Компактный высокоскоростной радиопередающий комплекс космического аппарата

Авторы патента:

Рязанский Михаил Владимирович (RU)

Малинин Александр Сергеевич (RU)

Шмагин Владимир Евгеньевич (RU)

G01C21/00 - Навигация; навигационные приборы, не отнесенные к предыдущим группам (измерение расстояния, пройденного наземным транспортным средством, G01C 22/00; измерение линейной и угловой скорости или ускорения G01P; управление курсом, высотой или положением транспортных средств G05D 1/00; системы управления движением транспорта G08G)

Владельцы патента RU 2630845:

Общество с ограниченной ответственностью "Даурия - спутниковые технологии" (RU)

Изобретение относится к радиоканалам передачи цифровой информации, конкретно к космическим высокоскоростным радиолиниям (ВРЛ) передачи данных наблюдения с космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Радиопередающий комплекс космического аппарата содержит квадратурный модулятор и кодер, размещенные в корпусах, поляризатор, конструктивно соединенный с рупорной антенной, радиочастотный блок, в корпусе которого установлен высокостабильный задающий генератор несущей чистоты, повышающий конвертер-сумматор, полосовой фильтр, твердотельный усилитель мощности. Корпусы квадратурного модулятора и кодера закреплены на краях боковой поверхности корпуса радиочастотного блока. Поляризатор, конструктивно объединенный с рупорной антенной и с согласованной нагрузкой. Поляризатор установлен на корпусе радиочастотного блока между квадратурным модулятором и кодером. Поляризатор соединен с выходом повышающе-усиливающей схемы радиочастотного блока посредством волновода. Рупорная антенна выполнена с линзовым корректором. Поляризатор выполнен с двумя входами для формирования левосторонней и правосторонней круговой поляризации, при этом на одном из входов установлена согласованная нагрузка, представляющая собой участок волновода. Технический результат заключается в снижении габаритов и массы изделия при сохранении высоких скоростных и энергетических показателей передачи информации. 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Область техники, к которой относится изобретение

Уровень техники

Радиоканал передачи данных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) - это сложное компромиссное техническое решение по обеспечению высочайшей пропускной способности канала (сотни мегабит в секунду) при относительно малых массогабаритах антенны и аппаратуры и невысокой потребляемой мощности. Решение особенно сложно для микроспутников ДЗЗ (массой менее 100 кг), где для обычных современных спутниковых передатчиков и антенн просто недостаточно места и энергии. Так, для микроспутника ДЗЗ "Аурига" нужен передатчик канала данных со скоростью не менее 80 Мбит/сек, имеющий объем менее 1000 см³ (передатчик вместе с антенной), энергопотребление не более 15 Вт и массу не более 1 кг.

Обычно в аппаратах дистанционного зондирования Земли применяются радиопередатчики канала данных на частотах Х-диапазона (8-12 ГГц, длина волны 37-25 мм). Они обеспечивают скорость передачи данных до 320 (иногда до 500) Мбит/сек, но имеют типичную массу 3-10 кг, объем аппаратуры 1000-5000 см³ (без антенны), диаметр антенны не менее 400 мм, энергопотребление десятки Вт [http://www.irz.ru/uploads/files/cataloq_11.pdf; http://www.spacemicro.com/assets/datasheets/rf-and-microwave/uXTx-200.pdf; http://www.gd-ais.com/Documents/Space%20Electronics/SDST%20-%20DS5-813-12.pdf; http://www.syrlinks.com/en/products/x-band-transmitter-microsatellites.html; http://mmw.picocell.com/produkciya/kosmicheskaya/picostar2007/ (компактный, но медленный)]

При этом размер антенны не может быть уменьшен без существенной потери усиления и направленности - для обычной ширины диаграммы направленности в 10° диаметр антенны должен быть в 8-15 раз больше длины волны.

Малогабаритные антенны, подобные [http://www.sputnix.ru/ru/products/microsatellites-systems/onboard-antennas-ru/item/373-rupornaya-antenna-na-osnove-patchevogo-izluchatelya-kh-diapazona], имеют неприемлемо низкий коэффициент усиления.

Представляется перспективным использование более высокочастотных диапазонов радиоволн, в особенности Ка-диапазона (26.5-40 ГГц, длина волны 11-7.5 мм).

Оборудование этого диапазона (особенно антенны) может быть более компактным, хотя значительно сложнее в производстве.

Известные спутниковые передатчики этого диапазона [http://www.cinele.com/images/space_datasheets/t-730_ka_band.pdf; http://www.spacemicro.com/assets/datasheets/rf-and-microwave/uKATx-300.pdf и антенны http://www2.I-3com.com/csw/ProductsAndServices/DataSheets/Compact_Lens_Antenna_Sales-Sheet_WEB.pdf (один из прототипов); http://www.rymsaespacio.com/images/catalogorymsa20013.pdf pp. 25, 45] также имеют размер аппаратуры и антенн, чрезмерно большой для микроспутников.

