Устройство измерения временных интервалов в условиях помех Советский патент 1983 года по МПК G01S7/30 

Изобретение относится к радиотех нике и может использоваться при определении местоположения подвижных объектов по сигналам импульсных и импульсно-фазовых радионавигацион ных систем. По основному авт.св. 1 467306 из вестно устройство измерения временных интервалов в условиях помех, со держащее синхронизатор, первый синхронный накопитель,-коммутатор и . электроннолучевую трубку, причем вход синхронизатора и первый вход первого синхронного накопителя соединены с источником входного сигнал выход синхронизатора соединен с вт(рым входом первого синхронного накопителя и с электроннолучевой трубкой, которая соединена также с выходом коммутатора, второй синхрон ный накопитель, инвертор, фильтр поиска, линию задержки, сумматор и фильтр низкой частоты, причем источник входного сигнала через инвертор соединен с первым входом вто рого синхронного накопителя, а через фильтр поиска - с первым входом коммутатора, второй вход второго синхронного накопителя через линию задержки соединен с выходом синхронизатора, выходы первого и второго синхронных накопителей соединены че рез сумматор и фильтр низкой частот с вторым входом коммутатора l . Однако в известном устройстве во никают ошибки совмещения огибаюсцих радиосигналов, что приводит к ухудшению точности измерения временного интервала между радиосигналами. Кроме того, эти ошибки усугубляю ся .также неточностью ручной баланси ровки оператором амплитуд участков сигналов, которые не поражены отраженным от ионосферы сигналом. Цель изобретения - повышение точ ности измерения при малых отношения поверхностный сигнал/шум и в услови ях воздействия отраженного от ионосферы сигнала. Для достижения поставленной цели в устройство измерения временных интервалов в условиях помех, содержащее синхронизатор, первый синхронный накопитель, коммутатор и электроннолучевую трубку, причем вход синхронизатора и первый вход первого синхронного накопителя соединены с источником входного сигнала, выход синхронизатора соединен с вторам входом первого синхронного накопителя и с электроннолучевой трубкой, которая соединена также с выходом коммутатора, второй синхронный накопитель, инвертор, фильтр поиска, линию задержки, сумматор и сфильтр низкой частоты, причем источ|ник входного сигнала через инвертор соединен с первым входом второго синхронного накопителя, а через фильтр поиска - с первым входом коммутатора, второй вход второго синхронного накопителя через линию задержки соединен с выходом синхронизатора, выходы первого и второго синхронных накопителей соединены через сумматор и фильтр низкой частоты с вторым входом коммутатора, введены управляемый аттенюатор, модулятор, элемент взвешивания и последовательно соединенные вычитающий блок и пороговый блок, при этом первый вход первого синхронного накопителя соединен с выходом источника входного сигнала через управляемый аттенюатор, управляющий вход которого соединен с выходом модулятора, второй вьдход первого синхронного накопителя соединен с первыми входами модулятора и вычитающего блока, второй выход второго синхронного накопителя через элемент взвешивания соединен с вторым входом вычитающего блока, а заход порогового блока соединен с вторым входом синхронизатора. На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2-4 - эпюры, поясняющие работу устройства , Устройство содержит источник 1 входного сигнала, синхронные нако- ; пители 2, инвертор 3,-фильтр 4 поиска, сумматор 5, фильтр 6 низкой частоты, коммутатор 7, синхронизатор 8, электроннолучевую трубку 9, линию 10 задержки, управляемый аттенюатор 11, элемент 12 взвешивания, модулятор 13, вычитающий блок 14 и пороговый блок 15, Устройство работает следующим образом. На аттенюатор от источника 1 входного сигнала поступает смесь полезн - го поверхностного сигнала и шумов, которая далее подается на синхронизатор 8 и через фильтр 4 поиска и коммутатор 7 на электроннолучевую труб- . ку 9. Узкополосный фильтр 4 поиска обеспечивает наилучшее отношение сигнал/ M. Сбоем соответствующих делителей в синхронизаторе 8 оператор с помощью электроннолучевой трубки 9 осуществляет ввод в синхронизацию устройства, временной поиск нужных сигналов и грубое совмещение передних фронтов радиосигналов ведущей (Вщ) и веомой (Вм) станций, предварительно с помощью ручной, общей и балансной регулировки усиления выравнивая их по амплитуде. Одновременно смесь сигнала и помех поступает на синхронный накопитель 2, образующий фазный канал накопления, и через инвертор 3 на другой синхро.нный накопитель 2, обраэунхций противофазный канал накопления. На синхронные накопители 2с синхронизатора 8 подаются серии коротких импульсов , высшие гармоники которых имеют точное соотношение с периодом повторения сигналов и частотой принимаемого сигнала, причем в противофазном канале накопления импульсы сдвинуты на половину периода по отношению к импульсам фазного канала. На фиг.За изображен поверхностный радиосигнал 16 на выходе источника 1 входного сигнала. Для нагляд .нести фазовых соотношений шумовая составляющая исключена. На фиг.36 показана серия импульсов 17, поступающих из синхронизатора на синхрон ный накопитель 2 фазного канала. Как видно, временное положение этих импульсов соответствует максимумс1м положительных полупериодбв радиосигнала 16. На фиг.Зв изображена Серия аналогичных импульсов 18, -соответствующих отрицательным по-лупёриодам ргшиосигнала 16, постут пающих на синхронный накопитель 2 противофазного канала через линию 1 задержки на половину периода Т,, высокочастотного заполнения импульса Синхронные накопители 2 осуществляют выборку сигнала в соответстви с приходом строб-импульсов 17 и 18 с синхронизатора 8, их накопление и фильтрацию от шумов и обратное преобразование постоянного накопленног напряжения в короткие импульсы 19 и и 20 (фиг.Зг и д), которые .по ампли туде соответствуют огибающей входного сигнала (радиосигнала). После суммирования в сумматоре 5 получаем серию импульсов 21 (фиг.3е следующих через полпериода несущей :рг1диосигнала, а после фильтрации вы сокочастотных составляющих в фильтр 6 низкой частоты с малой постоянной времени - огибающую 22 (фиг.Зе). Отфильтрованные от шумов видеоси налы поступают через коммутатор 7 на электроннолучевую трубку 9 для точного совмещения их передних фрон тов. При воздействии эгщержанного на tj (лр, отраженного от ионосферы сигнала 23 (фиг.2) на поверхностный 24 например на один из сигналов цепочки станций, образуется суммарный си нал 25 и возникают ошибки ut совмещения огибающих из-за образующегося отличия от фориы фронтов огибающих радиосигналов 24 и 25 этих станций (фиг.2) что приводит к ухудшению точности измерения временного интер вала между радиосигналами (радионавигационного параметра). Непораженные отраженным сигналом выборки 26 и. 27 (фиг.Зг ид), разнесенные во времени на Тд/2, с синхронных накопителей 2 поступают на вычитающий блок 14/ в котором производится вычитание накопленных на-т пряжений в соответствии с алгоритмом и - Ки 0,(1) где К - весовой коэффициент в элементе 12 взвешивания; и и И. накопленные напряжения 26 и27 синхронными накопителями 2. При неправильном совмещении непораженных участков сигналов на выходе вычитакяцего блока 14 присутствует сигнал ошибки, который преобразуется в пороговом блоке 15 в команду, которая поступает на синхронизатор 8 и обеспечивает сбой соответствующих делителей в синхронизаторе 8 до тех пор, пока сигнал ошибки на выходе вычитающего блока 14 не станет равным нулю, что соответствует правильному совмещению огибающих радиосигналов без участия оператора. На входе устройства смесь шумов полезного поверхностного 16 и отраженного 23 от ионосферы сигналов может меняться в широком динамическом диапазоне, что,в свою очередь, может привести к искажениям накопленных напряжений в синхронных накопителях 2 и появлению ошибки при измерении навигационного параметра. В. устройстве возможность, появления подобного рода искажений исключается следующим образом. На фиг.4а изображены пачки сигналов ведущей (Вщ) и ведомой (Вм) станций, имеющие некоторый разбаланс по амплитуде. Часть накопленных в синхронном накопителе 2 выборок 28 (фиг.46), которая соответствует уровню входного радиосигнала до t-зотр- (фиг.Зж) поступает на вход модулятора 13, где преобразует в регулирующее напряжение 29 всю пачку сигналов (фиг.4г) в соответствии с I поступающими с синхронизатора широкими модулирующими импульсами 30 (фиг.4в). Регулирующее напряже;ние 29 поступает на управляющий вход регулируемого аттенюатора 11. IB результате с высокой точностью поддерживается на входах синхронных накопителей 2 постоянный уровень непораженных участков радиосигналов в широком диапазоне изменения их на входе устройства. Известно, что в дальней зоне действия радионавигационной системы задержка отраженного сигнала по-отношению к поверхностному становится минимальной (. 30-35 МКС), а амплитуда его значительно превосходит амплитуду поверхностного сигнала(в 10 и более раз). Ручные операции ба-,

