Патент на изобретение №2205417

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРИЕМОИНДИКАТОР СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

(57) Реферат:

Предлагаемое устройство относится к спутниковой радионавигации и может быть использовано для определения вектора состояния (координат, скорости и времени) потребителей по сигналам двух спутниковых радионавигационных систем (СРНС). Технический результат – это одновременный прием приемоиндикатором на две отдельные (внешнюю и внутреннюю) антенны и производить независимую обработку сигналов навигационных спутников систем “ГЛОНАСС” и “НАВСТАР” в двух разных каналах обработки информации. Это достигается тем, что в многоканальный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем, содержащий антенну, приемник, вход синхронизации которого соединен с выходом опорного термостатированного генератора, N-канальный блок первичной обработки информации, первое и второе оперативное запоминающее устройство, первое и второе постоянное запоминающее устройство, блок процессора ввода-вывода и индикатор, дополнительно введены блок навигационно-временных определений и вторая антенна. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области спутниковой радионавигации и может быть использовано для определения вектора состояния (координат, скорости и времени) потребителей по сигналам двух спутниковых радионавигационных систем (СРНС) “Глонасс” (Россия) и GPS “Навстар” (США).

Известно устройство [1] , которое содержит антенну, предусилитель, двухступенчатый преобразователь радиочастот, квадратурный преобразователь, опорный кварцевый генератор и синтезатор, цифровой коррелятор, устройство управления, генератор кода, первый и второй управляемый цифровым кодом генераторы, синхронизатор бит, два цифровых фильтра и блок решения навигационных задач. Достоинством устройства [1] является реализация тракта первичной обработки навигационных сигналов в цифровой форме, что позволяет обеспечить высокую стабильность, точность и надежность работы устройства, а также уменьшить массогабаритные показатели и энергопотребление.

Недостатки устройства [1] – это, во-первых, работа по сигналам навигационных спутников только системы GPS “Навстар”, что часто снижает точность и не обеспечивает непрерывность измерений вектора состояния навигационных параметров потребителя, во-вторых, для учета неравномерности группового времени запаздывания входного сигнала в приемнике устройства используется сложный многоразрядный синтезатор частот и компаратор, что приводит к существенному усложнению приемно-усилительного тракта.

Указанные недостатки частично устранены в устройстве [2], которое имеет модульную структуру и включает в себя две антенны, приемник с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), цифровой смеситель-коррелятор, генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП), блок управления генератором ПСП, цифровые генераторы кода и несущей частот, цифровой процессор обработки сигналов, интерфейс связи, навигационный процессор, сопроцессор с плавающей запятой, ОЗУ с произвольной выборкой, постоянное запоминающее устройство и опорный термостатированный генератор.

Достоинством устройства [2] является модульная организация составных частей приемоиндикатора, что позволяет реализовать многоканальный принцип построения навигационной аппаратуры потребителей (НАП) и, тем самым, обеспечить требуемую точность измерения вектора навигационных параметров. Во-вторых, тракт приемника данного устройства построен так, что не содержит, например, схему исключения доплеровской поправки или корреляционной обработки входного сигнала, что позволяет, в общем случае, в цифровом процессоре обработки сигналов реализовать любое число контуров слежения за измеряемыми параметрами, обеспечивая при этом необходимое качество и точность измерений.

Недостаток устройства [2] – это, во-первых, возможность работы по сигналам только системы “Навстар”, что в ряде случаев приводит к снижению точности навигационных определений, во-вторых, наличие в приемной части устройства [2] переключателя радиочастотного канала приводит к снижению соотношения сигнал/шум примерно на 1,5 дБ на один канал приема.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является приемоиндикатор [3], содержащий антенну, приемник, вход синхронизации которого соединен с выходом опорного термостатированного генератора, частотно-кодовый коррелятор, цифровой процессор обработки сигналов, интерфейс связи, навигационный микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ, N-канальный блок первичной обработки информации, адаптер магистрали, процессор ввода-вывода, энергонезависимое ОЗУ, второе ПЗУ, таймер и индикатор. Указанное устройство обеспечивает высокую точность приема входного сигнала за счет минимизации неравномерности группового времени запаздывания приемно-усилительного тракта, а также достаточно высокую точность и непрерывность навигационных определений за счет многоканальной организации вычислительного процесса измерений и обработки сигналов навигационных спутников двух систем: “Глонасс” (Россия) и “Навстар” (США).

Однако устройство-прототип [3] имеет ряд недостатков, снижающих точность навигационных определений и эффективность работы приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем. Во-первых, как показывает опыт разработки и эксплуатации устройства-прототипа [3] , одновременная обработка сигналов навигационных спутников в широкой полосе частот ( f=48 МГц) требует для обеспечения необходимой точности работы прибора, чтобы частота дискретизации аналого-цифрового преобразователя приемника была не менее 100 МГц. Такая высокая величина частоты дискретизации при дальнейшей обработке информации в цифровой форме требует специальных конструктивных и технических мер для обеспечения работоспособности системы в целом, например, при переходе от арсенид галлиевой технологии, на основе которой реализован АЦП устройства-прототипа [3], к КМОП (или БИКМОП) технологии, на основе которой реализованы другие узлы навигационной аппаратуры потребителей. Это, в свою очередь, приводит к увеличению потребляемой мощности, габаритных размеров, а также существенному удорожанию НАП.

В заявляемом устройстве достигнута возможность решения следующих задач:
– за счет нового подхода при реализации приемно-усилительного тракта достигнута возможность одновременного приема на две отдельные (внутреннюю и внешнюю) антенны и независимой обработки сигналов навигационных спутников глобальных спутниковых радионавигационных систем “Глонасс” и “Навстар” в двух разных каналах обработки информации и, как следствие, существенного снижения действующих рабочих частот и частоты дискретизации АЦП приемника и повышения технологичности реализации НАП;
– повышения точности измерения вектора радионавигационных параметров за счет введения взаимозависимой связи в контурах автосопровождения по несущей частоте и коду, а также реализации режима когерентного слежения за фазой несущей частоты.

