Дальномерная радиотехническая система ближней навигации
Использование: радиотехнические системы ближней навигации. Сущность изобретения: система состоит из бортовой аппаратуры и аппаратуры наземного радиомаяка. Бортовая и наземная аппаратуры идентичны и включают антенно-фидерный блок 1, передатчик 2, приемник 3, дешифратор 4 запроса и ответа, дешифратор 5 информации, шифратор 6 запроса и ответа, шифратор 7 информации, элемент ИЛИ 8, блок 9 начальной задержки, блок 10 измерения, блок 11 синхронизации, вычислитель 12. 1-3-4-10-12-11-5-12-7-8-2-1; 11-4-9-6-8; 11-4-10; 11-7; 11-10; 10-11-5; 11-7; 11-10; 11-12; 11-6. Определение на каждом объекте координат всех взаимодействующих объектов осуществляется путем измерения дальности между всеми объектами с излучением запросных и ответных сигналов на одной несущей частоте и использованием информационного обмена о координатах по крайней мере двух опорных объектов.
Изобретение относится к радионавигации, в частности к радиотехническим системам ближней навигации с использованием радиодальномерного метода определения местоположения. Цель изобретения - определение на каждом объекте координат всех взаимодействующих объектов в зоне радиомаяка путем измерения дальности между объектами с излучением дальности между объектами с излучением запросных и ответных сигналов на одной несущей частоте. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемой системы, в общем случае одинаковая для наземного маяка и бортовой аппаратуры. Отличие в составе наземного и бортового оборудования заключается во вновь введенных в состав того или иного оборудования блоков. На фиг.2 приведены диаграммы, иллюстрирующие работу системы. Предлагаемая система содержит антенно-фидерный блок (АФБ) 1, передатчик 2, приемник 3, дешифратор 4 запроса и ответа, дешифратор 5 информации, шифратор 6 запроса и ответа, шифратор 7 информации, элемент ИЛИ 8, блок 9 начальной задержки, блок 10 измерения, блок 11 синхронизации, вычислитель 12. Блок 11 синхронизации в соответствующих временных интервалах формирует запросные сигналы и сигналы синхронизации, которые с первого выхода поступают на первый вход шифратора 6, запроса и ответа. С выхода шифратора 6 запроса и ответа кодированные сигналы синхронизации и запроса (фиг.2ж, к) через элемент ИЛИ 8 поступают на вход передатчика 2 и всенаправленно излучаются АФБ 1. Передатчик 2 и приемник 3 работают на одной частоте. Как видно из циклограммы, излучение сигналов запроса и синхронизации производится поочередно каждым из взаимодействующих абонентов. Временное разделение работы абонентов обеспечивается блоком 11 синхронизации, формирующий сигналы синхронизации с циклом Тц, который разбит на подциклы Тпц и интервалы (кадры) Тк, в каждом из которых запросные сигналы, сигналы синхронизации и сигналы передаваемой информации излучает только один объект (фиг. 2). За период Тц блок 11 синхронизации определяет наличие в зоне действия данного абонента других взаимодействующих объектов, их количество, наличие временной сетки и номера свободных кадров. Принятые приемником 3 синхросигналы всех взаимодействующих объектов поступают на первый вход блока 11 синхронизации, где выделяется синхросигнал наименьшего номера абонента, соответствующий наименьшему номеру кадра, и производится синхронизация собственной временной сетки. Формирование собственных запросных сигналов и сигналов синхронизации на выходе 1 производится только после синхронизации канала. При этом блок синхронизации 11 формирует ряд служебных сигналов, регламентирующих работу всех остальных блоков. Так, номер выбранного кадра с второго выхода блока 11 синхронизации поступает на второй вход вычислителя 12, где производится селекция дальностей до взаимодействующих объектов, а также на второй вход шифратора 7 информации и шестой вход блока 10 измерения. На третий вход шифратора 6 запроса и ответа поступают с третьего выхода блока 11 синхронизации стробимпульсы, длительность которых соответствует длительности кадра (см. фиг.2). Эти сигналы обеспечивают поочередное включение каналов кодирования запросных или ответных сигналов. Номер кода запросных и ответных сигналов на каждом объекте устанавливается с помощью сигналов управления номером, поступающих с четвертого выхода блока 11 синхронизации на четвертый вход шифратора 6 запроса и ответа. При этом, как видно из циклограммы (фиг.2), при излучении запросных сигналов номер кода соответствует номеру временного интервала. При излучении сигналов синхронизации, являющихся составными (сдвоенными) сигналами запроса, на время излучения второй части синхросигнала номер кода по четвертому выходу блока 11 синхронизации устанавливается равным номеру объекта, синхросигналами которого произведена синхронизация данного объекта. На время излучения сигналов информации с девятого выхода блока 11 синхронизации на пятый вход шифратора 6 запроса и ответа и на третий вход дешифратора 4 запроса и ответа поступает в соответствии с циклограммой (фиг.2) бланкирующий сигнал, запрещающий формирование ответов в дешифраторе 4 запроса и ответа. На выходе 5 блока 11 синхронизации формируется текущее значение номера кадра, т.