Устройство определения азимута

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s Г, 01 S 1/54

ГОСУДАРСТВЕ Н НОЕ ПАТЕ НТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С

С (61) 1097069 (21) 3707915/24-09 (22) 06.03,84 (46) 15.06,93 ° Бюл. N 22 (72) М.Н.Григорьев и В.С.Шебшаевич (56) Авторское свидетельство СССР и 1097069, кл, с 01 S 1/54, 1982. (54) (57) 1. УСТРОИСТВп ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АЗИМУТА по авт. св. Ф 1097069, о т " л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности определения азимута, в приемоиндикатор дополнительно вЬедены последовательно соединенные блок. проверки достоверности отсчетов и дополнительный инди-. катор, при этом первый, второй и третий входы блока проверки. достоверности отсчетов соединены соответственно с выходами первого элемента

И, второго и первого блоков сравнения вычислителя, которые являются. третьим, четвертым и пятым выходами вычислителя.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для оп.ределения угловых координат.

Цель изобретения - повышение достоверности определения азимута.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схвма радиомаяка предложенного устройства; на фиг.2структурная электрическая схема при- емоиндикатора; на фиг.3 - структурная электрическая схема блока проверки . достоверности отсчета.. Ы 1190746 А2

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок проверки достоверности отсчетов состоит из последовательно соелиненных первого инвертора, первого элемента И, элемента ИЛИ и первой рифференцирующей цепи, выход которой соединен с R-входом КБ-триггера, В-вход которого соединен с выхолпм второй дифференцирующей цепи вхол которой является первым входом блока проверки лостоверности отсчета, из последовательно соединенных второго инвертора и второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с входом второго инвертора и является вторым входом блока проверки достоверности отсчета, второй вход второго элемента И соединен с входом первого инвертора и является третьим входом блока проверки досто" верности отсчета, выходом которого является единичный выход RS-триггера.

Устройство содержит радиомаяк (фиг-.l), включающий генератор 1 высо" кой частоты, ключ 2, блок 3 вращения диаграммы направленности, в который входят первый и второй балансные мо-; дуляторы 4 и 5, направленную антенну

6 антенной системы 7, ненаправленную антенну 8, генератор 9 низкой частоты, первый коммутатор 10, второй коммутатор 11, блок 12 изменения начального положения . диаграммы направлен", ности, содержащий третий коммутатор J

1190746

sinQt + Е (cos(gcosg.t +

+ s lnps inQt j s inst = Г (1 + cos (pt . - g)j sinQt.

Блок управления 18 вырабатывает, управляющие сигналы для формирования последовательности из четырех радиосигналов, следующих непрерывно друг за другом, причем при излучении четных радиосигналов направление враце-. ния диаграммы направленности (ДН)

Зб противоположно направлению врацения при излучении нечетных радиосигналов.

А начальное положение ДН при излучении двух последующих радиосигналов отличается на заданную величину

40 от начального положения при излучении

50, радиосигнала. На выходе делителя 19 частоты формируются импульсы с час" тотой, s два раза меньшей частоты следования радиосигналов., При наличии сигналов на выхрде делителя частоты формируются нечетные радиосигналы. Сигналы с выхода делителя воз13, первую фазосдвигающую цепь 14 и вторую фазосдвигаюцую цепь 15, фазоинвертор 1б„фазовращатель 17 и блок

IS управленил, содержащий. первый делитель 19 частоты, второй делитель

20 частоты, первый элемент И 21, второй э.пемент И 22, элемент 23 задержки и инвертор 24, Приемоиндикатор (фиг.2) содержит антенну 25, приемник 26, амплитудный детектор 27, блок 28 хранения фазы, фазовый детектор 29, вычислитель 30, индикатор 31, блок 32 управления, блок 33 проверки достоверностй отсчета и дополнительный индикатор 34, при этом блок 28 хранения фазы содержит ключ 35 и линию 36 задержки, вычисли ель 30 содержит триггер 37, первый элемент И 38, первый ключ 39, первый элемент 40. памяти, блок 41 вычитания, второй блок 42 сравнения, четвертый ключ 43, элемент ИЛИ 44, блок 45 сложения, первый блок 46 сравнения, второй ключ 47, второй элемент И 48, третий ключ 49, второй элемент 50 памяти, делитель 51 на два и третий элемент 52 памяти, блок 32 . управления содержит элемент И 53, первый детектор 54, второй детектор

55 и дифференцирующую цепь 56.

