Способ определения расстояния между запросчиком и ответчиком

 

Использование: радиотехника, в радиотехнических системах контроля траекторий летательных аппаратов для определения расстояния между запросчиком и ответчиком , Сущность изобретения заключается в формировании на запросчике сигналов несущей частоты запроса и сигналов дальности , модуляции сигнала.несущей частоты запроса сигналами дальности с последующим его излучением, приеме на ответчике излученного запросчиком сигнала с последующей его демодуляцией и выделений сигналов дальности, формировании на ответчике сигнала несущей частоты ответа с последующей его модуляцией сигналами дальности и излучением, приеме на запросчике излученного ответчиком сигнала с последующей его демодуляцией и выделением ответных сигналов дальности. При этом на запросчике формируют сигналы дальности, когерентные эталонной частоте запросчика, в ответчике формируют сигналы псевдодальности , когерентные собственной эталонной частоте, сигналы псевдодальности, уплотняют с сигналами дальности, модулируют сигнал несущей частоты ответа уплотненными сигналами, на запросчике выделяют сигналы псевдодальности, измеряют задержку выделенных сигналов леев-; додальности, результаты измерений, запоминают, измеряют сдвиг во времени фазы сигнала эталонной частоты ответчика относительно фазы сигнала эталонной частоты запросчика путем вычитания из вели- ; чины задержки сигнала псевдодальности половины величины задержки сигнала дальности , измеренных при минимуме ионосферной погрешности, и вычисляют по расчетной формуле расстояние между запросчиком и ответчиком. ел С -ч 00 о ел Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 S 13/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4867497/09 (22) 06.08,90 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Научно-исследовательский институт приборостроения (72) Г,М,Алябин, С.С.Глазов, Н.И.Хамалетдинов, Н,Е.Иванов, А.Ф.Калашников, А,М,Карпов, В.Ф.Коваленко, М.А,Кузенков, M.Ë.Íàòàëoâè÷, А.Е.Тарасюк, В.В.Тюбалин и В.Ф,Черемисин (56) 1. Цифровые методы в космической связи, под ред. С,Големба, М,; Связь, 1969, с.

131 — 152, 2. Патент США N3412400,,кл,,343-7,3, 1968. . (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ЗАПРОСЧИКОМ И ОТВЕТЧИ;

КОМ (57) Использование: радиотехника, в радиотехнических системах контроля траекторий летательных аппаратов для определения расстояния между запросчиком и ответчиком, Сущность изобретения заключается в формировании на запросчике сигналов несущей частоты запроса и сигналов дальности, модуляции сигнала, несущей частоты . запроса сигналами дальности с последующим его излучением, приеме на ответчике излученного запросчиком сигнала с послеИзобретение относится к радиоэлектронной технике и может быть использовано и ри созда н ии радиотехнических систем контроля траекторий летательных аппаратов.

Известен способ определения псевдодальности, реализованный, например, в

5U 1786457 А1 дующей его демодуляцией и выделении сигналов дальности, формировании на ответчике сигнала несущей частоты ответа с последующей его модуляцией сигналами дальности и излучением, приеме на запросчике излученного ответчиком сигнала с последующей его демодуляцией и выделением ответных сигналов дальности, При этом на запросчике формируют сигналы дальности, когерентные эталонной частоте запросчика, в ответчике формируют сигналы псевдодальности, когерентные собственной эталонной частоте, сигналы псевдодальности уплотняют c cèãíàëàìè дальности, модулируют сигнал несущей частоты ответа уплотненными сигналами, на запросчике выделяют сигналы псевдодальности, измеряют задержку выделенных сигналов псев- додальности, результаты измерений. у запоминают, измеряют сдвиг во времени фазы сигнала эталонной частоты ответчика относительно фазы сигнала эталонной частоты запросчика путем вычитания из вели- чины задержки сигнала псевдодальности половины величины задержки сигнала даль- а ности, измеренных при минимуме ионосферной погрешности, и вычисляют по Ор расчетной формуле расстояние между запросчиком и ответчиком, ф глобальной навигационной системе GPS

NAVSTAR (США),заключающийся в том, что с летательного аппарата излучают два рэдиосигнала на разнесенных несущих частотах, которые модулированы одной и той же псевдослучайной последовательностью импульсов, сформированной от бортового эталона

1786457

10 следующей формуле: частоты, излученные сигналы принимают на измерительном пункте, демодулируют и выделяют сигналы псевдодальности по каждой из несущих частот, формируют от собственного эталона частоты измерительного пункта вторую псевдослучайную посл едовател ь ность импул ьсов, аналогично первой, сформированной на борту, и измеряют задержку выделенных сигналов псевдодальности относительйо второй псевдослучайной последовательности импульсов, по результатам измерений определяют псевдодальность.

