Устройство для привязки шкал времени пространственно разнесенных часов по сигналам искусственного спутника Земли Советский патент 1993 года по МПК G04C11/02 

Целью изобретения является повышение точности синхронизации удаленных часов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема относительного положения входящих в устройство частей.

Устройство для привязки шкал времени пространственно разнесенных часов по сигналам искусственного спутника Земли включает ведущие часы 1, удаленные часы 2, источник сигналов на искусственном спутнике Земли 3. В состав каждых часов входят радиоприемник сигналов искусственного спутника Земли 4 и измеритель разности времени 5, формирователь шкалы времени 6 и опорный генератор 7. В состав устройства входят также вычислитель 8, содержащий блок определения величины не,синхронности 9, блок вычисления координат 10, блок определения дальностей 11. блок определения задержек распространения 12, блок вычитания задержек распространения 13 и блок вычисления поправок часов 14, и система определения координат искусственного спутника Земли 15, Выход радиоприемника 4 в часах соединен с первым входом измерителя разности времени 5, второй вход которого подключен к выходу формирователя шкалы времени б, к первому входу которого подключен выход опорного генератора 7.

В вычислителе 8 блок определения величины несинхронности 9, блок вычисления координат 10, блок определения дальностей 11, блок определения задержек распространения 12, блок вычитания задержек 13 и блок вычисления поправок часов 14 соединены последовательно.

Первый вход блока определения величины несинхронности 9 соединен с первым выходом системы определения координат искусственного спутника Земли 15, а второй вход подключен к выходу измерителя разности времени 5, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом радиоприемника 4 и вторым выходом системы определения координат искусственного спутника Земли 15. Вторые входы блока вычитания задержек 13 соединены через вспомогательные каналы связи с выходами измерителей разности времени 5 ведущих и удаленных часов 1 и 2. Выход блока вычисления поправок часов 14 в вычислителе В через вспомогательные каналы связи соединен с вторыми входами формирователей шкал времени а ведущих и удаленных часах 1 и 2.

На фиг. 2 обозначены: А - система определения координат искусственного спутника Земли:

В - положение искусственного спутника Земли в момент определения его координат;

С - положение искусственного спутника

Земли в момент излучения сигнала;

D и Е - ведущие и удаленные часы. Устройство для привязки шкал времени пространственно разнесенных часов по сигналам искусственного спутника Земли работает следующим образом.

Источник сигналов на искусственном спутнике Земли 3 излучает импульсную метку времени, принимаемую радиоприемниками 4, один из которых установлен

совместно с системой определения координат искусственного спутника Земли 15, а остальные - на ведущих и удаленных часах 1 и 2. Временное положение метки определяется с помощью измерителя разности

времени 5 относительно моментов времени ведущих 1 и удаленных 2 часов, поступающих от формирователей шкалы времени 6, а также относительно момента определения координат источника сигнала 3 системой

определения координат 15.

Величина рассогласования и отсчеты моментов времени ее получения поступают по вспомогательным каналам связи на вычислитель 8, туда также поступают данные о

текущих координатах источника сигнала 3 от системы определения координат 15. Наличие приемника 4 и измерителя разности времени 5, связанных с вторым выходом системы определения координат 15, позвояяет определить временное рассогласование между моментом приема импульса от искусственного спутника Земли и моментом измерения координат.

Блок определения величины несинхронности 9 получает информацию отекущих координатах искусственного спутника Земли и о величине рассогласования моментов приема импульса от искусственного спутника Земли 3 и зондирующего импульса смстемы определения координат искусственного спутника Земли 15. По этой информации он определяет разность времени между моментом нахождения искусственного спутника Земли 3 в точке определения его

координат и моментом приема импульса от источника сигнала на искусственном спутнике Земли радиоприемником 4, расположенным совместно с системой определения координат 15 и связанным с ней.

Величина разности времени At равна сумме величины задержки распространения сигнала искусственного спутника Земли 3 от точки излучения С (фиг. 2) до радиоприемника 4, расположенного совместно с системой определения координат

искусственного спутника Земли 15 в точке А (Тр) и величины несинхронности момента нахождения искусственного спутника Земли в точке определения его координат и момента излучения сигнала искусственным спутнико Земли в точке С (Д Гнс), т.е.

