Наземный комплекс управления спутниковой навигационной системой

Изобретение относится к спутниковым навигационным системам, а именно к оборудованию наземного комплекса управления данных систем. Достигаемый технический результат - повышение надежности взаимодействия средств, обеспечивающих управление и измерение на пунктах эксплуатации и в центре управления. Указанный результат достигается тем, что средства управления и измерений для наземного комплекса управления спутниковой навигационной системы включают аппаратно независимый цифровой модуль обработки сигнала средств управления и измерений пункта эксплуатации. Выход цифрового модуля обработки сигнала связан с антенным устройством через преобразователь частоты вверх и усилитель мощности, обеспечивающий суммирование мощности без разрыва фазы, а вход подключен к антенному устройству через входное приемное устройство. Вычислительная аппаратура средств управления и измерений пункта эксплуатации представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через сеть Ethernet с цифровым модулем обработки сигнала и внешнюю сеть передачи данных с кластером серверов средств управления и измерений в центре управления. 2 з.п. ф-лы.

 

Предлагаемое изобретение относится к спутниковым навигационным системам, а именно к оборудованию наземного комплекса управления данных систем.

Известна многофункциональная космическая система для информационного обмена с космическими и наземными абонентами, см. патент на изобретение RU 2503127, ИСС им. Академика М.Ф. Решетнева, приоритет 20.12.2011, публикация 27.12.2013. Известная из RU 2503127 космическая система включает центральную земную станцию, а также совокупность наземных пунктов приема и передачи информации, связанных с центральной земной станцией через вычислительную сеть. Пункты приема и передачи информации оснащены приемо-передающей аппаратурой и, очевидно, навигационной и метеорологической аппаратурой, оборудованием электропитания, вычислительной аппаратурой.

Также известна спутниковая навигационная система, представляющая собой дальнейшее совершенствование системы GPS Navstar, см. заявку на изобретение US 2014002302, Raytheon Company, приоритет 28.06.2012, публикация 02.01.2014. Известная из US 2014002302 навигационная система включает средства системы управления и измерений, расположенные на пунктах эксплуатации и содержащие приемо-передающую аппаратуру, навигационную и метеорологическую аппаратуру, оборудование электропитания, вычислительную аппаратуру для управления пунктом эксплуатации. Приемопередающая аппаратура пункта эксплуатации включает блок обработки сигнала, выход которого связан через усилитель мощности с антенным устройством, а вход подключен к антенному устройству через входное приемное устройство. Вычислительная аппаратура связана через внешнюю вычислительную сеть со средствами системы управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы.

Система средств управления и измерений спутниковой навигационной системы из заявки US 2014002302, в которой более полно раскрыт аппаратный состав пунктов эксплуатации, может быть выбрана в качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения. При этом в обоих указанных выше аналогах не решена задача надежного взаимодействия средств, обеспечивающих управление и измерение на пунктах эксплуатации и в центре управления. В свою очередь, предлагаемое изобретение, представляющее собой дальнейшее совершенствование средств управления и измерений наземного комплекса управления спутниковых навигационных систем, позволит решить указанную выше задачу и предложить средства управления и измерений, характеризующиеся повышенной точностью измерений и надежностью по сравнению с аналогами.

Технический результат, ожидаемый от использования предлагаемого изобретения, достигается при использовании системы средств управления и измерений для наземного комплекса управления спутниковой навигационной системы, которая включает оборудование управления и измерений на, по меньшей мере, одном пункте эксплуатации, содержащее приемо-передающую аппаратуру, навигационную и метеорологическую аппаратуру, аппаратуру электропитания, а также вычислительную аппаратуру для управления перечисленными средствами. Приемо-передающая аппаратура включает блок обработки сигнала спутниковой навигационной системы, выход которого связан через усилитель мощности с антенным устройством, а вход подключен к антенному устройству через входное приемное устройство. Упомянутая вычислительная аппаратура связана через внешнюю сеть передачи данных с оборудованием управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы.

