RU2030755C1 - Radio-navigation system - Google Patents

Radio-navigation system Download PDF

Info

Publication number
RU2030755C1
RU2030755C1 SU4632687A RU2030755C1 RU 2030755 C1 RU2030755 C1 RU 2030755C1 SU 4632687 A SU4632687 A SU 4632687A RU 2030755 C1 RU2030755 C1 RU 2030755C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
continuous
radio
signals
radio signal
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Балов
А.В. Калугин
А.Ф. Лебедев
А.Д. Матюшенко
Original Assignee
Российский институт радионавигации и времени
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российский институт радионавигации и времени filed Critical Российский институт радионавигации и времени
Priority to SU4632687 priority Critical patent/RU2030755C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2030755C1 publication Critical patent/RU2030755C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio navigation. SUBSTANCE: radio-navigation system includes transmitting stations 1, 2, 3, receiving station 4, transmitters 5, 6, 7 of pulse radio signals, transmitters 8, 9, 10 of continuous radio signals, receiver of pulse radio signals, phase meters of pulse radio signals, reference generator, meter of phase difference, channels of measurement of phase of continuous signal, receiver of continuous signal, meters of phase of continuous signal. EFFECT: simplified design, improved reliability of system. 3 dwg

Description

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для определения местоположения подвижных, в том числе и высокоманевровых объектов. The invention relates to radio navigation and can be used to determine the location of mobile, including highly maneuverable objects.

Известна фазовая радионавигационная система с частотной селекцией сигналов "Декка" (см. Кинкулькин И.Е., Рубцов В.Д., Фабрик Н.А. Фазовый метод определения координат. М.: Сов. радио, 1979, с.71-90). Known phase radio navigation system with frequency selection of signals "Decca" (see Kinkulkin I.E., Rubtsov V.D., Fabrik N.A. Phase method for determining coordinates. M .: Sov. Radio, 1979, p. 71-90 )

Система состоит из ведущей, трех ведомых береговых передающих станций и бортовых приемоиндикаторов. Длина базовых линий (расстояние между ведущей и ведомой станциями) 100-220 км. Дальность действия системы 400 км. Погрешность определения координат от 16-60 м днем до 1000 м ночью. The system consists of a leading, three driven coastal transmitting stations and airborne transceivers. The length of the base lines (the distance between the master and slave stations) is 100-220 km. The range of the system is 400 km. The error in determining the coordinates is from 16-60 m during the day to 1000 m at night.

Принцип действия системы основан на излучении береговыми передающими станциями немодулированных когерентных колебаний на частотах, находящихся по отношению к частоте ведущей станции в простых целочисленных соотношениях

Figure 00000002
;
Figure 00000003
;
Figure 00000004
. В бортовых приемоиндикаторах эти частоты приводятся к одной частоте сравнения для каждой пары станций и определяют разности фаз принятых непрерывных сигналов.The system’s principle of operation is based on the emission of unmodulated coherent oscillations at coastal transmitting stations at frequencies that are in relation to the frequency of the leading station in simple integer relations
Figure 00000002
;
Figure 00000003
;
Figure 00000004
. In airborne receiver-indicators, these frequencies are reduced to one comparison frequency for each pair of stations and determine the phase differences of the received continuous signals.

Недостатками данной радионавигационной системы является необходимость разрешения многозначности фазовых измерений, а также возрастание погрешностей фазовых измерений в ночное время. The disadvantages of this radio navigation system is the need to resolve the ambiguity of phase measurements, as well as an increase in the errors of phase measurements at night.

Известна также импульсно-фазовая радионавигационная система "Лоран-С", выбранная нами в качестве прототипа. Also known is the pulse-phase radio navigation system "Laurent-S", which we have chosen as a prototype.

Импульсно-фазовая радионавигационная система (ИФРНС) состоит из группы наземных передающих станций, одна из которых является ведущей, остальные (не менее двух) - ведомыми, и неограниченного числа приемных станций. Pulse-phase radionavigation system (IFRNS) consists of a group of ground-based transmitting stations, one of which is the leading, the rest (at least two) - slaves, and an unlimited number of receiving stations.

Длина базовых линий - от 600 до 800 миль. Дальность действия 900-1480 миль при ошибке измерения 0,1 мкс. The length of the baseline is from 600 to 800 miles. Range 900-1480 miles with a measurement error of 0.1 μs.

Каждая передающая станция состоит из передатчика импульсных радиосигналов на частоте f1 = 100000 кГц с аппаратурной синхронизации, обеспечивающей синхронную работу всех передающих станций.Each transmitting station consists of a transmitter of pulsed radio signals at a frequency f 1 = 100000 kHz with hardware synchronization, which ensures synchronous operation of all transmitting stations.