Указанные преимущества перед устройством-прототипом достигаются за счет того, что в многоканальный индикатор спутниковых радионавигационных систем, содержащий первую антенну, приемник, вход синхронизации которого соединен с выходом опорного термостатированного генератора, N-канальный блок первичной обработки информации, блок процессора ввода-вывода навигационных параметров, причем информационный выход процессора ввода-вывода навигационных параметров подключен к индикатору, первое и второе оперативное запоминающее устройство, первое и второе постоянное запоминающее устройство, введен блок навигационно-временных определений и вторая антенна. Выходы антенн соединены соответственно с первым и вторым информационными входами приемника, информационный выход которого подключен к входам первого – N-го каналов блока первичной обработки информации, причем каждый из каналов содержит свой частотно-кодовый коррелятор, цифровой синтезатор несущих частот, многофункциональный генератор псевдослучайных последовательностей и блок измерений вектора радионавигационных параметров. Информационный выход приемника соединен с первыми информационными входами частотно-кодовых корреляторов первого – N-гo каналов блока первичной обработки информации, информационные выходы которых подключены к первым входам блоков измерения вектора радионавигационных параметров, вторые входы частотно-кодовых корреляторов подключены к выходам цифровых синтезаторов несущих частот первого – N-гo каналов блока первичной обработки информации. Информационные выходы многофункциональных генераторов псевдослучайных последовательностей каждого из каналов блока первичной обработки информации соединены соответственно с третьими информационными входами блоков частотно-кодовых корреляторов, причем информационные входы многофункциональных генераторов псевдослучайных последовательностей каждого из каналов блока первичной обработки информации подключены к первым информационным выходам блоков измерения вектора радионавигационных параметров, вторые информационные выходы которых подключены к информационным входам цифровых синтезаторов несущих частот. Выходы управления блоков измерения вектора радионавигационных параметров подключены к входам управления частотно-кодовых корреляторов каждого из каналов первичной обработки информации. Первый, второй и третий информационные двунаправленные входы блоков измерения вектора радионавигационных параметров каждого из каналов блока первичной обработки информации подключены к соответствующим первым, вторым и третьим двунаправленным информационным входам блока навигационно-временных определений, первого оперативного запоминающего устройства и первого постоянного запоминающего устройства. Четвертый двунаправленный вход блока навигационно-временных определений подключен к первому двунаправленному входу блока процессора ввода-вывода навигационных параметров, второй двунаправленный вход которого подключен к информационному двунаправленному входу второго оперативного запоминающего устройства. Третий двунаправленный вход процессора ввода-вывода навигационных параметров подсоединен к информационному двунаправленному входу второго постоянного запоминающего устройства. Первый выход тактовой синхронизации приемника соединен с входами тактовой синхронизации цифровых синтезаторов несущих частот первого – N-го каналов первичной обработки информации. Второй выход тактовой синхронизации приемника подсоединен к тактовым входам частотно-кодового коррелятора и многофункциональных генераторов первого – N-го каналов блока первичной обработки информации. Третий выход тактовой синхронизации приемника соединен с входом тактовой синхронизации блока навигационно-временных определений многоканального приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем.

В заявляемом устройстве решение поставленных задач достигается также за счет нового подхода к реализации приемника входных сигналов, принимаемых с навигационных спутников (НС). Так, в приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем, содержащий малошумящий усилитель, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, опорный термостатированный генератор дополнительно введены первый и второй фильтры-преселекторы, второй и третий малошумящие усилители, сверхвысокочастотный (СВЧ) коммутатор, амплитудный ограничитель, формирователь сетки опорных частот, фазовращатель, первый-третий полосовые фильтры, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, первый и второй блоки автоматической регулировки усиления. Выход первой антенны соединен с входом первого фильтра-преселектора, выход которого соединен с входом первого малошумящего усилителя, выход которого соединен с первым входом СВЧ-коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго малошумящего усилителя, входом соединенного с выходом второго фильтра-преселектора, вход которого соединен с выходом второй антенны. Выход СВЧ-коммутатора соединен с входом амплитудного ограничителя, соединенного выходом с первым входом третьего малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом первого полосового фильтра, выход которого одновременно соединен с первым входом первого и второго смесителей. Второй вход второго смесителя соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен одновременно со вторым входом первого смесителя и первым выходом формирователя сетки опорных частот, входом соединенного с выходом опорного термостатированного генератора.

Выход первого смесителя соединен с входом второго полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом первого усилителя промежуточной частоты, прямой выход которого соединен одновременно с первым информационным входом аналого-цифрового преобразователя и первого блока автоматической регулировки усиления, выход которого одновременно соединен со вторым входом первого усилителя промежуточной частоты и третьего малошумящего усилителя. Выход второго смесителя соединен с входом третьего полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом второго усилителя промежуточной частоты, выход которого одновременно соединен со вторым информационным входом аналого-цифрового преобразователя и входом второго блока автоматической регулировки усиления, выходом соединенного со вторым входом второго усилителя промежуточной частоты. Инверсный выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с третьим информационным входом аналого-цифрового преобразователя, инверсный выход второго усилителя промежуточной частоты соединен с четвертым информационным входом аналого-цифрового преобразователя, а второй выход формирователя сетки опорных частот соединен с входом управления аналого-цифрового преобразователя и цифровых синтезаторов несущих частот первого – N-го каналов первичной обработки информации. Третий выход формирователя сетки опорных частот подключен одновременно к входам тактовой синхронизации частотно-кодовых корреляторов и многофункциональных генераторов псевдослучайных последовательностей первого – N-го каналов блока первичной обработки информации. Четвертый выход формирователя сетки опорных частот соединен с входом тактовой синхронизации блока навигационно-временных определений многоканального приемоиндикатора сигналов спутниковых радионавигационных систем.

В дальнейшем сущность изобретения поясняют чертежи, причем на фиг.1 представлена функциональная схема многоканального приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем;
фиг. 2 – функциональная схема приемника сигналов спутниковых радионавигационных систем;
фиг.3 – структурная схема формирователя сетки опорных частот;
фиг.4 – функциональная схема многоступенчатого делителя частоты формирователя сетки опорных частот приемника;
фиг.5 – вариант технической реализации аналого-цифрового преобразователя приемника;
фиг.6 – функциональная схема частотно-кодового коррелятора;
фиг. 7 – функциональная схема многофункционального генератора псевдослучайных последовательностей;
фиг.8 – функциональная схема тракта первичной обработки информации НАП;
фиг.9 – упрощенный алгоритм поиска сигнала навигационного спутника НАП;
фиг.10 – блок-схема программы работы тракта первичной обработки информации заявляемого изделия.

Согласно изобретению многоканальный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем (фиг.1) содержит внешнюю антенну 1 с входным фидером, выходом соединенный с первым сигнальным входом приемника 2, второй сигнальный вход которого подключен к выходу второй (встроенной) антенны 3. Приемник 2 обеспечивает одновременный прием и обработку сигналов навигационных спутников систем “Глонасс” и “Навстар” в полосе 1573…1621 МГц. Опорный термостатированный генератор 4 производит выдачу опорных высокостабильных колебаний частотой 10 МГц и подключен к управляющему входу приемника 2. В приемнике 2 после преобразования формируется и выдается сетка рабочих тактовых частот с целью обеспечения работоспособности ряда других узлов и блоков приемоиндикатора. Информационный выход приемника 2 подключен к информационным входам первого – N-гo каналов блока первичной обработки информации, причем каждый из каналов содержит свой частотно-кодовый коррелятор 5, цифровой синтезатор несущих частот (СНЧ) 6, многофункциональный генератор псевдослучайных последовательностей 7 и блок измерения вектора радионавигационных параметров 8.