Известны современные варианты компактных рупорных антенн Ка-диапазона с линзовым корректором, применяемые в маломощной наземной аппаратуре [http://media.wix.com/ugd/cf385b_7a8b20a4b1874d8ea3aa2725d7700488.pdf].

Однако антенны такого типа не приспособлены к использованию в спутниковой аппаратуре - в них широко используются элементы из пластмасс, не пригодных для использования в вакууме, их конструкция имеет недостаточную прочность, чтобы выдержать стартовые ускорения. Тем не менее, этот тип антенны принят нами за прототип.

Отдельными проблемами являются теплоотвод от компонентов радиопередающего комплекса (при отсутствии конвективного теплообмена в вакууме) и защита полупроводниковых компонентов от космического излучения. Известные решения этих проблем основаны на применении достаточно массивных металлических корпусов для каждой подсистемы радиопередающего комплекса (толщина стенок составляет 2-8 мм алюминия). Однако это существенно увеличивает массу и габариты аппаратуры.

Сущность изобретения

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является высокоскоростная передача данных с борта низкоорбитального микроспутника на Землю в Ка-диапазоне.

Технический результат заявленного изобретения заключается в снижении габаритов (до 113×102×88 мм) и массы (до 1 кг) изделия при сохранении высоких скоростных (до 80 Мбит/с) и энергетических (ЭИИМ до 20 дБВт) показателей передачи информации.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что компактный высокоскоростной радиопередающий комплекс космического аппарата, содержащий квадратурный модулятор и кодер, размещенные в корпусах, поляризатор, конструктивно соединенный с рупорной антенной, радиочастотный блок, в корпусе которого установлен высокостабильный задающий генератор несущей чистоты, повышающий конвертер-сумматор, полосовой фильтр, твердотельный усилитель мощности, причем корпусы квадратурного модулятора и кодера закреплены на краях боковой поверхности корпуса радиочастотного блока, поляризатор, конструктивно объединенный с рупорной антенной и с согласованной нагрузкой, установлен на корпусе радиочастотного блока между квадратурным модулятором и кодером и соединен с выходом повышающе-усиливающей схемы радиочастотного блока посредством волновода, при этом рупорная антенна выполнена с линзовым корректором, а поляризатор выполнен с двумя входами для формирования левосторонней и правосторонней круговой поляризации, при этом на один из входов установлена согласованная нагрузка, представляющая собой участок волновода.

В частном случае реализации заявленного изобретения усилитель мощности выполнен в виде полупроводниковой интегральной схемы СВЧ диапазона на основе псевдоморфных транзисторов с высокой подвижностью электронов.

В частном случае реализации заявленного изобретения линзовый корректор выполнен на основе полноапертурной диэлектрической линзы, обеспечивающей формирование узкой диаграммы направленности.

В частном случае реализации заявленного изобретения рупорная антенна выполнена открытой на внешнюю поверхность космического аппарата.

В частном случае реализации заявленного изобретения рупорная антенна выполнена остронаправленной.

В частном случае реализации заявленного изобретения комплекс выполнен с возможностью использования стандарта цифрового вещания DVB-S2.

В частном случае реализации заявленного изобретения кодер выполнен на основе программируемой логической интегральной схемы.

В частном случае реализации заявленного изобретения комплекс выполнен с возможностью работы в сантиметровом Ка-диапазоне.

Применение сантиметрового диапазона (Ка-диапазон) с длиной волны порядка 1,1 см обеспечивает миниатюризацию высокочастотных элементов изобретения, таких как волноводы, рупорная антенна, обеспечивая их малую массу и габариты.

Объединение таких элементов высокочастотного тракта, как: высокостабильный задающий генератор несущей частоты, повышающий конвертер-сумматор, полосовой фильтр, твердотельный усилитель мощности, в единый радиочастотный блок позволяет значительно сократить габаритные размеры и массу узла и, как следствие, всего изобретения.

Размещение рупорной антенны и поляризатора непосредственно на выходе повышающе-усиливающей схемы радиочастотного блока позволяет миниатюризировать размер всего изобретения, а также снизить потери на тракте.

Применение миниатюрного цифрового квадратурного модулятора, а также кодера на основе ПЛИС, имеющих малую массу и габариты.

Применение миниатюрных разъемов стандарта Micro-D, обладающих малой массой и габаритом.

Низкое потребление передатчика обеспечивается в первую очередь за счет применения усилителя на основе транзисторов, а также не высокой выходной мощностью радиочастотного блока.

Высокие показатели ЭИИМ изделия при низком уровне выходной мощности радиочастотного блока достигаются за счет применения остронаправленной рупорной антенны с линзовым корректором, обладающей высоким коэффициентом усиления.

Высокие скоростные показатели изобретения достигаются за счет использования стандарта цифрового вещания DVB-S2 с реализацией эффективных кодовых скоростей и квадратурной модуляции.

