Радиоинтерферометрическое устройство для определения относительных координат космических аппаратов Советский патент 1992 года по МПК G01C21/24 G06F15/32 

Изобретение относится к области космической навигации, в частности, средствам определения относительных координат космических аппаратов методом радиоинтерферометрии с сверхдлинными базами (РСДБ) и может быть использовано для исследования ближнего и дальнего космоса.

Известен радиоинтерферометр, содержащий две антенны, каждая из которых соединена с приемником, первый выход которого соединен с первым входом магнитофона, второй вход которого соединен со стандартом частоты, выход магнитофона соединен самолетной связью с имеющей собственный стандарт частоты ЭВМ, вход

которой соединен кабельной или релейной связью со вторым выходом приемника.

Указанное устройство имеет следующие недостатки:

для обработки используются специализированные системы обработки, включающие запись информации на магнитную ленту, что увеличивает время определения относительных координат космических аппаратов;

снижение быстродействия вследствие сложности программных средств фильтрации сигналов, считанных с магнитных лент.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

vi о оо о VI о

Это достигается тем, что в устройство введены ограничитель амплитуды, первый и второй блоки фильтрации сигналов, блок вычитания, генератор опорной частоты, перемножитель, интегратор, при этом выход приемника соединен с входом ограничителя амплитуды, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков фильтрации сигналов, вторые входы которых соединены с выходом местного стандарта частоты и времени, выходы первого и второго блоков фильтрации сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выход которого связан с первым входом перемножителя, второй вход которого связан с выходом генератора опорной частоты, а выход перемножителя соединен с входом интегратора, выход которого связан с входом блока памяти, выход которого соединен с входом центра обработки.

Поставленная цель достигается также тем, что каждый блок фильтрации сигналов устройства содержит селектор счетчика части периода, блок текущего значения фазы, регистр приращения фазы, блок линейной модификации периода, блок начала работы, блок счетчиков управления, блок счетчиков корреляции и блок управления, первый выход которого соединен с первым входом селектора счетчика части периода, второй выход - с первыми входами блока текущего значения фазы, регистра приращения фазы, блока начала работы и вторым входом селектора счетчика части периода, третий вход которого соединен с выходом ограничителя амплитуды устройства, четвертый вход - с первым выходом блока начала работы, пятый вход - с первым выходом блока счетчиков управления, шестой вход - с выходом и вторым входом блока текущего значения фазы, первый выход соелектора счетчика части периода соединен с первым входом блока счетчиков корреляции, а второй выход - с первым входом блока управления, третий выход которого соединен с вторым входом регистра приращения фазы, четвертый выход - с третьим входом регистра приращения фазы, пятый выход - с первым входом блока линейной модификации периода, шестой выход - с вторым входом блока начала работы, седьмой выход - с блоком вычитания устройства, восьмой выход - с первым входом блока счетчиков управления и вторым входом блока счетчиков корреляции, а восьмой выход блока управления соединен двунаправленной шиной с вторым входом блока счетчиков управления и третьим входом блока счетчиков корреляции, четвертый вход которого объединен с третьими входами блока счетчиков управления и блока текущего значения фазы и соединен с вторым выходом блока начала работы, третий и четвертый

входы которого соединены с местным стандартом частоты и времени устройства, второй выход блока счетчиков управления соединен с вторым входом блока управления, а третий выход - с вторым входом блока

0 линейной модификации периода, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами регистра приращения фазы, выход которого соединен с четвертым входом блока текуще5 го приращения фазы.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема радиоинтерферометрического устройства для определения относительных координат космических аппаратов; на фиг.

0 2 - принципиальная схема блока фильтрации сигналов:

1 - антенна; 2 - приемник; 3 - ограничитель амплитуды; 4 - первый блок фильтрации сигналов; 5 - второй блок фильтрации;

5 6 - местный стандарт частоты и времени; 7 - блок вычитания; 8 - генератор опорной частоты-. 9 - перемножитель; 10 - интегратор; 11 - блок памяти; 12 - центр обработки; 13 - селектор счетчика части периода; 14 0 блок текущего значения фазы; 15 - регистр приращения фазы; 16 - блок линейной модификации периода; 17 - блок начала работы; 18 - блок счетчиков управления; 19 - блок счетчиков корреляции; 20- блокуправ5 ления.