В отличие от аналога упомянутый блок обработки сигнала спутниковой навигационной системы представляет собой аппаратно независимый цифровой модуль обработки сигнала, выход которого связан с антенным устройством через преобразователь частоты вверх и упомянутый усилитель мощности, обеспечивающий суммирование мощности без разрыва фазы, а вход - подключен к антенному устройству через упомянутое входное приемное устройство. Упомянутая вычислительная аппаратура представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через сеть Ethernet с указанным цифровым модулем обработки сигнала и внешнюю сеть передачи данных с оборудованием с кластером серверов оборудования управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системой. Цифровой модуль обработки сигнала, преобразователь частоты вверх, усилитель мощности, входное приемное устройство снабжены аналогичным резервирующим изделием, подключенным параллельно.

Также средства управления и измерений включают оборудование управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы, в том числе оборудование удаленного управления средствами на пункте эксплуатации и вычислительную аппаратуру. Вычислительная аппаратура представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через внешнюю сеть передачи данных с упомянутым кластером серверов вычислительной аппаратуры оборудования управления и измерений на пункте эксплуатации.

Предложенное изобретение поясняется структурной схемой системы средств управления и измерений.

Предложенные средства управления и измерений для наземного комплекса управления спутниковой навигационной системой включают оборудование управления и измерений в центре управления (СУИ-Ц, {1}) и оборудование управления и измерений на совокупности пунктов эксплуатации (СУИ-П, {2}) - пунктах контроля и управления. Средства управления и измерений в центре управления 1 включают оборудование удаленного управления средствами на пункте эксплуатации, а также вычислительную аппаратуру, необходимую для управления иным оборудованием центра управления. Средства управления и измерений на пункте эксплуатации 2 содержат приемо-передающую аппаратуру, навигационную и метеорологическую аппаратуру, аппаратуру электропитания, вычислительную аппаратуру для управления перечисленными средствами, т.е. содержат средства, обеспечивающие связь и обмен информацией с космическими аппаратами спутниковой навигационной системы. Вычислительная аппаратура средств управления и измерений на пункте эксплуатации 2 связана через внешнюю сеть передачи данных с соответствующей вычислительной аппаратурой средств управления и измерений в центре 1 управления спутниковой навигационной системы.

Приемо-передающая аппаратура средств управления и измерений на пункте эксплуатации включает аппаратно независимый цифровой модуль обработки сигнала 3 (на базе ПЛИС либо процессора), выход которого связан с антенным устройством 4 через преобразователь частоты вверх 5 и усилитель мощности 6, обеспечивающий суммирование мощности без разрыва фазы. Вход данного аппаратно независимого цифрового модуля обработки сигнала 5 подключен к антенному устройству 4 через входное приемное устройство 7, связанное с усилителем мощности 6 через конвертер 8 (связь через конвертер 8 используется при отладке и юстировке средств пункта эксплуатации). Выбор оборудования, включенного в состав приемо-передающей аппаратуры: использование усилителя мощности 6, обеспечивающего суммирование мощности без разрыва фазы; а также использование описанной выше схемы его подключения, обеспечивает надежную передачу на космический аппарат информации, содержащей информационные закладки и т.п. Использование в схеме приемо-передающей аппаратуры пункта эксплуатации аппаратно-независимого цифрового модуля обработки сигнала 3 обеспечит его подключение к любому необходимому оборудованию и необходимую перекоммутацию. То есть, позволит использовать программное обеспечение, учитывающее особенности эксплуатации спутниковой навигационной системы в конкретных условиях, и обеспечит требуемый уровень надежности. Дополнительная надежность приемо-передающей аппаратуры обеспечивается за счет использования изделий, резервирующих основные ее элементы.

