RU2097780C1 - Radio-navigational system (bagis-a) - Google Patents
Radio-navigational system (bagis-a) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2097780C1 RU2097780C1 RU95106801A RU95106801A RU2097780C1 RU 2097780 C1 RU2097780 C1 RU 2097780C1 RU 95106801 A RU95106801 A RU 95106801A RU 95106801 A RU95106801 A RU 95106801A RU 2097780 C1 RU2097780 C1 RU 2097780C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- synchronizer
- block
- registers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радионавигационным системам (РНС), предназначенным для определения координат места подвижных обьектов. The invention relates to radio navigation systems (RNS), designed to determine the coordinates of the place of moving objects.
Цель измерений повышение безопасности проводки судов в прибрежной полосе, реках и узких каналах, полетов по сложным трассам и т.п. РНС подразделяются [1] на системы дальней навигации (например, Лоран-А, Лоран-С, Омега), средней (Дека, Пирс-1) и ближней. Все более широкое применение находят спутниковые радионавигационные системы (СРНС), которые отличаются тем, что их опорные точки не фиксированы на земной поверхности, а закономерно движутся в околоземном пространстве (Транзит, Навстар). Упомянутые системы относятся к широко применяемым гиперболическим РНС, которые классифицируются по способу определения навигационного параметра:
фазовые, использующие зависимость фазы несущих колебаний от расстояния (Дека, Омега);
импульсные (временные), использующие зависимость продолжительности распространения радиоволн от расстояния (Лоран-А);
частотные, использующие зависимость частоты несущих или модулированных колебаний от скорости изменения расстояний (Транзит, Навстар).The purpose of measurements is to increase the safety of pilotage in the coastal strip, rivers and narrow canals, flights along difficult routes, etc. RNS are divided [1] into long-range navigation systems (for example, Laurent-A, Laurent-S, Omega), middle (Deca, Pier-1) and near. Satellite radio navigation systems (SRNS) are becoming more widely used, which are distinguished by the fact that their reference points are not fixed on the earth's surface, but naturally move in near-Earth space (Transit, Navstar). The mentioned systems belong to widely used hyperbolic RNS, which are classified by the method of determining the navigation parameter:
phase, using the dependence of the phase of the carrier oscillations on distance (Deca, Omega);
pulsed (temporary), using the dependence of the duration of propagation of radio waves from distance (Laurent-A);
frequency, using the dependence of the frequency of the carrier or modulated oscillations on the rate of change of distances (Transit, Navstar).
Суть гиперболического метода это измерение в точке приема разности расстояний или фаз от когерентных источников двух опорных станций. По разности этих параметров выявляют изолинию гиперболу положения. Проведя аналогичные измерения для двух других станций, получают две гиперболы и более. В точке их пересечения определяют место судна: таблично-графическим способом или посредством специальных радионавигационных карт. Синхронность всех опорных станций по фазе и времени излучения сигналов ведется относительно всемирного времени. Точность конечных измерений во многих случаях оказывается гораздо ниже потенциальной точности используемых РНС из-за целого ряда сложно учитываемых факторов:
условий расспространения поверхностных и пространственных радиоволн в различное время суток (в ночное время погрешности возрастают в 2-8 раз) и сложностью их разделения;
зависимостью удаленности от опорной станции (при увеличении дальности в 2-3 раза средние квадратичные ошибки возрастают в 5-10 раз) [1, с. 213]
отклонений скорости распространения радиоволн от номинальной в зависимости от подстилающей поверхности.The essence of the hyperbolic method is the measurement at the point of reception of the difference in distances or phases from the coherent sources of two reference stations. The difference in these parameters reveals the contour of the position hyperbola. Having performed similar measurements for the other two stations, two hyperbolas and more are obtained. At the point of their intersection, the place of the vessel is determined: by table-graphic method or by means of special radio navigation charts. The synchronism of all reference stations in phase and time of signal emission is relative to universal time. The accuracy of the final measurements in many cases is much lower than the potential accuracy of the used RNS due to a number of factors that are difficult to take into account:
the conditions for the propagation of surface and spatial radio waves at different times of the day (at night the errors increase by 2-8 times) and the complexity of their separation;
the dependence of the distance from the reference station (with an increase in the range of 2–3 times, the mean square errors increase 5–10 times) [1, p. 213]
deviations of the propagation velocity of radio waves from the nominal depending on the underlying surface.