Радиоинтерферометрическое устройство для определения относительных координат космических аппаратов работает следующим образом. Сигналы, излученные

0 космическими аппаратами КА1 и КА2 на частотах СВЧ-диапазона с разницей по частоте принимаются антенной 1 с приемником (здесь и далее описана работа устройства на одном пункте приема), ограничиваются по

5 амплитуде и поступают в блоки 4 и 5 фильтрации сигналов. Помимо принятых сигналов от космических аппаратов в блоки фильтрации сигналов вводятся также секундные метки и синусоидальный сигнал от местного

0 стандарта частоты и времени.

В блоках фильтрации сигналов (4 и 5) осуществляется узкрполосная фильтрация сигнала от каждого космического аппарата. Сигналы с выходов блоков фильтрации сиг5 налов подвергаются Фурье-преобразованию в блоках 7-10 и через блок памяти 11 передаются в центр обработки 12.

Затем эти данные передаются по простейшей линии связи (например, по телефонному каналу) в центр 12 обработки.

В центре обработки после вычитания данных зарегистрированных в различных пунктах приема, вычитания данных, полученных в разностный сигнал несет информацию об относительном положении КА1 и КА2, компенсируя влияние дрейфа частоты передатчиков космических аппаратов.

Входной синусоидальный аналоговый сигнал установлены от КА1 и КА2,клиппиру- ется в ограничителе амплитуды, квантуется по времени и обрабатывается в блоке фильтрации.

Блоки фильтрации сигналов 4 и 5 обеспечивают определение в реальном времени коэффициентов коррепяции входного сигнала от КА1 или КА2 с синусоидальным и с косинусоидальным опорными сигналами заранее известной в каждый данный момент частоты и фазы, поступающими от местного стандарта частоты и времени.

Поступающий сигнал клиппируется на два уровня и квантуется по времени. Период опорного сигнала от местного стандарта частоты и времени разбивается на N частей.

В соответствии с фазой опорного сигнала клиппированное значение добавляется к одному из N накапливающих счетчиков. Значение каждого и: сметчиков по истечении времени накопления считывается и затем выполняется умножение нз значения требуемых тригонометрических функций и интегрирование.

Период опорного сигнала задается путем записи в регистр 15 приращения фазы за интервал А т D. Линейное изменение частоты опорного напряжения обеспечивается заданием количества интервалов Аг, через которое значение D должно изменяться на единицу, и направления изменения.

Селектор 13 счетчика части периода состоит из программируемого счетчика для определения времени накопления, содержимое которого уменьшается на единицу за Аг (по исчерпанию заданного значения времени накопления вырабатывается сигнал прерывания), а также допотнительного программируемого счетчика для определения времени.

Блок 14 текущего значения фазы включает сумматор текущего значения фазы (SAXX) с значением приращения фазы (SBXX) и сохранение полученного значения в выходном регистре. Текущее значение фазы (SAXX), сигнал выбора режима R8 и сигнал 2 Ат поступают на вход селектора счетчика части периода 13, который при единичном значении поступающих данных KLDATA вырабатывает соответствующий

сигнал GATE для одного из счетчиков блока счетчиков корреляции 19.

Регистр 15 приращения фазы сохраняет текущее значение изменения фазы SBXX за

Ат, и изменяет его в зависимости от сигналов С+и С. Значение регистра 15 приращения фазы сбрасывается по сигналу RESET, начальное приращение фазы РОО-Р19 заносится из блока управления (сигнал NEW,

данные РОО-Р1Э).

Блок линейной модификации периода 16 по сигналу STEP вырабатывает сигналы О и С- изменения регистра RDF на один шаг в нужном направлении для изменения

периода в зависимости от заданного блоком управления направления UP.

Блок начала работы 17 вырабатывает сигнал начала работы START от сигнала начала ON, поступающего от блока управления, и внешних сигналов fb и Тп, а также генерирует сигнал Аг.

