ИМИТАТОР РАДИОСИГНАЛОВ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Советский патент 2014 года по МПК G01S7/40 

Изобретение относится к областям радиолокации и радионавигации и может быть использовано для контроля совмещенных радиолокационных и радионавигационных систем, использующих псевдослучайные последовательности с инверсной манипуляцией.

В ряде современных радиолокационных и дальномерных радионавигационных систем, совмещающих измерение параметров движения объекта с передачей больших объемов информации, используется инверсная манипуляция (ИМ) псевдослучайной последовательности (ПСП), которая заключается в том, что период М ПСП разбивается на N сегментов длины l(Nl=M)_il, в зависимости от значения i-го разряда информации, передается i-й сегмент ПСП или его дополнение (инверсия).

Известен имитатор радионавигационной системы, содержащий последовательно включенные генератор качающейся частоты, одиночный колебательный контур, амплитудный детектор, интегратор, блок частотной модуляции и генератор опорной частоты. Этот имитатор позволяет получить сигнал с реальным доплеровским сдвигом частоты, изменяющегося по траверзному закону (см. авт. свид. СССР №365107 по классу G01S 3/04 за 1971 г.).

Известен также имитатор радиосигналов навигационных систем, содержащий задающий генератор, соединенный с формирователями сигналов и формирователем последовательностей сигналов, подключенным непосредственно ко входам формирователей сигналов, блоку формирования сигналов изменения свойств радиоканала и через блок изменения коэффициента передачи радиоканала - к выходу имитатора, выход формирователей сигналов через фильтр и первый аттенюатор подключен к блоку изменения коэффициента передачи радиоканала, второй вход которого через второй аттенюатор соединен с генератором помех (см. авт. свид. СССР №549830 по классу G09B 23/18 за 1975 г.).

Описанные выше устройства предназначены для имитации сигналов доплеровских радионавигационных систем и не обеспечивают возможности проверки и отработки радиолокационных и дальномерных радионавигационных систем, использующих ПСП с ИМ.

В качестве прототипа выбираем имитатор, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, распределитель сигналов, генератор ПСП, перемножитель, модулятор, а также датчик кода информации и формирователь импульсов сбоев символов ПСП, подключенные ко второму и третьему входам перемножителя, и управляемые распределителем сигналов. Указанное устройство предназначено для имитации сигналов дальномерных радионавигационных систем, использующих ПСП с ИМ.

Сигналы с выхода задающего генератора поступают на вход распределителя сигналов, который преобразует импульсы генератора по частоте и временному положению. Выработанные распределителем сигналы управляют работой генератора ПСП, формирователя импульсов сбоев символов ПСП и датчика кода информации.

Генератор ПСП формирует ПСП с заданными параметрами (период, длительность элемента, образующий полином). Датчик кода информации вырабатывает заданный код информации, по закону которого с помощью перемножителя производится инверсная манипуляция ПСП. Для приближения к реальным условиям кодированный сигнал в перемножителе смешивается с помехой, поступающей на вход последнего с выхода формирователя импульсов сбоев символов ПСП.

Недостатками рассматриваемого имитатора являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что:

- в нем не предусмотрено воспроизведение закона движения объектов, передающих информацию, относительно приемного устройства;

- не предусмотрено введение сбоев в состав и формат имитируемой информации.

Указанные недостатки не позволяют в полном объеме решать как задачу приема и выделения информации, так и навигационную задачу в целом.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей за счет введения элементов, обеспечивающих воспроизведение закона движения объектов, передающих информацию относительно приемного устройства и введение сбоев в состав и формат имитируемой информации.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известное устройство, содержащее задающий генератор и последовательно соединенные распределитель сигналов, генератор ПСП, перемножитель, модулятор, а также датчик кода информации и формирователь импульсов сбоев символов ПСП, подключенные ко второму и третьему входам перемножителя и управляемые распределителем сигналов, дополнительно вводятся функциональный преобразователь, управляемый датчиком кода закона движения, включенный между задающим генератором и распределением сигналов, блок установки начальной фазы, выход которого подключен к управляющему входу генератора ПСП, а вход - к выходу приемного устройства, и формирователь импульсов сбоев символов информации, подключенный к управляющему входу датчика кода информации и управляемый распределителем сигналов.

Функциональный преобразователь выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя двоичного кода в унитарный, цифрового интегратора и фазовращателя.

Введение функционального преобразователя, управляемого датчиком кода закона движения, обеспечивает воспроизведение закона движения объектов, передающих информацию, относительно приемного устройства, а введение формирователя импульсов сбоев символов информации позволяет искажать состав и формат имитируемой информации. В результате расширяются функциональные возможности имитатора, что обеспечивает решение как задачи приема и выделения информации, так и навигационной задачи в целом.

Схема имитатора приведена на чертеже.

Имитатор радиосигналов навигационной системы содержит задающий генератор 1, выход которого подключен через функциональный преобразователь 2, управляемый датчиком 6 кода закона движения, - к распределителю 7 сигналов. Сигналы с выхода распределителя 7 сигналов поступают на формирователь 8 импульсов сбоев символов ПСП, формирователь 15 импульсов сбоев символов информации, датчик 16 кода информации и генератор 12 ПСП, к управляющему входу которого подключен выход блока 9 установки начальной фазы, а вход последнего соединен с выходом приемного устройства. Выходы генератора 12 ПСП и формирователя 8 импульсов сбоев символов ПСП подключены к первому и второму входу перемножителя 13, к третьему входу которого подключен выход датчика 16 кода информации. Второй вход датчика 16 кода информации подключен к выходу формирователя 15 импульсов сбоев символов информации.