Сигналы, принимаемые с выхода навигационных спутников, модулированы псевдослучайными последовательностями и навигационным сообщением. В приемоиндикаторе необходимо сформировать копии этих ПСП для каждого из сигналов НС, согласовать их по временному положению, восстановить подавленную несущую с учетом ее доплеровского смещения и выделить навигационное сообщение. Для этой цели многофункциональный генератор 7 включает в себя генераторы ПСП, вырабатывающие последовательности, каждая из которых уникальна для любого из навигационных спутников. Сигналы псевдослучайных последовательностей (“норма”, “раньше”, “позже”) в различных сочетаниях поступают на вторую группу информационных входов частотно-кодовых корреляторов 5, которые совместно с синтезаторами несущих частот 6 и блоками измерения радионавигационных параметров 8 первого – N-го каналов первичной обработки информации выполняет ряд задач первичной обработки информации, таких, как поиск сигналов навигационных спутников, оценка соотношения сигнал/шум, слежение за кодом и оценка псевдодальности, слежение за несущей и оценка псевдоскорости и т.д.

Блок навигационно-временных определений 9 соединен шинами управления, адреса и данных с соответствующими двунаправленными входами управления, адреса и данных блока 8 измерений вектора радионавигационных параметров первого – N-го канала первичной обработки информации, первого оперативного запоминающего 10 и первого ПЗУ 11.

Результаты измерений навигационных параметров с выхода блока навигационно-временных определений поступают на двунаправленный вход/выход процессора ввода/вывода навигационных параметров 12, функциональную поддержку работоспособности которого выполняют второе ОЗУ 13 и второе ПЗУ 14. Окончательные результаты навигационных определений отображаются на индикаторе 15.

Приемник 2 сигналов спутниковых радионавигационных систем (фиг. 1 и фиг. 2) содержит фильтр-преселектор 16, входом подключенный к внешней антенне 1 заявляемого устройства, выходом соединенного с входом первого малошумящего усилителя 17, выходом подключенного с первым входом СВЧ-коммутатора 18. Второй вход СВЧ-коммутатора 18 подключен к выходу второго малошумящего усилителя 19, входом подключенного к выходу второго фильтра-преселектора 20, входом подключенного к выходу фидера встроенной антенны 3 заявляемого многоканального приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем. Выход СВЧ-коммутатора 18 подсоединен к входу амплитудного ограничителя 21, выход которого соединен с первым входом третьего малошумящего усилителя 22, выходом соединенного с входом первого полосового фильтра 23, выход которого подключен одновременно к входам смесителей 24 и 25. Второй вход смесителя 25 подключен к выходу фазовращателя 26, вход которого соединен одновременно со вторым входом смесителя 24 и первым выходом формирователя 27 сетки опорных частот, входом подключенного к выходу опорного термостатированного генератора 4. Выход смесителя 24 подключен к входу полосового фильтра 28, выход которого подсоединен к первому входу усилителя 29 промежуточной частоты, прямой выход которого соединен одновременно с входом блока 30 автоматической регулировки усиления (АРУ) и первым информационным входом аналого-цифрового преобразователя 31. Выход смесителя 25 соединен с входом полосового фильтра 32, соединенного выходом с входом усилителя 33 промежуточной частоты, прямой выход которого подключен одновременно ко второму информационному входу АЦП 31 и входу блока 34 АРУ, выходом соединенного со вторым входом усилителя промежуточной частоты 33. Инверсные выходы усилителей 29 и 33 промежуточной частоты подключены соответственно к третьему и четвертому информационным входам АЦП 31, первый-четвертый выходы которого являются выходами приемника. Второй выход формирователя 27 сетки опорных частот подключен одновременно к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 31 и входам тактовой частоты блоков 6 синтезаторов несущих частот первого – N-ого каналов первичной обработки информации.

Формирователь 27 сетки опорных частот (фиг.2 и 3) содержит импульсный фазовый детектор 35 и частотный детектор 36, первые входы которых объединены между собой и подключены к выходу опорного термостатированного генератора 4. Выходы блоков 35 и 36 соединены соответственно с первым и вторым входом сумматора 37, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами ключей 38 и 39. Вторые управляющие входы ключей 38 и 39 подключены соответственно к положительному потенциалу питающего напряжения и нулевому потенциалу. Выходы ключей 38 и 39 объединены между собой и соединены с входом фильтра 40 нижних частот, поддерживая таким образом стабильное значение тока на входе фильтра 40 нижних частот. Выход ФНЧ 40 подключен к входу генератора 41, управляемого напряжением (ГУН), выход которого соединен одновременно с блоками 24 и 26, а также входом многоступенчатого делителя частоты 42, первый выход которого подключен одновременно к вторым входам блоков 35 и 36, образуя тем самым кольцо фазовой автоподстройки частоты. Второй выход делителя 42 подключен одновременно к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 31 и тактовым входам блока 6 СНЧ первого – N-гo каналов первичной обработки информации.

Многоступенчатый делитель 42 частоты (фиг.3 и 4) содержит Т-триггер 43, тактовый вход которого соединен с выходом генератора 41, управляемого напряжением, и является входом многоступенчатого делителя частоты. Выход Т-триггера 43 соединен со входом синхронизации счетчика-делителя 44 (коэффициент деления N=70), выход которого подключен к вторым входам импульсного фазового детектора 35 и частотного детектора 36 соответственно. Кроме этого, выход Т-триггера 43 подключен также ко входу счетчика-делителя 45 (коэффициент деления N=14), выходом соединенного с входом управления аналого-цифрового преобразователя 31, а также блока 6 первого – N-го канала первичной обработки информации. Выход Т-триггера 43 подключен также ко входу счетчика-делителя 46 (коэффициент деления N=35), выход которого подключен к входам блоков 5 и 7 заявляемого устройства. Выход Т-триггера 4 подключен также ко входу счетчика-делителя 47 (коэффициент деления N=10), выход которого подсоединен к тактовому входу блока 9 заявляемого устройства.

Аналого-цифровой преобразователь 31 (фиг.2 и 5) включает в себя компараторы 48, 49, 50, 51, интеграторы 52 и 53, элементы ИЛИ 54 и 55. Первый вход компаратора 48 соединен с прямым выходом усилителя 29 промежуточной частоты, инверсный выход последнего подключен к первому входу компаратора 49. Выход компаратора 48 является первым выходом АЦП (выход I₁), причем он также соединен с первым входом элемента ИЛИ 54. Выход компаратора 49 является вторым выходом АЦП (выход I₂), причем он соединен со вторым входом элемента ИЛИ 54. Выход элемента ИЛИ 54 подключен к входу интегратора 52, выход которого соединен одновременно со вторыми входами компараторов 48 и 49. Первый вход компаратора 50 подключен к инверсному выходу усилителя 33 промежуточной частоты, прямой выход блока 33 соединен с первым входом компаратора 51. Выход компаратора 50 является третьим выходом АЦП (выход Q1), причем он подключен к первому входу элемента ИЛИ 55. Выход компаратора 51 является четвертым выходом АЦП (выход Q2), одновременно он соединен с вторым входом элемента ИЛИ 55. Выход элемента ИЛИ 55 соединен с входом интегратора 53, выход которого подключен одновременно к вторым входам компараторов 50 и 51. Второй выход формирователя 27 сетки опорных частот соединен одновременно с третьими (управляющими) входами компараторов 48-51.