Краткое описание чертежей

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:

Фиг. 1 - Функциональная структурная схема радиопередающего комплекса.

Фиг. 2 - Внешний вид радиопередающего комплекса.

Фиг. 3 - Внешний вид радиочастотного блока.

Фиг. 4 - Функциональная схема радиочастотного блока.

Фиг. 5 - Сборка кодера, квадратурного модулятора и радиочастотного блока.

Фиг. 6 - Сборка поляризатора, согласованной нагрузки и рупорной антенны с линзовым корректором.

Фиг. 7 - Установка поляризатора с рупорной антенной на радиочастотный блок.

Фиг. 8 - Рупорная антенна с линзовым корректором в разрезе.

Фиг. 9 - Сигнальное созвездие квадратурной фазовой манипуляции (QPSK)

На Фигурах цифрами обозначены следующие позиции:

1 - кодер (модем с опережающей коррекцией ошибок FEC), 2 - плата квадратурного модулятора, 3 - высокостабильный задающий генератор несущей частоты, 4 - повышающий конвертер-сумматор, 5 - полосовой фильтр СВЧ, 6 - усилитель мощности СВЧ, 7 - поляризатор для создания круговой поляризации выходного сигнала; 8 - рупорная антенна (с линзовым корректором); 9 - соединительный волновод СВЧ; 10 - подсистема вторичного электропитания; 11 - согласованная нагрузка; 12 - ВЧ кабель

Раскрытие изобретения

Предлагаемая конструкция радиопередающего комплекса показана на Фиг. 2 и состоит из следующих подсистем:

• кодер на базе ПЛИС (1); плата квадратурного модулятора (2); радиочастотный блок, включающий в себя:

высокостабильный задающий генератор несущей частоты;

повышающий конвертер-сумматор;

полосового фильтра СВЧ;

усилителя мощности СВЧ;

блок вторичного электропитания.

• круговой поляризатор;

• рупорная антенна с линзовым корректором;

• соединительный волновод;

• ВЧ кабель;

• согласованная нагрузка.

Новизна предлагаемого решения состоит в конструктивном объединении ряда подсистем, что позволяет принципиально уменьшить габариты и массу, сохранив модульную конструкцию.

1. Высокостабильный задающий генератор несущей частоты (3), повышающий конвертер-сумматор (4), полосовой фильтр (5) и твердотельный усилитель мощности (6) конструктивно объединены в единый радиочастотный блок, за счет чего обеспечивается компактность данного блока. Габарит радиочастотного блока составляет 96×87×29 см.

Поступивший на вход радиочастотного блока через SMA разъем модулированный сигнал частотой 1 ГГц попадает на вход повышающего конвертера, где он суммируется с сигналом частотой 25.8 ГГц, сформированным в генераторе опорной частоты. Генератор опорной частоты основан на кварцевом генераторе с температурной компенсацией (ТСХО) и обеспечивает стабильность выходной частоты сигнала в пределах ±5 ppm.

Суммированный сигнал частотой 26.8 ГГц и мощностью 9.7 дБм поступает на вход полосового фильтра, где осуществляется удаление паразитных частот. На выходе повышающего конвертера двух сигналов (1 ГГц и 25.8 ГГц) возникают интермодуляционные искажения, содержащие комбинационные составляющие с частотами, являющимися суммой и разностью основных и гармонических частот входных сигналов. Эти продукты интермодуляционных искажений взаимодействуют друг с другом, создавая практически бесконечный ряд частотных составляющих. Именно эти продукты интермодуляции и срезаются посредством полосового фильтра. Полоса пропускания фильтра составляет 2% спектра. Вносимые потери на фильтре составляют не более 1.8 дБ.

После фильтрации сигнал поступает на усилитель мощности. Усилитель представляет собой полупроводниковую интегральную схему СВЧ-диапазона (MMIC) на основе псевдоморфных транзисторов с высокой подвижностью электронов (рНЕМТ).

Усилители такого типа обладают высокими характеристиками усиления сигнала и выходной мощности, а также высокими показателями линейности выходного сигнала.

Значение коэффициента усиления усилителя мощности составляет 19.5 дБ при положении точки однодецибельной компрессии по уровню выходного сигнала 29 дБм.

Усиленный сигнал поступает на выход радиочастотного блока с интерфейсом под волновод WR-28 с фланцем UG559/U.

2. Платы квадратурного модулятора (2) и кодера (1), размещенные в компактных корпусах, механически крепятся при помощи винтов к корпусу радиочастотного блока, обеспечивая тем самым компактность всей сборки. Сборка кодера, квадратурного модулятора и радиочастотного блока представлена на Фиг. 5.