Выход перемножителя 13 через модулятор 14 соединяется с выходом имитатора. Функциональный преобразователь 2 включает в себя последовательно соединенные преобразователь 5 двоичного кода в унитарный, цифровой интегратор 4 и фазовращатель 3. Преобразователь 5 двоичного кода в унитарный может быть построен на двоичном цифровом умножителе (см. Воронов А.Н. "Цифровые аналоги устройств автоматического регулирования", Ин-т электромеханики", М, 1960 г.).

Блок 9 установки начальной фазы представляет собой последовательно включенные формирователь 10 одиночного импульса и блок 11 задержки.

Работает имитатор следующим образом. С выхода задающего генератора 1 опорные сигналы поступают на вход функционального преобразователя 2, который в соответствии с законом, задаваемым датчиком 6 кода закона движения, изменяет фазу сигнала задающего генератора. Сдвинутые по фазе, относительно опорных, и преобразованные распределителем 7 сигналов по частоте и временному положению сигналы поступают на генератор 12 ПСП, формирователь 8 импульсов сбоев символов ПСП, формирователь 15 импульсов сбоев символов информации и датчик 16 кода информации для обеспечения их синхронной работы.

Изменение фазы опорных сигналов производится следующим образом. Датчик 6 кода закона движения вырабатывает двоичный код, пропорциональный радиальной скорости объекта, передающего информацию, относительно приемного устройства с учетом направления движения. Двоичный код скорости преобразуется в унитарный код со знаком, число импульсов в котором пропорционально заданной радиальной скорости объекта. Вырабатываемые преобразователем 5 импульсы поступают на цифровой интегратор 4, представляющий собой реверсивный счетчик, режим работы которого (суммирование или вычитание) определяется законом скорости. Величина фазового сдвига выходного сигнала фазовращателя 3 относительно опорного сигнала в каждый данный момент времени определяется числом, записанным в реверсивном счетчике. Суммарный сдвиг фазы выходного сигнала фазовращателя за определенный интервал времени определяется количеством переключений реверсивного счетчика за тот же интервал, а направление сдвига фаз - режимом работы реверсивного счетчика. Таким образом осуществляется воспроизведение закона движения объектов, передающих информацию. Генератор 12 ПСП вырабатывает m-последовательность заданного периода. В перемножителе 13 путем инверсии сегментов ПСП производится наложение кода информации на ПСП, а путем инверсии отдельных символов ПСП - наложение импульсов сбоев, вырабатываемых формирователем 8 импульсов сбоев символов ПСП, на исходную ПСП. Формирователем 15 импульсов сбоев символов информации вырабатываются импульсы, с помощью которых производятся искажения кода информации, формируемого датчиком 16 кода информации. В модуляторе 14 вырабатывается высокочастотный сигнал.

Установка начальной фазы генератора ПСП осуществляется следующим образом. В момент включения имитатора датчик 10 одиночного импульса выделяет одиночный импульс из последовательности импульсов, поступающих из приемного устройства и определяющих цикл его работы. Выделенный импульс через блок 11 задержки поступает на генератор 12 ПСП для установки его начальной фазы.

Таким образом, описанное построение имитатора позволяет воспроизводить закон движения объектов, передающих информацию, относительно приемного устройства и имитировать искажения состава и формата информации. В результате имитируемые сигналы максимально приближаются к реальным и создаются предпосылки для всестороннего исследования радиолокационных и дальномерных радионавигационных систем, использующих ПСП с ИМ.

Изобретение предназначено для радиоконтроля совмещенных радиолокационных и радионавигационных систем. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей. Указанный результат достигается за счет того, что имитатор содержит задающий генератор, последовательно соединенные распределитель сигналов (PC), генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) подключенный к выходу ГПСП перемножитель, выход которого соединен с модулятором, второй и третий входы перемножителя соединены соответственно с датчиком кода информации (ДКИ) и формирователем сбоев символов псевдослучайной последовательности, вход которого подключен к второму выходу PC, второй выход которого подключен к одному из входов ДКИ, имитатор содержит также функциональный преобразователь, выполненный в виде последовательно соединенных преобразователя двоичного кода в унитарный (ПДКУ), цифрового интегратора и фазовращателя, датчик кода закона движения (ДКЗД), формирователь сбоев символов информации (ФССИ), блок установки начальной фазы, выполненный в виде последовательно соединенных датчика одиночного импульса и блока задержки, причем ДКЗД соединен с входом ПДКУ, дискретный фазовращатель включен между выходом задающего генератора и входом PC, выход блока задержки соединен с вторым входом ГПСП, вход ФССИ соединен с вторым выходом PC, а выход его - с вторым входом ДКИ. 1 ил.

Имитатор радиосигналов навигационной системы, содержащий задающий генератор и последовательно соединенные распределитель сигналов, генератор псевдослучайной последовательно (ГПСП), подключенный к выходу ГПСП перемножитель, выход которого соединен с модулятором, второй и третий входы перемножителя соединены соответственно с датчиком кода информации и формирователем сбоев символов псевдослучайной последовательности, вход которого подключен к второму выходу распределителя сигналов, второй выход распределителя сигналов также подключен к одному из входов датчика кода информации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности имитации, в него дополнительно введены функциональный преобразователь, выполненный в виде последовательно соединенных преобразователя двоичного кода в унитарный, цифрового интегратора и фазовращателя, датчик кода закона движения, формирователь сбоев символов информации и блок установки начальной фазы, выполненный в виде последовательно соединенных датчика одиночного импульса и блока задержки, причем датчик кода закона движения соединен с входом преобразователя двоичного кода в унитарный, дискретный фазовращатель включен между выходом задающего генератора и входом распределителя сигналов, выход блока задержки соединен с вторым входом ГПСП, вход формирователя сбоев символов информации соединен с вторым выходом распределителя сигналов, а выход его - с вторым входом датчика кода информации.