Соотношение энергии поверхностных и пространственных радиоволн, где последние являются дестабилизирующим фактором, один из основных источников погрешности. С этим связана тенденция снижения частоты радиоизлучений (например, в РНС Омега рабочие частоты 10 14 кГц), обеспечивая большую стабильность поверхностных радиоволн, на которые ориентированы все радионавигационные карты и таблицы. Приведенные нестабильности, ограничивающие точность измерения координат, устраняются посредством многочисленных поправок, излагаемых в специализированных таблицах и справочниках. Выбор правильного типа поправки представляет значительные трудности, что и является причиной систематических ошибок в определении места. К недостаткам известных систем (применительно к сложным задачам ближней навигации) следует отнести: 1) низкую точность и надежность определения места; 2) необходимость в специальных картах и таблицах, сложности аналитических вычислений; 3) низкую частоту повторяемости измерений; 4) стационарность и высокую стоимость аппаратуры единой синхронизации, не позволяющую оптимальным образом, исходя из специфики трассы, разместить необходимое число опорных станций; 5) ограниченные возможности известных РНС вследствие алгоритмического деления на ведущего и ведомых (за исключением РНС Омега), не позволяющие использовать для измерения (с целью повышения числа линий положений) разность колебаний любых станций; 6) уязвимость систем и ограниченность доступа в случае военного конфликта. The ratio of the energy of surface and spatial radio waves, where the latter are a destabilizing factor, is one of the main sources of error. A tendency towards a decrease in the frequency of radio emissions (for example, in the Omega RNS operating frequencies of 10–14 kHz) is associated with this, providing greater stability of the surface radio waves, to which all radio navigation maps and tables are oriented. The above instabilities that limit the accuracy of coordinate measurements are eliminated by means of numerous corrections set forth in specialized tables and reference books. The choice of the correct type of correction presents significant difficulties, which is the cause of systematic errors in determining the location. The disadvantages of the known systems (in relation to the complex tasks of near navigation) include: 1) low accuracy and reliability of determining the location; 2) the need for special maps and tables, the complexity of analytical calculations; 3) low frequency of measurement repeatability; 4) the stationarity and high cost of unified synchronization equipment, which does not allow optimally, based on the specifics of the route, to place the required number of reference stations; 5) limited capabilities of known RNSs due to the algorithmic division into masters and slaves (with the exception of the Omega RNS), which do not allow the difference in oscillations of any stations to be used to measure (in order to increase the number of position lines); 6) vulnerability of systems and limited access in the event of a military conflict.
Принимая во внимание перечисленные недостатки, сформулируем основные требования к перспективной РНС:
всепогодность;
удовлетворение потребностей неограниченного числа пользователей;
высокая точность и надежность результатов измерения;
непрерывная автоматическая обсервация места судна, простота обслуживания и объема информации;
отображение места судна непосредственно в географических координатах, что позволит обходиться без специализированных радионавигационных карт и таблиц;
возможность безлоцманской автоматизированной проводки судов и документирование ее точности;
модульность элементов РНС, позволяющая компоновать как глобальные сети, так и структуры ограниченного пользования (закрытые от постороннего доступа);
низкая аппаратурная стоимость и минимальные эксплуатационные расходы.Taking into account these shortcomings, we formulate the basic requirements for promising RNS:
weatherproof;
meeting the needs of an unlimited number of users;
high accuracy and reliability of measurement results;
continuous automatic observation of the ship's place, ease of maintenance and volume of information;
mapping the ship’s position directly in geographical coordinates, which will allow you to do without specialized radio navigation maps and tables;
the possibility of pilotless automated pilotage and documentation of its accuracy;
modularity of RNS elements, which allows to compose both global networks and limited-use structures (closed from unauthorized access);
low hardware cost and minimal operating costs.