е. по сути дела номера объекта, который должен излучать запросные сигналы в данном интервале. Текущее значение номера кадра поступает на четвертый вход блока 10 измерения, второй вход дешифратора 4 запроса и ответа и второй вход дешифратора 5 информации. Этим управляющим сигналом обеспечивается поочередное подключение канала декодирования соответствующего номера абонента к выходу приемника 3. На выходе 6 блока 11 синхронизации формируется специальный стробирующий сигнал приема информации (см. фиг.2), поступающий на вход 3 дешифратора 5 информации, обеспечивающий подключение канала декодирования информации к выходу приемника 3 только на интервале информационного обмена. На выходе 7 блока 11 синхронизации формируется сигнал передачи информации, поступающий на третий вход шифратора 7 информации, обеспечивающий подключение через элемент ИЛИ 8 канала передачи информации ко входу передатчика 2 на интервале, соответствующем номеру данного объекта. С выхода 8 блока 11 синхронизации импульсы опорного генератора, входящего в его состав, поступают на третий вход блока 10 измерения. Поочередно излучаемые каждым абонентом запросные сигналы принимаются на всех взаимодействующих объектах с выхода приемника 3 продекодированные дешифратором 4 запроса и ответа и задержанные блоком 9 начальной задержки, подключенным к первому выходу дешифратора 4 запроса и ответа, поступают на второй вход шифратора 6 запроса и ответа, кодируются, проходят через элемент ИЛИ 8 и ретранслируются передатчиком 2 в виде ответных сигналов, окрашенных номером временного интервала, занятого данным объектом. Собственные сигналы запроса, излученные передатчиком 2 в соответствующем для данного объекта временном интервале, принимаются и на собственный приемник 3, декодируются дешифратором 4 запроса и ответа и с выхода 1 поступают на первый вход блока 10 измерения, на второй вход которого поступают ответные сигналы взаимодействующих объектов с второго выхода дешифратора 4 запроса и ответа, соединенного с выходом приемника 3. Измеренные значения временного интервала, пропорционального дальности до взаимодействующих объектов, с выхода 1 блока 10 измерения поступают на вход 1 вычислителя 12, где производятся идентификация полученной информации в соответствии с собственным номером и определение расстояния до взаимодействующих объектов в соответствии с выражением Di= 
t1 (1) где с - скорость распространения радиоволн; ti - измеренное значение временного интервала. В течение остальных временных интервалов в соответствии с циклограммой с выхода приемника 3 принятые сигналы запроса взаимодействующих объектов поступают на первый вход дешифратора 4 запроса и ответа, где они декодируются в соответствующем канале и с выхода 1 поступают на первый вход блока 10 измерения, на второй вход которого поступают с выхода 2 дешифратора 4 запроса и ответа соответствующие этим сигналам запроса сигналы ответа, окрашенные номером соответствующего объекта. Измеренные значения временных интервалов между запросами и ответами, каждое из которых окрашено номером соответствующих запросчика и ответчика, с первого выхода блока 10 измерения поступают на первый вход вычислителя 12. В вычислителе 12 производится определение взаимных дальностей в соответствии с одним из алгоритмов: Dij= c
tij+Di-Dj=ctji+Dj-Di(2) или Dij= 
(tij+ tji) (3) где Dij - дальность между i-м и j-м объектами, измеряемая на данном объекте; Di, Dj - дальность от данного объекта до i-го и j-го объектов соответственно; tij - измеряемый на данном объекте временной интервал между приемом запросного сигнала i-го объекта и ответного сигнала j-го объекта на этот запрос. Измерение в блоке 10 измерения и выдача значений временных интервалов, пропорциональных дальности, в вычислитель 12 начинаются по сигналу ввода в синхронизацию, поступающему на седьмой вход блока 10 измерения с выхода блока 11 синхронизации. При этом значение номера синхронизирующего объекта (номер кадра) с выхода 10 блока 11 синхронизации поступает на пятый вход блока 10 измерения, а значение дальности до этого синхронизирующего объекта с второго выхода блока 10 измерения поступает на второй вход блока 11 синхронизации. Это обеспечивает точную синхронизацию временной сетки, формируемой блоком 11 синхронизации, т.