В кодере (1) данные разбиваются на блоки в соответствии со стандартом цифрового вещания DVB-S2, после чего над данными осуществляется FEC-кодирование. Закодированные данные поступают из кодера (1) по цифровому каналу LVDS на вход ЦАП платы квадратурного модулятора (2). Полученные на выходе ЦАП аналоговые синусоидальные сигналы с I и Q компонентами поступают на вход, расположенного на той же плате (2), IQ модулятора. Аналоговые квадратурные компоненты I и Q сигналов модулируют по фазе частоту встроенного генератора опорной частоты, после чего модулированный сигнал на опорной частоте в 1 ГГц через ВЧ кабель (12) поступает на вход радиочастотного блока.

3. Поляризатор (7) конструктивно объединен с рупорной антенной (8) и согласованной нагрузкой (11). Рупорная антенна и поляризатор имеют резьбовое соединение и антенна непосредственно вкручивается в поляризатор. За счет этого достигается компактность данного высокочастотного узла. Длина сборки поляризатора и рупорной антенны составляет 84 см. Диаметр антенны 75 см.

Поляризатор имеет два входа для формирования левосторонней и правосторонней круговой поляризации. На один из входов для согласования высокочастотного тракта на четырех винтах установлена согласованная нагрузка, представляющая собой участок волновода WR-28 с фланцем UG559/U.

4. Поляризатор (7) с рупорной антенной (8) устанавливаются непосредственно на радиочастотный блок при помощи четырех винтов. Сигнал из радиочастотного блока поступает в поляризатор через соединительный волновод (9).

Соединительный волновод крепится к поляризатору и радиочастотному блоку при помощи четырех винтов с каждой стороны. Волновод имеет размер WR-28 с фланцами UG559/U с обеих сторон.

5. Корректирующая линза непосредственно вклеена в рупорную антенну для сужения диаграммы направленности антенны и тем самым повышения плотность потока выходной мощности. За счет применения линзового корректора диаграмма направленности антенны достигает 12° по уровню 3 дБ, а коэффициент усиления значения 23 дБи.

Логика функционирования радиопередающего комплекса представлена ниже.

Предназначенные к отправке данные поступают на вход ПЛИС кодера (1) по одному из двух интерфейсов: по высокоскоростному интерфейсу Gigabit Ethernet или по интерфейсу SPI. Поступившие данные последовательно сохраняются во встроенном буферном ОЗУ кодера объемом 2048 Мб.

Полученные в ПЛИС кодера данные разбиваются на блоки данных (BBFRAME) в соответствии со стандартом цифрового вещания DVB-S2. После чего данные блоки поступают на FEC-кодер. FEC кодирование состоит из двух фаз:

- БЧХ (Боуза - Чоудхури - Хоквингема) кодирование;

- LDPC (Low Density Parity Check) кодирование.

В радиопередающем комплексе заложено одиннадцать режимов кодирования DVB-S2, как это показано в таблице 1. Режим кодирования может быть изменен путем отправки в радиопередающий комплекс цифровой команды управления по интерфейсу SPI.

После кодирования пакеты данных (FECFRAME) длиной 64800 бит преобразуются в 64800/ηMOD модулирующих символов (ηMOD - уровень модуляции для QPSK=2). Каждый модулирующий символ представляет собой комплексный вектор формата (I, Q) (где I - фазовый компонент, Q - квадратурный компонент). Для квадратурной фазовой манипуляции QPSK на каждый модулирующий символ используется 2 бита. В связи с этим последовательность битов FECFRAME образует модулирующие символы QPSK таким образом, что биты 2i и 2i+1 формируют i-й QPSK символ, где i=0, 1, 2, …, (N/2)-1 и N - размер пакета FECFRAME. Набор символов модуляции определяет вид сигнального созвездия QPSK, приведенного на Фиг. 9.

Сформированная последовательность символов модуляции в цифровом виде по каналу LVDS поступает на вход цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) платы модулятора (2). Полученные на выходе ЦАП аналоговые синусоидальные сигналы с I и Q компонентами поступают на вход IQ модулятора. Принятые от ЦАП аналоговые квадратурные компоненты I и Q сигналов модулируют по фазе частоту встроенного генератора опорной частоты (со скоростью до 80 Мбит/с), после чего модулированный сигнал поступает на вход радиочастотного блока.

Посредством интерфейса SPI в составе IQ модулятора может быть настроена частота генератора опорной частоты. Это позволяет подавать на вход радиочастотного блока модулированный сигнал с необходимыми параметрами. В реализуемой схеме выходной QPSK сигнал имеет частоту 1000 МГц и мощность 4 дБм. Сигнал подается на вход радиочастотного блока через высокочастотный полугибкий коаксиальный кабель (12).

Поступивший на вход блока через SMA разъем модулированный сигнал частотой 1 ГГц попадает на вход повышающего конвертера (4), где он суммируется с сигналом частотой 25.8 ГГц, сформированным в генераторе опорной частоты (3). Генератор опорной частоты основан на кварцевом генераторе с температурной компенсацией (ТСХО) и обеспечивает стабильность выходной частоты сигнала в пределах ±5 ppm.