Частотно-кодовый коррелятор 5 (фиг. 1 и 6) содержит в своем составе комплексный перемножитель 56, на первый-четвертый входы которого поступают сигналы с выхода АЦП 31 приемника, а на пятый-восьмой входы комплексного перемножителя поступают сигналы синтезатора несущих частот 6, на вход которого, в свою очередь, поступают результаты вычислений с выхода блока измерений вектора радионавигационных параметров 8. Выходы комплексного перемножителя 56 подключены к первой группе входов блока логического умножения 57, при этом на вторые входы данного устройства подаются сигналы псевдослучайных последовательностей с выхода многофункционального генератора 7. Результаты логического умножения поступают на вход трехразрядных накапливающих сумматоров 58-63, с выхода переноса которых сигналы подаются на тактовые входы счетчиков-накопителей 64-69. Выходы сброса указанных счетчиков объединены между собой и соединены с первой шиной управления блока 8. Входы синхронизации накапливающих сумматоров 58-63 подключены к третьему выходу формирователя сетки опорных частот 27, на котором формируются тактовые импульсы частотой 20 МГц. На выходах счетчиков-накопителей 64-69 выделяются выходные сигналы частотно-кодового коррелятора I “Норма”, Q “Норма”, I “Раньше”, Q “Раньше”, I “Позже”, Q “Позже”.

Многофункциональный генератор 7 (фиг.1 и 7) содержит делитель 70 частоты, первый-пятый выходы которого подключены к соответствующим входам блока 71 формирователя тактовых частот. На второй информационный вход формирователя 71 тактовых частот поступают сигналы с первого выхода блока 72 управления псевдослучайными последовательностями, вход которого соединен с второй шиной управления блока 8. Первый выход формирователя 71 тактовых частот подключен к входу синхронизации генератора ПСП пониженной точности (ПТ) системы “Глонасс” и генератора ПСП общего применения С/А системы “Навстар”, которые выполнены на основе генератора ПТ/СА 73. Выбор режима работы генератора осуществляется путем подключения второго выхода блока 72 управления ПСП к управляющему входу блока 73 и подачи потенциального сигнала “Навстар/Глонасс” в зависимости от вида обрабатываемого в канале навигационного спутника. В случае работы заявляемого изделия по сигналам НС системы “Глонасс” на вход блока 73 поступает сигнал частотой 511 кГц, а при работе с НС системы “Навстар” – 1,023 МГц. Второй выход формирователя 71 тактовых частот подключен к входу синхронизации генератора ПСП высокой точности (ВТ-код), который реализован на основе блока 74. В случае работы блока 74 на его вход синхронизации поступает сигнал с тактовой частотой 5,11 МГц. Первый и второй информационный вход блока 74 соединены с третьим и четвертым выходами блока 72 управления псевдослучайными последовательностями, обеспечивая тем самым возможность программного изменения режима работы генератора ПСП 74. Информационные выходы блоков 73 и 74 соединены соответственно с первым и вторым входами мультиплексора 75, первый и второй входы управления которого соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока управления 72. На выходах мультиплексора 75 в зависимости от сочетания входных сигналов образуются сигналы псевдослучайных последовательностей: ПСП “Раньше”, ПСП “Норма”, ПСП “Позже”.

Тракт первичной обработки информации (фиг.8) включает в себя комплексный перемножитель 56, блок логического умножения 57, блоки накапливающих сумматоров 58-63, блоки счетчиков-интеграторов 64-69 и ряд блоков, реализованных на программном уровне, при этом выход счетчика-накопителя 64 подсоединен одновременно к входу блока 76 символьной синхронизации, первому входу узла 77 поиска сигнала НС в плоскости параметрической неопределенности время-частота, первому входу частотного детектора 78, который входит в состав петли слежения за несущей частотой НС, а также первому входу фазового детектора 79 петли слежения за фазой несущей частоты. Выходы счетчиков-накопителей 65 и 66 подсоединены соответственно к первому и второму входам блока временного дискриминатора 80 петли слежения за задержкой сигнала навигационного спутника на трассе распространения НС-потребитель. Выход счетчика-накопителя 67 подключен одновременно к второму входу узла 77 поиска сигнала НС, второму входу частотного детектора 78, второму входу фазового детектора 79. Выходы счетчиков-накопителей 68 и 69 подключены соответственно к третьему и четвертому входам временного дискриминатора 80. Выходы блока символьной синхронизации 76 и блока поиска сигнала 77 подсоединены к шине данных блока 9 навигационно-временных определений. Выход блока частотного детектора 78 петли слежения за несущей подключен выходом к входу цифрового фильтра 81, выходом подключенного к первому входу синтезатора несущих частот 6. Выход цифрового фильтра 81 подсоединен также к шине данных блока 9.

Блок арктангенсного фазового детектора 79 петли слежения за фазой несущей подключен выходом к входу цифрового фильтра 82, выходом подключенного к второму входу синтезатора несущих частот 6. Выход цифрового фильтра 82 подключен также к шине данных блока 9. Блок временного дискриминатора 80 петли слежения за задержкой сигнала НС подключен выходом к входу цифрового фильтра 83, выходом подключенного к первому входу блока суммирования 84, выходом подключенного к входу многофункционального генератора 9. Второй вход блока суммирования 84 подключен к выходу коммутатора 85, вход которого подсоединен к выходу цифрового фильтра 81. Выход цифрового фильтра 83 подключен также к шине данных блока 9.

Работает заявляемое устройство следующим образом.

На вход антенн 1 и 3 заявляемого устройства поступают сигналы навигационных спутников радионавигационных систем “Глонасс” и “Навстар” Si (t), которые в общем случае имеют вид

где A (t) – флуктуирующая в точке приема амплитуда сигнала НС;
P_i(t) – псевдослучайная огибающая сигнала i-го НС;
D_i(t) – навигационное сообщение i-го НС;
_i – несущая частота i-го НС;
t – текущее время;
_i – задержка сигнала на трассе распространения НС-потребитель;
_i – начальная фаза несущей i-го НС.

Амплитудно-частотная характеристика приемного тракта заявляемого устройства определяется спектрами частот принимаемых сигналов. Спектр частот сигналов системы НС GPS “Навстар” при работе по коду общего применения С/А составляет (1575,421) МГц, а спектр частот сигналов НС системы “Глонасс” при работе по кодам пониженной и высокой точности (соответственно ПТ и ВТ) составляет (1602-1620,6) МГц. Это означает, что общая полоса частот принимаемых сигналов равна 1574,42f1620,6 МГц, т.е. занимаемая полоса частот f составляет примерно 50 МГц.