Приведенный перечень требований частично обеспечивается известными системами. РНС, предназначенная для решения сложных задач ближней навигации, по принципу действия относится к импульсно-фазовым системам. Этот же принцип реализован в РНС Лоран-С, используемой в качестве прототипа. Цепочка РНС Лоран-С состоит из одной ведущей и трех-четырех ведомых станций. Все станции работают на одной и той же частоте f 100 кГц, радиоволны которой хорошо распространяются вдоль земной поверхности. Ведущая станция периодически со строго синхронизованной частотой излучает сигналы. Ведомые станции принимают эти сигналы и с вполне определенными задержками (для каждой ведомой) излучают свои сигналы. Работа РНС Лоран-С основана на измерении в точке приема промежутка времени между моментами прихода импульсов от ведущего и ведомого радиоизлучателей и разности фаз высокочастотных колебаний, заполняющих импульсы. Импульсный метод измерения разности расстояний используется для грубого определения места судна и устранения многозначности, а фазовый метод - для определения линий положения с высокой точностью. Целое число периодов несущей частоты определяется однозначно, если ошибка измерения Δtи импульсным методом (по огибающей) будет меньше ±0,5•Т, что составит Δtи5 мкс [1, с. 217] То есть для разрешения неоднозначности используется одиночный импульс, подверженный воздействию помехи. По всем канонам теории и практики статистических испытаний доверительная вероятность такой оценки весьма низка. Кроме того, вышеприведенный перечень недостатков известных РНС относится и к Лоран-С.The above list of requirements is partially provided by known systems. RNS, designed to solve complex short-range navigation problems, according to the principle of action, refers to pulse-phase systems. The same principle is implemented in the RNS Laurent-S, used as a prototype. The Laurent-S RNS chain consists of one master and three to four slave stations. All stations operate at the same frequency f 100 kHz, the radio waves of which propagate well along the earth's surface. The master station emits signals periodically with a strictly synchronized frequency. Slave stations receive these signals and, with well-defined delays (for each slave), emit their signals. The work of the Laurent-S RNS is based on measuring at the point of reception the time interval between the moments of arrival of the pulses from the master and slave radio emitters and the phase difference of the high-frequency oscillations filling the pulses. The pulse method of measuring the difference in distances is used to roughly determine the position of the vessel and eliminate ambiguity, and the phase method is used to determine the position lines with high accuracy. An integer number of periods of the carrier frequency is determined uniquely if the measurement error Δt and the pulse method (along the envelope) is less than ± 0.5 • T, which will be Δt and 5 μs [1, p. 217] That is, to resolve the ambiguity, a single pulse is used, subject to interference. According to all the canons of the theory and practice of statistical tests, the confidence probability of such an estimate is very low. In addition, the above list of disadvantages of known RNS applies to Laurent-C.
Таким образом, ни одна из известных РНС не обеспечивает приемлемой безопасности ближней навигации подвижных объектов на сложных маршрутах. Thus, none of the known RNS provides acceptable security for the near navigation of moving objects on complex routes.
Поставленная цель реализуется РНС, состоящей из упорядоченной сети станций ретрансляторов с фиксированными параметрами и приемников вычислителей, совмещенных с подвижными объектами. Каждая станция содержит последовательно соединенные блок антенны, первый коммутатор, вторым входом соединенный с усилителем мощности, согласованный радиоприемник и блок ввода информационных параметров, вторым входом соединенный с первым выходом синхронизатора. Второй выход синхронизатора через последовательно включенные блок параметров служебных сигналов, второй коммутатор, вторым входом соединенный с третьим выходом синхронизатора, блок кодирования и модулятор, вторым входом через первый дискретный делитель частоты подключенный к выходу генератора стабильной частоты. Выход первого дискретного делителя частоты одновременно соединен с первым входом синхронизатора, четвертый выход которого через последовательно соединенные счетчик и дешифратор подключен к второму входу синхронизатора, пятым выходом соединенного с третьим входом первого коммутатора. Второй вход счетчика и третий вход синхронизатора подключены к выходу формирователя импульсов счета. Дополнительно к выходу генератора стабильной частоты подключены последовательно соединенные блок коррекции фазы, второй дискретный делитель частоты, фазовый дискриминатор, вторым входом через активный полосовой фильтр подключенный к выходу первого коммутатора, и ключ, выходом соединенный с вторым входом блока коррекции фазы. Выход второго дискретного делителя частоты одновременно соединен с входом формирователя импульсов счета и через третий коммутатор, вторым и третьим входами соединенный соответственно с выходом модулятора и шестым входом синхронизатора подключен к входу усилителя мощности. При этом выход фазового дискриминатора через последовательно соединенные АЦП и первый регистр, вторым входом подключенного к седьмому выходу синхронизатора, соединен с третьим входом второго коммутатора, четвертый вход которого через формирователь переменных параметров, вторым входом подключенного к восьмому выходу синхронизатора, соединен с выходом блока ввода информативных параметров. Второй вход ключа и третий вход первого регистра