Суммированный сигнал частотой 26.8 ГГц и мощностью 9.7 дБм поступает на вход полосового фильтра (5), где осуществляется удаление паразитных частот. На выходе повышающего конвертера двух сигналов (1 ГГц и 25.8 ГГц) возникают интермодуляционные искажения, содержащие комбинационные составляющие с частотами, являющимися суммой и разностью основных и гармонических частот входных сигналов. Эти продукты интермодуляционных искажений взаимодействуют друг с другом, создавая практически бесконечный ряд частотных составляющих. Именно эти продукты интермодуляции и срезаются посредством полосового фильтра. Полоса пропускания фильтра составляет 2% спектра. Вносимые потери на фильтре составляют не более 1.8 ДБ.

После фильтрации сигнал поступает на усилитель мощности (6). Усилитель представляет собой полупроводниковую интегральную схему СВЧ-диапазона (MMIC) на основе псевдоморфных транзисторов с высокой подвижностью электронов (рНЕМТ). Усилители такого типа обладают высокими характеристиками усиления сигнала и выходной мощности, а также высокими показателями линейности выходного сигнала. Значение коэффициента усиления усилителя мощности составляет 19.5 дБ при положении точки однодецибельной компрессии по уровню выходного сигнала 29 дБм.

Полученный на выходе усилителя сигнал поступает в волновод (9) типоразмера WR-28 со значением вносимых потерь менее 0.1 дБ. Таким образом, на выходе радиочастотного блока оказывается сигнал частотой 26.8 ГГц и мощностью 27 дБм. Питание устройство осуществляется стабилизированным напряжением в 8 В.

Из волноводного соединителя сигнал поступает на круговой поляризатор (7) рупорной антенны (8). Поляризатор обеспечивает преобразование входного электромагнитного колебания с произвольным состоянием поляризации в сигнал с круговой поляризацией, после чего антенна излучает электромагнитную волну в космическое пространство. Линзовый корректор на основе полноапертурной диэлектрической линзы обеспечивает формирование узкой диаграммы направленности и повышение коэффициента усиления, минимизируя габариты антенны. Волноводная согласованная нагрузка (11) устанавливается на второй неиспользуемый вход поляризатора (обеспечивающий круговую левостороннюю поляризацию) для предотвращения возникновения отраженного сигнала, способного вызвать интерференцию в канале передачи. Импеданс волноводной нагрузки согласован для минимизации отражения сигнала в нагрузке. Рупорная антенна с линзовым корректором обеспечивает коэффициент усиления, равный 23 дБи, на заданной частоте 26.8 ГГц.

Таким образом, радиопередающим комплексом обеспечивается высокий уровень ЭИИМ, равный 50 дБм или 20 дБВт, при канальной скорости передачи данных, равной 80 Мбит/с, ограниченной производительностью квадратурного модулятора.

Плотное механическое объединение всех корпусов подсистем радиопередающего комплекса обеспечивает малые габариты (до 113×102×88 мм) и массу (до 1 кг) изобретения. При этом рупорная антенна (всегда открытая на внешнюю поверхность космического аппарата) играет важную роль радиатора для теплоотвода.

1. Компактный высокоскоростной радиопередающий комплекс космического аппарата, содержащий:

квадратурный модулятор и кодер, размещенные в корпусах, поляризатор, конструктивно соединенный с рупорной антенной, радиочастотный блок, в корпусе которого установлен высокостабильный задающий генератор несущей частоты, повышающий конвертер-сумматор, полосовой фильтр, твердотельный усилитель мощности, причем

корпусы квадратурного модулятора и кодера закреплены на краях боковой поверхности корпуса радиочастотного блока,

поляризатор, конструктивно объединенный с рупорной антенной и с согласованной нагрузкой, установлен на корпусе радиочастотного блока между квадратурным модулятором и кодером и соединен с выходом повышающе-усиливающей схемы радиочастотного блока посредством волновода,

при этом рупорная антенна выполнена с линзовым корректором, а поляризатор выполнен с двумя входами для формирования левосторонней и правосторонней круговой поляризации, при этом на одном из входов установлена согласованная нагрузка, представляющая собой участок волновода

2. Радиопередающий комплекс по п. 1, отличающийся тем, что усилитель мощности выполнен в виде полупроводниковой интегральной схемы СВЧ-диапазона на основе псевдоморфных транзисторов с высокой подвижностью электронов.

3. Радиопередающий комплекс по п. 1, отличающийся тем, что линзовый корректор выполнен на основе полноапертурной диэлектрической линзы, обеспечивающей формирование узкой диаграммы направленности.

4. Радиопередающий комплекс по п. 1, отличающийся тем, что рупорная антенна выполнена открытой на внешнюю поверхность космического аппарата.

