для потребителя относительно тихоходного корабли, вертолеты) запаздывание не имеет значения, но скоростные самолеты, например сверхзвуковые, за время запаздывания в 100 с перемещаются на 34-102 км при скорости Ч. = М - ЗМ (1200 - 3600 км/ч) и зэ время запаздывания могут выйти из дифференциальной зоны действия данной контрольной станции.10 20 30 35 40 быть использован типовой бортовой хронометр либо таймер,.реализуемый на микросхеме типа КР 580 ВИ 53. Блок памяти 7 50 зом, Посредством радиоприемника 1 прини 55 Таким образом, недостатком устройства-прототипа является пониженное быстродействие.Целью устройства приема сигналов коррекции для СДВ ФРНС является повышение быстродействия,Цель достигается тем, что в устройство,. содержащее последовательно соединенныерадиоприемник, демодулятор, первый демультиплексор с управляющими входом ифазометрический блок, а также опорный генератор, дополнительно введены последовательно соединенные датчик времени идаты, блок памяти с входом выбора используемой контрольной станции и с управляю. щим входом; соединенным о управляющимвходом первого демультиплексора, второйдемультиплексор, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого демультиплексора, и блок сумматоров.второй вход которого соединен с выходомфазометрического блока, блок фазовращателей, сигнальный и управляющий входыкоторого и выход соединены соответственно с выходом опорного генератора, с выходом второго демультиплексора, с опорнымвходом фазометрического блока.Введение датчика времени и даты, блока памяти, где хранятся значения прогноэируемых поправок на распространение.радиоволн, второго демультиплексора иблока фазовращателей обеспечиваетуменьшение диапазона фазового сдвигамежду сигнальным и опорным напряжениями фазометрического блока, т,е. уменьшение динамическогО диапазона напряженийнэ входах интегрирующих фильтров фазометрического блока, а введение блока сумматоров обеспечивает безынерционноевосстановление значений фактических по-.правок, выделяемых из сигналов коррекции, что в совокупности приводит кувеличению быстродействия.Отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом. Совокупность признаков, позволяющая получитьуказанный положительный эффект, не обна.ружена, поэтому предлагаемое техническоерешение можно считать соответствующимкритерию "существенности отличий",На фиг. 1 представлена структурнаясхема предлагаемого устройства; на фиг. 2- временные диаграммы работы предлагаемого устройства.Заявляемое устройство содержит (фиг.1) последовательно соединенные радиоприемник 1, демодулятор 2, первый демультиплексор 3 с управляющим входом ифазометрический блок 4, опорный генератор 5, последовательно соединенные датчик времени и даты 6, блок памяти 7 с входом выбора используемой контрольной станции и с управляющим входом, соединенным с управляющим входом первого демультиплексора 3, второй демультиплексор 8, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого демультиплексора 3, и блок сумматоров 9, второй вход которого соединен с выходом фаэометрического блока 4, а выход является выходом устройства, блок фаэовращателей 10, сигнальный и управляющий входы которого и выход соединены соответственно с выходом опорного генератора 5, с выходом второго демультиплексора 8, с опорным входом фазометрического блока 4 В качестве радиоприемника 1 можетбыть использован любой радиоприемник соответствующего диапазона частот и чувствительности, Для передачи сигналов коррекции обычно используется средневолновый диапазон 150 кГц - 2,4 МГц, а в качестве радиопередатчиков контрольных станций используются радиомаяки, что позволяет в качестве радиоприемников применять типовые приемники радиопеленгаторов,Тип демодулятора 2 зависит от вида модуляции сигналов коррекции, В большинстве случаев используется фазовая модуляция, Поэтому в качестве демодулятора 2 используется фазовый дискриминатор,Демультиплексоры 3, 8 могут быть реалиэованы на микросхемах типа К 500 ИД 164 М. Фазометрический блок 4 реализуется в виде фазовых детекторов, фильтров НЧ и АЦП,и реоб разую щих постоя нное (медленно меняющееся) напряжение в цифровой код, В качестве датчика времени и даты 6 может может быть реализован на регистрах типа К 589 ИР 12, Сумматоры блока сумматоров 9 могут быть реализованы, например, в виде комбинационных сумматоров, Фазовращатели блока фазовращателей 10 реализуются в виде электронных фазовращаталей. Устройство работает следующим обрамаются сигналы коррекции контрольной станции, представля 1 ощие собой радиопосылки в соответствии с временной диаграммой (фиг, 2, б), где представлен случай передачи поправок для 1, 2, 5 и 7 опорньх станций СДВ ФРНС ОМЕГА, США), Несущая каждой -й посылки промодулирооана по фазе низкочастотным сигналом 20 гц,фаза которого численно равна фазсвой по 2003132правке И для 1-й опорной станции. Принятье сигналы демодулируются демодулятором 2 и разуплотня ются демультиплексором 3. Выход демультиплексора 3 - это многоканальный выход. Каждый 1-й канал соответствует 1-му сигналу коррекции. Демультиплексор 3 управляется сигналами, поступающими из стандартного приемоиндикатора (ПИ) СДВ ФРКС (фиг. 2, в), которые соответствуют по времени 1-м сегментам временной диаграммы, Таким образом на 1-ом выходе демультиплексора 3 сигнал имеет вид посылки напряжения час-, тоты модуляцйи 20 Гц с фазой %,.