УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ДАЛЬНОМЕРНОГО КОДА СТАНДАРТНОЙ ТОЧНОСТИ СИСТЕМЫ ГЛОНАСС Российский патент 2005 года по МПК H03K3/72 G01S1/24 

Изобретение относится к устройствам для формирования конечных последовательностей импульсов с изменяемой длительностью.

Известно устройство формирования дальномерного кода стандартной точности спутниковой радионавигационной системы (СРНС) ГЛОНАСС [1], содержащее опорный генератор, вырабатывающий высокостабильное колебание, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) дальномерного кода, формирователь синхроимпульсов для управления генератором ПСП, в котором используется фиксированная длительность импульсов модулирующей последовательности.

Недостатками данного устройства, принятого за прототип, является невозможность регулировки ширины спектра передаваемого широкополосного сигнала (ШПС) на основе учета влияния состояния ионосферы, вследствие чего при ее искусственных возмущениях возможны значительные искажения формы огибающей ШПС на приемной стороне, что вызывает ухудшение точности определения координат объектов с помощью ГЛОНАСС.

Известно [2, 3], что при искусственных возмущениях ионосферы (ИВИ) происходит значительное увеличение значений физических параметров ионосферы: величина максимальной электронной концентрации может возрастать на 3-4 порядка, интенсивность ионосферных неоднородностей - на 1-2 порядка. Это вызывает сужение полос когерентности (неискаженной передачи) ионосферы, обусловленных проявлением ее рассеивающих и дисперсионных свойств

где - полоса когерентности ионосферы, обусловленная ее рассеивающими свойствами;

N_m - значение максимальной электронной концентрации ионосферы;

β - значение интенсивность ионосферных неоднородностей;

- полоса когерентности ионосферы, обусловленная ее дисперсионными свойствами;

до значений сотен килогерц и менее.

В случае выполнения условий

где - ширина спектра сигнала стандартной точности СРНС ГЛОНАСС;

принимаемые в СРНС ШПС подвергаются частотно-селективным замираниям (ЧСЗ) и дисперсионным искажениям (ДИ) соответственно.

По мере увеличения степени ЧСЗ () и ДИ () вследствие роста искажений формы огибающей принимаемых радиосигналов и рассогласования последней с копией передаваемого сигнала в схеме измерения, потенциальная точность измерения координат объектов СРНС, характеризуемая среднеквадратическим отклонением (СКО) [4, 5]

где с - скорость света в вакууме;

σ_τ - СКО измерения времени запаздывания ШПС;

будет ухудшаться.

Технической задачей заявляемого изобретения является уменьшение искажений формы огибающей ШПС СРНС в условиях ИВИ, и повышение за счет этого точности определения координат объектов системой ГЛОНАСС.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство формирования дальномерного кода стандартной точности системы ГЛОНАСС, содержащее опорный генератор, генератор псевдослучайной последовательности дальномерного кода, формирователь синхроимпульсов для управления генератором ПСП, дополнительно введены блок измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала на основе текущего состояния ионосферы [БИФ ΔF_доп1(t)=ΔF_д(t), ΔF_доп2(t)=ΔF_к(t)], блок управления длительностью элемента ПСП (БУ τ_э) и делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД), причем БИФ ΔF_доп1,2(t) состоит из вычислителей значений оценок текущих полос когерентности ионосферы ΔF_доп1,2(t), выходы которых соединены со схемой выбора минимума, а БУ τ_э включает в себя вычислитель допустимой длительности элемента ПСП , вычислитель коэффициента деления К_д, блок выделения целой части К_д, ключ, управляемый импульсами сброса (ИС) от формирователя синхроимпульсов и регистр, осуществляющий хранение значения К_д в течение периода ИС.