е. точную установку фазы синхронизации. В вычислителе 12 происходит преобразование полученных из измерителя 10 значений временных интервалов, пропорциональных дальности, в значения дальности до объектов (радиальные дальности) и между объектами (взаимные дальности) по алгоритмам, определяемым выражениями (1), (2) или (3). На четвертый вход вычислителя 12 из бортового пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) поступают значения собственных координат объекта, полученные с помощью автономных средств или других радионавигационных систем (РЛС, дальней или спутниковой навигации), а также информация о скорости и высоте полета и др. Информация, необходимая для обмена между объектами, с второго выхода вычислителя 12 поступает на первый вход шифратора 7 информации, с выхода которого через элемент ИЛИ 8 поступает на передатчик 2 и всенаправленно излучается АФБ 1 в определенные для данного объекта интервалы, определяемые циклограммой (фиг.2). Прием этой информации осуществляется всеми взаимодействующими объектами. С выхода приемника 3 информация поступает на первый вход дешифратора информации, с выхода которого декодированная информация поступает на третий вход вычислителя 12. В вычислителе 12 происходит совместная обработка измеренных значений и информации, полученной по каналу обмена между объектами. Полученные в результате обработки координаты абсолютного местоположения данного объекта и относительного местоположения взаимодействующих с ним объектов с первого выхода вычислителя 12 поступают в пилотажно-навигационный комплекс для комплексного использования и отображения. Для наземного оборудования на четвертый вход вычислителя 12 информация поступает с датчика координат, а с первого выхода вычислителя 12 информация выдается на индикатор воздушной обстановки, а также может быть использована другими потребителями, например наземной службой УВД. Предлагаемая система позволяет определять взаимные координаты взаимодействующих объектов, создавать резервированные информационные каналы местоопределения, формировать вторичные подвижные источники информации о местоположении - аналог наземных радиомаяков. Кроме того, предлагаемая система обеспечивает на каждом объекте, в том числе на наземном (радиомаяке), воспроизведение воздушной обстановки расположения взаимодействующих объектов и передачу данных для отображения воздушной обстановки в системах пилотажно-навигационного комплекса, предотвращения столкновений и управления воздушным движением. Таким образом, положительным эффектом в конечно счете является существенное повышение безопасности полетов.
Формула изобретения
ДАЛЬНОМЕРНАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА БЛИЖНЕЙ НАВИГАЦИИ, состоящая из бортовой аппаратуры, включающей антенно-фидерный блок, передатчик и приемник, и аппаратуры наземного радиомаяка, включающей антенно-фидерный блок, передатчик, приемник и блок начальной задержки, при этом в бортовой аппаратуре и аппаратуре наземного радиомаяка антенно-фидерный блок соединен с выходом передатчика и входом приемника, отличающаяся тем, что, с целью определения на каждом объекте координат всех взаимодействующих объектов в зоне радиомаяка путем измерения дальности между объектами с излучением запросных и ответных сигналов на одной несущей частоте, в бортовую аппаратуру введены блок начальной задержки, дешифратор запроса и ответа, дешифратор информации, шифратор запроса и ответа, шифратор информации, элемент ИЛИ, блок синхронизации, блок измерения и вычислитель, а в аппаратуру наземного радиомаяка введены дешифратор запроса и ответа, дешифратор информации, шифратор запроса и ответа, шифратор информации, элемент ИЛИ, блок синхронизации, блок измерения и вычислитель, при этом в бортовой аппаратуре и аппаратуре наземного радиомаяка выход приемника подключен к первым входам блока синхронизации и дешифратора информации, а также к последовательно соединенным дешифратору запроса и ответа, блоку начальной задержки, шифратору запроса и ответа, элементу ИЛИ и передатчику, первый выход дешифратора запроса и ответа подключен к первому входу блока измерения, второй вход которого соединен с вторым выходом дешифратора запроса и ответа, третий вход которого соединен с пятым входом дешифратора запроса и ответа и девятым выходом блока синхронизации, пятый выход которого подключен к четвертому входу блока измерения и к вторым входам дешифратора запроса и ответа и дешифратора информации, третий вход которого соединен с шестым выходом блока синхронизации, десятый выход которого подключен к пятому входу блока измерения, третий вход которого соединен с восьмым выходом блока синхронизации, одиннадцатый выход которого соединен с седьмым входом блока измерения, второй выход которого соединен с вторым входом блока синхронизации, второй выход которого соединен с вторыми входами шифратора информации и вычислителя, а также шестым входом блока измерения, первый выход которого подключен к первому входу вычислителя, второй выход которого соединен с первым входом шифратора информации, третий вход которого подключен к седьмому выходу блока синхронизации, первый, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, третьим и четвертым входами шифратора запроса и ответа, выход шифратора информации подключен к второму входу элемента ИЛИ, а выход дешифратора информации соединен с третьим входом вычислителя, третий выход которого соединен с третьим входом блока синхронизации, первый выход и четвертый вход вычислителя являются входами сигналов от пилотажно-навигационного комплекса в бортовой аппаратуре и датчика координат и индикатора воздушной обстановки в наземной аппаратуре.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002
Извещение опубликовано: 10.04.2002