С выхода антенны 1 сигнал поступает на вход широкополосного фильтра-преселектора 16, который служит для ограничения полосы частот принимаемых сигналов в диапазоне 1574,42-1621 МГц. Указанный фильтр, который может быть выполнен, например, на объемных электрических резонаторах, реализует аппроксимацию Баттерворта или Кауэра с линейной фазо-частотной характеристикой (ФЧХ) в полосе пропускания, при этом порядок фильтра равен четырем. Такой подход приводит к тому, что нет необходимости использовать специальный калибратор для обеспечения минимальной неравномерности времени группового запаздывания для сигналов НС с различными несущими частотами. С выхода фильтра 16 сигнал поступает на вход малошумящего усилителя 17, где происходит предварительное усиление сигнала, который затем поступает на первый вход СВЧ-коммутатора 18.

Указанный СВЧ-коммутатор, который может быть выполнен, например, на p-i-n- диодах, обеспечивает возможность работы по одной из антенн: либо по внутренней (встраиваемой в аппаратуру потребителей), либо по внешней (выносной). При этом СВЧ-коммутатор 18 реализован таким образом, что при подключении внешней антенны отключаются блоки 19 и 20 и осуществляется работа только на внешнюю антенну.

С выхода встроенной антенны 3 сигнал поступает на вход широкополосного фильтра-преселектора 20, назначение, тип и параметры которого аналогичны фильтру 16. С выхода фильтра 20 сигнал поступает на вход малошумящего усилителя 29, функции которого аналогичны функциям устройства 17. Малошумящие усилители 17 и 19 выполнены на основе арсенид-галлиевых транзисторов с барьером Шоттки. Параметры МШУ 17 и 19 таковы: коэффициент усиления 35 дБ, диапазон принимаемых частот (1. ..8) ГГц при неравномерности амплитудно-частотной характеристики 1 дБ и коэффициенте шума 1,5 дБ. Выход МШУ 19 соединен с вторым входом СВЧ-коммутатора 18. Параметры СВЧ-коммутатора, выполненного на основе p-i-n диодов типа 2А547А, таковы: полоса допустимых рабочих частот (0,6-9) ГГц, величина потерь пропускания открытого канала 1,5 дБ, коэффициент стоячей волны равен 1,8.

В дальнейшем сигнал с выхода СВЧ-коммутатора 18 поступает на вход двухстороннего амплитудного ограничителя 21, который представляет собой параметрический усилитель и предназначен для предотвращения возбуждения каскадов приемоусилительного тракта в случае воздействия мощных помех, спектр которых находится в полосе пропускания приемника (например, систем глобальной космической связи или астрофизических излучателей). Потери полезной мощности при использовании амплитудного ограничителя 21 не превышают 0,5 дБ в полосе пропускания. Сигнал с выхода амплитудного ограничителя 21 поступает на первый вход МШУ 22, где происходит дальнейшее усиление принимаемого сигнала. Полосовой фильтр 23 предназначен для устранения дополнительных пульсаций в полосе пропускания широкополосного фильтра-преселектора 16 или 20 (в зависимости от режима работы).

В дальнейшем сигнал с выхода полосового фильтра 23 поступает на первые входы смесителей 24 и 25, которые выполнены по балансной схеме и представляют собой квадратурные преобразователи входного сложного фазоманипулированного сигнала. С этой целью блоки 24 и 26 соединены с гетеродином частотой 1400 МГц (выход генератора, управляемого напряжением 41) с фазовым сдвигом /2 за счет фазовращателя 26. На выходе смесителей 24 и 25 образуется сигнал разностной частоты f_пр= f_с-f_г с образованием в канале блока 24 синфазной (синусной), а в канале блока 25 квадратурной (косинусной) составляющей преобразованного входного сигнала. Выходы смесителей 24 и 25 подключены соответственно к входам полосовых фильтров 28 и 32, которые представляют собой широкополосные фильтры с аппроксимацией Баттерворта и параметрами: частоты среза f₁= 50 кГц, f₂=26 МГц (по уровню 2 дБ), ослабление по частоте 30 кГц равно 45 дБ, а на частоте 28 МГц – 90 дБ соответственно.

Заметим, что указанная аппроксимация при реализации фильтров 28 и 32, а также реализация балансных смесителей на основе схемы с квазилинейным сдвигом частоты позволяет обеспечить очень малую величину неравномерности группового времени запаздывания для всех сигналов КА систем “Глонасс” и “Навстар” (примерно, 1,5 нс). Такая величина позволяет существенно повысить точностные показатели аппаратуры потребителей в целом. Выход полосового фильтра 28 соединен с первым входом усилителя 29 промежуточной частоты, а полосовой фильтр 32 соединен с первым входом усилителя 33 промежуточной частоты. Усилители 29 и 33 промежуточной частоты необходимы для дальнейшего усиления входного сигнала.

Для обеспечения постоянства коэффициента усиления в заданных пределах используются блоки 30 и 34 автоматической регулировки усиления, причем в синфазном и квадратурном канале реализован свой блок АРУ. Блок АРУ 30, работающий по синфазной составляющей, охватывает усилитель 29 промежуточной частоты и малошумящий усилитель 22, а блок АРУ 34 -усилитель 33 промежуточной частоты. Глубина регулировки блоков АРУ 30 и 34 составляет 28 дБ.

С прямого и инверсного выходов усилителя 29 промежуточной частоты синфазная составляющая входного сигнала поступает на первый и третий информационные входы аналого-цифрового преобразователя 31, а квадратурная составляющая поступает с прямого и инверсного выходов УПЧ 33 на второй и четвертый информационные входы АЦП 31. После аналого-цифрового преобразователя на выходах I₁ и I₂ АЦП 31 образуются соответственно синфазная, а на выходах Q₁ и Q₂ – соответственно квадратурная цифровая составляющие входного сигнала приемника аппаратуры потребителей СРНС.

Достоинством АЦП 31 по сравнению с аналогичным блоком в изделии-прототипе [3] является свойство адаптивности, т.е. пороговые уровни напряжения, с которыми сравниваются входные сигналы при оцифровке, не фиксированы, а формируются путем логического сложения по ИЛИ и интегрирования. Это свойство АЦП позволяет увеличить или уменьшить пороги сравнения в зависимости от спектральных свойств входного сигнала. Такая реализация существенно увеличивает помехозащищенность системы, например, при воздействии гармонических (негауссовых) или сосредоточенных импульсных помех.

Дальнейшая работа заявляемого приемоиндикатора происходит при поддержке программно-математического обеспечения (ПМО), которое распределено между блоком измерения вектора радионавигационных параметров 8 и блоком навигационно-временных определений 9. После прохождения тестовых программ и подтверждения работоспособности основных узлов приемоиндикатор переходит в режим ожидания прерывания, например, от многофункционального генератора 7, либо от цифрового процессора обработки сигналов (ЦПОС) с плавающей запятой, на основе которого реализован блок навигационно-временных определений 9.

