Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 18
Текст из файла (страница 18)
10. Структурная схема измерителя фаз в аппаратуре потребителя системы «Оаэей о (а) и сигналы в характерных точках этой схемы (б) лизацией). Результаты измерения разности фаз сигналов всех ОС относительно опорного сигнала поступают в ЭВМ (специализированный процессор), которая выдает на индикатор (И) и внешние системы (ВС) результат расчета местоположения потребителя. В ЭВМ производится также счисление пути по информации о скорости К и курсе у потребителя, а полученные данные используются вместе с вычисленными разностями фаз Ь<рз~ и Ь<рз~ для разрешения многозначности. В ЭВМ могут включаться и отдельные элементы ИФ.
В блоке памяти ЭВМ хранятся данные о координатах всех ОС и поправки на непостоянство фазовой скорости распространения радиоволн. Измеритель фаз (рис. 4.10,а) реализует алгоритм оптимальной оценки фазы сигнала и„поступающего с узкополосного фильтра приемного тракта, и построен по квацратурной схеме. В устройстве получения выборок (УПВ) цикл Т„навигационного сигнала с помощью тактовых импульсов (ТИ), вырабатываемых ОГ, разбивается на )т'(например, 100) элементов (выборок) длительностью Л, = Т„/)т).
При этом сигнал каждой ОС с т,„= 1 с (см. рнс, 4.7,б) представлен и = 1!Ь„выборками. Формирователь сигнальных импульсов (ФСИ) вырабатывает импульсы при переходе и, через нулевое значение (рис. 4.10,6). С ОГ на ИФ поступают синусные (СОИ) и косинусные (КОИ) опорные импульсы, формируемые в тот момент, когда опорное напряжение ие с начальной фазой, равной соответственно 0 или 90', проходит через нулевое значение.
Кроме того, с ОГ подаются счетные импульсы (СИ) и синхросигналы (СС). Сигнальные и опорные импульсы управляют. электронными ключами (ЭК), число счетных импульсов на выходе которых ()т', или М„) преобразуется счетчиками (Сч) в з1п(<ра) или соз(~ра), где фь — измеряемый иа Ьм периоде несущей частоты сдвиг фазы принятого сигнала в ~'-й выборке.
Цифровые значения з1п(<ра) и соз(фь) накапливаются в цифровых интеграторах (ЦИ), сигналы которых пропорциональны Н Ю а,= , 'э ча и р, =~созщ, (4.8) где т — число измерений фазы за каждую выборку. Оценки фазы ~р~ = агс18(аД3,) с помощью коммутатора (К) распределяются по ячейкам памяти А, В, С, ... Н канала обработки (КО). Комбинируя этн оценки, можно определить дальность до ОС или разность дальностей. устранить многозначность и выполнить другие необходимые вычисления.
Поиск сигнала. Чтобы коммутатор (К) подключал ту ячейку памяти, которая соответствует излучающей в данный момент ОС, он должен работать синхронно с ОС (см. рис. 4.7,а). Такую синхронизацию выполняет схема поиска сигналов (СПС). В режиме поиска функционирует Рис. 4.11. Временная диаграмма опорного кода (а), принимаемого сигнала (б) и нормированная корреляционная функция т, этих сигналов (в) В реальных условиях из-за слабой интенсивности сигналов отдельных ОС и влияния помех характер временной диаграммы может отличаться от показанного на рис. 4.7,б. Однако при достаточно большом времени накопления информации максимум получаемой КФ с большой вероятностью соответствует совпадению сравниваемых сигналов и определяет начало цикла принимаемого и опорного сигналов.
Рис. 4.12. Структурная схема устройства поиска сигнала в аппаратуре потребителя системы «Оглеав> вв только тот канал приемника, который настроен на частоту уь Если в точке приема присутствуют сигналы всех ОС, то огибающая принимаемого при зтом сигнала имеет вид, показанный на рис. 4.7,б (задержкой сигналов при распространении от ОС можно пренебречь, поскольку она гораздо меньше т,р и 1 с). Задача поиска заключается в совмещении формируемого в аппаратуре потребителя опорного кода (ОК) (рис.
4.11,а) и принимаемого сигнала (рис. 4.11,6) на основе корреляционного метода. Максимум корреляционной функции (КФ) соответствует совпадению совмещаемых сигналов с точностью до Ь, (рис. 4.11,в). Схема поиска сигналов (рис. 4.12) построена по принципу обнару- жителя радиосигнала с неизвестной начальной фазой и реализует параллельный поиск, при котором время вхождения в синхронизацию минимально. Сформированные в измерителе фаз значения ей и !3, (4.8) поступают на блок формирования величины з, = [а,' + !),~!'", пропорциональной амплитуде Бй выборки сигнала.
