НАЗЕМНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2002 года по МПК H04B7/26 

Изобретение относится к космической технике, а именно к наземным измерительным комплексам в мобильном исполнении, и может быть использовано для оперативного приема, обработки, анализа и передачи телеметрической информации (ТМИ) с борта космического объекта потребителю, например центру управления полетом (ЦУП).

Известна наземная подвижная станция спутниковой связи по заявке РФ 98123376, МПК Н 04 В 7/26, содержащая приемник, демодулятор, блок управления и передатчик, блок телемеханики, терминал, приемопередающий антенный блок, датчик расстояния, датчик направления.

Известна наземная мобильная станция многоспутниковой связи по патенту РФ 2169991, МПК Н 04 В 7/26, содержащая передатчик, приемник, приемный блок фазированной антенной решетки (ФАР), блок телемеханики приемной ФАР, передающий блок ФАР, блок телемеханики передающий ФАР, блок управления, двухканальный демодулятор, селектор команды "режим обхода" и терминал.

Наиболее близким аналогом является наземная мобильная станция по патенту РФ 2069936, МПК Н 04 В 7/26, содержащая в передающей части последовательно соединенные передатчик и передающий антенный блок, а в приемной части последовательно соединенные приемный антенный блок, приемник и демодулятор, а также блок управления, блок свертки, состоящий из двухпозиционного модулятора, причем блок управления выполнен в виде электронно-вычислительной машины, соединенной с системной шиной, а через модем телемеханики с входом управления коммутатора для ретрансляции.

Недостатками аналогов являются ограниченность функции ретрансляции сигналов между наземными станциями: отсутствие обработки сигналов с целью выделения полезной информации и невозможность их использования для приема, обработки, анализа и передачи телеметрической информации с различных типов бортовых систем космических объектов.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей наземного мобильного измерительного комплекса.

Технический результат изобретения заключается в следующем:
- возможность регистрации в полном объеме принятой в сеансах связи ТМИ;
- обеспечение предварительной обработки и формирование в реальном времени сокращенного потока ТМИ для принятия оперативных решений;
- отображение в реальном времени телеметрических параметров;
- возможность передачи в послеполетном режиме полных объемов принятой в сеансе информации потребителям по спутниковым каналам связи (при необходимости).

Данная задача решается тем, что в наземный мобильный измерительный комплекс, содержащий приемную антенную систему, блок управления приемной антенной системой, систему спутниковой связи, введены последовательно соединенные блок фильтрации, усилительный блок, частотный преобразователь, распределитель сигналов, преобразователь радиосигнала в видеосигнал и блок преобразования видеосигнала в код, а также введены блок кадровой синхронизации, блок приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника, блок формирования сигнала единого времени, система формирования блоков оперативной информации по приоритетам, запоминающее устройство, блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени, блок передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени, блок отображения телеметрической информации, причем выход блока преобразования видеосигнала в код подключен к первому входу блока кадровой синхронизации, второй вход которого связан через первый выход блока формирования сигнала единого времени с первым выходом блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника, а вторые выходы блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника и блока формирования сигнала единого времени подключены соответственно к первому и второму входам блока управления приемной антенной системой, выход которого связан со входом приемной антенной системы, при этом первый и второй выходы блока кадровой синхронизации связаны соответственно с первым входом системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам и входом запоминающего устройства, причем выход системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам связан со входом блока отображения телеметрической информации, а также со входом блока передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени, выход которого подключен к системе спутниковой связи для передачи информации в ЦУП, помимо этого, выход запоминающего устройства подключен ко второму входу системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам, а также ко входу блока передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени, выход которого подключен к системе спутниковой связи для передачи информации в ЦУП.

На чертеже изображен наземный мобильный измерительный комплекс, где:
1 - приемная антенная система;
2 - блок управления приемной антенной системой;
3 - блок фильтрации;
4 - усилительный блок;
5 - частотный преобразователь;
6 - распределитель сигналов;
7 - преобразователь радиосигнала в видеосигнал;
8 - блок преобразования видеосигнала в код;
9 - блок кадровой синхронизации;
10 - блок приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника;
11 - блок формирования сигнала единого времени;
12 - система формирования блоков оперативной информации по приоритетам;
13 - запоминающее устройство;
14 - блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени;
15 - блок передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени;
16 - система спутниковой связи;
17 - блок отображения телеметрической информации.