Для обеспечения надежного взаимодействия средств управления и измерения на пунктах эксплуатации и в центре управления и, соответственно, надежного взаимодействия всех сегментов спутниковой навигационной системы: космических аппаратов, навигационной аппаратуры потребителей, наземных средств управления и измерений; вычислительная аппаратура средств управления и измерений на пункте эксплуатации 2 представляет собой кластер серверов 9, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через сеть Ethernet с цифровым модулем обработки сигнала 3. Кластер серверов 9 связан через внешнюю сеть передачи данных с аналогичным кластером серверов системы управления и измерений в центре управления 1. При работе все серверы кластера работают одновременно, обмениваясь информацией между собой, при выходе из строя одного из серверов кластер сохраняет работоспособность. То есть, использование кластеров серверов обеспечивает как надежное управление средствами системы, так и необходимый уровень резервирования.

При работе средства управления и измерений на пунктах эксплуатации 2 обеспечивают контроль функционирования космических аппаратов спутниковой навигационной системы (прием телеметрической информации от бортовых систем космических аппаратов и т.п.), непрерывное уточнение параметров орбит и выдачу (закладку) на космические аппараты временных программ, команд управления и навигационной (эфемеридной и частотно-временной) информации. Перечисленная выше вычислительная аппаратура обеспечивает связь и взаимодействие средств управления и измерений на пунктах эксплуатации 2 и центре управления 1 с необходимой коррекцией состава и качества передачи информации.

Таким образом, предложена система средств управления и измерений для наземного комплекса управления спутниковой навигационной системы, например системы ГЛОНАСС, которая позволит повысить точностные характеристики измерений и обеспечит надежное взаимодействие средств, обеспечивающих управление и измерение на пунктах эксплуатации и в центре управления и, следовательно, надежное управление космической системой в целом.

1. Наземный комплекс управления спутниковой навигационной системой, включающий
оборудование управления и измерений на, по меньшей мере, одном пункте эксплуатации, содержащее
приемо-передающую аппаратуру, навигационную и метеорологическую аппаратуру, аппаратуру электропитания, а также вычислительную аппаратуру для управления перечисленным оборудованием, при этом
приемо-передающая аппаратура включает блок обработки сигнала спутниковой навигационной системы, выход которого связан через усилитель мощности с антенным устройством, а вход подключен к антенному устройству через входное приемное устройство, а вычислительная аппаратура связана через внешнюю сеть передачи данных с оборудованием управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы, отличающийся тем, что
упомянутый блок обработки сигнала спутниковой навигационной системы представляет собой аппаратно независимый цифровой модуль обработки сигнала, выход которого связан с антенным устройством через преобразователь частоты вверх и упомянутый усилитель мощности, обеспечивающий суммирование мощности без разрыва фазы, а вход подключен к антенному устройству через упомянутое входное приемное устройство, при этом
упомянутая вычислительная аппаратура представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через сеть Ethernet с указанным цифровым модулем обработки сигнала и внешнюю сеть передачи данных с кластером серверов оборудования управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы.

2. Наземный комплекс управления по п. 1, отличающийся тем, что включают оборудование управления и измерений в центре управления спутниковой навигационной системы, в том числе оборудование удаленного управления средствами на пункте эксплуатации и вычислительную аппаратуру, которая представляет собой кластер серверов, объединенных логически, снабженных средствами пользовательского интерфейса и связанных через внешнюю сеть передачи данных с упомянутым кластером серверов вычислительной аппаратуры оборудования управления и измерений на пункте эксплуатации.

3. Наземный комплекс управления по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые цифровой модуль обработки сигнала, преобразователь частоты вверх, усилитель мощности, входное приемное устройство снабжены аналогичным резервирующим изделием, подключенным параллельно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиолокации и радионавигации. Достигаемый технический результат заключается в увеличении отношения сигнал/шум в результате совместной обработки сигнала стандартной и высокой точности системы ГЛОНАСС и уменьшении количества вычислений при синтезе радиолокационного изображения земной поверхности.