В системе "Лоран-С" передающие станции излучают серии (пакеты) импульсов с временным разрешением сигналов наземных станций. Для этого на ведомых станциях генерирование серии импульсов выполняют с заданной для каждой станции кодовой задержкой относительно момента излучения серии импульсов ведущей станции. При этом в рабочей области образуется заданная временная диаграмма импульсных радиосигналов. In the Loran-S system, transmitting stations emit a series (packets) of pulses with a time resolution of signals from ground stations. To do this, at the slave stations, the generation of a series of pulses is performed with the code delay set for each station relative to the moment of emission of the series of pulses of the master station. In this case, a predetermined time diagram of pulsed radio signals is formed in the working area.

Приемная станция состоит из приемника импульсных радиосигналов, не менее трех каналов измерения фазы импульсных радиосигналов, опорного генератора и измерителя разностных координат объекта. The receiving station consists of a receiver of pulsed radio signals, at least three channels for measuring the phase of the pulsed radio signals, a reference generator and a meter of the difference coordinates of the object.

На приемной станции известной радионавигационной импульсно-фазовой системы для определения разностных координат:
- принимают приемником импульсные радиосигналы ведущей и ведомой станций;
- формируют опорную частоту f1*;
- осуществляют автоматический поиск принятых сигналов на фоне атмосферных помех, например, по квадратурной схеме, в которой в двух квадратурных каналах сравнивают смеси сигнала и помехи с опорным сигналом по фазе;
- измеряют в измерительных каналах фазы высокочастотных колебаний сигналов каждой передающей станции;
- устраняют многозначность измерения фазы путем допоиска характеризующей точки (ХТО) на переднем фронте импульсных радиосигналов;
- определяют разностные координаты как разность временных задержек, полученных в соответствующих каналах измерения фазы.
At the receiving station of the known radio-navigation pulse-phase system for determining the differential coordinates:
- receive pulsed radio signals from the master and slave stations;
- form the reference frequency f 1 *;
- carry out an automatic search for received signals against atmospheric interference, for example, according to a quadrature scheme in which signal and noise mixtures are compared in phase with two reference channels;
- measure in the measuring channels the phases of the high-frequency oscillations of the signals of each transmitting station;
- eliminate the ambiguity of the phase measurement by additionally searching for a characterizing point (CT) at the leading edge of the pulsed radio signals;
- determine the difference coordinates as the difference in time delays received in the corresponding channels of the phase measurement.

Для уменьшения шумовых погрешностей в каналах поиска устраняются многозначности и измерения фазы, необходимо длительное накопление полезного сигнала, что эквивалентно уменьшению полосы пропускания следящей системы. To reduce noise errors in the search channels, ambiguities and phase measurements are eliminated; long-term accumulation of the useful signal is necessary, which is equivalent to a decrease in the passband of the tracking system.

Уменьшение полосы пропускания приводит при эволюции подвижного объекта к появлению динамических погрешностей и снижению точности радионавигационной системы. A decrease in bandwidth during the evolution of a moving object leads to the appearance of dynamic errors and a decrease in the accuracy of the radio navigation system.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и надежности измерения координат подвижного объекта приемной станцией путем введения в каждую передающую станцию дополнительного маломощного передатчика непрерывного или квазинепрерывного радиосигнала, засинхронизированного с сигналом импульсного радиопередатчика, а в каждую приемную станцию - трех каналов измерения фазы непрерывного сигнала. Выходные сигналы этих каналов после соответствующего преобразования используются в каналах измерения фазы импульсного радиосигнала как опорные сигналы, что приводит к компенсации в этих каналах динамической погрешности и соответственно к увеличению точности радионавигационной системы. The aim of the present invention is to improve the accuracy and reliability of measuring the coordinates of a moving object by a receiving station by introducing into each transmitting station an additional low-power transmitter of a continuous or quasicontinuous radio signal synchronized with the signal of a pulsed radio transmitter, and three channels of measuring the phase of a continuous signal in each receiving station. The output signals of these channels after appropriate conversion are used in the channels for measuring the phase of the pulsed radio signal as reference signals, which leads to compensation of the dynamic error in these channels and, accordingly, to an increase in the accuracy of the radio navigation system.

Сущность изобретения состоит в том, что радионавигационная система содержит не менее трех передающих станций и неограниченного числа приемных станций. Каждая передающая станция содержит передатчик импульсных радиосигналов на частоте f1, а каждая приемная станция содержит приемник импульсных радиосигналов и не менее трех каналов измерения фазы импульсного радиосигнала, измеритель разности фаз и опорный генератор.The essence of the invention lies in the fact that the radio navigation system contains at least three transmitting stations and an unlimited number of receiving stations. Each transmitting station contains a transmitter of pulsed radio signals at a frequency f 1 , and each receiving station contains a receiver of pulsed radio signals and at least three channels for measuring the phase of the pulsed radio signal, a phase difference meter and a reference generator.

Вход каждого канала измерения фазы импульсного радиосигнала соединен с выходами приемника, а выход канала измерителя фазы - с соответствующим входом измерителя фаз. The input of each channel for measuring the phase of the pulsed radio signal is connected to the outputs of the receiver, and the output of the channel of the phase meter is connected to the corresponding input of the phase meter.

