Бортовой информационно-навигационный комплекс Российский патент 2019 года по МПК G01C21/24 G01S19/00 

Изобретение относится к области бортового информационно-навигационного оборудования космических аппаратов и предназначено для формирования и излучения навигационных радиосигналов системы ГЛОНАСС, формирования, излучения, приема данных и измерений по межспутниковой радиолинии, а также, для обеспечения автономного функционирования космической спутниковой навигационной группировки ГЛОНАСС.

Из уровня техники известен бортовой информационно-навигационный комплекс (см. RU2663680C1, опубл. 08.08.2017), выбранный в качестве наиболее близкого аналога, который состоит из блока цифрового управления, блока формирования синхронизирующих сигналов, навигационный подкомплекс (НПК) в состав которого входят: формирователи навигационного радиосигнала диапазонов L1, L2 и L3, радиопередающие устройства диапазона L1, L2 и L3, антенно-фидерное устройство навигационных сигналов и блок логики и коммутации навигационного подкомплекса; подкомплекса межспутниковых радиолиний, в состав которого входят: приёмо-передающий модуль межспутниковой радиолинии, радиопередающее устройство диапазона S, передающее антенно-фидерное устройство, приёмное антенно-фидерное устройство, малошумящий усилитель и блок логики и коммутации межспутниковой радиолинии, коммутатора бортовой сети маломощного, коммутатора бортовой сети силового.

Недостатками ближайшего аналога являются: отсутствие сигналов с кодовым разделением в диапазонах L1 и L2; отсутствие контроля изменения задержек дальномерных кодов излучаемых сигналов. При расширении архитектуры аналога для формирования сигналов с кодовым разделением потребуется дополнительная антенна.

Технический результат заявленного изобретения: обеспечение уменьшения погрешностей формирования сигналов и осуществления калибровки формирования навигационного и межспутникового сигнала, посредством осуществления совместного синхронного формирования и излучения и навигационных сигналов с частотным и кодовым разделением через единую антенну, а также формирования, излучения, приема и обработки межспутниковых сигналов с постоянным контролем и автоматической коррекцией изменения задержек дальномерных кодов излучаемых сигналов.

Технический результат достигается за счет создания бортового информационно-навигационный комплекса, который состоит из приемо-формирующего устройства, радиопередающих устройств, антенно-фидерного устройства для навигационных радиосигналов, включающего в себя передающую антенну, антенно-фидерного устройства для сигналов межспутниковой радиолинии, включающего в себя передающую и приемную антенны, входного устройства приемника, полосно-пропускающего фильтра, при этом приемо-формирующее устройство состоит из следующих унифицированных модулей: переходный модуль; вторичный источник питания; цифровой формирователь радиосигналов; процессорная плата; радиоприемное устройство; распределительный модуль; кроссплата, при этом бортовая сеть подается от системы электропитания космического аппарата на вторичный источник питания, в котором преобразуется в сетку напряжения вторичного питания и раздается через кроссплату всем модулям приемо-формирующего устройства навигационных радиосигналов, бортовой комплекс управления выдает аппаратные команды управления в переходный модуль кроссплата ретранслирует аппаратные команды на соответствующие полукомплекты модуля вторичного источника питания, модуль процессорной платы обеспечивает кодирование и декодирование навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии, модуль радиоприемного устройства осуществляет измерение параметров излучаемых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии для устранения систематических изменений задержек в процессе эксплуатации, переходной модуль обеспечивает стыковку с радиопередающим устройством по интерфейсу CAN, а также стыковку с бортовым комплексом управления, распределительный модуль обеспечивает стыковку с бортовым синхронизирующим устройством и распределение опорных сигналов бортового синхронизирующего устройства на модули приемо-формирующего устройства через кроссплату, в цифровом формирователе радиосигналов осуществляется цифровое формирование групповых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии в диапазоне S, радиопередающие устройства осуществляют передачу сформированных в цифровом формирователе радиосигналов сигналов в соответствующих диапазонах, которые излучаются через антенно-фидерное устройство навигационного подкомплекса и антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии, принятые через антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии сигналы межспутниковой радиолинии поступают во входное устройство приемника, где осуществляется предварительное усиление сигналов межспутниковой радиолинии для радиоприемного устройства, полосно-пропускающий фильтр осуществляет фильтрацию принятого сигнала межспутниковой радиолинии в диапазоне S.