5. Радиопередающий комплекс по п. 1, отличающийся тем, что рупорная антенна выполнена остронаправленной.

6. Радиопередающий комплекс по п. 1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью использования стандарта цифрового вещания DVB-S2.

7. Радиопередающий комплекс по п. 1, отличающийся тем, что кодер выполнен на основе программируемой логической интегральной схемы.

8. Радиопередающий комплекс по п. 1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью работы в сантиметровом Ка-диапазоне.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах радионавигации в условиях плотной городской застройки и в гористой местности.

Способ определения относительного положения при межсамолетной навигации // 2624994

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) и предназначено для обеспечения безопасности полета группы ЛА, выполняющих совместные действия в сложных навигационных условиях.

Способ динамического определения местоположения мобильных объектов // 2624790

Изобретение относится к области навигационного приборостроения, в частности к способам определения местоположения на основе комплексирования информации от различных источников.

Способ коррекции координат, высоты и вертикальной скорости летательного аппарата и устройство для его осуществления // 2619823

Изобретение относится к средствам навигации подвижных объектов, в частности летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам и устройствам для оценки ошибок и коррекции абсолютных координат местоположения, высоты и вертикальной скорости инерциальной навигационной системы (ИНС).

Бесплатформенная инерциальная курсовертикаль на чувствительных элементах высокой точности // 2615032

Изобретение относится к бесплатформенным инерциальным курсовертикалям и может найти применение в беспилотных летательных аппаратах различных классов для определения угловой ориентации в нормальной земной системе координат при выполнении сложных маневров, в том числе и фигур высшего пилотажа.

Инерциальный измерительный прибор летательного аппарата на микромеханических датчиках и способ повышения его точности // 2615018

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к инерциальным информационно-измерительным приборам, и может найти применение в системах ориентации и навигации подвижных объектов.

Способ навигации летательного аппарата с использованием высокоточного одноэтапного пеленгатора и адресно-ответной пакетной цифровой радиолинии в дкмв диапазоне // 2613369

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов с использованием пассивного радиолокационного способа определения местоположения объекта, являющегося источником электромагнитных излучений, и предназначено для построения автономных и комплексных систем навигации летательных аппаратов.

Навигационная система маршрутного пилотирования летательных аппаратов в арктических акваториях // 2612898

Изобретение относится к области навигационного оборудования и авиационного приборостроения арктического назначения и может быть использовано в системах маршрутного пилотирования летательных аппаратов (ЛА), в частности вертолетов.

Интегрированная система резервных приборов // 2606712

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах резервирования пилотажно-навигационных устройств. Технический результат - повышение точности измерения высотно-скоростных параметров.

Способ определения относительного положения летательных аппаратов при межсамолетной навигации // 2606241

Изобретение относится к области навигации летательных аппаратов (ЛА) и предназначено для обеспечения безопасности полета группы ЛА. Определение относительного положения соседних ЛА по отношению к данному ЛА может быть определено несколькими способами с последующей комплексной обработкой навигационной информации.

Устройство управления транспортным средством // 2633041

Изобретение относится к устройству управления транспортным средством. Устройство содержит модуль обнаружения состояния, модуль обнаружения объектов, модуль вычисления положения, модуль задания области и контроллер движения. Модуль обнаружения объектов выполнен с возможностью обнаружения положения и скорости транспортного средства-носителя. Модуль обнаружения объектов выполнен с возможностью обнаружения положения и скорости каждого из неподвижного объекта и движущегося объекта, которые находятся впереди. Модуль вычисления положения выполнен с возможностью вычисления положения проезда, в котором транспортное средство-носитель проезжает движущийся объект. Модуль задания области выполнен с возможностью задания области вокруг неподвижного объекта. Контроллер движения выполнен с возможностью управления движением транспортного средства, когда положение проезда находится в упомянутой области. Достигается повышение комфорта управления транспортным средством. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 25 ил.

Цифровой комплекс спутниковой системы связи // 2633911

Изобретение относится к радиоэлектронным системам связи с использованием радиоизлучения при размещении станции в морском мобильном объекте и может быть использовано в качестве бортовой станции системы спутниковой связи. Технический результат – расширение функциональных возможностей на основе предоставления абонентам сети спутниковой связи широкополосных мультимедийных услуг за счет того, что земная станция спутниковой связи Ku-диапазона построена по модульному типу с использованием стандартных протоколов связи. Для этого в станции спутниковой связи Кu-диапазона применен вариант антенной системы исполнения SOTM 0,6 м, предназначенный для обеспечения связи в движении (Satcom-On-The-Move) при работе станции через КА, расположенные как на геостационарной орбите (КА серии «Ямал», «Экспресс»), так и на высокоэллиптических орбитах типа «Молния» или «Тундра» (перспективные КА, которые могут работать в Ku-диапазоне). Комплекс обеспечивает широкополосный доступ к мультимедийным услугам абонентов на кораблях и судах, имеет возможность использовать не только ресурсы космических аппаратов, расположенных на геостационарной орбите, но и рассчитан для работы со спутниками, находящимися на высокоэллиптических орбитах. 2 ил.