Блок корреляторов (БК) содержит А> каналов, каждый из которых вычисляет Ч~,=,",;К, „ >=! где К„., — последовательность, соответствующая ОК и сдвинутая относительно первого канала наг'шагов. Опорный код (ОК) от генератора (ГОК) поступает на формирователь выборок кода (ФВК), который управляет тактовыми импульсами (ТИ) и вырабатывает У цифровых эквивалентов ОК, сдвинутых друг относительно друга на Л,. Схема выбора максимума (СВМ) определяет номер канала БК, в котором наблюдается максимальный сигнал, а следовательно, находит то значение ) которое соответствует. наибольшему совпадению ОК с огибающей принятого сигнала.
Код с такой задержкой выделяется селектором СК, подвергается (при необходимости) цифроаналоговому преобразованию в ЦАП и используется для управления коммутатором (К) (см. рис. 4.!О,а), а также другими схемами, требующими синхронизации с циклом работы ОС. Отметим, что время поиска сигнала при отношении мощностей сигнала и шума д = 2 не превышает 20 с. При г) < 0,2 интервал времени до получения результата первого измерении координат составляет примерно 5 мин. 4.3. Фазовая разностно-дальномерная РСДН Типичным примером фазовой разностно-дальномерной РСДН является стандартная система «Ьогап-С»(Ьопя галле), региональные варианты которой до сих пор используются в некоторых областях земного шара для вождения морских и воздушных судов.
Аналогичные отечественные системы имеют наименования «Тропик» и «Чайка». Кроме стандартной РСДН «Тропик» в России используются локальная (региональная) РСДН «Тропик-2П», развертываемая в конкретном регионе в виде цепочки из трех-четырех станций, и многочастотная разностно-дальномерная фазовая РНС «Марс-75». Рассматриваемая пассивная фазовая разностно-дальномерная РСДН (ФРД РСДН) «Ьогап-С» работает на несущей частоте !00 кГц и обеспечивает навигационное обслуживание примерно на 3/4 северного полушария Земли с точностью на порядок более высокой, чем у ФД РСДН (СКП около 0,1-1,0 км). 87 В системе используется импульсный сигнал, на частоте заполнения которого [на несущей частоте) измеряется разность фаз, соответствующая разности дальностей до двух опорных станций.
Поэтому ФРД РСДН называют также импульсно-граэоеыми. Опорные станции ФРД РСДН. Станция ФРД РСДН включает так ° называемые цепочки бере- ° .. ',, ' ° говых ОС [рис. 4.!3), со° ° ° держащие 3-5 ОС. Одна из этих ОС является ведущей и е .,: и и ° ° л обозначается буквой М, а ° л.
и, ° л".-' ." ° другие [Х, Р, У, [г) — еедо° э мыми. Размеры баз цепочки Рнс. 4.13. Схема расположения цепочек ОС вЂ” около 1000 км. К наопорных станций РНС «бегал-О> - стоящему времени созданы в Северной Америке [15] и эксплуатируются более 25 цепочек опорных станций «!.оган-С» и «Чайка», перекрывающих своими рабочими зонами поверхность более 90 000 км~.
В России работают три цепи опорных станций «Чайка»: Европейская — 5 станций, Восточная — 4 станции, Северная — 5 станций и Российско-Американская — 3 станции. Синхронизация работы ОС обеспечивается цезиевыми стандартами частоты [бг' и >: "'""'""" ""'"" 5.10 "). Шкала времени системы периодически [примерно б раз в сутки) приводится в соответствие со шкалой Всемирного координированного времени.
Ответстг венной за синхронизацию н когерентность сигналов опорных станций данной цепочки являет- а ся ведущая ОС. Дальность действия каждой ОС примерно 2000 км. На ОС используются антенны высотой Рнс.4.14.ПередаюшаячастьОС«Чавкаю около 200 м, излучающие мощ- >Я"ЯР«л>Р""й>юлУ"н ~ и> ность [импульсную) от !05 до глвлуюлмй иолуль; 4- модуль управления [! Я ав ! 800 кВт (в зависимости от ОС). Передатчик содержит 64 индивидуальных генераторных блока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