лансировки и совмещения огибающи} радиосигналов, непораженных сигналом, отраженным от ионосферы,приводят к ошибкам измерения радионавигационного парсшетра.

Экспериментально установлено, что при измерении временного интервала между сигналами ведущей и ведомой станций при условии воздействия шумов, превышакщих в 5 раз сигнал, отраженном сигнале, превышающем поверхностный в 10 раз, и задержке 35 мкс ошибки измерения в предлагаемом устройстве 25

составляют 0,1-0,2 мкс, а уст ойстве-прототипе 0,6-0,7 мкс.

Таким образом, введение автомати{зации операций балансировки и совмещения огибающих радиосигналов с 5 использованием информации от синхрон . ных накопителей позволяет улучшить точность измерения в 3-5 раз.

Кроме этого, автоматизация этих 10 операций позволяет свести к минимуму субъективные ошибки оператора и сократить время получения навигационного параметра.

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В УСЛОВИЯХ ПОМЕХ ПО вт.св. 467306, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при малых отношениях поверхностный сигнал/шум в условиях воздействия отраженного от ионосферы сигнала, в него введены управляемый аттенюатор, модулятор, элемент взвешивания и последовательно соединенные вычитающий блок и пороговый блок, при этом первый вход первого синхронного.на-. копителя соединен с выходом источника входного сигнала через iTipaaляемый аттенюатор, управляпщий вход которого соединен с выходе модулятора , второй выход первого синхронного накопителя соединен с первыми входами модулятора и вычитающего блока, второй выход второго синхронного накопителя через элемент взвешивания соединен с вторым входом вычитагацего блока, а выход пороговоi го блока соединен с вторым входом синхронизатора. (Л ж о 00 ю

г

I