В предложенном наземном мобильном измерительном комплексе выход приемной антенной системы 1 подключен к последовательно соединенным блоку фильтрации 3, усилительному блоку 4, частотному преобразователю 5, распределителю сигналов 6, преобразователю радиосигнала в видеосигнал 7, блоку преобразования видеосигнала в код 8 и первому входу блока кадровой синхронизации 9.

Преобразователь радиосигнала в видеосигнал 7 может быть выполнен, например, в виде амплитудных, частотных или фазовых демодуляторов, реализованных на отечественных микросхемах 526 серии.

Второй вход блока кадровой синхронизации 9 связан через первый выход блока формирования сигнала единого времени 11 с первым выходом блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника 10. Вторые выходы блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника 10 и блока формирования сигнала единого времени 11 подключены соответственно к первому и второму входам блока управления приемной антенной системой 2, сигналом с выхода которого управляется приемная антенная система 1.

Первый и второй выходы блока кадровой синхронизации 9 подключены соответственно к первому входу системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12 и запоминающему устройству 13.

Первый выход системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12 соединен со входом блока передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени 15, выход которого подключен к системе спутниковой связи 16 с ЦУПом. Одновременно этот же выход блока 12 соединен со входом блока отображения телеметрической информации 17.

Выход запоминающего устройства 13 сообщен со вторым входом системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12, а также со входом блока передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени 14, выход которого подключен к системе спутниковой связи 16 с ЦУПом. Блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени 14 может быть выполнен, например, в виде вычислительного устройства, реализующего функции передачи и контроля прохождения передаваемой телеметрической информации в режиме отложенного времени.

Блок передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени 15 может быть выполнен, например, в виде вычислительного устройства, реализующего функции передачи и контроля прохождения передаваемой телеметрической информации в режиме реального времени.

Наземный мобильный измерительный комплекс функционирует следующим образом.

С борта космического объекта телеметрический сигнал в дециметровом и/или в метровом диапазоне поступает на приемную антенную систему 1, управляемую сигналами с блока управления приемной антенной системы 2. Приемная антенная система 1 может быть выполнена в виде дециметровой зеркальной антенны и метровой - типа "волновой канал". Приемная антенная система 1 может быть выполнена в виде полноповоротной зеркальной антенны дециметрового диапазона и неподвижно закрепленных на ней четырех стрел логопериодической антенны метрового диапазона. Блок управления приемной антенной системы 2 может содержать управляющий компьютер в промышленном виброзащитном исполнении типа HST-151 с дополнительными платами формирования импульсных сигналов управления шаговыми двигателями электроприводов зеркальной антенны. Из приемной антенной системы 1 сигнал поступает на блок фильтрации 3, где выделяется сигнал бортового передатчика (с борта космического объекта), несущий полезную ТМИ. Блок фильтрации 3 может быть выполнен, например, из узкополосных полосовых пропускающих фильтров для работы в выбранном диапазоне частот.

Затем сигнал поступает на усилительный блок 4, выполненный, например, на базе транзисторов типа ATF-10136. В усилительном блоке сигнал усиливается с учетом возможности последующего выделения из него полезного сигнала.

Усиленный сигнал поступает в частотный преобразователь 5, где частота сигнала преобразовывается в промежуточную частоту, оптимальную с точки зрения последующей обработки полезного сигнала (с учетом возможностей аппаратуры). Упомянутый частотный преобразователь 5 может быть выполнен на базе микросхем типа MSA-0735, MSA-1110 и SM4T и генераторов типа М3500-0510Т и М3500-0408Т.

С выхода частотного преобразователя 5 сигнал поступает на распределитель сигналов 6, где происходит коммутация потоков радиосигналов по дублирующим каналам (по соображениям надежности), после чего они поступают в преобразователь радиосигнала в видеосигнал 7, где происходит выделение постоянной составляющей сигнала.

Видеосигнал поступает на блок преобразования видеосигнала в цифровой код 8, который может быть выполнен, например, в виде двухслойной печатной платы.

В блоке кадровой синхронизации 9 осуществляется кадровая синхронизация с помощью счетчиков, которые определяют конец предыдущего кадра по последовательности десяти разрядов идущих "1". Цифровой код содержит ТМИ, структурированную в виде кадров фиксированной длины, состоящих из последовательностей 10-разрядных двоичных слов. Конец каждого кадра обозначается маркером, представляющим собой слово, состоящее только из "1". После выделения в блоке кадровой синхронизации такого маркера происходит разделение непрерывной последовательности двоичного кода на отдельные слова и кадры.