Блок проверки достоверности отсчетов (фиг.3) содержит первый инвертор 57, первый элемент И 58, элемент ИЛИ 59; первую дифференцирующую цепь 60, RS-триггер 61, вторую дифФеренцирующую цепь 62, второй инвер" тор 63 и второй элемент И 64.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Плечо направленной антенны радио" маяка, имеюцее диаграмму направленйости в виде синусной зависимости, ориентированную своим максимумом, например, на Север, питается от блока 4

3 токами боковых частот, образованными в результате балансной модуляции в смесителе 4 несущей частоты Я, формируемой генератором 1 и напряжением низкой частоты 52, равной скорости вращения диаграммы направлен» ности, Формируемым в генераторе 9 и. поступающим от него через коммутаторы 10, 11. В результате сикусное пле" чо излучает сигнал К singsingt в пца.

Дружное плечо направленной актекны 6, имеющее диаграмму напр4Ълениости в виде косинусной зависимости, питается-от блока 3 токами боковых частот, образованных в результате балансной модуляции в смесителе 5 несущей час-, тоты 63,,формируемой генератором 1 и напрлжением низкой частоты g, формируемым в генераторе 9, но отличающимся по фазе от напряжения, поступающего на смеситель 4 синусного плео ча на 90 за счет прохождения сигнала через Фазоврацэтель 17. Это напряжение поступает от генератора 9 через коммутатор 10 и. Фазоврацатель 17. В результате косинусное плечо излучает сигнал Е coAgcosot sin6)t. На ненаправленную антенну 8 поступает напряжение несущей частоты сд от генератора 1 через ключ 2, она излучает сигнал Е sinG3t. В результате сложения в эфире колебаний, излучаемых антенной системой 7, получается амплитудно"модулированный радиосигнал двух первых. Длительность последнего радиосигнала укорачивается для того, чтобы было возможно отличить начало серии из четырех радиосигналов.

С выхода генератора 9 на делитель

19 частоты поступает сигнал с частотой 52, равной скорости врацения ДН, или частоте амплитудной модуляции действуют на второй коммутатор 11, который обеспечивает коммутацию сигналов, управляющих направлением вра5 11 щения диаграммы направленности. Сигнал на выходе делителя 19 частоты определяет интервал времени излучения второй пары радиосигналов, воздействуя на первый коммутатор 10, который вводит в действие блок 12, управляющий начальным положением дит аграммы направленности. Путем логического умножения на элементе И 21 сигнала с выхода делителя 19 и инвертируемого сигнала с выхода инвертора 24 формируется сигнал, временное положение которого соответствует интервалу времени излучения чет-. вертого импульса серии. Данный сигнал задерживается на интервал времени ЕТ, равный необходимой длительности излучения четвертого радиосигнала, в элементе 23 задержки. Путем логического умножения на элементе И 22 сигнала с выхода элемента 23 задержки и сигнала с выхода элемента И 21 формируется сигнал, поступающий на ключ 2, по которому прерывается излучение четвертого радиосигнала путем отключения генератора l. После излучения четырех радиосигналов цикл работы повторяется.

По командам из блока 13 произво" дятся следующие переключения коммутаторов. При,излучении первого радио" импульса выход генератора 9 соединен через посредство коммутаторов 10, 11 с вторым входом блока 3 и, через по" средство коммутатора 10 фазовращателя 17, - с третьим входом блока 3. В результате антенная система излучает сигнал вида

Е = Е вЫЯЬ + Е (cos(pt cosset +

+ singsingt) sinMt = Е (.1 + cos (Яt— — Ц))) singt.

При излучении второго радиоимпульса выход генератора 9 соединен через посредство коммутатора 10, фазоинвертора 16, коммутатора 11 с вторым входом блока 3 и через посредство коммутатора 1.0, фазовращателя

l7 - с третьим входом. 4

В результате антенная система излучает радиосигнал вида

Е = Е sinQt + Е (сов совЯС " ,К

s its inst) s inQt = Е (1 + cos (Qt +

+ Щ)) въпйй.

90746 б

При излучении третьего радиоимпульса выход генератора 9 соединен через блок 12, формирующий смещение исходного положения ДИ, коммутаторы

10, 11 с вторым вхсдом блока 3 и ue" рез посредство блока 17, коммутато" ра 10, фазовращателя 17 — с третьим входом. При этом по команде с выхода

1(1 делителя 19 третий коммутатор 13 подключает на второй вход первого коммутатора 10 выход генератора 9 через фазосдвигающую цепь 14, обеспечивающую смещение фазы на величину

В результате антенная система из" лучает радиосигнал вида

Е = E sinQt + Е (соусов (Qt .—

20 — Д ) + sinqsin (gt — Д )j» singt

= E (1 + cus (Qt -6 )1 sin63t.