Технический результат заявляемого изобретения выражается в уменьшении искажений формы огибающей ШПС СРНС в условиях ИВИ, что приводит к повышению точности определения координат объектов системой ГЛОНАСС, и достигнут за счет введения в устройство блока измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала на основе текущего состояния ионосферы, включающего в себя вычислители значений оценок текущих полос когерентности ионосферы ΔF_доп1,2(t), схему выбора минимума, блока управления длительностью элемента ПСП, содержащего вычислитель допустимой длительности элемента ПСП , вычислитель коэффициента деления К_д, блок выделения целой части К_д, ключ, регистр и делителя с переменным коэффициентом деления. Эти дополнительные элементы устройства являются существенными отличительными признаками, обеспечивающими технический результат заявляемого изобретения, что соответствует его критерию "новизна".

На фиг.1 представлена блок-схема устройства формирования дальномерного кода стандартной точности системы ГЛОНАСС; на фиг.2 - блок-схема блока измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала на основе текущего состояния ионосферы и блока управления длительностью элемента ПСП.

Описание устройства.

Устройство формирования дальномерного кода стандартной точности системы ГЛОНАСС (фиг.1) состоит из опорного генератора (2), генератора ПСП дальномерного кода (1), формирователя синхроимпульсов для управления генератором ПСП (4) и введенных блока измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала на основе текущего состояния ионосферы (6), выход которого соединен со входом блока управления длительностью элемента ПСП (5), формирующего значение коэффициента деления, поступающее с выхода блока управления длительностью элемента ПСП на установочные входы делителя с переменным коэффициентом деления (3), который осуществляет изменение длительности элементов ПСП путем деления частоты последовательности импульсов, поступающей в генератор ПСП из формирователя синхроимпульсов.

Введенный блок измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала на основе текущего состояния ионосферы (6) (фиг.2) состоит из вычислителей значений оценок текущих полос когерентности ионосферы и на входы которых поступают значения физических параметров ионосферы, выходы обоих вычислителей ΔF_доп1,2(t) соединены со входами схемы выбора минимального значения

Введенный блок управления длительностью элемента ПСП (5) (фиг.2) состоит из вычислителя допустимой длительности элемента ПСП , вход которого соединен с выходом схемы выбора минимального значения ΔF_доп(t), выход БУ τ_э соединен со входом вычислителя коэффициента деления К_д(12), на второй вход которого поступает значение длительности элемента ПСП из формирователя синхроимпульсов, выход вычислителя К_д соединен со входом блока выделения целой части К_д (11), выход которого соединен с ключом (13), управляющий вход которого соединен с формирователем синхроимпульсов, выход ключа соединен со входом регистра (14), выход регистра соединен с установочными входами ДПКД.

Устройство работает следующим образом.

На основе непрерывной последовательности импульсов с выхода опорного генератора (2) (фиг.1) формирователь синхроимпульсов (4) вырабатывает последовательность импульсов, поступающую на вход ДПКД (3), а также импульсы сброса для генератора ПСП (1), с выхода ДПКД последовательность импульсов поступает на генератор ПСП, с выхода которого снимается требуемая ПСП дальномерного кода стандартной точности. Значение коэффициента деления ДПКД вычисляется в блоке управления длительностью элемента ПСП (5) с учетом информации, поступающей из блока измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала (6) на основе текущего состояния ионосферы.

Блок измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала на основе текущего состояния ионосферы и блок управления длительностью элемента ПСП (фиг.2) работают следующим образом.

На входы вычислителей оценок текущих полос когерентности ионосферы поступает информация о значениях основных физических параметров ионосферы (β, N_m), с выходов этих вычислителей значения оценок ΔF_доп1,2(t) поступают на схему выбора минимума (8), с выхода которой наименьшее из значений ΔF_доп1,2(t) поступает в вычислитель допустимой длительности элемента ПСП (10), с выхода которого значение , определяемое как

поступает в вычислитель коэффициента деления К_д (12), рассчитывающий значение К_д в соответствии с выражением

с выхода которого значение К_д поступает в блок выделения целой части К_д (11), с выхода которого целая часть К_д поступает на ключ (13), управляемый импульсами сброса от формирователя синхроимпульсов (3), и в момент действия импульса сброса заносится в регистр (14), с выхода которого целая часть К_д подается на установочные входы ДПКД (6), импульсы с выхода ДПКД, поступающие в ГПСП, имеют длительность, увеличенную в значение целой части К_д раз, по сравнению с импульсами исходной последовательности.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в условиях возрастания значений β, N_m снизить искажения формы огибающей принимаемых радиосигналов СРНС путем уменьшения их ширины спектра до уровня невыполнения условий возникновения ДИ и ЧСЗ, определяемых зависимостями (1), что повышает точность определения координат объектов системой ГЛОНАСС при возмущениях ионосферы.