Этот сигнал поступает на сигнальный вход 1-го фазового детектора фазометрического бло:-. ка 4, На опорный вход 1-го фазового детек-. тора поступает напряжение 20 Гц с выхода опорного генератора 5 через 1-й фазовращатель блока фаэовращателей 10. Фазовый сдвиг 1-го фазовращателя определяется 1-ым управляющим сигналом, поступающим на управляющий вход фазовращателя из блока памяти 7 в момент времени, соответствующий временному сегменту 1-го сигнала коррекции (фиг, 2, г), через второй демул ьтиплексор 8. Упра вля ющий сигнал является цифровым кодом значения прогнозируемой поправки на распространение радиоволн Ч", для 1-й опорной станции СДВ ФРНС на текущий момент времени суток и .данную дату. Значение прогнозируемых поправок для )-й контрольной станции хранится в блоке памяти 7, Источником прогнозируемых поправок являются годовые таблицы поправок, опубликованныедля всех станций СДВ ФРНС на весь земной шар, Считывание из блока памяти 7 осуществляется по сигналам от датчика времени и даты 6, коду выбора )-й контрольной станции и управляющему сигналу, соответствующему временному сегменту 1-й опорной станции СДВ ФРНС, На выходе 1-го фазового детектора блока 10 напряжение пропорционально разности фазлф =% - (Роп+%) лОфр(1) А ( И /Ог И ) егде А - коэффициент передачи фазового детектора;ро - начальная фаза сигнала опорного генератора, которая в дальномерном режиме использования СДВ ФРНС равна нулю,т.е. р =% - ФНа выходе интегрирующего фильтра низкой частоты, подключенного к выходу фазового детектора, происходит накопление медленно меняющегося напряжения Офд(1), Посредством АЦП выходное напряжениефильтра Офнч преобразуется в параллельный код значения р, поступающий на один из двух входов 1-го сумматора блока сумматоров 8, На другой вход 1-го сумматора по ступает код значения прогнозируемойпоправки Р 1, Таким образом, выходной сигнал 1-го сумматора О 2:,(1) представляет собой код значения поправки на распространение радиоволн для 1-й опорной станции СДВ ЭРНС лОХ(1)= Р+% =% Офд- Офнч(т) = 5 сц,подставив в него выражения Офнч(т) = =Офд(1 - ехр(-тз/хфи Офд = срнпах . После чего будем иметьфвах ехр(-тз/ тф )=5ехр(тз/ тф ) = /Ъпах/5тз/ тф =1 п(4,8)тз= гф 1 п(4,8) =1,57 фВыигрыш В по сравнению с прототипом составляетВ = = 1,9 раза.тз 3 тфтз 1,57 тфТаким образом, быстродействие заявляемого устройства выше, чем устройства-прототипа. 40 45 50(56) Зарубежная радиоэлектроника М 11,1977, с. 42.Патент францииМ 2186549, кл, 6 01 Я 1/38, 1969,Дальнейшая обработка осуществляется.уже в бортовой Э В М, Первый отсчет берется обычно через такое время тз, чтобы погрешность д из-за инерционности фильтра НЧ была не более 5 о от значения Ч . Макси мальное значение поправки Чеах = 100 сц(сц - сотыедоли цикла, 1 цикл соответствует 360 или 100 цс), Таким образом д5 сц, В устройстве-прототипе. время задержки тз3 тф, т.к. Офнн(т) = Офд(1 - ехр(-тз/ гф, 25 тф- постоянная фильтра, то при тз = 3 гфнапряжение на выходе фильтра Офнн(т) = =0,95 Офд.В заявляемом устройстве максимальное значение напряжения на входе фильтра 30 соответствует максимальной погрешностипрогноза поправок Ф 1, т.е. рщах =(1 И -Ф )гпах. Среднеквадратическое значение погрешности прогноза поправок для СДВ ФРНС О=8 сц(7), т.е.фнпах =3 г = 24 сц, Время задержки тз найдем из выражения 35Формула изобретенияУСТРОЙСТВО ПРИЕМА СИГНАЛОВ КОРРЕКЦИИ ДЛЯ СВЕРХДЛИННОВОЛНОВОЙ ФАЗОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ, содержащее последовательно соединенные радиоприемник, демодулятор, первый демультиплексор и фазометрический блок, опорный генератор, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, введены последовательно соединенные датчик времени и даты, блок памяти, второй демультиплексор, управляющий вход которого объединен с управляющими входами блока памяти и первого демультиплексора, и блок сумматоров, второй вход которого соединен с выходом фазометрического блока, блок фазовращателей, сигнальный и управляющий входы и выход которого соединены соответственно с выходом опорного генератора, выходом второго 10 демультиплексора и опорным входом фазометрического блока, а второй вход блока памяти является входом сигнала выбора контрольной станции.2003132 ктор В.Петраш Редактор В.Трубченко каз 3 Тираж Подписное НПО " Поиск" Роспатента35, Москва, Ж, Раушская наб 475 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 СоставитеТехред М,М Е.Погиблоргентал