Изобретение относится к безопасности сетей. Технический результат - повышение уровня электронной связи и обеспечение безопасности сетей от несанкционированного доступа.

Изобретение относится к способу управления летательным аппаратом (ЛА) при заходе на посадку. Для управления ЛА при заходе на посадку измеряют с помощью инерциальной навигационной системы (ИНС), систем воздушных сигналов (СВС), спутниковой навигационной системы (СНС) курс, крен и тангаж ЛА, угловую, горизонтальную и вертикальную скорости ЛА, координаты и высоту ЛА, формируют курс взлетно-посадочной полосы (ВПП) на основе уточненных координат высоты ЛА и координат высоты ВПП, формируют сигналы управления угловым положением ЛА по крену и тангажу, измеряют в автоматическом или ручном режиме угловое положение ЛА в соответствии со сформированными сигналами управления, формируют траекторию посадки с заданным экипажем углом наклона, совпадающую по направлению с курсом ВПП, с помощью курсового, глиссадного и дальномерного радиомаяков (КРМ, ГРМ и ДРМ).

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах для оценки местоположения объектов. Технический результат состоит в предоставлении пользователю приемного терминала спутникового сигнала, например сотового телефона или навигатора, услуги по определению местоположения без изменения аппаратного или программного обеспечения даже в зонах, недоступных для спутниковых сигналов, например внутри здания, в подземном торговом центре, в туннеле или метро.

Изобретение относится к области дифференциальных навигационных систем и применимо для высокоточной навигации, геодезии, ориентации объектов в пространстве по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС - ГЛОНАСС, GPS, Galileo, Bei Dou и другие), в которых осуществляется измерение псевдодальности до навигационных спутников по фазе несущих колебаний.

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является обеспечение улучшенной корректирующей информации для навигационных приемников (120) посредством разрешения целочисленных неоднозначностей в измерениях дальности, выполняемых опорными станциями, с использованием ограничений целочисленной неоднозначности двойной разности.

Изобретение относится к способам навигации по спутниковым радионавигационным системам (СРНС) и может быть использовано для идентификации параметров навигационных спутников и повышения точности определения координат навигационного приемника.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к спутниковым навигационным системам (СНС), и может быть использовано для определения целостности информации от СНС.

Изобретение относится к способам навигации по Спутниковым Радионавигационным Системам (СРНС) и может быть использовано для идентификации параметров навигационных спутников и повышения точности определения координат навигационного приемника.

Изобретение относится к области спутниковой навигации и может быть использовано для определения ионосферной задержки сигнала глобальных спутниковых навигационных систем с помощью двухчастотной навигационной аппаратуры потребителя.

