НАЗЕМНЫЙ КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ Российский патент 2016 года по МПК G01S19/02 

Предлагаемое изобретение относится к спутниковым навигационным системам, а именно к оборудованию наземного комплекса управления данных систем.

Известна многофункциональная космическая система для информационного обмена с космическими и наземными абонентами, см. патент на изобретение RU 2503127, ИСС им. Академика М.Ф. Решетнева, приоритет 20.12.2011, публикация 27.12.2013. Известная из RU 2503127 космическая система включает центральную земную станцию, а также совокупность наземных пунктов приема и передачи информации, связанных с центральной земной станцией через вычислительную сеть. Пункты приема и передачи информации оснащены приемо-передающей аппаратурой и, очевидно, навигационной и метеорологической аппаратурой, оборудованием электропитания, вычислительной аппаратурой.

Также известна спутниковая навигационная система, представляющая собой дальнейшее совершенствование системы GPS Navstar, см. заявку на изобретение US 2014002302, Raytheon Company, приоритет 28.06.2012, публикация 02.01.2014. Известная из US 2014002302 навигационная система включает средства системы управления и измерений, расположенные на пунктах эксплуатации и содержащие приемо-передающую аппаратуру, навигационную и метеорологическую аппаратуру, оборудование электропитания, вычислительную аппаратуру для управления пунктом эксплуатации. Приемопередающая аппаратура пункта эксплуатации включает блок обработки сигнала, выход которого связан через усилитель мощности с антенным устройством, а вход подключен к антенному устройству через входное приемное устройство. Вычислительная аппаратура связана через внешнюю вычислительную сеть со средствами системы управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы.

Система средств управления и измерений спутниковой навигационной системы из заявки US 2014002302, в которой более полно раскрыт аппаратный состав пунктов эксплуатации, может быть выбрана в качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения. При этом в обоих указанных выше аналогах не решена задача надежного взаимодействия средств, обеспечивающих управление и измерение на пунктах эксплуатации и в центре управления. В свою очередь, предлагаемое изобретение, представляющее собой дальнейшее совершенствование средств управления и измерений наземного комплекса управления спутниковых навигационных систем, позволит решить указанную выше задачу и предложить средства управления и измерений, характеризующиеся повышенной точностью измерений и надежностью по сравнению с аналогами.

Технический результат, ожидаемый от использования предлагаемого изобретения, достигается при использовании системы средств управления и измерений для наземного комплекса управления спутниковой навигационной системы, которая включает оборудование управления и измерений на, по меньшей мере, одном пункте эксплуатации, содержащее приемо-передающую аппаратуру, навигационную и метеорологическую аппаратуру, аппаратуру электропитания, а также вычислительную аппаратуру для управления перечисленными средствами. Приемо-передающая аппаратура включает блок обработки сигнала спутниковой навигационной системы, выход которого связан через усилитель мощности с антенным устройством, а вход подключен к антенному устройству через входное приемное устройство. Упомянутая вычислительная аппаратура связана через внешнюю сеть передачи данных с оборудованием управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы.

В отличие от аналога упомянутый блок обработки сигнала спутниковой навигационной системы представляет собой аппаратно независимый цифровой модуль обработки сигнала, выход которого связан с антенным устройством через преобразователь частоты вверх и упомянутый усилитель мощности, обеспечивающий суммирование мощности без разрыва фазы, а вход - подключен к антенному устройству через упомянутое входное приемное устройство. Упомянутая вычислительная аппаратура представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через сеть Ethernet с указанным цифровым модулем обработки сигнала и внешнюю сеть передачи данных с оборудованием с кластером серверов оборудования управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системой. Цифровой модуль обработки сигнала, преобразователь частоты вверх, усилитель мощности, входное приемное устройство снабжены аналогичным резервирующим изделием, подключенным параллельно.

Также средства управления и измерений включают оборудование управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы, в том числе оборудование удаленного управления средствами на пункте эксплуатации и вычислительную аппаратуру. Вычислительная аппаратура представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через внешнюю сеть передачи данных с упомянутым кластером серверов вычислительной аппаратуры оборудования управления и измерений на пункте эксплуатации.

Предложенное изобретение поясняется структурной схемой системы средств управления и измерений.

Предложенные средства управления и измерений для наземного комплекса управления спутниковой навигационной системой включают оборудование управления и измерений в центре управления (СУИ-Ц, {1}) и оборудование управления и измерений на совокупности пунктов эксплуатации (СУИ-П, {2}) - пунктах контроля и управления. Средства управления и измерений в центре управления 1 включают оборудование удаленного управления средствами на пункте эксплуатации, а также вычислительную аппаратуру, необходимую для управления иным оборудованием центра управления. Средства управления и измерений на пункте эксплуатации 2 содержат приемо-передающую аппаратуру, навигационную и метеорологическую аппаратуру, аппаратуру электропитания, вычислительную аппаратуру для управления перечисленными средствами, т.е. содержат средства, обеспечивающие связь и обмен информацией с космическими аппаратами спутниковой навигационной системы. Вычислительная аппаратура средств управления и измерений на пункте эксплуатации 2 связана через внешнюю сеть передачи данных с соответствующей вычислительной аппаратурой средств управления и измерений в центре 1 управления спутниковой навигационной системы.