Следующая проблема, которая решается при поддержке программно-математического обеспечения, – это выбор оптимального рабочего созвездия НС из общего количества радиовидимых в данный момент времени. Начальный выбор рабочего созвездия НС производится по данным действующих альманахов двух систем, которые в заявляемом устройстве хранятся в ПЗУ 11 заявляемого устройства (фиг.1). При этом могут учитываться также приближенные координаты места потребителя и текущее время суток, которые вводятся потребителем. В этом случае блок решения навигационной задачи производит пересчет действующего альманаха на текущий момент времени с целью определения возможности радиовидимости каждого НС в конкретный момент времени. В случае, если альманах устарел, либо при первом включении заявляемого устройства программно-математическим обеспечением выдается команда “обновить альманах”, либо “осуществить поиск НС вслепую”. При этом проводится последовательный поиск сигналов по N-физическим каналам в общем случае одного НС систем “Глонасс” и “Навстар”, а также считывается навигационное сообщение. Одновременно определяется и эфемеридная информация, т.е. определяется число работающих спутников двух систем в данный момент времени, их координаты и прогнозируемое доплеровское смещение относительно потребителя. В случае использования устаревшей информации альманахов, результаты первого отсчета измерений векторов состояния навигационных параметров могут быть получены с достаточно большой погрешностью. Зная эти исходные данные, первоначально формируется признак СРНС K_i, т.е., если, например, в i-м канале принимается сигнал со спутника системы “Глонасс”, то K_i=0 и К_i=1, если в i-м канале принимается сигнал со спутника системы “Навстар”.

В дальнейшем из всех работающих в данный момент времени спутников выбирается оптимальное созвездие НС двух систем (например, на основе критерия минимального геометрического фактора), при этом известно истинное положение каждого из входящих в оптимальное созвездие спутников. Так как в заявляемом устройстве число физических каналов N=12, то в оптимальное созвездие входит 12 НС систем “Глонасс” и “Навстар”. Ввиду того, что все физические каналы первичной обработки информации идентичны, рассмотрим детальную работу одного из них на примере работы НС системы “Глонасс”. Такой выбор объясняется только тем, что прием и обработка сигналов по системе “Глонасс” осуществляется по двум кодам, в то время как в случае использования системы “Навстар” – только по коду общего применения, т. е. принцип работы по системе НС “Глонасс” является наиболее общим.

Организация вычислительного процесса работы приемоиндикатора осуществляется с помощью управляющей программы-диспетчера, которая находится в навигационном (системном) ЦПОС 9. После выполнения процедуры выбора оптимального рабочего созвездия НС, по которым выполняются измерения вектора навигационных параметров, включаются соответствующие драйверы управления каналами обработки информации, которые осуществляют связь между блоком навигационно-временных определений 9, реализованном на основе современного цифрового процессора обработки сигналов и N-канальным блоком первичной обработки информации, производя таким образом передачу пакета целеуказаний для каждого из физических каналов навигационных определений. Среди них обязательно передается:
а) команда “Начать циклический поиск сигналов НС”;
б) тип кода ПСП (ПТ, ВТ, С/А), по которому происходит поиск сигнала;
в) величина шага поиска по частоте и псевдодальности;
г) значения номинальных несущих частот космических аппаратов системы “Глонасс” и “Навстар”, а также их номера;
д) априорно заданное значение доплеровской частоты.

Упрощенная блок-схема алгоритма последовательной циклической процедуры поиска сигнала НС в плоскости параметрической неопределенности время – частота представлена на фиг.9. Суть ее заключается в последовательном просмотре плоскости неопределенности, которая разбита на NN элементарных ячеек, накопления модуля входного сигнала на интервале наблюдения Т_n и сравнения его величины с заранее рассчитанным линейно изменяющимся порогом А, который устанавливается, например, в зависимости от вероятности ложного обнаружения и пропуска сигнала , числа исследуемых элементарных ячеек NN и изменяется линейно с заданным смещением на интервале наблюдения Т_н. Если накопленная сумма выборок модуля обрабатываемого сигнала SUM превышает порог А (блок 6 программы), то сигнал навигационного спутника обнаружен, устанавливается признак “Сигнал есть” (блок 7 программы). Значение несущей F_нес и кода ПСП фиксируется соответственно в синтезаторе несущих частот 6 и генераторе МФГ7 i-го канала поиска, а аппаратура переходит в режим измерений. Значение выборок модуля накапливаемого сигнала производится в блоке 77 заявляемого устройства по формуле

В случае, если значение накопленного модуля SUM ниже порогового значения А, анализируется: суммарное время поиска Т поиска (блок 10 программы; оно не должно превышать некоторого заранее рассчитанного значения Т_пр.), значение несущей частоты F_нес (блок 11 программы; оно не должно превышать некоторого предельного значения F_пр.). Если эти условия выполняются, происходит изменение значения несущей частоты (блок 12 программы), изменение значения порога сравнения (блок 13 программы) и процедура поиска сигнала НС продолжается. В случае, если значение несущей равно предельно допустимому F_пр (задается программно в синтезаторе частот 6), программа анализирует значение кода псевдослучайной последовательности ПСП (блок 14 программы). Если его значение меньше некоторого фиксированного значения ПСП_пр, то происходит сдвиг ПСП на единицу (с помощью МФГ-генератора 7) и процедура поиска сигнала навигационного спутника продолжается. В случае, если значение псевдослучайной последовательности достигает предельного значения ПСП_пр (блок 14 программы), происходит инверсия направления поиска (блок 15 программы). Поиск сигнала НС в плоскости априорной неопределенности время-частота осуществляется циклически; выход из программы может быть выполнен принудительно по прерыванию, например, от программы-диспетчера блока 9 навигационно-временных определений.

После того, как навигационный спутник найден, заявляемое изделие переходит в режим слежения и измерения вектора радионавигационных параметров (ВРНП), а именно псевдодальностей и псевдоскоростей. Для этой цели после завершения поиска включаются кольца слежения за задержкой, несущей частотой и фазой несущей частоты. При работе схемы слежения за несущей на выходе программно-реализуемого блока 78 частотного детектора минимизируется ошибка, которая определяется по формуле
_f=I_iQ_i-1-Q_iI_i-1. (3)
При работе схемы слежения за задержкой на выходе временного дискриминатора 80 минимизируется ошибка, которая описывается следующей формулой
=I_p ²Q_p ²-I_p ²-O_п ². (4)
При работе кольца слежения за фазой несущей частоты на выходе программно-реализуемого блока арктангенсного фазового детектора 79 минимизируется ошибка, которая определяется как
=arctg I_н/Q_н. (5)
Блок-схема работы следящих измерителей тракта первичной обработки информации представлена на фиг.10. Как видно из фиг.10, алгоритмы измерений ВРНП существенно отличаются от алгоритмов работы изделия прототипа [3]. После завершения процедуры поиска сигнала навигационного спутника (блоки 1-5, фиг. 10) аппаратура использует заранее рассчитанные параметры схем слежения за кодом (ССК) и частотной автоподстройки (ЧАП) несущей частоты НС. Это позволяет отказаться от режима сужения полосы (см. фиг.11, устройство-прототип [3]), что дает возможность примерно на 10% уменьшить среднее время получения первого отсчета вектора навигационных параметров в заявляемом устройстве.