Предложенная радионавигационная система отличается от известной тем, что с целью повышения точности и надежности измерений фазы импульсных радиосигналов в каждую передающую станцию введен передатчик непрерывного или квазинепрерывного радиосигнала на частоте fi ≠ fi (где i = 2, 3, 4 - номер частотного канала). Вход передатчика непрерывного радиосигнала для синхронизации соединен с передатчиком импульсных радиосигналов.The proposed radio navigation system differs from the known one in that in order to improve the accuracy and reliability of measuring the phase of pulsed radio signals, a transmitter of a continuous or quasi-continuous radio signal at a frequency f i ≠ f i (where i = 2, 3, 4 is the number of the frequency channel) is introduced into each transmitting station . The input of the continuous radio signal transmitter for synchronization is connected to the transmitter of the pulsed radio signals.

В каждую приемную станцию дополнительно введены не менее трех каналов измерения фазы непрерывного радиосигнала, причем каждый канал содержит приемник непрерывного радиосигнала на частоте fi, соединенный с измерителем фазы непрерывного радиосигнала. Выход каждого канала измерения фазы непрерывного радиосигнала соединен со вторым входом соответствующего измерителя фазы импульсного радиосигнала.At least three channels for measuring the phase of a continuous radio signal are additionally introduced into each receiving station, each channel containing a receiver of a continuous radio signal at a frequency f i connected to a phase meter of a continuous radio signal. The output of each channel for measuring the phase of a continuous radio signal is connected to the second input of the corresponding phase meter of the pulsed radio signal.

Выход опорного генератора соединен со вторыми входами измерителей фазы непрерывного радиосигнала. The output of the reference generator is connected to the second inputs of the phase meters of the continuous radio signal.

Таким образом, путем введения дополнительного передатчика непрерывных радиосигналов на каждой наземной станции и каналов фазовых измерений этих сигналов на приемной станции удается откорректировать опорную частоту на величину, соответствующую скорости изменения фазы импульсных радиосигналов. Тем самым, поиск, определение характерной точки и непосредственные фазовые измерения осуществляют в режиме, эквивалентном квазистатическому. Это исключает динамические ошибки и тем самым повышает точность и надежность ИФРНС. Thus, by introducing an additional transmitter of continuous radio signals at each ground station and phase measurement channels of these signals at the receiving station, it is possible to correct the reference frequency by an amount corresponding to the rate of change of the phase of the pulsed radio signals. Thus, the search, determination of the characteristic point and direct phase measurements are carried out in a mode equivalent to quasistatic. This eliminates dynamic errors and thereby improves the accuracy and reliability of IFRNS.

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенной радионавигационной системы; на фиг. 2 - структурная схема приемной станции; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов, излучаемых тремя станциями предложенной радионавигационной системы (а - непрерывный режим дополнительного излучения, б - квазинепрерывный режим). In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed radionavigation system; in FIG. 2 is a block diagram of a receiving station; in FIG. 3 - time diagrams of signals emitted by three stations of the proposed radio navigation system (a - continuous mode of additional radiation, b - quasi-continuous mode).

Обозначения на чертежах:
1 - передающая станция "А" (ведущая);
2 - передающая станция "Б" (первая ведомая);
3 - передающая станция "В" (вторая ведомая);
4 - приемная станция (приемоиндикатор);
5 - передатчик импульсных радиосигналов станции "А";
6 - передатчик импульсных радиосигналов станции "Б";
7 - передатчик импульсных радиосигналов станции "В";
8 - передатчик непрерывных радиосигналов станции "А";
9 - передатчик непрерывных радиосигналов станции "Б";
10 - передатчик непрерывных радиосигналов станции "В";
11 - приемник импульсных радиосигналов;
12 - измеритель фазы импульсных радиосигналов (первый канал);
13 - измеритель фазы импульсных радиосигналов (второй канал);
14 - измеритель фазы импульсных радиосигналов (третий канал);
15 - опорный генератор;
16 - измеритель разности фаз;
17 - первый канал измерения фазы непрерывного радиосигнала;
18 - второй канал измерения фазы непрерывного радиосигнала;
19 - третий канал измерения фазы непрерывного радиосигнала;
20 - приемник f2;
21 - приемник f3;
22 - приемник f4;
23 - измеритель фазы непрерывного сигнала f2;
24 - измеритель фазы непрерывного сигнала f3;
25 - измеритель фазы непрерывного сигнала f4.
Designations in the drawings:
1 - transmitting station "A"(leading);
2 - transmitting station "B" (first slave);
3 - transmitting station "B" (second slave);
4 - receiving station (receiving indicator);
5 - transmitter of pulsed radio signals of station "A";
6 - transmitter of pulse radio signals of station "B";
7 - transmitter of pulse radio signals of station "B";
8 - continuous radio transmitter station "A";
9 - continuous radio transmitter station "B";
10 - transmitter continuous radio signals of the station "B";
11 - receiver of pulsed radio signals;
12 - phase meter of pulsed radio signals (first channel);
13 - phase meter of pulsed radio signals (second channel);
14 - phase meter of pulsed radio signals (third channel);
15 - reference generator;
16 - phase difference meter;
17 - the first channel for measuring the phase of a continuous radio signal;
18 is a second channel for measuring the phase of a continuous radio signal;
19 is a third channel for measuring the phase of a continuous radio signal;
20 - receiver f 2 ;
21 - receiver f 3 ;
22 - receiver f 4 ;
23 - phase meter continuous signal f 2 ;
24 - phase meter continuous signal f 3 ;
25 - phase meter continuous signal f 4 .