At tp+AtHc.(1)

Величина задержки распространения tp выражается через координаты искусственного спутника Земли в момент излучения импульса (Хс, YC, Zc). В свою очередь эти координаты по известным параметрам орбиты выражаются через координаты Хв, YB, ZB искусственного спутника Земли в момент измерения их системой определения координат искусственного спутника Земли 15, составляющие скорости искусственного спутника Земли в точке В Хв, YB, ZB и интервал времени

(Хв, Ye, ZB, Хв, YB , ZB , А tHc)

(Хв. YB, ZB, Хв , YB , ZB ,A tHc) (2) - (XB, YB, ZB, XB , YB , ZB , AtHc)

Блок определения величины несинхронности производит необходимые подстаи:эвки и решает уравнение (1) относительно величины несинхронности tHC.

Блок вычисления координат 10 на основании данных о величине, получаемых от блока определения величины несинхронности 9, путем решения уравнения (2) дает координаты Хс. YC, 2с точки, в которой искусственный спутник Земли излучает сигнал.

Блок оггределения дальностей 11 на основании поступающих из блока вычисления координат 10 координат точки, в которой

искусственный спутник Земли излучил сигнал, и известных координат точек стояния ведущих 1 и. ведомых 2 часов выдает данные о расстояниях между точкой излучения сигнала и ведущими и удаленными (ведомыми) часами в блок определения задержек распространения 12, который переводит геометрическую величину - расстояние во временную с учетом особенностей трассы распространения сигнала искусственного спутника Земли (принимаются во внимание ионосферные и тропосферные задержки). Эти данные поступают на первый вход блока вычитания задержек 13, на второй вход поступают данные от измерителей разности времени 5 ведомых 2 и ведущих 1 часов. Блок вычисления задержек 13 вычитает из величин рассогласования между моментами ведущих (ведомых) часов и,моментом поступления импульса искусственного спутника Земли задержки распространения. Блок вычисления поправок часов 14 на основании данных, поступающих из блока вычитания задержек 13, вычитает из величин рассогласования между шкалами удаленных (ведомых) часов 2 и источником сигнала 3 величину рассогласования между ведущими часами 1 и источником сигнала 3. Таким образом получаются поправки к каждым удаленным (ведомым) часам 2 относительно ведущих часов 1, они по каналам связи передаются на удаленные (ведомые) часы 2, где с помощью формирователей шкалы времени б осуществляется коррекция шкал времени.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИВЯЗКИ ШКАЛ ВРЕМЕНИ ПРОСТРАНСТВЕННО РАЗНЕСЕННЫХ ЧАСОВ ПО СИГНАЛАМ ИСКУССТВЕННОГО СПУТНИКА ЗЕМЛИ, содержащее ведущие часы, удаленные часы, вычислитель и систему определения координат искусственного спутника Земли, пространственно разнесенную с ведущими и удаленными часами, каждые из которых включают радиоприемник сигналов искусственного спутника Земли, измеритель разности времени, формирователь шкалы времени и опорный генератор, причем выходы радиоприемника и формирователя шкалы времени соединены соответственно с первым и вторым входами измерителя разности времени, а выход опорного генератора подключен к первому входу формирователя шкалы времени, вычислитель включает последовательно соединенные блок определения дальностей, блок определения задержек распространения, блок вычитания задержек распространения Изобретение относится к области синхронизации удаленных часов по сигналам точного времени, передаваемым по каналу с переменными параметрами, например с помощью сигналов искусственйого спутника Земли. Оно может быть и блок вычисления поправок часов, причем выходы измерителей разности времени в ведущих и удаленных часах соединены через вспомогательные каналы связи с вторыми входами блока вычитания задержек в вычислителе, выходы блока вычисления поправок часов в вычислителе соединены через вспомогательные каналы связи с вторыми входами формирователей шкал времени удаленных часов, выход системы определения координат подключен к входу блока определения дальности в вычислителе, отличающееся тем, что, с целью повышения точности синхронизации удаленных часов, в устройство дополнительно введены последовательно соединенные радиоприемник сигналов времени искусственного спутника Земли и измеритель разности времени, причем второй вход измерителя разности Ь ч времени подключен к второму выходу системы определения координат искусственного спутника Земли, в вычислитель введены последовательно соединенные блок определения величины несинхронносту и блок вычисления координат, причем первый вход блока определения вели ны несинхронности подключен к 00 первому вылоду системы определения коордиел о нат искусственного спутника Земли, второй вход соединен с выходом измерителя разно€л5 Ю сти времени, а выход блока вычисления координат соединен с входом блока определения дальностей. использовано в радиотехнических системах единого времени и в системах радионавигации для синхронизации временных шкал пространственно разнесенных пунктов.