Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 25
Текст из файла (страница 25)
ный процессор кнтертейс ! Г 1 лупят ун-1 радления 1 и индикаций упорный генератор и ситнегптор настот уортсеть Рнс. 7.1. Обобщенная струнтурнан схема АП спецификой ее применения. Так как АП может быть полностью автоматизирована и не нуждается в пульте управления, то наличие пульта управления и индикации относится к тем случаям, когда потребителем выходной информации является непосредственно оператор, как, например, а ранцевом варианте АП. Блок управления антенной используется в тех комплектациях АП, в которых антенна для удовлетворения высоким требованиям помехоустойчивости обладает пространственной селекцией и требует управления. Этот блок позволяет управлять диаграммой направленности антенны, формируя, например, «провалы» диаграм-' мы в направлении на источники помех.
Рассмотрим кратко основные задачи, решаемые функциональными блоками АП. Антенна улавливает электромагнитные колебания, излучаемые НИСЗ, и направляет их на вход СВЧ усилителя и преобразователя. В зависимости от структуры ССРНС, частотного диапазона, назначения АП и вида потребителя, на котором она устанавливается, могут применяться антенны с различными диаграммами направленности — от слабонаправленной с неизменяемой (или изменяемой) конфигурацией направленности до узконаправленной с шириной лучей в единицы градусов н изменяемым в пространстве направлением. Если использование фаэнрованных антенных решеток (ФАР) для слабонаправленных антенн с изменяемой конфигурацией диаграммы направленности в настоящее время доведено до опытных образцов в АП системы «Навстар», то применение ФАР для антенн с узкими управляемыми лучами встретило ряд технических трудностей, которые в,настоящее время еще не преодолены.
106 Поскольку в ССРНС «Глонасс» и «Навстар» используются так называемые «энергетически скрытые» сигналы (т. е. сигналы с очень малым уровнем мощности излучения), радиочастотные усилители АП должны обладать очень высокой чувствительностью. Достаточно сказать, что шумовая температура современных входных радиоусилителей АП диапазона 1,6 ГГц приближается к ЗОО К. Как правило, радиочастотный преобразователь АП имеет две-три ступени преобразования частоты с усилением до 120...140 дБ, причем в большинстве типов АП независимо от числа ее каналов первый преобразователь частоты всегда один. Число преобразователей второй и третьей ступени зависит от числа каналов АП и ее конкретного схемотехнического решения.
Вопросы построения радиоприемников АП и выбора частотно-усилительного плана рассмотрены в 1186]. Аналою-цифровой процессор первичной обработки решает задачи: поиска фаз (т. е. задержек) манипулирующих псевдослучайных последовательностей (ПСП); слежения за задержкой ПСП; слежения за фазой и частотой несущих принимаемых радиосигналов; выделения навигационных сообщений. Число каналов поиска, слежения и выделения сообщений равно числу каналов АП. Большие научно-технические достижения в области создания микропроцессоров, БИС памяти и сверхбольших интегральных микросхем на базовых матричных кристаллах позволяют в настоящее время решать эти задачи, широко используя цифровые методы обработки радиосигналов, в специализированных встраиваемых в АП цифровых процессорах [186).
К задачам, решаемым навигационным процессором, относятся: выбор рабочего созвездия НИСЗ из числа видимых; расчет данных целеуказания по частоте несущей и задержке манипулирующей ПСП; декодирование навигационных сообщений, в том числе альманаха и эфемеридной информации; сглаживание или фильтрация измеряемых навигационных параметров; решение навигационно- временной задачи с выдачей координат и параметров движения объекта; фильтрация координат; комплексирование с данными автономных навигационных систем объекта; организация обмена информацией как внутри АП, так и с другими системами объекта; контроль работоспособности блоков и ЛП в целом.
Следует отметить, что и зависимости от тнпп ЛП навигационный процессор, реализусмьп! на микропроцессорах и мнкро- ЭВМ, может быть построен как по однопроцессорной, так и по многопроцессорной структуре н выполнять также часть задач первичной обработки. Кроме перечисленных задач, решение которых обеспечивает основную функцию АП, на навигационный процессор может быть возложено выполнение и ряда сервисных задач потребителя, таких как расчет отклонения от траектории заданного !07 движения, выработка информации о' прохождении поворотных пунктов маршрута (ППМ), решение прямой и обратной геодезических задач, преобразование координат из одной системы координат в другую. Организацию последовательности вычислений и обмен информацией между функциональными блоками АП выполняют управляющие программы-диспетчеры, построенные с использованием иерархии сигналов прерываний, вырабатываемых в АП. Прн разработке эзих программ, как и всего математического обеспечения в целом, учитываются требования к точности и надежности навигационно-времениых определений, а также возможности используемых вычислительных средств.
Содержание математического обеспечения рассматривается в гл. !3 — 15 и 22. Для выбора рабочего созвездия НИСЗ и расчета априорных данных о навигационных параметрах, вводимых в устройства поиска и слежения, необходимо располагать текущими или априорными значениями параметров движения объекта, текущим временем и данными о параметрах движении НИСЗ. Последние представляют собой содержание альманаха. Данные альманаха извлекаются из репрограммируемой памяти навигационного процессора, где они хранятся после первоначального ввода вручную оператором с пульта управления и индикации.