Предложенная радионавигационная система (см. фиг. 1) может, например, состоять из трех синхронизированных между собой передающих станций: одной ведущей 1 и двух ведомых 2 и 3 и приемной станции (приемоиндикатора) 4. Каждая передающая станция содержит передатчик импульсных радиосигналов 5, 6, 7 и дополнительный маломощный передатчик непрерывных или квазинепрерывных радиосигналов 8, 9, 10, вход которого соединен с передатчиком импульсных радиосигналов. The proposed radio navigation system (see Fig. 1) can, for example, consist of three transmitting stations synchronized with each other: one leading 1 and two slave 2 and 3 and a receiving station (receiver indicator) 4. Each transmitting station contains a transmitter of pulsed radio signals 5, 6 , 7 and an additional low-power transmitter of continuous or quasi-continuous radio signals 8, 9, 10, the input of which is connected to a transmitter of pulsed radio signals.

Приемная станция (см. фиг. 2) содержит приемник импульсных радиосигналов 11, выход которого подключен к первым входам трех каналов измерения фазы импульсных радиосигналов 12, 13, 14, опорный генератор 15 и измеритель разности фаз 16, причем выход каждого канала измерения фазы импульсного радиосигнала подключен к соответствующему входу измерителя разности фаз. The receiving station (see Fig. 2) contains a pulse radio signal receiver 11, the output of which is connected to the first inputs of the three phase measurement channels of the pulse radio signals 12, 13, 14, a reference oscillator 15 and a phase difference meter 16, the output of each phase measurement channel of a pulse radio signal connected to the corresponding input of the phase difference meter.

В приемную станцию входят три канала измерения фазы непрерывного радиосигнала 17, 18, 19, причем каждый канал содержит приемник 20, 21, 22, соединенный с соответствующим измерителем фазы 23, 24, 25, второй вход которого соединен с опорным генератором. The receiving station includes three channels for measuring the phase of a continuous radio signal 17, 18, 19, each channel containing a receiver 20, 21, 22 connected to a corresponding phase meter 23, 24, 25, the second input of which is connected to a reference generator.

Предлагаемая радионавигационная система работает следующим образом. На передающей станции "А" (ведущей) в радиопередатчике, используя задающий высокостабильный генератор, формируют пакеты из 8-ми импульсов с периодом То (фиг. 3) и излучают радиоимпульсы при частоте f1 = =1000 кГц. Длительность излучаемых радиоимпульсов равна 100-200 мкс, период следования импульсов в пакете 1000 мкс, период следования пакетов 40-100 мс.The proposed radio navigation system operates as follows. At the transmitting station "A" (master) in the radio transmitter, using a master highly stable generator, packets of 8 pulses with a period of T about (Fig. 3) are formed and radio pulses are emitted at a frequency f 1 = = 1000 kHz. The duration of the emitted radio pulses is 100-200 μs, the pulse repetition period in the packet is 1000 μs, and the pulse repetition period is 40-100 ms.

Для обеспечения необходимого уровня навигационного сигнала относительно атмосферных помех импульсная мощность излучаемых сигналов должна быть не менее 30 кВт. При этом энергия излучаемых импульсов концентрируется в полосе порядка 25 кГц. To ensure the necessary level of the navigation signal relative to atmospheric interference, the pulsed power of the emitted signals must be at least 30 kW. In this case, the energy of the emitted pulses is concentrated in a band of the order of 25 kHz.

На передающих ведомых станциях "Б" и "В" формируют и излучают с заданными временными задержками серии таких же импульсных радиосигналов (фиг. 3). При этом поддерживается синхронизация излучаемых всеми передающими станциями радиосигналов, для чего используют, например, специальную аппаратуру управления и синхронизации и высокостабильный генератор. At the transmitting slave stations "B" and "C", a series of the same pulsed radio signals is generated and emitted with predetermined time delays (Fig. 3). At the same time, synchronization of the radio signals emitted by all transmitting stations is supported, for which they use, for example, special control and synchronization equipment and a highly stable generator.