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является сокращение времени первого определения местоположения, TTFF, в пользовательском оборудовании, определяющем положение с помощью Глобальной навигационной спутниковой системы, GNSS. Упомянутый технический результат достигается тем, что устройство (15) определения положения с помощью GNSS взаимодействует с Базовой службой (11) в пользовательском оборудовании (16), UE, причем устройство определения положения с помощью GNSS получает (23) сигналы спутников GNSS и навигационные данные и определяет положение в пределах TTFF на основе упомянутых сигналов/данных, и причем Базовая служба обнаруживает (24) пользовательские данные, указывающие определенное поведение пользователя, и инициирует упомянутое определение положения на основе упомянутых пользовательских данных. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и радиоэлектронике, предназначено для дистанционного зондирования атмосферы и может быть использовано в радиолокации, навигации и связи. Достигаемый технический результат - возможность получения амплитудно-частотных и дистанционно-частотных характеристик (АЧХ и ДЧХ) радиолиний на трассах различной протяженности и ориентации, а также проводить измерения допплеровского сдвига частоты отраженного радиосигнала. Указанный результат достигается за счет того, что базовая станция дистанционного зондирования атмосферы состоит из передающей и приемной частей, при этом передающая часть содержит двухсистемный приемник навигационных сигналов ГЛОНАСС/GPS, синхронометр, цифровой вычислительный синтезатор, широкополосный усилитель мощности, антенно-фидерное устройство, а приемная часть содержит антенно-фидерное устройство, усилитель высокой частоты, аналого-цифровой преобразователь, цифровой гетеродин, цифровой вычислительный синтезатор, синхронометр, двухсистемный приемник навигационных сигналов ГЛОНАСС/GPS, электронно-вычислительную машину, монитор. Перечисленные средства определенным образом выполнены и соединены между собой. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиозондирования атмосферы на основе использования сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). Достигаемый технический результат - повышение точности и надежности определения пространственных координат аэрологического радиозонда (АРЗ), направления и скорости ветра, повышении помехоустойчивости и электромагнитной совместимости. Указанный результат достигается за счет того, что навигационная система зондирования атмосферы содержит N передатчиков сигналов ГНСС, АРЗ, антенную систему приема сигналов ГНСС, антенную систему приема сигнала АРЗ с круговой диаграммой направленности, антенную систему приема сигнала АРЗ с узкой диаграммой направленности, снабженную угломестно-азимутальным приводом, антенный переключатель, базовую станцию с блоком отображения и ввода-вывода информации, сверхвысокочастотный (СВЧ) коммутатор, при этом антенная система приема сигналов ГНСС подключена к базовой станции, антенная система приема сигналов АРЗ с круговой диаграммой содержит антенну ближнего канала и антенну дальнего канала, выходы которых через переключатель и СВЧ-коммутатор подключены к базовой станции, соответственно выход базовой станции подключен к угломестно-азимутальному приводу антенной системы с узкой диаграммой направленности, выход которой через СВЧ-коммутатор подключен к базовой станции. Антенная система приема сигналов ГНСС обеспечивает точное определение координат базовой станции, антенная система приема сигналов АРЗ с круговой диаграммой направленности обеспечивает прием сигнала АРЗ при его вертикальном подъеме и удалениях до 250 км, антенная система с узкой диаграммой направленности обеспечивает прием сигнала АРЗ при удалениях более 250 км и сложной помеховой обстановке. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при разработке малогабаритных носимых комплексов радиозондирования атмосферы. Технической результат состоит в снижении массогабаритных характеристик аппаратуры радиозондирования при сохранении точности получения вертикального профиля метеорологической информации. Для этого малогабаритная навигационная система радиозондирования атмосферы содержит навигационный аэрологический радиозонд - АРЗ- и созвездия спутников радионавигационных систем GPS/ГЛОНАСС, ГАЛЛИЛЕО, при этом система выполнена в радионавигационном режиме, для чего наземная часть системы содержит: первую и вторую приемные антенны, первый и второй радиоприемник, блок обработки координатной телеинформации - КТИ-АРЗ-, пульт управления и отображения этой телеинформации - П-КТИ, интерфейс ввода/вывода информации, блок выдачи полетного задания АРЗ и привод автоматического слежения со следующими соединениями: радиосигналы созвездий всех спутниковых радионавигационных систем. 1 ил.

Изобретение относится к способам навигации по спутниковым радионавигационным системам (СРНС) и может быть использовано для определения координат навигационных спутников. Технический результат состоит в определении точности координат навигационных спутников. Для этого в способе определения координат навигационных спутников в группе из четырех навигационных спутников, находящихся в зоне прямой видимости, состоящей из первой пары навигационных спутников, находящихся на одной орбите, и второй пары навигационных спутников, находящихся на другой орбите, реализуются одновременные измерения линейных расстояний между всеми четырьмя спутниками группы, передача от каждого спутника к каждому и прием каждым спутником от каждого результатов измерений линейных расстояний между всеми четырьмя спутниками группы, а также вычисление на каждом спутнике сферического расстояния между ним и точкой пересечения орбит, по которому определяются значения координат данного спутника. 5 ил.

