www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Радионавигационные системы, спутниковая радионавигация 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [ 23 ] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

определяется, с одной стороны, доступностью этого сигнала для гражданских потребителей, а с другой - меньшими аппаратурными затратами.

По сложности схемотехнических решений и объему аппаратных затрат АП разделяют на одноканальную (в том числе мультиплексную), которая в каждый текущий момент времени ведет прием и обработку радиосигнала только одного НИСЗ, и много- , канальную, позволяющую одновременно принимать и обрабатывать сигналы нескольких НИСЗ.

Число каналов многоканальной АП в первую очередь опреде- , ляется динамическими характеристиками потребителя. Так, АП ; высокодинамичных потребителей, штурмовиков, космических кораблей, стратегических бомбардировщиков и некоторых видов ракет содержит пять каналов приема радиосигналов, при этом четыре канала используются для непрерывного слежения за несущей и задержкой радиосигналов четырех НИСЗ, обеспечивая тем самым непрерывное решение навигационной задачи, а пятый канал используется для поиска, синхронизации и gt; приема информации от новых НИСЗ, обеспечивая непрерывную г смену рабочих созвездий, а также для измерения задержки кода Р на второй рабочей частоте /2, обеспечивая компенсацию погрешностей распространения радиосигналов в ионосфере. /, Пример реализации пятиканальной АП рассмотрен в sect; 9.3. Следует отметить, что пятиканальная аппаратура применяется также на таком малодинамичном объекте, как подводная лодка, но это обусловлено требованием малого времени до первого определения координат. Четырехканальная АП находит применение на ракетах разного класса. Необходимость в пятом канале здесь отпадает, так как ввиду относительно малого времени полета смена рабочих созвездий НИСЗ не производится. Двух-канальная АП применяется на объектах со средней динамикой, таких как транспортные самолеты, некоторые ракеты, отдельные классы кораблей, самолеты гражданской авиации. Один канал АП этого типа используется для последовательного во времени приема и обработки радиосигналов четырех НИСЗ рабочего созвездия, а второй канал так же, как и пятый канал в пятиканальной АП,- для обновления рабочего созвездия и измерений на частоте /2-

Одноканальная АП используется на объектах с низкой динамикой, таких как танки, средства топопривязки, носители ранцев, самолеты гражданской авиации, морские суда, неподвижные объекты геодезии, картографии. Характерной особенностью одно-канальной АП является последовательный по времени прием сигналов НИСЗ. Пример реализации одноканальной АП рассмотрен в sect; 9.2.

В зависимости от продолжительности времени приема сигналов от НИСЗ различают одноканальную АП последовательного прие-


ма, когда продолжительность приема сигналов каждого НИСЗ составляет 0,2...2 с, и мультиплексную АП, где продолжительность приема сигнала каждого НИСЗ не превышает единиц миллисекунд. В последнем случае продолжительность приема значительно меньше постоянной времени следящих измерителей АП, что позволяет организовать фактически непрерывное слежение за несколькими НИСЗ и одновременное измерение их радионавигационных параметров. Благодаря цифровой обработке сигналов и программной реализации следящих измерителей увеличение аппаратурных затрат в мультиплексной АП оказывается незначительным по сравнению с одноканальной АП последовательного приема. Следует отметить, что вследствие мультиплексирования средний энергетический потенциал радиолинии АП - НИСЗ снижается (при слежении за сигналами четырех НИСЗ минимум на 6 дБ), что приводит к снижению помехоустойчивости мультиплексной АП. Пример реализации мультиплексной АП рассмотрен в sect; 9.4.

Совершенствование технологии разработки и изготовления СБИС позволяет резко уменьшить массогабаритные характеристики и стоимость АП. Министерство обороны США субсидировало ряд программ, ставящих целью разработку мини-аппаратуры, и в настоящее время созданы опытные образцы одноканальной аппаратуры объемом 100 см и массой около 400 г [200, 201].

Несмотря на разнообразие требований, предъявляемых к АП различного типа, можно сформировать общие тенденции развития АП, проявляемые при их реализации.

Первой из них является все большее применение цифровых методов обработки радиосигналов, реализация алгоритмов обработки информации в программируемых микропроцессорах и микроэвм, повышение степени интеграции применяемых аналоговых и цифровых микросхем.