Технические характеристики импульсного радиопередатчика передающих станций предлагаемой радионавигационной системы приведены в кн. Быкова В.И. и Никитенко Ю.И. Судовые радионавигационные устройства. М.: Транспорт, 1976, с.135-136. Technical characteristics of a pulse radio transmitter of transmitting stations of the proposed radio navigation system are given in the book. Bykova V.I. and Nikitenko Yu.I. Ship radio navigation devices. M .: Transport, 1976, p.135-136.

Дополнительно на каждой передающей станции излучают высокочастотные узкополосные колебания на частоте fi, где i - номер частотного канала (i = 2, 3, 4), которая отличается от несущей частоты импульсных сигналов f1на заданную для каждой станции величину.Additionally, at each transmitting station, high-frequency narrow-band oscillations are emitted at a frequency f i , where i is the number of the frequency channel (i = 2, 3, 4), which differs from the carrier frequency of the pulse signals f 1 by a value specified for each station.

Так, для неискаженного приема импульсных и непрерывных сигналов в полосе частот Δ f1, отведенной ИФРНС, выбор частот fi может осуществляться, например, по следующему правилу:
fi= f1 ±

Figure 00000005
(2k-1), где Ти - интервал между импульсами в пакете навигационного сигнала;
f1 - несущая частота импульсного радиосигнала;
k - целые числа, выбираемые по числу станций из следующей последовательности 1, 2, ..., n
Figure 00000006
n =
Figure 00000007
;
i - номер частотного канала.So, for undistorted reception of pulsed and continuous signals in the frequency band Δ f 1 allocated IFRNS, the choice of frequencies f i can be carried out, for example, according to the following rule:
f i = f 1 ±
Figure 00000005
(2k-1), where T and is the interval between pulses in the packet of the navigation signal;
f 1 - carrier frequency of a pulsed radio signal;
k - integers selected by the number of stations from the following sequence 1, 2, ..., n
Figure 00000006
n =
Figure 00000007
;
i is the number of the frequency channel.

Можно принять, например, К = 10, 15, 20. Тогда для f1 = 100 кГц и Ти = 1000 мкс, получим: f2 = 109,5 кГц, f3 = 114,5 кГц, f4 = 119,5 кГц.You can take, for example, K = 10, 15, 20. Then for f 1 = 100 kHz and T and = 1000 μs, we get: f 2 = 109.5 kHz, f 3 = 114.5 kHz, f 4 = 119, 5 kHz.

Мощность излучения дополнительных узкополосных сигналов, обеспечивающая превышение сигнала над помехой в три раза (на выходе фильтра с полосой 50 Гц) на расстоянии 100--120 км, не будет превышать 50 Вт. The radiation power of additional narrow-band signals, which ensures that the signal exceeds the interference by a factor of three (at the output of the filter with a band of 50 Hz) at a distance of 100-120 km, will not exceed 50 watts.

В качестве маломощного дополнительного передатчика могут быть использованы блоки наземной станции "Декка" (см. кн. Кинкулькин И.Е. и др. Фазовый метод определения координат, М.: Сов. радио, 1979, с.71-72 и 82). Blocks of the Decca ground station can be used as a low-power additional transmitter (see Prince Kinkulkin I.E. et al. Phase method for determining coordinates, M .: Sov. Radio, 1979, pp. 71-72 and 82).

Практически в предложенной радионавигационной системе могут быть реализованы два режима излучения допол- нительного узкополосного сигнала: непрерывной (фиг. 3, а) и квазинепрерывной (фиг. 3, б) режимы. Practically in the proposed radio navigation system, two emission modes of an additional narrow-band signal can be implemented: continuous (Fig. 3, a) and quasi-continuous (Fig. 3, b) modes.

При квазинепрерывном режиме дополнительный радиосигнал излучают в интервале Т2 = То - Т1, где Т1 - время передачи пакета импульсных радиосигналов (Т2 > Т1).In quasi-continuous mode, an additional radio signal is emitted in the interval T 2 = T o - T 1 , where T 1 is the transmission time of the packet of pulsed radio signals (T 2 > T 1 ).

Квазинепрерывный режим позволяет использовать на наземной станции одну передающую антенну, а также упрощает схему выделения на приемной станции дополнительных частот. В то же время режим излучения непрерывного сигнала не требует введения на передающей станции блока коммутации передатчиков. Quasi-continuous mode allows you to use one transmitting antenna at a ground station, and also simplifies the allocation of additional frequencies at the receiving station. At the same time, the continuous signal emission mode does not require the introduction of a transmitter switching unit at the transmitting station.

На приемной станции приемник импульсных радиосигналов принимает последовательно сигналы ведущей и двух ведомых станций на частоте f1, а приемники дополнительных частот f2, f3 и f4 непрерывные или квазинепрерывные радиосигналы.At the receiving station, the receiver of pulsed radio signals receives sequentially the signals of the master and two slave stations at a frequency f 1 , and the receivers of the additional frequencies f 2 , f 3 and f 4 continuous or quasi-continuous radio signals.