соединены с девятым выходом синхронизатора, четвертый вход которого соединен с обнаружителем служебных сигналов входом подключенного к выходу согласованного радиоприемника, одновременно через схему сравнения вторым входом подключенной к выходу второго регистра, соединенного с пятым входом синхронизатора. The goal is implemented by the RNS, consisting of an ordered network of relay stations with fixed parameters and computer receivers combined with moving objects. Each station contains a series-connected antenna unit, a first switch connected to a power amplifier by a second input, a matched radio receiver and an information parameter input unit connected to a first synchronizer output by a second input. The second synchronizer output through the serially connected block of service signal parameters, the second switch connected to the third output of the synchronizer by a second input, the coding unit and modulator, and the second input through the first discrete frequency divider connected to the output of the stable frequency generator. The output of the first discrete frequency divider is simultaneously connected to the first input of the synchronizer, the fourth output of which through a counter and decoder connected in series is connected to the second input of the synchronizer, the fifth output connected to the third input of the first switch. The second input of the counter and the third input of the synchronizer are connected to the output of the pulse shaper of the account. In addition to the output of the stable frequency generator, connected in series are a phase correction block, a second discrete frequency divider, a phase discriminator, a second input connected to the output of the first switch through an active bandpass filter, and a key connected to the second input of the phase correction block by the output. The output of the second discrete frequency divider is simultaneously connected to the input of the pulse shaper of the account and through the third switch, the second and third inputs connected respectively to the output of the modulator and the sixth input of the synchronizer is connected to the input of the power amplifier. In this case, the output of the phase discriminator through a series-connected ADC and the first register, the second input connected to the seventh output of the synchronizer, is connected to the third input of the second switch, the fourth input of which is through the shaper of the variable parameters, the second input connected to the eighth output of the synchronizer is connected to the output of the informative input unit parameters. The second key input and the third input of the first register are connected to the ninth output of the synchronizer, the fourth input of which is connected to the detector of service signals by the input of the matched radio receiver connected to the output, simultaneously through the comparison circuit of the second input connected to the output of the second register connected to the fifth input of the synchronizer.
Приемник вычислитель РНС содержит последовательно соединенные блок антенны, согласованный радиоприемник, блок регистров хранения констант, вторым входом подключенный к первому выходу синхронизатора, вычислитель дальностей, вторым входом соединенный с вторым выходом синхронизатора, вычислитель координат и блок фиксации координат. Второй выход синхронизатора одновременно подключен к второму входу вычислителя координат и к первому входу оптимизатора выбора станции, вторым входом подключенного к выходу вычислителя дальности. Первый выход оптимизатора выбора станции через первый блок регистров соединен с третьими входами вычислителя координат и вычислителя дальностей, четвертый вход которого через последовательно включенные второй блок регистров и счетчик временных интервалов подключен к выходу генератора стабильной частоты, одновременно соединенного с первым выходом синхронизатора. Выход согласованного радиоприемника через блок сравнения кодов соединен с вторым входом синхронизатора, третий выход которого подключен с вторым входом синхронизатора, третий выход которого подключен к второму входу второго блока регистров. Второй и третий выходы оптимизатора выбора станции соответственно подключены к второму входу блока сравнения кодов и блоку памяти параметров станций, вторым входом соединенного с четвертым выходом синхронизатора, а выходом к третьему входу оптимизатора выбора станции и второму входу первого блока регистров. К выходу блока антенны подключены последовательно соединенные активный полосовой фильтр и фазовый дискриминатор, вторым входом подключенный к выходу дискретного делителя частоты, выход которого через последовательно соединенные формирователь импульсов сброса и логическую схему И подключен к второму входу счетчика временных интервалов и к третьему входу второго блока регистров. Дополнительно, выход согласованного pадиоприемника через обнаружитель служебных сигналов соединен с третьим входом синхронизатора и через третий блок регистров, вторым входом подключенный к пятому выходу синхронизатора, соединен с пятым входом вычислителя дальностей. К выходу фазового дискриминатора подключены последовательно включенные АЦП и четвертый блок регистров, вторым входом соединенный с шестым выходом синхронизатора, а выход четвертого блока регистров подключен к шестому входу вычислителя дальностей. К выходу фазового дискриминатора подключены последовательно соединенные ключи и блок коррекции фазы, включенный между выходом генератора стабильной частоты и входом дискретного делителя частоты. Вторые входы ключа и логической схемы И соединены с седьмым выходом синхронизатора, восьмой