Вторая состоит в применении передовых технологий при создании компонентов АП, таких как арсенид-галлиевая технология твердотельных СВЧ микросхем в сочетании с технологией фильтров на поверхностных акустических волнах, заказные аналоговые и цифровые БИС.

Третья тенденция заключается в применении дифференциального режима для повышения точности АП как военного, так и гражданского назначения. Разновидности дифференциального режима и их особенности рассмотрены в гл. 20.



9.2. ОДНОКАНАЛЬНАЯ АППАРАТУРА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Носимая АП системы laquo;Навстар raquo;. Анализ структурных схем одноканальной аппаратуры различных потребителей показывает почти полную их идентичность. Различие заключается в конструктивном исполнении, в применении элементной базы той или иной степени интеграции. Потому, полагая наиболее типичной для одноканальной АП ранцевую, рассмотрим вариант АП системы laquo;Навстар raquo; разработки фирмы laquo;Коллинз raquo;, который размещается в носимом блоке массой 6,5 кг, содержащем сменную литиевую батарею питания, антенну и пульт управления и индикации. Конструкция позволяет переносить АП за спиной или устанавливать в автомобиле, а также на других наземных транспортных средствах. Аналогичная ранцевая АП системы laquo;Глонасс raquo; 1Т129 была разработана в Российском институте радионави- ; гации и времени (РИРВ), находящемся в Санкт-Петербурге (СПб).

Структурная схема представлена на рис. 9.1 [1861.

Вся схемотехника аппаратуры размещена на пяти печатных gt; платах размером 150X250 мм: плата радиоприемника, включающая СВЧ коммутатор сигналов f\ и /2 диапазонов, СВЧ усилитель с преобразователем частоты, синтезаторы частоты, усилитель промежуточной частоты; плата коррелятора, содержащая собст- венно коррелятор, генераторы кодов Р и С/А, цифровой генератор несущей, аналого-цифровой преобразователь и предпроцес-сор с выходом на магистраль навигационного процессора; плата навигационного процессора, на которой размещены процессор в виде микроЭВМ CAPS-7, контроллер прерываний и таймер; плата памяти, содержащая ОЗУ, ПЗУ программ, ЗУ сменных констант (репрограммируемое ЗУ), ЗУ контрольных задач и детектор ядерных событий; плата интерфейса с блоком питания, содержащая интерфейсы пульта управления и индикации, внешней регистрирующей аппаратуры, внешних датчиков, устройства встроенного контроля, устройства управления антенной.

В аппаратуре использована цифровая реализация схем поиска радиосигналов по несущей и задержке кодов С/А и Р, схем слежения за несущей и задержкой кода, схемы выделения служебной, информации. Предпроцессор накапливает АЦП-квадратурные выборки / и Q в течение 20 мс; для отслеживания фазы несущей формирует арктангенсную дискриминационную характеристику; вычисляет сигнал P-\-Q для определения отношения сигнал-шум. Алгоритмы слежения, поиска, выделения информации и формирования измеренных значений квазидальности и квазискорости реализованы программно в навигационном процессоре вместе с программным обеспечением вторичной обработки. С выхода навигационного процессора по его магистрали в устройство первичной обработки выдаются все цифровые данные для настройки радиоприемника и коррелятора. 144

[fell

п г-

lit itl

- J.

till

1-1 11

аииашнв я

DgujagadD oioHwdouoHoaui ammnu mao нщошаоз

li H

u gt;....

5 sect;V hmxnhwog g нпитанд я

:с о

lt;



V 1,6 ГГц


Малошумящий усилитель - преобразователе

тнга.

См ФПЗК

Огр Н-1

356 МГц

Синтезатор

литерных

частот

Опорный, генератор

5.0 МГц

Рис. 9.2. Структурная схема одноканальной самолетной АП laquo;АСН-37 raquo; системы laquo;Глонасс raquo;

2

178 МГц

Радиочастотный преобразователе

Шина последовательного,

обмена

гпсп [ lt;)=:

МГц

0,5т

т i-

цггч c=i

Цгдчн

Устройство цифровой обработки

Микроэвм CAPS-7 выполнена на ИМС серии 2900 с эффективным быстродействием (12 % операций с плавающей запятой 330 ООО операций в секунду. Из дополнительных характеристик микроэвм следует отметить: изменяемый период микрокоманд, стековую организацию, возможность выполнения операций с фиксированной и плавающей запятой.