Принятые на высокоманевренном объекте радиосигналы отличаются по частоте от излученных передающими станциями на величину доплеровского смещения. The radio signals received at a highly maneuverable object differ in frequency from those emitted by transmitting stations by the magnitude of the Doppler shift.

Частотный сдвиг определяется скоростью перемещения приемной станции относительно наземных передающих станций и равен
Δfij=

Figure 00000008
fi·cos(KУ-Aj); где Vпс - путевая скорость объекта, на которой размещены приемная станция;
С - скорость распространения радиосигнала;
fi - несущая частота излучаемого радиосигнала;
КУ - курс объекта, на котором размещена приемная станция;
Aj - азимут на j-ю передающую станцию ИФРНС.The frequency shift is determined by the velocity of the receiving station relative to the ground transmitting stations and is equal to
Δf ij =
Figure 00000008
f i cos (KU-A j ); where V ps - the ground speed of the object on which the receiving station is located;
C is the propagation speed of the radio signal;
f i - carrier frequency of the emitted radio signal;
KU - the course of the facility where the receiving station is located;
A j - azimuth to the j-th transmitting station IFRNS.

Максимальный частотный сдвиг при путевой скорости 3000 км/час достигает величины 0,3 Гц. The maximum frequency shift at a ground speed of 3000 km / h reaches 0.3 Hz.

Импульсные радиосигналы ведущей и ведомых передающих станций, принятые приемником, поступают на первые входы каналов измерения фазы, где предварительно осуществляется поиск и допоиск соответствующих радиосигналов. Непрерывные радиосигналы с выходов соответствующих приемников поступают на первые входы измерительной фазы этих сигналов. The pulsed radio signals of the master and slave transmitting stations received by the receiver are fed to the first inputs of the phase measurement channels, where preliminary search and additional search of the corresponding radio signals is carried out. Continuous radio signals from the outputs of the respective receivers are fed to the first inputs of the measuring phase of these signals.

Одновременно с помощью опорного генератора формируют опорные частоты f2*, f3*, f4* для измерителей фазы непрерывных сигналов.At the same time, using the reference generator, the reference frequencies f 2 *, f 3 *, f 4 * are formed for phase meters of continuous signals.

В измерителях фазы непрерывных радиосигналов происходит слежение опорных сигналов за изменением фазы принятых узкополосных радиосигналов. Частота выходного сигнала каналов измерения фазы непрерывных радиосигналов после фильтрации помех равна
f o i = fi ± Δfi Преобразовав частоту выходного сигнала каждого непрерывного канала в частоту опорного радиосигнала f1* с учетом частотного сдвига Δ fi и подав этот опорный сигнал на второй вход соответствующего измерителя фазы, осуществляют в импульсном измерителе фазы компенсацию динамических погрешностей, чем обеспечивается повышение точности радионавигационной системы.
In phase meters of continuous radio signals, the reference signals are monitored for a phase change in the received narrow-band radio signals. The frequency of the output signal of the phase measurement channels of continuous radio signals after filtering interference is
f o i = f i ± Δf i By converting the frequency of the output signal of each continuous channel to the frequency of the reference radio signal f 1 * taking into account the frequency shift Δ f i and applying this reference signal to the second input of the corresponding phase meter, dynamic errors are compensated in the pulse phase meter, which ensures improving the accuracy of the radio navigation system.

Для построения предложенной приемной станции могут быть использованы схемы, приведенные в кн. Казаринова Ю.М. и др. Поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах, М.: Сов. радио, 1975, с.188, 259 и 269. To build the proposed receiving station can be used schemes shown in the book. Kazarinova Yu.M. et al. Search, detection and measurement of signal parameters in radio navigation systems, M .: Sov. Radio, 1975, p. 188, 259 and 269.

Оценим положительный эффект, возникающий при реализации предложенной радионавигационной системы и выражающийся в уменьшении инструментальной погрешности измерения фазы и соответственно разностных координат. Let us evaluate the positive effect arising from the implementation of the proposed radionavigation system and expressed in a decrease in the instrumental error of phase measurement and, accordingly, difference coordinates.

Инструментальная погрешность измерения фазы радиосигнала в известной радионавигационной системе (σи1) определяется шумовыми погрешностями ( σш) и динамическими погрешностями (σд).Общая погрешность равна
σи1=

Figure 00000009

(1) Инструментальная погрешность измерения фазы импульсных радиосигналов в предлагаемой радионавигационной системе (с учетом, что σд = 0) равно:
σи2=
Figure 00000010

(2) где σш1 - шумовая погрешность канала измерения фазы импульсного радиосигнала;
σш2 - шумовая погрешность измерителя фазы непрерывного сигнала.The instrumental error in measuring the phase of the radio signal in the known radio navigation system (σ and 1 ) is determined by noise errors (σ W ) and dynamic errors (σ d ). The total error is
σ and 1 =
Figure 00000009

(1) The instrumental error in measuring the phase of pulsed radio signals in the proposed radio navigation system (taking into account that σ d = 0) is equal to:
σ and 2 =
Figure 00000010

(2) where σ w1 is the noise error of the channel for measuring the phase of the pulsed radio signal;
σ W2 - noise error of the phase meter continuous signal.