Введение дополнительных блоков суммирования 84 и коммутации 85 по сравнению с устройством-прототипом [3] позволяет учитывать значение измеренной скорости в схеме некогерентной ССК, что дает возможность уменьшить ее одностороннюю шумовую полосу до 0,5 Гц при работе по любому из кодов (С/А системы “Навстар”, ПТ и ВТ системы “Глонасс”) и, как следствие, уменьшить на 5-7 процентов шумовую составляющую измерений псевдодальностей. Частота программной коммутации блока 85 равна 20 мс, что согласует одностороннюю шумовую полосу пропускания ССК с частотой получения отсчетов псевдодальности , которая реализуется один раз в секунду, исключает энергетические потери и обеспечивает отсутствие эффекта коррелированности отсчетов псевдодальности.

Схема кольца ССК (блоки 6-9, фиг.10) и ЧАП (блоки 10-13, фиг.10) работают одновременно, обеспечивая измерения псевдодальностей и псевдоскоростей (блоки 14 и 15, фиг.10) с передачей измеренных значений в узел навигационно-временных определений 9.

В отдельных случаях, например, при высокой динамике движения потребителя или затенении НС, возможен срыв сопровождения его сигнала как в схеме кольца слежения за кодом, так и в схеме слежения за частотой (блоки 7 и 11 соответственно, фиг.10). В этом случае включается либо счетчик срыва сопровождения ССК (блок 8, фиг.10), либо счетчик срыва сопровождения ЧАП (блок 12, фиг. 10), при этом кольца автосопровождения пытаются в течение фиксированного промежутка времени восстановить слежение за кодом или несущей частотой. В случае, если в схеме ССК, либо ЧАП режим слежения восстановить не удается, заявляемое устройство переходит в режим поиска сигнала навигационного спутника.

При отсутствии срывов автосопровождения колец ССК и ЧАП заявляемое устройство может либо перейти в режим фазовой автоподстройки (ФАП), либо под управлением программы-монитора к выполнению алгоритмов символьной, строчной и кадровой синхронизации (блок 22 блок-схемы фиг.10).

В случае срыва автосопровождения схемы ФАП (блок 18, фиг.10) схема переходит в режим анализа срыва сопровождения ФАП (блоки 19-21, фиг.10), при этом схема кольца ФАП пытается в течение фиксированного интервала времени восстановить слежение за фазой несущей. В случае, если в схеме ФАП режим слежения восстановить не удается, заявляемое устройство переходит в режим работы ЧАП. Если слежение восстановлено, после измерения параметров фазы несущей частоты НС устройство переходит к выполнению алгоритмов символьной, строчной и кадровой синхронизации соответственно.

С выхода блока 76 навигационное сообщение Di(t), псевдодальность до i-го НС и псевдоскорость (мгновенное состояние дискретной фазы кода в схеме ССК соответствует псевдодальности, а мгновенное состояние фазы несущей в петле слежения за несущей – псевдоскорости) поступают в блок 9 навигационно-временных определений, где происходит дешифрация навигационного сообщения D_i(t), причем программно-реализованные дешифраторы навигационных сообщений НС систем “Глонасс” и “Навстар” индивидуальны для каждого вида спутников, так как структуры навигационных сообщений указанных СРНС отличаются друг от друга.

Следует отметить, что коды общего применения пониженной точности привязаны к одному и тому же моменту времени с погрешностью =5 нс, поэтому сигнал пониженной точности (ПТ) служит ключом для ускоренного вхождения в синхронизм по ходу высокой точности (ВТ). Это означает, что начальная синхронизация осуществляется по коду общего применения ПТ до специального ключевого слова, которое содержится в навигационном сообщении и расстояние до которого известно из его структуры, после чего осуществляется ускоренное вхождение в синхронизм по ходу ВТ. Структура и принцип работы следящих измерителей при этом не меняется.

Работа с НС системы “Навстар” производится только по С/А коду, при этом снижается точность навигационных измерений и требуется разработка специальных моделей распространения радиоволн для учета ионосферных и тропосферных задержек принимаемых сигналов.

Так как в рабочем созвездии обычно находятся НС различных систем, необходимо прежде всего определить величину – сдвига шкалы системного времени спутников СРНС “Навстар” относительно шкалы времени СРНС “Глонасс” и лишь после этого определить текущий вектор состояния потребителя. С этой целью в блоке 9 навигационно-временных определений решается уравнение измерений вида

где _i – измеренная псевдодальность до i-го НС;
n – размерность вектора состояния потребителя;
с – скорость света;
_i= { 0, если i-й НС принадлежит СРНС “Навстар”; 1, если i-й НС принадлежит СРНС “Глонасс”};
х – вектор состояния без учета относительно временного сдвига СРНС.

Тогда система уравнений измерений для случая работы по созвездию, включающему НС двух различных систем, имеет вид:

где _m – вектор измерений псевдодальностей;
_m – вектор признаков принадлежности к данной СРНС.

Решив данную систему уравнений, получим точное значение временного сдвига временной шкалы СРНС “Глонасс” относительно СРНС “Навстар”.

В дальнейшем в блоке навигационно-временных определений 9 происходит решение следующей системы уравнений с использованием одного из методов оптимальной оценки вектора состояния, например, метода наименьших квадратов

где с – скорость распространения сигнала;
_i – псевдодальность до i-го НС;
х_i, у_i, z_i – неизвестные из навигационного сообщения Di (t) координаты НС;
x₁, y₁, z₁ – известные из навигационного сообщения скорости НС;
х, у, z, – неизвестные координаты и составляющие вектора скорости объекта;
_oi – номинальная частота несущей i-го НС, постоянная величина;
_i – измеренная частота несущей i-го НС;
/_oi – расстройка частоты опорного генератора приемоиндикатора относительно опорного генератора СРНС;
– временное рассогласование между шкалами времени СРНС двух систем.

Решив данную систему уравнений для случая, когда число наблюдаемых НС не менее 4, получим результирующий вектор состояния объекта

который выводится на индикатор 12.

Среднеквадратичная ошибка G оценки координат и времени равна

где _x, _y, _z, _t – среднеквадратичная ошибка по трем координатам и времени;
– среднеквадратичная ошибка измерения псевдодальностей;
М – геометрический фактор.