выход которого подключен к третьему входу логической схемы И. Выход формирователя импульса сброса соединен с четвертым выходом синхронизатора и через последовательно включенные второй счетчик, вторым входом соединенный с девятым выходом синхронизатора, и дешифратор подключен к пятому выходу синхронизатора. The receiver of the RNC computer contains a series-connected antenna unit, a matched radio receiver, a block of constant storage registers, a second input connected to the first output of the synchronizer, a range calculator, a second input connected to the second output of the synchronizer, a coordinate calculator and a coordinate fixation unit. The second output of the synchronizer is simultaneously connected to the second input of the coordinate calculator and to the first input of the station selection optimizer, the second input connected to the output of the range calculator. The first output of the station selection optimizer through the first block of registers is connected to the third inputs of the coordinate calculator and range calculator, the fourth input of which is connected through the second block of registers and the counter of time intervals in series to the output of the stable frequency generator, simultaneously connected to the first output of the synchronizer. The output of the matched radio through the code comparison unit is connected to the second input of the synchronizer, the third output of which is connected to the second input of the synchronizer, the third output of which is connected to the second input of the second block of registers. The second and third outputs of the station selection optimizer are respectively connected to the second input of the code comparison unit and the station parameters memory block, the second input connected to the fourth output of the synchronizer, and the output to the third input of the station selection optimizer and the second input of the first register block. An active bandpass filter and a phase discriminator are connected in series to the output of the antenna unit, connected to the output of a discrete frequency divider with a second input, the output of which is connected through a series-connected reset pulse generator and logic circuitry to the second input of the time interval counter and to the third input of the second register block. Additionally, the output of the coordinated radio receiver through the detector of service signals is connected to the third input of the synchronizer and through the third block of registers, the second input connected to the fifth output of the synchronizer, is connected to the fifth input of the range calculator. The phase discriminator output is connected to the ADC and the fourth block of registers connected in series, the second input is connected to the sixth output of the synchronizer, and the output of the fourth block of registers is connected to the sixth input of the range calculator. Serially connected keys and a phase correction unit connected between the output of the stable frequency generator and the input of the discrete frequency divider are connected to the output of the phase discriminator. The second inputs of the key and the logic circuit And are connected to the seventh output of the synchronizer, the eighth output of which is connected to the third input of the logic circuit I. The output of the reset pulse generator is connected to the fourth output of the synchronizer and through the second counter connected in series, the second input connected to the ninth output of the synchronizer, and a decoder connected to the fifth output of the synchronizer.
Кроме того, вычислитель дальностей дополнительным входом соединен с выходом блока фиксации координат, а дополнительные входы вычислителей координат и дальностей соединены с источником сигнала Ho.In addition, the range calculator by an additional input is connected to the output of the coordinate fixation unit, and the additional inputs of the coordinate and range calculators are connected to the signal source H o .
На фиг. 1 представлена функциональная схема опорной станции (1 блок антенны, 2 первый коммутатор, 3 усилитель мощности, 4 согласованный pадиоприемник, 5 блок ввода информационных параметров, 6 синхронизатор, 7 блок параметров служебных сигналов, 8 второй коммутатор, 9 блок кодирования, 10 модулятор, 11 первый дискретный делитель частоты (fh), 12 генератор стабильной частоты, 13 счетчик, 14 дешифратор, 15 формирователь импульса счета, 16 блок коррекции фазы, 17 второй дискретный делитель частоты (fo), 18 фазовый дискриминатор, 19 активный полосовой фильтр (частоты Fo), 20 ключ, 21 третий коммутатор, 22 аналогоцифровой преобразователь (АЦП), 23 первый регистр (хранение фазовой невязки), 24 формирователь переменных параметров, 25 - обнаружитель служебных сигналов, 26 схема сравнения, 27 второй регистр (хранение кода станции)).In FIG. 1 is a functional diagram of a reference station (1 antenna unit, 2 first switch, 3 power amplifier, 4 matched radio receiver, 5 information parameter input unit, 6 synchronizer, 7 service signal parameter block, 8 second switch, 9 coding block, 10 modulator, 11 first discrete frequency divider (f h ), 12 stable frequency generator, 13 counter, 14 decoder, 15 count pulse generator, 16 phase correction unit, 17 second discrete frequency divider (f o ), 18 phase discriminator, 19 active band-pass filter (frequencies F o ) , 20 key, 21 third switch, 22 analog-to-digital converter (ADC), 23 first register (phase misalignment storage), 24 variable parameter generator, 25 - signal detector, 26 comparison circuit, 27 second register (station code storage)).