Применительно к измерителю с временным дискриминатором шумовая погрешность измерения фазы равна:
σφ =

Figure 00000011
Figure 00000012
, рад,
(3) где gпр - отношение сигнал/шум на выходе приемника, т.е. на входе измерителя;
Δ Fсс - эквивалентная полоса следящей системы;
Ти- период следования импульсов ИФРНС. (см. Быков В.И. и Никитенко Ю.И. Судовые радионавигационные устройства. М.: Транспорт, 1876, с.101-103).In relation to a meter with a temporary discriminator, the noise error of the phase measurement is equal to:
σ φ =
Figure 00000011
Figure 00000012
, glad,
(3) where g CR - the signal-to-noise ratio at the output of the receiver, i.e. at the input of the meter;
Δ F ss is the equivalent band of the tracking system;
T and - the pulse repetition period of IFRNS. (see Bykov V.I. and Nikitenko Yu.I. Ship radio navigation devices. M.: Transport, 1876, pp. 101-103).

С учетом погрешностей по двум измерительным каналам получим погрешность определения разностных координат, равную
σш1 =

Figure 00000013
Figure 00000014
, мкс,
(4) Приняв для известной радионавигационной системы Δ Fсс = 0,1 Гц, gпр =
Figure 00000015
, f1 = 105 Гц, Ти = 40000 мкс, получим σш1 = 0,61 мкс.Taking into account the errors in two measuring channels, we obtain the error in determining the difference coordinates equal to
σ w1 =
Figure 00000013
Figure 00000014
, μs,
(4) Taking for a known radio navigation system Δ F ss = 0.1 Hz, g CR =
Figure 00000015
, f 1 = 10 5 Hz, T and = 40,000 μs, we obtain σ w1 = 0.61 μs.

Динамическая погрешность для следящей системы 2-го порядка возникает, если объект двигается с ускорением. A dynamic error for a second-order tracking system occurs if an object moves with acceleration.

Величина погрешности
σд= 2a T 2 c c, мкс, (5) где Тсс - постоянная времени;
a - ускорение движущегося объекта.
Error
σ d = 2a T 2 c c , μs, (5) where T ss is the time constant;
a - acceleration of a moving object.

В качестве подвижного объекта, на котором установлена приемная станция, выбран самолет, совершающий координированный разворот с креном β. Ускорение при таким развороте
a = 9,8 tg β. (6) При β = 30 ускорение равно 5,76 м/с2 (0,019 мкс/с2) и динамическая погрешность 3,84 мкс.
As a movable object, on which a receiving station is installed, a plane is selected that performs a coordinated U-turn with a roll β. Acceleration at such a U-turn
a = 9.8 tg β. (6) At β = 30, the acceleration is 5.76 m / s 2 (0.019 μs / s 2 ) and the dynamic error is 3.84 μs.

Общая инструментальная погрешность в известной радионавигационной системе достигает величины 3,89 мкс. The total instrumental error in the known radio navigation system reaches 3.89 μs.

Для предложенной радионавигационной системы σд = 0, но дополнительно вносятся шумовая погрешность канала измерения фазы непрерывного сигнала σш2, равная
σш2 =

Figure 00000016
Figure 00000017
где Δ fф - полоса пропускания полосового фильтра;
Δ Fсс2 - эквивалентная полоса пропускания измерителя фазы непрерывного сигнала;
gф - отношение сигнал/шум на выходе фильтра.For the proposed radionavigation system, σ d = 0, but the noise error of the channel for measuring the phase of the continuous signal σ w2 equal to
σ w2 =
Figure 00000016
Figure 00000017
where Δ f f - bandpass bandpass filter;
Δ F ss2 - equivalent passband of the phase meter of the continuous signal;
g f - the signal-to-noise ratio at the output of the filter.

Приняв Δ fпр = 25 кГц, Δ fф = 50 Гц, gпр =

Figure 00000018
, получим fф = 7,45 и σш2 = 0,02 мкс.Taking Δ f CR = 25 kHz, Δ f f = 50 Hz, g CR =
Figure 00000018
, we obtain f f = 7.45 and σ W2 = 0.02 μs.

Общая инструментальная погрешность в предлагаемой радионавигационной системе для оговоренных условий будет равна σи2 = 0,62 мкс, т.е. точность системы возрастает на порядок.The total instrumental error in the proposed radionavigation system for the specified conditions will be equal to σ and2 = 0.62 μs, i.e. system accuracy increases by an order of magnitude.