По сравнению с устройством-прототипом [3] в заявляемом устройстве достигнуты следующие преимущества:
а) расширены функциональные возможности за счет введения внутренней (встраиваемой) и внешней антенны, причем путем применения СВЧ-коммутатора достигается возможность автоматического перехода с внутренней антенны на внешнюю при подключении последней;
б) в заявляемом устройстве использован адаптивный аналого-цифровой преобразователь, что существенно повышает помехоустойчивость приемника к негауссовым внешним помехам;
в) достигнута более высокая скорость получения первого отсчета вектора радионавигационных параметров за счет применения однопороговой (вместо двухпороговой) процедуры поиска сигнала, что уменьшает число точек анализа при поиске сигнала навигационного спутника, во-вторых, за счет отказа от процедуры принудительного сужения полосы. Это позволяет сократить среднее время поиска сигнала НС на 10% по сравнению с устройством-прототипом [3];
г) достигнута более высокая точность измерений и надежность в работе за счет дополнительного учета доплеровского смещения, измеренного в контуре слежения за несущей, в контуре слежения за кодом, что повышает точность и надежность работы заявляемого изделия в особенности при его установке на высокодинамичных объектах.

Таким образом, задачи, поставленные перед изобретением, выполнены.

Источники информации
1. Приемоиндикатор типа Х фирмы Magnavox (США). Журнал “Зарубежная радиоэлектроника”, 4, 1983 г., рис. 7, с. 77.

2. Военный приемник фирмы “Интерстейт электроникc корпорейшн”. Материалы симпозиума по радиолокации и навигации, Лас-Вегас, США, 1986 г., с. 162-168.

3. Басюк М.Н., Ефремов Н.В., Кудрявцев В.В. и др. Многоканальный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем. Патент 2079148 (Россия), (прототип).

Формула изобретения

1. Многоканальный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем, содержащий первую антенну, приемник, вход синхронизации которого соединен с выходом опорного термостатированного генератора, N-канальный блок первичной обработки информации, блок процессора ввода-вывода навигационных параметров, причем информационный выход процессора ввода-вывода навигационных параметров подключен к индикатору, первое и второе оперативные запоминающие устройства, первое и второе постоянные запоминающие устройства, отличающийся тем, что в него дополнительно введены блок навигационно-временных определений и вторая антенна, причем выходы первой и второй антенн подсоединены соответственно к первому и второму информационным входам приемника, информационный выход которого подключен к информационным входам первого – N-го каналов блока первичной обработки информации, причем каждый из каналов содержит свой частотно-кодовый коррелятор, цифровой синтезатор несущих частот, многофункциональный генератор псевдослучайных последовательностей и блок измерения вектора радионавигационных параметров, информационный выход приемника соединен с первыми информационными входами частотно-кодовых корреляторов первого – N-го каналов блока первичной обработки информации, информационные выходы которых подключены к первым входам блоков измерения векторов радионавигационных параметров, вторые информационные входы частотно-кодовых корреляторов подключены к выходам цифровых синтезаторов несущих частот первого – N-го каналов блока первичной обработки информации, причем информационные выходы многофункциональных генераторов псевдослучайных последовательностей каждого из каналов блока первичной обработки информации соединены соответственно с третьими информационными входами частотно-кодовых корреляторов, информационные входы многофункциональных генераторов псевдослучайных последовательностей и информационные выходы цифровых синтезаторов несущих частот каждого из каналов блока первичной обработки информации подключены соответственно к первому и второму информационным выходам блоков измерений вектора радионавигационных параметров, выходы управления которых подсоединены к входам управления частотно-кодовых корреляторов, причем первый, второй и третий информационные двунаправленные входы блоков измерений вектора радионавигационных параметров каждого из каналов блока первичной обработки информации подключены к соответствующим первым, вторым и третьим двунаправленным информационным входам блока навигационно-временных определений, первого оперативного запоминающего устройства и первого постоянного запоминающего устройства, четвертый двунаправленный вход блока навигационно-временных определений подключен к первому двунаправленному информационному входу блока процессора ввода-вывода навигационных параметров, второй двунаправленный вход которого подключен к информационному двунаправленному входу второго оперативного запоминающего устройства, третий двунаправленный вход процессора ввода-вывода навигационных параметров подсоединен к информационному двунаправленному входу второго постоянного запоминающего устройства, причем первый выход тактовой синхронизации приемника соединен с входами тактовой синхронизации цифровых синтезаторов несущих частот первого – N-го каналов первичной обработки информации, второй выход тактовой синхронизации приемника соединен с входами тактовой синхронизации частотно-кодовых корреляторов и многофункциональных генераторов первого – N-го каналов блока первичной обработки информации, третий выход тактовой синхронизации приемника соединен с входом тактовой синхронизации блока навигационно-временных определений многоканального приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем.

2. Приемоиндикатор по п. 1, отличающийся тем, что приемник содержит первый и второй фильтры-преселекторы, второй и третий малошумящие усилители, сверхвысокочастотный (СВЧ) коммутатор, амплитудный ограничитель, формирователь сетки опорных частот, фазовращатель, первый – третий полосовые фильтры, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, первый и второй блоки автоматической регулировки усиления, вход первого фильтра-преселектора подсоединен к выходу первой антенны многоканального приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем, причем выход первого фильтра-преселектора подключен к входу первого малошумящего усилителя, выход которого соединен с первым входом СВЧ-коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго малошумящего усилителя, входом соединенного с выходом второго фильтра-преселектора, вход которого соединен с выходом второй антенны многоканального приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем, выход СВЧ-коммутатора соединен с входом амплитудного ограничителя, соединенного выходом с первым входом третьего малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом первого полосового фильтра, выход которого одновременно соединен с первыми входами первого и второго смесителей, второй вход второго смесителя соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен одновременно с вторым входом первого смесителя и первым выходом формирователя сетки опорных частот, входом соединенного с выходом опорного термостатированного генератора, выход первого смесителя соединен с входом второго полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом первого усилителя промежуточной частоты, прямой выход которого соединен одновременно с первым информационным входом аналого-цифрового преобразователя и первого блока автоматической регулировки усиления, выход которого одновременно соединен с вторым входом первого усилителя промежуточной частоты и третьего малошумящего усилителя, выход второго смесителя соединен с входом третьего полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом второго усилителя промежуточной частоты, выход которого одновременно соединен с вторым информационным входом аналого-цифрового преобразователя и входом второго блока автоматической регулировки усиления, выходом соединенного с вторым входом второго усилителя промежуточной частоты, инверсный выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с третьим информационным входом аналого-цифрового преобразователя, инверсный выход второго усилителя промежуточной частоты – с четвертым информационным входом аналого-цифрового преобразователя, а второй выход формирователя сетки опорных частот – с входом управления аналого-цифрового преобразователя и входами тактовой синхронизации цифровых синтезаторов несущих частот первого – N-го каналов первичной обработки информации, третий выход формирователя сетки опорных частот подключен одновременно к входам тактовой синхронизации частотно-кодовых корреляторов и многофункциональных генераторов псевдослучайных последовательностей первого – N-го каналов блока первичной обработки информации, четвертый выход формирователя сетки опорных частот соединен со входом тактовой синхронизации блока навигационно-временных определений многоканального приемоиндикатора сигналов спутниковых радионавигационных систем.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.05.2004

Извещение опубликовано: 10.03.2006 БИ: 07/2006