При излучении четвертого радиоим" пульса выход генератора 9 соединен

25 через блок 12, формирующий смещение исходного положения ДИ, коммутатор

* 10, фазоинвертор lб, коммутатор .11, с вторым входом блока 3 и через посредство блока 12, коммутатора 10, 30 фазоврацателя 17 - с третьим входом.

При этом, ввиду отсутствия сигнала с выхода делителя 19, третий ком.мутатор 13 подключает на второй вход первого коммутатора 10 выход генера35. тора 9 через фазосдвигающую цепь 15, обеспечивающую смещение фазы на величину Ь . В результате антенная система излучает радиосигнал вида:

Е = Е sinQt + E (cosmos. (Ю +

+ $ ) — sin(/sin (Qt + 6 ) j sinQt

Е (1 + cos (Ю +(g + 6 )) sinQt.

Коммутаторы 10, ll, 13 могут быть

45 выполнены, например, в виде реле с нормально замкнутыми (разомкнутыми) контактами.

Фазосдвигающие цепи 14, 15, 17 могут быть выполнены, например, в О виде электромеханических Фазовращате" лей, RC-цепей, комбинаций RC и ЬС элементов и прочее.

Приемоиндикатор предлагаемого. уст" ройства функционирует следующим об"

55 р ".

Антенна 25 и приемник 26 усиливают и выделяют по частоте сигналы, излучаемые передающей частью азиму-тальной,системы. Амплитудный детектор

1190746 элемента И 53. Отсутствие этого сигнала держит запертыми ключи 39, 49(нет разрешающего сигнала на одном из входов элементов И 38, 48).

Через ключ 35 модупируюций сигнал третьего радиоимпульса поступает на линию 36 задержки, где задерживается на длительность Тл. Сигнал на выходе линии 36 полвллетсл в момент поступ5

15 ленил с выхода амплитудного детектора 27 модулируюцего сигнала четвертого радиоимпульса и поступает одновременно с ним на выход фазового детектора 29, где производится измерение разности фаз модулирующих колебаний третьего и четвертого радиоимпупьсов.

Сигнал с выхода линии 36 задержки также детектируется детектором 55 и поступает на элемент И 53, на второй тектора 27 модулируюцего сигнала второго радиоимпульса и поступает одновременно с ним на вход фазового детектор 29, где производится измеревход этого элемента поступает сигнал с детектора 54, на выходе элемента И

53 формируется сигнал совпадения, который запирает ключ 35, и, таким обние разности @аз модулирующих колеба- 25 разом, модулирующий сигнал четвертого

>>ий первого и второго радиоимпульсов.

Сигнал с выхода линии 36 задержки также детектируется детектором 55 и поступает на элемент И 53, на второй вход этого элемента пост >пает сигнал

?7 :;ь>деплет иэ принятых радиосигналов си,l,.>ï»> модуляции, которые поступают на блок ?8, фазовый детектор ?9, блок

1? управления. В блоке 32 сигнал, и тупаюший на первый вход, детектируе>сл с помощью детектора 54, lo перодне" Y фронту продетектированного сигнала формируется с помощью дифференцирующей цепи 56 импульс синхронизации, который приводит триггер 37 и элементы 40, 50 памяти в исходное состояние. Первый радиоимпульс проходит на линию 36 задержки через от" . крытый ключ 35. Линия 36 задержки задерживаЬт модулирующий сигнал первого радиоимпульса на длительность ра" диоимпульса Т> Сигнал на выходе линии 36 задержки появляется в момент поступления с выхода амплитудного де- 20 с детектора 54, на выходе элемента И

53 формируетсл сигнал совпадения, который запирает ключ 35, и, .таким образом, модулируюций сигнал второго радиоимпульса на линию 36 задержки не поступает. Сигналы с выхода блока

32 поступают на вход вычислителл 30.

Так, сигнал, запираюций ключ 35, поступает на счетный вход триггера 37 и переводит его в состояние "1". Од" новременно он поступает на вторые входы элементов И 3С, 48. На выходе элемента И 48 формируется сигнал, который отпирает ключ 49, через который на элемент 50 .памлти поступает 45 величина разности фаз между модули" руюцими сигналами первого и второго радиоимпульсов. Данная величина де" лится на два в делителе 51 и поступает на индикатор 31 как величина азимута. В момент приема второго радиосигнала ключ 39 заперт, т.к. на

"нулевом" выходе триггера 37 нет сигнала .

При поступлении третьего радиоимпульса ключ 35 отпирается, т.к. на входе элемента И 53, свлзанном с выходом линии 36, нет сигнала, следовательно, нет сигнала и на выходе радиоимпульса на линию 36 задержки не поступает.