На второй вход блока кадровой синхронизации 9 приходит код, соответствующий сигналу единого времени, с блока формирования сигнала единого времени 11, выполненного, например, в виде тактового генератора, при этом на вход блока 11 поступает сигнал с блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника 10, например системы GPS. При этом блок 10 может быть выполнен на базе аппаратуры типа НАП-ТМ.

На выходах блока кадровой синхронизации 9 формируется синхронизированный телеметрический кадр, который с первого выхода блока кадровой синхронизации 9 поступает в систему формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12. При этом формируются потоки оперативной информации: сокращенный поток телеметрической информации в режиме реального времени для передачи через блок передачи сокращенного потока телеметрической информации в режиме реального времени 15 в систему спутниковой связи 16 для передачи этой информации в ЦУП и поток телеметрической информации для передачи в блок отображения информации 17.

Сокращенный поток телеметрической информации в режиме реального времени передают в первую очередь для принятия оперативных решений через блок передачи сокращенного потока телеметрической информации в режиме реального времени 15 в систему спутниковой связи 16 для передачи этой информации в ЦУП (система спутниковой связи может быть выполнена на базе спутникового терминала типа ТТ3080А с выносной антенной). Одновременно сокращенный поток телеметрической информации в режиме реального времени с выхода блока 12 поступает на вход блока отображения информации 17 для ее оперативного анализа персоналом наземного мобильного измерительного комплекса. Блок 17 может быть выполнен на базе компьютера в промышленном виброзащитном исполнении типа HST-151 с жидкокристаллическим дисплеем.

Со второго выхода блока кадровой синхронизации 9 на вход запоминающего устройства 13 поступает весь поток ТМИ с целью возможности обращения к ней по прошествии времени. Из запоминающего устройства 13 поток ТМИ поступает в систему формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12 для возможности многократного анализа и выделения по приоритетам упомянутой информации. Запоминающее устройство 13 может быть выполнено на основе накопителя на жестком диске большой емкости. С того же выхода запоминающего устройства 13 поток ТМИ направляется в режиме отложенного времени через блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени 14 и систему спутниковой связи 16 в ЦУП.

Для формирования в блоке управления антенной системой 2 программы управления углами поворота антенны в функции от времени используется информация относительно расчетной траектории космического объекта (навигационные параметры). Привязка программы управления к шкале времени осуществляется по коду сигналов единого времени, вырабатываемому блоком формирования сигнала единого времени 11.

Изобретение относится к области космической техники, а именно к наземным измерительным комплексам в мобильном исполнении, и может быть использовано для оперативного приема, обработки, анализа и передачи телеметрической информации с борта космического объекта центру управления полетом. Наземный мобильный измерительный комплекс содержит приемную антенную систему, блок управления приемной антенной системой, систему спутниковой связи, блок фильтрации, усилительный блок, частотный преобразователь, распределитель сигналов, преобразователь радиосигнала в видеосигнал, блок преобразования видеосигнала в код, блок кадровой синхронизации, блок приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника, блок формирования сигнала единого времени, систему формирования блоков оперативной информации по приоритетам, запоминающее устройство, блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени, блок передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени, блок отображения телеметрической информации. Технический результат - расширение функциональных возможностей наземного мобильного измерительного комплекса. 1 ил.

Наземный мобильный измерительный комплекс, содержащий приемную антенную систему, блок управления приемной антенной системой, систему спутниковой связи, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные блок фильтрации, принимающий сигнал из приемной антенной системы, усилительный блок, частотный преобразователь, распределитель сигналов, преобразователь радиосигнала в видеосигнал и блок преобразования видеосигнала в код, а также введены блок кадровой синхронизации, блок приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника, блок формирования сигнала единого времени, система формирования блоков оперативной информации по приоритетам, запоминающее устройство, блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени, блок передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени, блок отображения телеметрической информации, причем выход блока преобразования видеосигнала в код подключен к первому входу блока кадровой синхронизации, второй вход которого связан через первый выход блока формирования сигнала единого времени с первым выходом блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника, а вторые выходы блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника и блока формирования сигнала единого времени подключены соответственно к первому и второму входам блока управления приемной антенной системой, выход которого связан со входом приемной антенной системы, при этом первый и второй выходы блока кадровой синхронизации связаны соответственно с первым входом системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам и входом запоминающего устройства, причем выход системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам связан со входом блока отображения телеметрической информации, а также со входом блока передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени, выход которого подключен к системе спутниковой связи для передачи информации в ЦУП, помимо этого выход запоминающего устройства подключен ко второму входу системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам, а также ко входу блока передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени, выход которого подключен к системе спутниковой связи для передачи информации в ЦУП.