Наиболее близким к изобретению по технической. сущности и достигаемому эффекту является запросный способ определения расстояния, который заключается в том, что в запросчике формируют сигнал несущей частоты запроса и сигналы дальности, формируют радиосигнал запроса путем модуляции сигнала несущей частоты запроса сигналом дальности, излучают сформированный радиосигнал запроса, принимают

его на ответчике, демодулйруют, выделяют сигналы дальйости, одновременно с этим йа ответчике формируют сигнал несущей частоты ответа, модулируют его выделеййыми сигналами дальности и полученный таким образом ответный радиосигнал излучают . обратно, принимают на запросчике, демодулируют, выделяют ответные сигналы дальности, измеряют их задержку и оп редЕляют дальность, Недостатком известного технического решения является возникновение дополнительной погрешности измерения при распространении радиосигнала в ионосфере за счет дополнительной его задержки, обусловленной отличием скорости распространения радиосигнала в ионосфере от скорости в вакууме.

Целью изобретения является повышение точности определения расстояния между запросчиком и ответчиком.

Поставленная цель достигается усовершенствованием способа определения рас- стояния между запросчйком и ответчиком.

Предложенный способ определения расстояния заключается в том, что в запросчике несущую частоту запроса формируют

: из эталонной. частоты запроСчика, например; умножением последней в целое число раз,. Кроме того, из сигналов эталонной частоты зайросчика формируют сигналы дальности, например псевдослучайную последовательность сигналов. Сигналами дальности модулируют сигнйл несущей частоты запроса, усйливают модулированный сигнал запроса и излучают. На ответчике сигнал запроса принймают, демадулируют, ! ! выделяют сигналы дальности, Одновременно на ответчике формируют из собственной

I эталонной частоты ответчика несущую частоту ответа и сигналы псевдодальности аналогично сигналам дальности в запросчике

Выделенные сигналы дальности уплотняют со сформированными сигналами псевдодальности, уплотненными сигналами мОдулируют сигнал несущей частоты ответа, модулированный сигналами дальностМ и

- псевдодальности сигнал ответа усиливают и излучают обратно.

Уплотнение сигналов дальности и псевдодальности осуществляют так, чтобы в по15 следующем при приеме ответного сигнала в запросчике их можно было разделить. Для этого известны различные методы уплотнения, например квадратурное уплотнение, частотное уплотнение, временное уплотне20 ние.

Принимаемый в запросчике ответный сигнал демодулируют, раздельно выделяют сигналы дальности и сигналы псевдодальности и измеряют их задержку ho отноше25 нию к формируемым в запросчике сигналам дальности, Результаты измерений запоми - йают и подвергают в дальнейшем матема гической обработке на ЭВМ. При этом

:.определяют сдвиг по времени фазы сигнала

30 эталонной частоты ответчика относительно . фазы сигнала эталонной частоты запрос4ика путем вычитания из задержки сигнала . псевдодальности половины задержки сиг. нала дальности. Для уменьшения погрешно35 сти, обусловленной неодновременностЬю . излучения с ответчика сигналов дальностй и сигналов псевдодальности, осуществляют приведение результатов измерения aahpжки сигналов псевдодальности к момейтвм

40 выделенйя в ответчике сигналов дальноСти путем интерполяции результатов измерений задержки сигналов псевдодальности на указанные моменты времени, После этого дальность вычисляют ho г

Д=с"- "-Д "", (1)

2 — ГП

50 где С вЂ” скорость расйространения радиосигналов в вакууме;

m — отношение несущей частоты ответа к несущей частоте запроса;

Tд — задержка ответного сигнала дальности относительно запросного, измЬ-, рейная на запросчике; т д — задержка сигнала псевдодал ьности относительно запросного сигнала дальности, измеренная на запросчике;

1786457

Л t — сдвиг по времени фазы сигнала эталонной частоты ответчика относительно фазы сигнала эталонной частоты запросчика, определяемый вычитанием из задержки сигнала псевдодальности половины задержки сигнала дальностй, измеренных при минимальном значении ионосферной погрешности.

Отличительные признаки изобретения; на запросчике сигналы дальности формируют когерентно эталонной частоте запросчика, в ответчике формируют сигнал псевдодальности когерентно собственной эталонной частоте ответчика, перед модулированием несущей частоты ответа сигналы псевдодальности уплотняют с сигналами дальности; модуляцию.сйгнала несущей частоты ответа осуществляют уплотненными сигналами, при приеме и демодулировании ответного радиосигнала одновременно с сигналами дальности выделяют сигналы псевдодальности, измеряют задержку выделенных сигналов псевдодальности, pesультаты измерений запоминают, определяют сдвиг по времени фазы сигнала эталонной частоты ответчика относительно фазы сигнала эталонной частоты запросчика путем вычитания из задержки сигнала псевдодальности половины задержки сигнала дальности, измеренных при минимуме ионосферной погрешности, затем определяют дальность по приведенной выше оригинальной формуле, На чертеже представлена функциональная блок-схема устройства, реализующего данный способ.