Сигнал, запирающий ключ 35, поступает на счетный вход триггера 37 и . переводит его в состояние "0". Одновременно он поступает на вторые входы элементов И 38, 48. На выходе эле- мента И 30 формируетсл сигнал, который открывает ключ 39, через который

Ф на элемент 40 памяти поступает величина разности фаз между модулирующими сигналами третьего и четвертого радиосигналов. Данная величина вычитается в блоке 41 вычитания и су>ммируется в блоке 45 сложения с наперед заданной величиной смеценил начального положения ДН при излучении третьего и четвертого радиоимпульсов, трансформированной в фазовый сдвиг (путем умножения на 2) и хранящейся в элементе .52 памяти. По переднему фронту сигнала с выхода элемента И

38 дифференцируюцая цепь (ДЦ) 62 формирует импульс, который поступает на вход "S" триггера 61, устанавливая

его в единичное состояние. В результате на выходе триггера 61 формируется сигнал, который включает в инди" каторе 34 лампочку "Неисправность! .

Модули результатов сложения и вычитания сравниваются в блоках 42 и 46 сравнения с разностью фаз, храняцейся в элементе 50 памяти. По результатам сравнения открывается ключ 43

f 190746

10 или ключ 47 блоками 42, 46 сравнения соответственно, через которые сигнал, определяющий знак результата вычита" ния или сложения, из блока 41 вычита" 5 ния или блока 45 сложения поступает через элемент ИЛИ 44 на индикатор 31.

Использование результатов сравнения данных, полученных путем обработки первой и второй пары радиоимпульсов, ð осуществленного с помощью блоков сравнения, позволяет не только определить знак азимута, но также осуществить комплексную проверку функционирования передающей части устройства в целом и практически всего приемоиндикатора. Причем в приемоин" дикаторе проверяется как правиль" ность формирования последовательности управляющих сигналов, так и точ- 2р ность работы измерительной и вычисли". тельной частей.

Точность работы измерительной части проверяется за счет того, что результат измерения разности фаэ перво- 25

ro и второго радиоимпульсов может совпасть с величиной, формируемой вычислителем 30, только при точном измерении разности фаз первого и вто" рого, а также третьего и четвертого 30 радиосигналов. При правильной работе приемоиндикатЬра на выходе одного из блоков 42, 46 сравнения обязательно должен появиться сигнал, который свидетельствует о совпадении модулей из- 35 мерений, получаемых по результатам обработки первой и второй пар радио" сигналов. Отсутствие после завершения обработки этого сигнала, равно как и присутствие сигналов одновре" менно на выходах обоих блоков срав" нения, является признаком неправильной работы. Сигнал с выхода одного из блоков 42, 46 сравнения поступает на один из элементов И 5о, 64 и про") ! ходит через него, если на выходе второго блока сравнения отсутствует сигнал. В этом случа на выходе связанного с ним инвертора 57 (63) фор мируется сигнал "1". Сигнал с выхода элемента И 58 (64) поступает на вход элемента ИЛИ 59 и далее - через диф ференцирующую цепь 60 — на вход "R" триггера 61, переводя его в нулевое состояние, при котором лампочка "неисправность" в индикаторе 34 не горит. При исправной работе приемоиндикатора сигнал на включение лампочки "неисправность" формируется в течение малого интервала времени (менее 0,1 с), величина которого определяется временем обработки полученных измерений в блоках вычитания, сложения, сравнения. Таким образом, при исправной работе приемоиндикатора сигнал "неисправность" оператором не

\ фиксируется иэ-эа инерционности лампочки и из-за инерционности человеческого зрения. В случае неисправности приемоиндикатора, когда результаты обработки первой и второй пар сиг" налов не совпадают, на выходах блоков

42, 46 сравнения сигналы не формируются или формируются одновременнр, при этом триггер 61 остается в единичном состоянии, о чем свидетельствует включенная лампочка "неисправность

При одновременном формировании сигналов на выходах 42, 46 блоков сравнения они не проходят на входы элемента ИЛИ 59, т ° к. на первых входах элементов И 58, 64 формируются нулевые сигналы, запрещающие прохож" дение сигналов по вторым входам элементов И.

1190746

I 190746

11907чб фиг.Ю

Редактор О.Филиппова Техред И.Иоргентал Корректор Й.Ймакова ее«ю ««е«аа»»«» ° « ° »е«е»ю»»«ее«»еее ° а» ее» еаае »а, Заказ 2373. Тираж - ., Подписное

8НКИИИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прй. ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5 ююааюеюююююеююююаа ю ю

Производственно-издательекий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101