Аппаратура принимает сигналы последовательно во времени. Продолжительность приема сигнала каждого НИСЗ переменная в зависимости от режима работы, но не более 2 с. Перед началом работы оператор вводит априорные координаты места и текущее время. При погрешности ввода координат до 25 км и времени до 30 с и при наличии действующего альманаха в ЗУ сменных констант поиск сигнала требуется произвести максимум на двух элементах неопределенности по частоте. Общее время поиска не более 30 с. После установления синхронизации с сигналом первого НИСЗ производится установка своего хранителя времени с точ-, ностью 0,1 мс относительно системного времени. Это позволяет сократить диапазоны поиска сигналов следующих НИСЗ рабочего созвездия по частоте с двух до одного элемента неопределенности, а по задержке кода С/Л с 2044 до 600 элементов при соответственном уменьшении времени поиска до 12 с.

Основные технические характеристики аппаратуры:

погрешность (среднеквадратическая) определения плановых координат 4...5 м;

инструментальная погрешность (среднеквадратическая) измерения квазидальности 1...2 м;

Навигационный процессор

Иихропроцессор 1806ВМ2

ОЗУ 8К байт

ПЗУ Вик байт

РПЗУ 1К байт

ШрёоШзовШп интерфейс

Канал последо-

вательного овмена

пороговые отношения сигнал-шум: схемы поиска 34 дБГц; схемы слежения за несущей задержкой кода CjA 30 дБГц, помехоустойчивость схемы слежения за задержкой кода Р 40 дБ;

время до первого определения не более 240 с;

диапазон рабочих температур -40... ...-f 70 deg;С;

потребляемая мощность 14 Вт. Встроенная батарея питания обеспечивает 6 ч непрерывной работы.

Самолетная АП системы laquo;Глонасс raquo;. Иллюстрируя возможности построения АП системы laquo;Глонасс raquo;, кратко опишем одноканальную АП laquo;АСН-37 raquo; для гражданских самолетов [202], разработанную в РИРВ (СПб) (рис. 9.2, 9.3). Специфическим отличием радиосигналов системы laquo;Глонасс raquo; от радиосигналов системы laquo;Навстар raquo; является наличие литерных частот несущей радиосигнала каждого НИСЗ (см. гл. 1.6), что обеспечивает частотное разделение сигналов в АП. Для приема радиосигналов с литерными частотами в АП системы laquo;Глонасс raquo; используется синтезатор литерных частот (СЛЧ) управляемый навигационным процессором в гетеродинах радиочастотного преобразователя.

В АП laquo;АСН-37 raquo; литерные частоты синтезируются с шагом 0,125 МГц на частоте 356 МГц. Сигнал первого гетеродина формируется умножением литерных частот на 4, сигнал второго гетеродина - делением на 2. При этом первое преобразование частоты принимаемого сигнала компенсирует 8/9 литерного разноса частот сигналов каждого НИСЗ, а второе преобразование - оставшуюся 1/9 литерного разноса частот. Выбор рассмотренного частотного плана радиочастотного преобразования позволил минимизировать аппаратурные затраты для одноканальной АП, используя один синтезатор частот для двух гетеродинов. Однако применение подобного частотного плана преобразует спектр демодулированного ФМ сигнала на нулевую вторую промежуточную частоту. Для стабилизации и повышения устойчивости работы выходных каскадов радиочастотного преобразователя введена дополнительная модуляция ПСП суммированием по модулю 2 с меандром частоты 0,125 МГц, являющейся поднесущей для демодулированного сигнала.

Во избежание формирования квадратур / и Q в аналоговой форме в радиочастотном преобразователе в качестве второго смесителя применен смеситель с фазовым подавлением зеркального канала (См ФПЗК). Это также уменьшает объем аппаратурных затрат. С выхода радиочастотного преобразователя снимается бинарно квантованный сигнал, сдвинутый по частоте относи-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [ 23 ] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67