Способ определения навигационных параметров и бесплатформенная инерциальная навигационная система для его осуществления // 2634071

Изобретение относится к области обработки данных в бесплатформенных навигационных системах (БИНС), работающих в автономном режиме. Способ определения навигационных параметров бесплатформенной инерциальной навигационной системой, основанный на использовании сигналов акселерометров и датчиков угловых скоростей, включает измерение на борту движущегося объекта с помощью акселерометров вектора удельной внешней силы в проекциях на оси приборного трехгранника, расчет матрицы направляющих косинусов между приборным и навигационным трехгранниками, пересчет вектора удельной внешней силы в проекции на оси навигационного трехгранника и интегрирование этих показаний для расчета текущих скоростей и координат в виде вектора относительной линейной скорости в осях навигационного трехгранника и вектора положения, при этом при вычислении матрицы направляющих косинусов используется абсолютная угловая скорость приборного трехгранника, измеряемая датчиками угловых скоростей, и абсолютная угловая скорость навигационного трехгранника, вычисляемая как функция от рассчитанных текущих скоростей и координат. При этом на основании входных параметров текущих скоростей и координат производится вычисление в проекциях на оси навигационного трехгранника вектора удельной внешней силы, соответствующего измеренному с помощью акселерометров, после чего вектор удельной внешней силы, измеренный в проекциях на оси приборного трехгранника, сравнивается с соответствующим ему вектором удельной внешней силы, вычисленным в проекциях на оси навигационного трехгранника, в результате чего вычисляется соответствующая разности измеренного и вычисленного векторов погрешность компенсации вектора удельной силы тяжести и, следовательно, возможность компенсации динамических погрешностей инерциальных координат и ошибок измерения высоты. Техническим результатом предложенного способа является существенное повышение точности автономного счисления навигационных параметров (координат, линейных скоростей, высоты). 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ комплексирования бесплатформенных инерциальных навигационных систем // 2634082

Изобретение относится к навигационно-пилотажным комплексам, объединяющим несколько инерциальных навигационных систем для формирования обобщенной выходной информации о местонахождении объекта, его ориентации в пространстве и его скоростях, а также использующим внешнюю информацию для коррекции систем, входящих в состав комплекса. Технический результат - повышение точности выходной информации навигационно-пилотажного комплекса и глубины контроля систем, входящих в состав комплекса. Для этого выходная информация, поступающая по меньшей мере с двух бесплатформенных инерциальных систем, сравнивается по мажоритарному признаку, после чего отбраковывается информация той бесплатформенной инерциальной системы, которая наиболее отклоняется от остальных, при этом согласно изобретению первичная информация в виде матриц ориентации и приращений линейных скоростей поступает с выходов бесплатформенных инерциальных систем на вход блока обработки первичной информации, в котором по заданному критерию формируется осредненное значение матрицы ориентации и приращения линейных скоростей, эти осредненные значения поступают на вход блока решения навигационных уравнений, а полученные в результате решения навигационных уравнений выходные параметры в виде текущих координат и курса объекта и его скоростей поступают на вход блока контроля, в котором производится сравнение выходных параметров бесплатформенных инерциальных систем с выходными параметрами блока решения навигационных уравнений и анализ отказных ситуаций узлов бесплатформенных инерциальных систем. 2 ил.

Интегрированная система резервных приборов // 2635821

Изобретение относится к метрологии, в частности к системам измерения и индикации. Интегрированная система резервных приборов выполнена в виде отдельного блока и содержит датчики полного и статического давления, соединенные через устройство обработки и преобразования сигналов с вычислителем, модуль пространственной ориентации, устройство управления режимами работы, жидкокристаллический индикатор, соединенные с вычислителем, креноскоп, фотодатчик, соединенный с устройством управления режимами работы, устройство компенсации систематической составляющей смещения нуля инерциальных датчиков модуля пространственной ориентации, подключенное своим входом к модулю пространственной ориентации, а выходом к вычислителю, встроенную систему контроля, подключенную к модулю пространственной ориентации, датчикам полного и статического давления, а выходом к вычислителю. Дополнительно введен стабилизатор тока, выход которого подключен к первому входу коммутатора и датчику торможения, другой вывод датчика торможения подключен к измерительному резистору, второму и третьему входу коммутатора, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, на вход которого подается напряжение с источника опорного напряжения, а выход подключен к вычислителю. Технический результат - повышение функциональных возможностей блока и точности вычисления истинной скорости летательного объекта. 1 ил.