Дополнительный положительный эффект можно получить за счет увеличения постоянной времени следящих систем при сохранении нулевой динамической погрешности. An additional positive effect can be obtained by increasing the time constant of the tracking systems while maintaining a zero dynamic error.

Claims (1)

РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА, содержащая не менее трех передающих станций и приемные станции, при этом каждая передающая станция содержит передатчик импульсного радиосигнала на частоте f1, приемная станция содержит приемник импульсных радиосигналов, не менее трех каналов измерения фазы импульсного радиосигнала, измеритель разности фаз и опорный генератор, причем каждый канал измерения фазы импульсного радиосигнала соединен с приемником и соответствующим входом измерителя разности фаз, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены в каждую передающую станцию передатчик непрерывного или квазинепрерывного радиосигнала на частоте fi ≠ f1, где i = 2,3,4, . .., вход которого соединен с вторым выходом передатчика импульсных радиосигналов, в каждую приемную станцию - не менее трех каналов измерения фазы непрерывного радиосигнала, причем каждый канал содержит приемник непрерывного радиосигнала на частоте fi, соединенный с измерителем фазы непрерывного радиосигнала, выход которого соединен с вторым входом соответствующего измерителя фазы импульсного радиосигнала, выход опорного генератора соединен с вторыми входами измерителей фазы непрерывного радиосигнала.A RADIO NAVIGATION SYSTEM containing at least three transmitting stations and receiving stations, wherein each transmitting station contains a transmitter of a pulsed radio signal at a frequency f 1 , the receiving station contains a receiver of pulsed radio signals, at least three channels for measuring the phase of a pulsed radio signal, a phase difference meter and a reference generator, moreover, each channel for measuring the phase of the pulsed radio signal is connected to the receiver and the corresponding input of the phase difference meter, characterized in that, in order to improve accuracy measurements, a transmitter of a continuous or quasi-continuous radio signal at a frequency f i ≠ f 1 , where i = 2,3,4, is introduced into each transmitting station. .., the input of which is connected to the second output of the transmitter of pulsed radio signals, to each receiving station - at least three channels for measuring the phase of a continuous radio signal, each channel containing a receiver of continuous radio signal at a frequency f i connected to a phase meter of a continuous radio signal, the output of which is connected to the second input of the corresponding phase meter of the pulsed radio signal, the output of the reference generator is connected to the second inputs of the phase meters of the continuous radio signal.
SU4632687 1989-01-05 1989-01-05 Radio-navigation system RU2030755C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4632687 RU2030755C1 (en) 1989-01-05 1989-01-05 Radio-navigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4632687 RU2030755C1 (en) 1989-01-05 1989-01-05 Radio-navigation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2030755C1 true RU2030755C1 (en) 1995-03-10

Family

ID=21420671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4632687 RU2030755C1 (en) 1989-01-05 1989-01-05 Radio-navigation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2030755C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778179C1 (en) * 2021-12-28 2022-08-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for short-range aviation navigation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Быков В.И., Никитенко Ю.И. Судовые радионавигационные устройства, М.: Транспорт, 1967, с.147-180. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778179C1 (en) * 2021-12-28 2022-08-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method for short-range aviation navigation
RU2792013C1 (en) * 2022-03-10 2023-03-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of multi-position short-range radio navigation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1082621B1 (en) System and method for distance measurement by inphase and quadrature signals in a radio system
US5955986A (en) Low-power satellite-based geopositioning system
US6492945B2 (en) Instantaneous radiopositioning using signals of opportunity
US5008679A (en) Method and system for locating an unknown transmitter
Gottinger et al. Coherent automotive radar networks: The next generation of radar-based imaging and mapping
US3889264A (en) Vehicle locating system utilizing AM broadcasting station carriers
US3530470A (en) Radio ranging system
US6169514B1 (en) Low-power satellite-based geopositioning system
US4048563A (en) Carrier-modulated coherency monitoring system
CA2313485A1 (en) Method and system for determining position of a mobile transmitter
US4423419A (en) Pulsed, pseudo random position fixing radio navigation method and system and the like
US3495260A (en) Position location system and method
US3852750A (en) Navigation satellite system
US3659292A (en) Binary coded sequential acquisition ranging system
US4041494A (en) Distance measuring method and apparatus
US3209356A (en) Vlf long range navigation system without significant ambiguities
US5023809A (en) Target tracking device
Zhang et al. An innovative push-to-talk (PTT) synchronization scheme for distributed SAR
US5745072A (en) Method and apparatus for precise noncoherent doppler tracking of a spacecraft
US3648177A (en) Transmitter for distance-measuring system
US3701151A (en) Method and apparatus for measuring the distance of travel and the speed of a moving object
US3769585A (en) Method and apparatus for earth-space range measurements employing correction for ionospheric group delay
RU2030755C1 (en) Radio-navigation system
US3255900A (en) Compatible airborne navigation-air traffic control and collision avoidance system
RU2305044C2 (en) Device for controlling trains traffic by means of artificial earth satellites