Блок счетчиков корреляции 19 включает накапливающие счетчики. Значение каждого счетчика уменьшается на единицу при

наличии соответствующего сигнала GATE за 2 Ат.

Формула изобретения

Радиоинтерферометрическое устройство для определения относительных координат космических аппаратов, содержащее два пространственно разнесенных приемных канала, каждый из которых содержит

антенну, выход которой соединен с входом приемника, местный стандарт частоты и времени, блок памяти и центр обработки, отличающееся тем, что. с целью повышения быстродействия, оно дополнительно содержит ограничитель амплитуды, первый и второй блок фильтрации сигналов, блок вычитания, генератор опорной частоты, перемножитело, интегратор, при этом выход приемника соединен с входом ограничителя амплитуды, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков фильтрации сигналов, вторые входы которых соединены с выходом местного стандарта частоты и времени, выходы первого и второго блоков фильтрации сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выход которого связан с первым входом перемножителя, второй вход которого связан

с выходом генератора опорной часторы, а выход перемножителя соединен с входом интегратора, выход которого связан с входом блока памяти, выход которого соединен с входом центра обработки

2. Устройство поп. 1,отличающе- е с я тем, что каждый из блоков фильтрации сигналов содержит селектор счетчика части периода, блок текущего значения фазы, регистр приращения фазы, блок линейной мо- дификации периода, блок начала работы, блок счетчиков управления, блок счетчиков корреляции и блок управления, первый выход которого соединен с первым входом селектора счетчика части периода, второй выход - с первыми входами блока текущего значения фазы, регистра приращения фазы, блока начала работы и вторым входом селектора счетчика части периода, третий вход которого соединен с выходом ограни- чителя амплитуды устройства, четвертый вход - с первым выходом блока начала работы, пятый выход - с первым выходом блока счетчиков управления, шестой вход - с выходом и вторым входом блока текущего значения фазы, первый выход селектора счетчика части периода соединен с первым входом блока счетчиков корреляции, а второй выход - с первым входом блока управления, третий выход которого соединен с вторым входом регистра приращения фазы, четвертый выход - с третьим входом регистра приращения фазы, пятый выход - с первым входом блока линейной модификации периода, шестой выход - с вторым входом блока начала работы, седьмой выход - с блоком вычитания устройства, восьмой выход - с первым входом блока счетчиков управления и вторым входом блока счетчиков корреляции, а восьмой выход блока управления соединен двунаправленной шиной с вторым входом блока счетчиков управления и третьим входом блока счетчиков кор- реляции, четвертый вход которого объединен с третьими входами блока счетчиков управления и блока текущего значения фазы и соединен с вторым выходом блока начала работы, третий и четвертый входы которого соединены с местным стандартом частоты и времени устройства, второй выход блока счетчика управления соединен с вторым входом блока управления, а третий выход-- с вторым входом блока линейной модификации периода, первый и второй выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами регистра приращения фазы, выход которого соединен с четвертым входом блока текущего приращения фазы,

Изобретение относится к космической навигации, в частности к радиоинферомет- рическим средствам определения относительных координат космических аппаратов со сверхдлинными базами. Цель изобретения - повышение быстродействия определения относительных координат космических аппаратов. Устройство содержит два пространственно разнесенных приемных канала, каждый из которых содержит последовательно антенну, приемник, ограничитель амплитуды, а также местный стандарт частоты и времени, первый и второй блоки фильтрации сигналов, блок вычитания, генератор опорной частоты, перемножитель и интегратор. Первые входы блоков фильтрации сигналов, вторые входы которых подключены к выходу ограничителя амплитуды, соединены с выходом местного стандарта частоты и времени, их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выход которого связан с первым входом перемножителя, второй вход которого связан с выходом генератора опорной частоты, а выход перемножителя соединен с входом интегратора, выход которого связан с входом блока памяти, выход которого соединен с входом центра обработки. 2 ил. со С

КА1

КА2

KLDATA

Я ATA

GATE