9.2. ОДНОКАНАЛЬНАЯ АППАРАТУРА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Носимая АП системы «Навстар». 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 «Навстар» разработки фирмы «Коллинз», который размещается в носимом блоке массой 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 «Глонасс» была разработана в Российском институте радионавигации и времени (РИРВ), находящемся в Санкт-Петербурге (СПб).

Структурная схема представлена на рис.

Вся схемотехника аппаратуры размещена на пяти печатных платах размером 150X250 плата радиоприемника, включающая СВЧ коммутатор сигналов диапазонов, СВЧ усилитель с преобразователем частоты, синтезаторы частоты, усилитель промежуточной частоты; плата коррелятора, содержащая собственно коррелятор, генераторы кодов цифровой генератор несущей, аналого-цифровой преобразователь и предпроцессор 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 схем слежения за несущей и задержкой кода, схемы выделения служебной, информации. Предпроцессор накапливает АЦП-квадратурные выборки в течение для отслеживания фазы несущей формирует арктангенсную дискриминационную характеристику; вычисляет сигнал 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.

(кликните для просмотра скана)

Рис. 9.2. Структурная схема од-ноканальной самолетной системы «Глонасс»

МикроЭВМ CAPS-7 выполнена на ИМС серии 2900 с эффективным быстродействием (12% операций с плавающей запятой 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 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 точностью 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/А с 2044 до 600 элементов при соответственном уменьшении времени поиска до 12 с. Основные технические характеристики аппаратуры: погрешность (среднеквадратическая) определения плановых координат

инструментальная погрешность (среднеквадратическая) измерения квазидальности

(см. скан)

пороговые отношения сигнал-шум: схемы поиска схемы слежения за несущей задержкой кода помехоустойчивость схемы слежения за задержкой кода

время до первого определения не более 240 с;

диапазон рабочих температур

потребляемая мощность Встроенная батарея питания обеспечивает непрерывной работы.

Самолетная АП системы «Глонасс». Иллюстрируя возможности построения АП системы «Глонасс», кратко опишем одноканальную для гражданских самолетов [202], разработанную в РИРВ (СПб) (рис. 9.2, 9.3). Специфическим отличием радиосигналов системы «Глонасс» от радиосигналов системы «Навстар» 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 «Глонасс» используется синтезатор литерных частот (СЛЧ) управляемый навигационным процессором в гетеродинах радиочастотного преобразователя.

В литерные частоты синтезируются с шагом на частоте 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 являющейся поднесущей для демодулированного сигнала.

Во избежание формирования квадратур 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

Рис. 9.3. Внешний вид самолетной

относительно центральной частоты на доплеровский сдвир частоты. Дальнейшие операции по обработке принятого радиосигнала производятся в устройстве цифровой обработки который содержит: генератор ПСП с цифровым генератором тактовой частоты ПСП (ЦГТЧ); цифровой генератор доплеровского сдвига частоты несущей (ЦГДЧН); преобразователь фаза — код с накопителем цифровых выборок (ПФКН). Накопление бинарно-квантованных выборок производится в течение Каждые вырабатывается сигнал прерывания микроЭВМ и производится обмен информацией между УЦО и навигационным процессором, выполненным на базе микропроцессора серии Производительность микроЭВМ 300 000 коротких операций в секунду. Объемы памяти -разрядных слов навигационного процессора показаны на рис. 9.2.

Аппаратура предназначена для автоматической работы в беспультовом варианте (без участия оператора) с комплексом цифрового пилотажно-навигационного оборудования самолета и использует весь объем данных о движении самолета от инерциальных систем, вырабатывая, в свою очередь, оценки плановых координат, высоты и составляющих вектора скорости для комплексной обработки и коррекции инерциальных систем. Технические характеристики следующие: погрешности определения широты, долготы высоты

путевой скорости

текущего времени

масса

потребляемая мощность не более

Отметим, что предыдущая модификация именуемая (также разработка РИРВ), прошла успешные испытания на самолете «Боинг-747», которые проводились по плану совместных работ с американскими фирмами «Ханнивелл» и «Нортвест эйрлайнз». На испытаниях был подтвержден одинаковый уровень точности и аналогичной американской АП, работавшей по сигналам системы «Навстар».

Дальнейшее развитие АП типа направлено на создание многоканальной интегрированной АП, работающей одновременно по сигналам систем «Глонасс» и «Навстар» и удовлетворяющей требованиям стандарта [210].

Корабельная АП системы «Глонасс». Морские суда оснащаются навигационной АП «Шкипер» (рис. 9.4) [187], работающей по сигналам системы «Глонасс». Эта аппаратура научно-исследовательского института космического приборостроения (Москва) определяет географические координаты и путевую скорость судна, расстояние, пройденное с момента включения аппаратуры или от заданной точки; расстояние между заданными точками маршрута; рекомендованный курс следования в заданную точку с сигнализацией о достижении заданной точки или об отклонении от маршрута; время прибытия в точку назначения с заданной скоростью; маршрутные координаты; коммерческие задачи.

Рис. 9.4. Внешний вид корабельной АП «Шкипер» системы «Глонасс»

Чувствительность прием сигналов ведется на основе цифровой обработки с использованием микропроцессоров. Погрешность определения координат (среднеквадратическая) 35 м.

«Шкипер» состоит из антенно-фидерного устройства АФУ с малошумящими усилителем, устройства приема и обработки радиосигналов УПОР с визуальным отображением информации и алфавитно-цифрового печатающего устройства АЦПУ.

Размеры АФУ Масса АП «Шкипер» 21,5 кг.

РИРВ предоставляет потребителям корабельную П «Ладога-С» [211] с более высокими массогабаритными характеристиками. Эта АП имеет расширенные возможности решения сервисных задач и более высокие точностные характеристики за счет применения дифференциального режима (см. гл. 20) с передачей корректирующей информации через сеть береговых радиомаяков типа «Зверь-М» [211].