Приемо-передающая аппаратура средств управления и измерений на пункте эксплуатации включает аппаратно независимый цифровой модуль обработки сигнала 3 (на базе ПЛИС либо процессора), выход которого связан с антенным устройством 4 через преобразователь частоты вверх 5 и усилитель мощности 6, обеспечивающий суммирование мощности без разрыва фазы. Вход данного аппаратно независимого цифрового модуля обработки сигнала 5 подключен к антенному устройству 4 через входное приемное устройство 7, связанное с усилителем мощности 6 через конвертер 8 (связь через конвертер 8 используется при отладке и юстировке средств пункта эксплуатации). Выбор оборудования, включенного в состав приемо-передающей аппаратуры: использование усилителя мощности 6, обеспечивающего суммирование мощности без разрыва фазы; а также использование описанной выше схемы его подключения, обеспечивает надежную передачу на космический аппарат информации, содержащей информационные закладки и т.п. Использование в схеме приемо-передающей аппаратуры пункта эксплуатации аппаратно-независимого цифрового модуля обработки сигнала 3 обеспечит его подключение к любому необходимому оборудованию и необходимую перекоммутацию. То есть, позволит использовать программное обеспечение, учитывающее особенности эксплуатации спутниковой навигационной системы в конкретных условиях, и обеспечит требуемый уровень надежности. Дополнительная надежность приемо-передающей аппаратуры обеспечивается за счет использования изделий, резервирующих основные ее элементы.

Для обеспечения надежного взаимодействия средств управления и измерения на пунктах эксплуатации и в центре управления и, соответственно, надежного взаимодействия всех сегментов спутниковой навигационной системы: космических аппаратов, навигационной аппаратуры потребителей, наземных средств управления и измерений; вычислительная аппаратура средств управления и измерений на пункте эксплуатации 2 представляет собой кластер серверов 9, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через сеть Ethernet с цифровым модулем обработки сигнала 3. Кластер серверов 9 связан через внешнюю сеть передачи данных с аналогичным кластером серверов системы управления и измерений в центре управления 1. При работе все серверы кластера работают одновременно, обмениваясь информацией между собой, при выходе из строя одного из серверов кластер сохраняет работоспособность. То есть, использование кластеров серверов обеспечивает как надежное управление средствами системы, так и необходимый уровень резервирования.

При работе средства управления и измерений на пунктах эксплуатации 2 обеспечивают контроль функционирования космических аппаратов спутниковой навигационной системы (прием телеметрической информации от бортовых систем космических аппаратов и т.п.), непрерывное уточнение параметров орбит и выдачу (закладку) на космические аппараты временных программ, команд управления и навигационной (эфемеридной и частотно-временной) информации. Перечисленная выше вычислительная аппаратура обеспечивает связь и взаимодействие средств управления и измерений на пунктах эксплуатации 2 и центре управления 1 с необходимой коррекцией состава и качества передачи информации.

Таким образом, предложена система средств управления и измерений для наземного комплекса управления спутниковой навигационной системы, например системы ГЛОНАСС, которая позволит повысить точностные характеристики измерений и обеспечит надежное взаимодействие средств, обеспечивающих управление и измерение на пунктах эксплуатации и в центре управления и, следовательно, надежное управление космической системой в целом.

Изобретение относится к спутниковым навигационным системам, а именно к оборудованию наземного комплекса управления данных систем. Достигаемый технический результат - повышение надежности взаимодействия средств, обеспечивающих управление и измерение на пунктах эксплуатации и в центре управления. Указанный результат достигается тем, что средства управления и измерений для наземного комплекса управления спутниковой навигационной системы включают аппаратно независимый цифровой модуль обработки сигнала средств управления и измерений пункта эксплуатации. Выход цифрового модуля обработки сигнала связан с антенным устройством через преобразователь частоты вверх и усилитель мощности, обеспечивающий суммирование мощности без разрыва фазы, а вход подключен к антенному устройству через входное приемное устройство. Вычислительная аппаратура средств управления и измерений пункта эксплуатации представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через сеть Ethernet с цифровым модулем обработки сигнала и внешнюю сеть передачи данных с кластером серверов средств управления и измерений в центре управления. 2 з.п. ф-лы.

1. Наземный комплекс управления спутниковой навигационной системой, включающий
оборудование управления и измерений на, по меньшей мере, одном пункте эксплуатации, содержащее
приемо-передающую аппаратуру, навигационную и метеорологическую аппаратуру, аппаратуру электропитания, а также вычислительную аппаратуру для управления перечисленным оборудованием, при этом
приемо-передающая аппаратура включает блок обработки сигнала спутниковой навигационной системы, выход которого связан через усилитель мощности с антенным устройством, а вход подключен к антенному устройству через входное приемное устройство, а вычислительная аппаратура связана через внешнюю сеть передачи данных с оборудованием управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы, отличающийся тем, что
упомянутый блок обработки сигнала спутниковой навигационной системы представляет собой аппаратно независимый цифровой модуль обработки сигнала, выход которого связан с антенным устройством через преобразователь частоты вверх и упомянутый усилитель мощности, обеспечивающий суммирование мощности без разрыва фазы, а вход подключен к антенному устройству через упомянутое входное приемное устройство, при этом
упомянутая вычислительная аппаратура представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через сеть Ethernet с указанным цифровым модулем обработки сигнала и внешнюю сеть передачи данных с кластером серверов оборудования управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы.

2. Наземный комплекс управления по п. 1, отличающийся тем, что включают оборудование управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы, в том числе оборудование удаленного управления средствами на пункте эксплуатации и вычислительную аппаратуру, которая представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через внешнюю сеть передачи данных с упомянутым кластером серверов вычислительной аппаратуры оборудования управления и измерений на пункте эксплуатации.

3. Наземный комплекс управления по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые цифровой модуль обработки сигнала, преобразователь частоты вверх, усилитель мощности, входное приемное устройство снабжены аналогичным резервирующим изделием, подключенным параллельно.