Устройство содержит ответчик 1 и запросчик 2. В состав ответчика 1 входят генератор 3 эталонной частоты, формирователь

4 сигналов псевдодальности, формирователь 5 несущей частоты ответа, приемная антенна 6, приемник 7 с демодулятором 8, устройство 9 выделения сигналов дальности, устройство 10 уплотнения сигналов, модулятор 11, усилитель 12 мощности, передающая антенна 13.

В состав запросчика 2 входят передаю.щая антенна 14 усилитель 15 мощности, приемная антенна 16, приемник 17 с демодулятором 18, модулятор 19, устройство 20 выделения сигналов дальности, устройство

21 выделения сигналов псевдодальности, формирователь 22 несущей частоты запроса, формирователь 23 сигналов дальности, устройство 24 измерения задержкй сигна лов дальности, устройство 25 измерения задержки сигналов псевдодальности; генератор 26 эталонной частоты, вычислительное устройство 27, формирователь 28 импульсов счета, запоминающее устройство 29, При этом в ответчике 1 приемная антенна 6, приемник 7, устройство 9 выделения сигналов дальности устройство 10 уплотнения сигналов, модулятор 11, усилитель 12 мощности и передающая антенна t3 соединены последовательно, выход эталонного генератора 3 параллельно подсоединен к второму входу приемника 7, через формирователь 4 сигналов псевдодальности — к вто10 рому входу устройства 10 уплотнения сигналов и через формирователь 5 несущей частоты ответа — к управляющему входу модулятора 11, довательно; приемная антейна 16, приемник 17, устройство 21 выделения сигналов псевдодальности, устройство 25 измерения задержки сигналов псевдодальности, запоминающее устройство 29 и вычислительное

20 устройство 27 соединены последовательно; выход приемника 17 через последовательно соединенные устройство 20 выделения сигналов дальности, устройство 24 измерения

25 задержки сигналов дальности соединены также с вторым входом запоминающего устройства 29; выход генератора 26 эталонной частоты параллельно соединен с входом формирователя 23 сигналов дальности, вхо30 дом формирователя 28 импульсов счета и вторым входом приемника 17; выход формирователя 23 сигналов дальности параллельно соединен с управляющим входом модулятора 19, вторым входом устройства

24 измерения задержки сигналов дальности, вторым входом устройства 25 измерения задержки сигналов псевдодальности; выход формирователя 28 импульсов счета параллельно соединен с третьим входом ус40 тройства 24 измерения задержки сигналов дальности и.третьим входом устройства 25 измерения задержки сигналов псевдодальности.

Применение изобретения позволит

45 уменьшить ионосферную погрешность определения расстояния в 2...14 раз соответственно при минимальном и максимальном

50 уровнях l1-летнего цикла солнечной актив- ности.

Дополнительным положительным эффектом от использования изобретения является высокоточное (с погрешностью менее 1...2 нс) определение взаимного сдвига фаз генераторов. эталонных частот запросчика и ответчика.

15 В запросчике 2 эталонный генератор 26, формирователь 22 несущей частоты запро.са, модулятор 19, усилитель 15 мощности и передающая антенна 14 соединены после1786457 где С вЂ” скорость распространения радиоСигнала в вакууме; а — отношение несущей частоты ответа к несущей частоте запроса.

Г ! ! !

I ! ! !

>!

27 з

I !

Состав итель В.Соколов

Техред M,Ìîðãåèòàë Корректор Л.Филь

Редактор!

Заказ 246 Тира>к .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

Формула изобретения

Способ определения расстояния между запросчиком и ответчиком, заключающийся в формировании на запросчике сигналов несущей частоты запроса и сигналов дальности, модуляции сигнала несущей частоты запроса сигналами дальности с последующим его излучением; приеме на ответчике излученного запросчиком сигнала с последующей его демодуляцией и выделении сигналов дальности, фор>мировании на ответчике сигнала несущей частоты ответа с последующей его модуляцией сигналами дальности и излучением, приеме на запросчике излученного ответчиком сигнала с по- следующей его демодуляцией и выделением отBBTH!.= сигналов дальности, измерении задер>кки т д ответных сигналов дальности относительно сигналов дальности запросчика с последующим вычислением расстояния между запросчиком и ответчиком, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения расстояния между запросчиком и ответчиком, формируют на запросчике сигналы дальности, когерентные эталонной частоте запросчика, в ответчике формируют сигналы псевдодальности, когерентные собственной эталонной частс(те, сигналы псевдодальности уплотняют с сигI налами дальности, модулируют сигнал несущей частоты ответа уплотненными

5 сигналами, на запросчике выделяют сигналы псевдодальности, измеряют задержку т,д выделенных сигналов псевдодальности, результаты измерений запоминают, измеряют сдвиг по времени Л tM фазы

10 сигнала эталонной частоты ответчика относйтельно фазы сигнала эталонной частОты запросчика путем вычитания из величины задержки сигнала псевдодальности половины величины задержки сигнала дальности, 15 измеренных при минимуме ионосфер !ой погрешности, а расстояние D между запросчиком и ответчиком вычисляют по формуле! ! ! ! !

--Е(! ! (! !

I

I ! !

1 !