Изобретение относится к спутниковым навигационным системам, а именно к оборудованию наземного комплекса управления данных систем. Технический результат состоит в повышении качества контроля навигационных систем. Для этого наземная система контроля и управления бортовой аппаратурой межспутниковых измерений включает вычислительное оборудование в составе центрального вычислительного комплекса, управляющего комплекса приемо-передающей аппаратуры, вычислительного комплекса приемника навигационных сигналов. Центральный вычислительный комплекс связан с центром управления спутниковой навигационной системы и подключен к устройству формирования опорной частоты, которое, в свою очередь, подключено к центральному синхронизатору. Управляющий вычислительный комплекс приемо-передающей аппаратуры взаимодействует с центральным вычислительным комплексом и, по меньшей мере, одним упомянутым комплектом приемо-передающей аппаратуры. Вычислительный комплекс приемника навигационных сигналов взаимодействует с, по меньшей мере, одним комплектом аппаратуры приема навигационного сигнала, центральным вычислительным комплексом, управляющим вычислительным комплексом приемо-передающей аппаратуры. Вычислительное оборудование подключено к коммутатору сети Ethernet. Количество задействованных комплектов приемо-передающей аппаратуры межспутниковой радиолинии спутниковой навигационной системы меньше или равно количеству космических аппаратов спутниковой навигационной системы и определяется управляющим вычислительным комплексом приемо-передающей аппаратуры. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области активных антенн с регулировкой фазы. Предложен способ калибровки фазового центра активной антенны (20), содержащей множество субэлементов (21), способных принимать полезный сигнал, испускаемый спутником (25). Причем упомянутая калибровка определяется в зависимости от коэффициента усиления при приеме и фазы при приеме опорного сигнала на уровне каждого субэлемента (21). Упомянутый опорный сигнал испускается тем же спутником (25) в полосе частот, по существу, равной полосе частот полезного сигнала, и его теоретические фаза и амплитуда при приеме известны. Технический результат заключается в упрощении калибровки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и радионавигации. Сущность изобретения заключается в совместной обработке сигналов двух навигационных космических аппаратов с различными литерами несущих частот в одном канале аппаратуры приема сигналов системы ГЛОНАСС. Достигаемый технический результат заключается в повышении разрешающей способности и точности оценки времени задержки сигнала за счет расширения полосы сигнала, принимаемого одновременно от двух космических аппаратов с различными литерами, и соответствующего сужения главного максимума корреляционной функции. 2 ил.

Изобретение относится к антеннам. Совмещенная антенна включает: антенну глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) с фазовым центром антенны ГНСС; и лучеобразующую антенну с фазовым центром лучеобразующей антенны. При этом фазовый центр антенны ГНСС и фазовый центр лучеобразующей антенны совмещены по двум осям. Технический результат заключается в уменьшении погрешности определения дистанции. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области слежения за полетом космических аппаратов (КА) и может быть использовано в командно-измерительной системе (КИС) спутниковой связи. Способ включает передачу с наземного сегмента управления КИС по линии «Земля - КА» сигналов, содержащих команды управления КА. На входе приемного устройства КА оценивают отношение сигнал/шум принятого сигнала. Это отношение переводят в отношение энергии бита к спектральной плотности мощности шума и далее рассчитывают вероятность ошибки на бит информации. Рассчитанное её значение включают в телеметрический кадр, который передают по линии «Земля - КА» в наземный комплекс управления. Там сравнивают рассчитанное и требуемое значения вероятности. Если первое меньше второго, то увеличивают мощность передающего наземного устройства до обеспечения требуемой вероятности ошибки на бит информации. Технический результат изобретения состоит в предотвращении сбоев при выдаче командно-программной информации и обеспечении непрерывных сеансов связи с космическим аппаратом на всех этапах его жизненного цикла. 1 ил.
Наверх