Другой путь ввода данных альманаха состоит в приеме альманаха первоначально от какого-либо первого НИСЗ, сигнал которого находится вслепую без целеуказаний. В этом случае на .поиск сигнала первого НИСЗ и на прием альманаха могут потребоваться десятки минут. Имеющийся в АП альманах обновляется автоматически при приеме сигналов по достижении им определенного «возраста», порядка нескольких дней, но, как правило, не более одного месяца. Априорные данные о координатах объекта и текущем времени вводятся либо оператором с пульта управления и индикации, либо автоматически от автономных средств навигации объекта. Причем применение в АП гостированных каналов цифрового обмена позволяет использовать данные практически от всей номенклатуры автономных средств, устанавливаемых в настоящее время на подвижных объектах, включая инерциальные навигационные системы, измерители скорости, датчики крена, барометрические высотомеры, системы воздушных сигналов, датчики пройденного пути, лаги и т.
и. Важными элементами А!1 ивляютсн опорный генератор и синтезатор частот, к которым предъявляются достаточно высокие требования стабильности частоты (10 ' долговременная н ! О ...10 " кратковременная) и чистоты спектров синтезируемых сигналов. !ов УПЬ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПОТОКИ В ЛП Работа АП в реальном масштабе времени характеризуется чрезвычайной насыщенностью обмена потоками информации между основными блоками структурной схемы АП на рис. 7.!. Все процессы обработки сигналов и информации в АП условно принято разделять на две основные категории: первичную и вторичную обработки.
Под первичной (ПО) понимают обработку принимаемых радиосигналов, конечным продуктом которой. являются измеренные значения навигационных параметров радиосигналов, т. е. квазидальности и радиальной квазискорости, и выделенные биты и слова служебного информационного сообщения, содержащегося в радиосигнале. Под вторичной обработкой (ВТО) понимают процесс преобразования выходной информации ПО в значения координат и параметров движения объекта (в результате решения навигационно-временной задачи), а также вспомогательные процессы: обратное преобразование априорных и оценочных значений координат и параметров движения в квазидальности и квазискорости, короткий прогноз («размножение») эфемерид НИСЗ, выбор рабочих созвездий НИСЗ, решение сервисных задач и т. и.
Обмен информацией в АП происходит между аппаратными и программными блоками ПО н ВТО, между ВТО и автономными навигационными средствамй и другими бортовыми средствами и системами объекта, между оператором и ВТО. Номенклатура циркулирующих, потоков информации в АП иллюстрируется рис. 7.2 (186]. От НИСЗ с помощью радиосигнала в ПО поступает входная информация в виде кодовых последовательностей (в АП системы Г т Пульт 1Ппрадления и ! имдикаиии '-1 — — -т' 1 Напр дина - ! тас ско— !роста, да1та, дреме, ! 1ППМ, серве! !снеге дан- ! ные 1 1 1 Ф дреме, пппб несть, ярпоисяпроспв, сядтебнпя индтпрма«ия, бремя Рис. 7д.
Иифоривциоииие потоки в бортовой И! 1оа «Навстар» коды С/А и Р) и служебной информации, передаваемой кадром радиосигнала (альманах, эфемериды, метки време. ни, временные и частотные поправки, служебные слова и т. и.). Из блоков ПО в блоки ВТО передаются измеренные значения квазидальности и радиальной квазнскорости, метки шкал времени НИСЗ, кадр служебной информации, сигналы прерываний, данные встроенного контроля, характеристики работоспособности узлов и блоков ПО, характеристики помеховой обстановки. Блоки ВТО выдают в блоки ПО команды управления и предписания как для начала работы ПО, так и в течение всех последующих этапов работы.
Эта информация содержит номера НИСЗ рабочего созвездия, номера запасных НИСЗ, сигналы которых необходимо принимать, данные целеуказаний в виде прогнозируемых значений квазидальности, радиальной квазискорости, фазы ПСП, режимы и подрежимы работы. После обработки принятой информации путем решения соответствующих задач выходная информация ВТО выдается на пульт индикации и в системы объекта, являющиеся непосредственными потребителями информации ЛП. Так, на самолете это пилотажно-навигационный комплекс, в котором по данным АП ССРНС производится коррекция автономных навигационных систем, в частности инерциальных. Информация, воспроизводимая иа пульте управления и индикации, анализируется и используется штурманом. Состав выдаваемой из АП информации может представлять широкую номенклатуру данных и определяется конкретным типом объекта. Так, для гражданской самолетной АП типовым набором выходных данных считается: дата и текущее время, плановые географические координаты (широта и долгота), ортодромическне координаты, составляющие вектора скорости в плане и по высоте, путевая скорость и путевой угол, дальность до очередного ППМ, время прибытия в очередной ППМ, оставшееся время полета.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