Способ и устройство навигации // 2636270

Изобретение относится к области систем позиционирования и навигации и может найти применение в системах и устройствах навигации подвижных объектов. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого способ включает: прием информации начальной точки и информации конечной точки, отправленной целевым устройством; сбор видеоданных навигации по целевому пути от начальной точки до конечной точки на основе информации начальной точки и информации конечной точки; и отправку видеоданных навигации по целевому пути целевому устройству. При этом собирают видеоданные навигации по целевому пути от начальной точки до конечной точки на основе информации начальной точки и информации конечной точки посредством: извлечения текстовой информации начальной точки из изображения окружения начальной точки и извлечения текстовой информации конечной точки из изображения окружения конечной точки; определения текстовой информации начальной точки как информации позиции начальной точки и определения текстовой информации конечной точки как информации позиции конечной точки; и сбора видеоданных навигации по целевому пути на основе текстовой информации начальной точки и текстовой информации конечной точки; и отправляют видеоданные навигации по целевому пути целевому устройству. В соответствии с настоящим раскрытием видеоданные навигации по целевому пути широковещательно передаются в режиме реального времени, тем самым пользователь может определить, происходит ли отклонение между целевым путем и фактическим маршрутом, в режиме реального времени, и увеличивается точность навигации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 20 ил.

Способ повышения точности местоопределения наземного подвижного объекта и устройство для его реализации // 2638358

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения координат подвижных наземных объектов, в частности железнодорожных и автотранспортных средств, особенно в автономных и частично автономных навигационных системах, передвигающихся по известным дорогам. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение точности определения координат. Для достижения данного результата в способе, основанном на определении местоположения подвижных наземных объектов в автономном режиме, при котором осуществляется отсчет от последних известных координат, полученных при помощи обработки сигналов спутниковой навигационной системы и/или сигналов от опорных средств, измеряются параметры движения объектов и производятся расчеты географических координат. При этом устройство содержит датчик пути, блок контроля курса и местоположения, блок хранения цифровой модели пути, датчик высоты над уровнем моря, блок управления и индикации, вычислительный блок, причем в исходном состоянии с блока управления и индикации в вычислительный блок записываются на основании цифровой модели пути исходные данные, соответствующие координатам движущегося объекта в начале движения и начального значения дирекционного угла, а в процессе своего движения датчик пути, блок контроля курса и местоположения и датчик высоты над уровнем моря вырабатывают сигналы о текущих значениях приращения пройденного пути, дирекционного угла и высоты над уровнем моря, в вычислительном блоке обрабатываются по алгоритму решения прямой геодезической задачи, определяются текущие значения координат, определяются коэффициенты согласования пути и величины коррекции курсового угла для пар координат, а поле попарной коррекции и усреднения сравниваются с цифровой моделью пути, и формируется окончательное значение координат. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Универсальный способ управления движением объекта с помощью оптической навигационной системы // 2638876

Изобретение относится к способу управления движением объекта с помощью оптической навигационной системы. Для управления движением объекта устанавливают в зоне движения объекта навигационные маяки на основе пассивной конструкции уголковых отражателей двух размеров, большего и меньшего, производят поиск сигналов от навигационных маяков, определяют положение объекта в пространстве, формируют сигналы управления для следования объекта по заданной траектории. Обеспечивается повышение надежности, экологичности и унифицированности управления движением объекта. 13 ил.

Устройство записи и передачи данных подвижного имущественного объекта // 2639013

Техническое решение относится области железнодорожной автоматики и телемеханики. Устройство записи и передачи данных на основе ускорения подвижного имущественного объекта, оборудованное беспроводным блоком обработки, устройством записи событий, устройством записи цифрового видеосигнала, датчиком уровня топлива и платой датчиков инерциальной навигации. Плата датчиков инерциальной навигации включает в себя 3-осный гироскоп, 3-осный акселерометр, 3-осный магнитометр и микроконтроллер. Достигается повышение безопасности движения поезда. 3 н. и 54 з.п. ф-лы, 6 ил.

Блок коммутатора информационной и силовой сети // 2639681

Изобретение относится к технологиям сетевой связи. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости каналов связи. Блок коммутатора информационной и силовой сети, питающийся от бортовой сети, аккумулятора, снабжен блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети, блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора, блоком защиты от просадок по напряжению, выходными разъемами, блоком управления питанием Ethernet, микроконтроллером команд, коммутатором Ethernet, блоком оптических каналов Ethernet, контроллером данных и выходными разъемами Ethernet, при этом блок коммутации связан своими входами с бортовой сетью и аккумулятором, а выходами связан с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети и с блоком защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора, причем блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки бортовой сети выполнен в виде обеспечивающей контроль состояния бортовой сети платы, содержащей электронные компоненты, и связан своим выходом с блоком защиты от просадок по напряжению, а блок защиты от выбросов по напряжению и переполюсовки аккумулятора выполнен в виде обеспечивающей контроль состояния платы, содержащей электронные компоненты, и связан своим выходом с блоком защиты от просадок по напряжению. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.