Источники информации

1. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС/Под ред. В.Н.Харисова, А.И.Перова, В.А.Болдина. - 2-е изд. - М.: ИПРЖР, 1999. - С.204 (прототип).

2. Богуш Р.Л., Джульяно Ф.У., Непп Д.Л. Частотно-селективные замирания и их коррекция методом решающей обратной связи в высокоскоростных цифровых спутниковых каналах связи // ТИИЭР. - 1983. -Т.71. - №6. - С.78-94.

3. Тепляков И.М. Ионосферные искажения цифровых сигналов с широкополосной модуляцией // Радиотехника. - 1984. - №11. - С.8-13.

4. Пашинцев В.П., Гамов М.В. Влияние дисперсионности ионосферы на измерение псевдодальности в спутниковой радионавигационной системе ГЛОНАСС// Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника - 2002 - Т.45 - №9, с.59-68.

5. Пашинцев В.П., Гамов М.В. Влияние ионосферы на измерение времени запаздывания сигнала в спутниковых радионавигационных системах // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. - 2002. - Т.45. - №12, с.3-13.

Изобретение относится к устройствам для формирования конечных последовательностей импульсов с изменяемой длительностью. Достигаемый технический результат - уменьшение формы огибающей широкополосных сигналов спутниковой навигационной системы в условиях искусственных возмущений ионосферы. Устройство содержит опорный генератор, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) дальномерного кода, формирователь синхроимпульсов для управления генератором псевдослучайной последовательности дальномерного кода, блок управления длительностью элемента ПСП, делитель с переменным коэффициентом деления, блок измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала на основе текущего состояния ионосферы. 1 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство формирования дальномерного кода стандартной точности системы ГЛОНАСС, состоящее из опорного генератора, генератора псевдослучайной последовательности дальномерного кода, формирователя синхроимпульсов для управления генератором псевдослучайной последовательности дальномерного кода, отличающееся тем, что в него введены блок измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала на основе текущего состояния ионосферы, выход которого соединен со входом блока управления длительностью элемента псевдослучайной последовательности, формирующего значение коэффициента деления, поступающее с выхода блока управления длительностью элемента псевдослучайной последовательности на установочные входы делителя с переменным коэффициентом деления, который осуществляет изменение длительности элементов псевдослучайной последовательности путем деления частоты последовательности импульсов, поступающей в генератор псевдослучайной последовательности из формирователя синхроимпульсов.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок измерения и формирования оценки допустимой ширины спектра сигнала на основе текущего состояния ионосферы состоит из вычислителей значений оценок текущих полос когерентности ионосферы ΔF_{доп 1,2} (t), на входы которых поступают значения физических параметров ионосферы, выходы обоих вычислителей ΔF_{доп 1,2} (t) соединены со входами схемы выбора минимального значения ΔF_доп1,2 (t), а введенный блок управления длительностью элемента псевдослучайной последовательности (ПСП) состоит из вычислителя допустимой длительности элемента ПСП , вход которого соединен с выходом схемы выбора минимального значения ΔF_доп(t), выход вычислителя допустимой длительности элемента ПСП соединен со входом вычислителя коэффициента деления, на второй вход которого поступает значение длительности элемента псевдослучайной последовательности из формирователя синхроимпульсов, выход вычислителя коэффициента деления соединен со входом блока выделения целой части коэффициента деления, выход которого соединен с ключом, управляющий вход которого соединен с формирователем синхроимпульсов, выход ключа соединен со входом регистра, выход регистра соединен с установочными входами делителя с переменным коэффициентом деления.