Заявленное изобретение проиллюстрировано следующей схемой:

Фиг.1 – Структурная схема бортового информационно-навигационного комплекса

На фиг.1 позиции обозначают следующее:

1 – антенно-фидерное устройство навигационного подкомплекса;

2 – режекторный фильтр радиоастрономического диапазона;

3 – радиопередающее устройство L1;

4 – радиопередающее устройство L2;

5 – радиопередающее устройство L3;

6 – переходной модуль;

7 – вторичный источник питания;

8 – цифровой формирователь радиосигналов;

9 – процессорная плата;

10 – радиоприемное устройство;

11 – распределительный модуль;

12 – кроссплата;

13 – приемо-формирующее устройство;

14 – радиопередающее устройство S;

15 – полосно-пропускающий фильтр;

16 – входное устройство приемника;

17 – антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии передатчика;

18 – система питания;

19 – бортовой комплекс управления;

20 – бортовое синхронизирующее устройство;

21 – CAN (controller area network-сеть контроллеров), стандарт промышленной сети контроллеров.

Заявленный бортовой информационно-навигационный комплекс предназначен для формирования и излучения навигационных радиосигналов, а также приема-передачи сигналов межспутниковой радиолинии и содержит приемо-формирующие устройство, которое выполняет функции формирования навигационных и межспутниковых сигналов, приёма сигналов межспутниковой радиолинии, а также калибровку трактов формирования всех радиосигналов, и состоит из вторичного источника питания, цифрового формирователя радиосигналов, процессорной платы, радиоприемного устройство, распределительного модуля и кроссплаты. На вторичный источник питания подается бортовая сеть от системы электропитания космического аппарата. В цифровом формирователе радиосигналов осуществляется цифровое формирование групповых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии, бортовой комплекс управления выдает аппаратные команды управления в переходный модуль, кроссплата ретранслирует аппаратные команды на соответствующие полукомплекты модуля вторичного источника питания. Модуль процессорной платы обеспечивает кодирование и декодирование навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии. Модуль радиоприемного устройства осуществляет измерение параметров излучаемых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии для устранения систематических изменений задержек в процессе эксплуатации. Распределительный модуль обеспечивает стыковку с бортовым синхронизирующим устройством и распределение опорных сигналов бортового синхронизирующего устройства на модули приемо-формирующего устройства через кроссплату. Бортовой информационно-навигационный комплекс содержит радиопередающее устройство L1, осуществляющее передачу сформированных в цифровом формирователе сигнала L1 диапазона, радиопередающее устройство L2, осуществляющее передачу сформированных в цифровом формирователе сигнала L2 диапазона L2, радиопередающее устройство L3, осуществляющее передачу сформированных в цифровом формирователе сигнала L3 диапазона и радиопередающее устройство S, осуществляющее передачу сформированных в цифровом формирователе сигнала S, которые излучаются через антенно-фидерное устройство навигационного подкомплекса и антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии. Переходной модуль обеспечивает стыковку с радиопередающим устройством по интерфейсу CAN (controller area network), а также стыковку с бортовым комплексом управления, распределительный модуль обеспечивает стыковку с бортовым синхронизирующим устройством и распределение опорных сигналов бортового синхронизирующего устройства на модули приемо-формирующего устройства через кроссплату. Полосно-пропускающий фильтр осуществляет фильтрацию принятого сигнала межспутниковой радиолинии в диапазоне S. Принятые через антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии сигналы межспутниковой радиолинии поступают во входное устройство приемника, где осуществляется предварительное усиление сигналов межспутниковой радиолинии для радиоприемного устройства.

В результате структура комплекса позволяет компенсировать с точностью 0,1 нс систематические погрешности междиапазонных и межлитерных задержек формирования радиосигналов, которые могут составлять величины порядка 2 нс.

Таким образом заявленный технический результат, а именно обеспечение уменьшения погрешностей формирования сигнала и осуществления калибровки сигнала, посредством осуществления совместного синхронного формирования и излучения межспутниковых и навигационных сигналов, достигается посредством того, что навигационные сигналы с частотным и кодовым разделением излучаются через единую антенну, а также постоянного контроля и автоматической коррекции изменения задержек дальномерных кодов излучаемых сигналов.

Изобретение относится к области бортового информационно-навигационного оборудования космических аппаратов (КА) и предназначено для формирования и излучения навигационных радиосигналов системы ГЛОНАСС. Изобретение представляет собой бортовой информационно-навигационный комплекс, состоящий из приемо-формирующего устройства, радиопередающих устройств, антенно-фидерного устройства для навигационных радиосигналов, включающего в себя передающую антенну, антенно-фидерного устройства для сигналов межспутниковой радиолинии, включающего в себя передающую и приемную антенны, входного устройства приемника, полосно-пропускающего фильтра. Приемо-формирующее устройство состоит из следующих унифицированных модулей: переходный модуль; вторичный источник питания; цифровой формирователь радиосигналов; процессорная плата; радиоприемное устройство; распределительный модуль; кроссплата. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение уменьшения погрешностей формирования сигнала и осуществления калибровки сигнала посредством осуществления совместного синхронного формирования и излучения межспутниковых и навигационных сигналов. 1 ил.

Бортовой информационно-навигационный комплекс для спутников системы ГЛОНАСС, состоящий из приемо-формирующего устройства, радиопередающих устройств, антенно-фидерного устройства для навигационных радиосигналов, включающего в себя передающую антенну, антенно-фидерного устройства для сигналов межспутниковой радиолинии, включающего в себя передающую и приемную антенны, входного устройства приемника, полосно-пропускающего фильтра, отличающийся тем, что приемо-формирующее устройство состоит из следующих унифицированных модулей: переходный модуль; вторичный источник питания; цифровой формирователь радиосигналов; процессорная плата; радиоприемное устройство; распределительный модуль; кроссплата, при этом бортовая сеть подается от системы электропитания космического аппарата на вторичный источник питания, в котором преобразуется в сетку напряжения вторичного питания и раздается через кроссплату всем модулям приемо-формирующего устройства навигационных радиосигналов, бортовой комплекс управления выдает аппаратные команды управления в переходный модуль, кроссплата ретранслирует аппаратные команды на соответствующие полукомплекты модуля вторичного источника питания, модуль процессорной платы обеспечивает кодирование и декодирование навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии, модуль радиоприемного устройства осуществляет измерение параметров излучаемых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии для устранения систематических изменений задержек в процессе эксплуатации, переходной модуль обеспечивает стыковку с радиопередающим устройством по интерфейсу CAN (controller area network), а также стыковку с бортовым комплексом управления, распределительный модуль обеспечивает стыковку с бортовым синхронизирующим устройством и распределение опорных сигналов бортового синхронизирующего устройства на модули приемо-формирующего устройства через кроссплату, в цифровом формирователе радиосигналов осуществляется цифровое формирование групповых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии в диапазоне S, радиопередающие устройства осуществляют передачу сформированных в цифровом формирователе радиосигналов сигналов в соответствующих диапазонах, которые излучаются через антенно-фидерное устройство навигационного подкомплекса и антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии, принятые через антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии сигналы межспутниковой радиолинии поступают во входное устройство приемника, где осуществляется предварительное усиление сигналов межспутниковой радиолинии для радиоприемного устройства, полосно-пропускающий фильтр осуществляет фильтрацию принятого сигнала межспутниковой радиолинии в диапазоне S.