Варианты "развертки" опорных станций представлены на фиг. 2, где a - протяженная трасса, в площадная трасса. Здесь t
На фиг. 3 представлена функциональная схема приемника- вычислителя РНС (28 блок антенны, 29 согласованный pадиоприемник, 30 блок регистров хранения констант, 31 синхронизатор, 32 вычислитель дальностей, 33 - вычислитель координат, 34 блок фиксации координат, 35 оптимизатор выбора станций, 36 первый блок регистров (хранение параметров опорных станций), 37 второй блок регистров (хранение временных интервалов измерения), 38 счетчик временных интервалов, 39 генератор стабильной частоты, 40 блок сравнения (кодов станции), 41 блок памяти параметров станций, 42 активный полосовой фильтр частоты Fo, 43 фазовый дискриминатор, 44 - дискретный делитель частоты fo, 45 формирователь импульса сброса, 46 логическая схема И, 47 обнаружитель служебных сигналов, 48 третий блок регистров (хранение базовых невязок опорных станций), 49 аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 50 четвертый блок регистров (хранение фазовых невязок приемника-вычислителя), 51 ключ, 52 блок коррекции фазы, 53 второй счетчик, 54 дешифратор).In FIG. Figure 3 shows the functional diagram of the receiver-computer of the RNS (28 antenna unit, 29 matched radio receiver, 30 block of constant storage registers, 31 synchronizer, 32 range calculator, 33 - coordinate calculator, 34 coordinate fixation unit, 35 station selection optimizer, 36 first register block ( storage of parameters of reference stations), 37 second block of registers (storage of time intervals of measurement), 38 counter of time intervals, 39 generator of stable frequency, 40 block of comparison (station codes), 41 block of memory of parameters of stations, 42 active olos frequency filter F o , 43 phase discriminator, 44 - discrete frequency divider f o , 45 reset pulse shaper, 46 logic I, 47 detector of service signals, 48 third block of registers (storage of basic residuals of reference stations), 49 analog-to-digital converter (ADC), 50 fourth block of registers (storage of phase residuals of the receiver-calculator), 51 keys, 52 phase correction block, 53 second counter, 54 decoder).
Эпюра напряжения активного режима "передача" представлена на фиг. 4. The voltage diagram of the active "transmission" mode is shown in FIG. 4.
На фиг. 5 приведен один из вариантов структуры временной привязки к частоте fo, показанной пунктирной линией, составляющих информационной pадиопосылки.In FIG. Figure 5 shows one of the options for the structure of the time reference to the frequency f o shown by the dashed line that make up the information and radio messages.
Демонстрационная эпюра, отражающая временные соотношения в опорных точках P, A, B, D и месте измерения C (Xo, Yo), представлена на фиг. 6. Здесь t
На фиг. 7 представлены эпюры напряжений, поясняющие работу блоков опорных станций B, D и приемника-вычислителя C (a, b, d сигналы в зонах опорных станций A, B, D; c сигналы в месте приема C; g графическое отображение состояния счетчика 13 (ст. B); l напряжение на выходе фазового дискриминатора 18 (ст. B); k сигнал управления ключем 20 (ст. B); m - триггер фиксации обнаружения кода (в составе синхронизатора 6 ст. B); j - триггер коммутации режимов "Прием-Передача" (в составе синхронизатора ст. B); сигнал управления ключом 20 (ст. D); o напряжение на выходе фазового дискриминатора 18 (ст. D); p триггер фиксации обнаружения кода (в составе синхронизатора ст. D); r сигнал управления ключом 5 (прием. C); z - напряжение на входе фазового дискриминатора 43 (прием. C); s графическое отображение состояния второго счетчика 53 (прием. C); v графическое отображение состояния счетчика 38 временных интервалов (прием. C). In FIG. Figure 7 shows voltage plots explaining the operation of blocks of reference stations B, D and receiver-calculator C (a, b, d signals in the zones of reference stations A, B, D; c signals at the receiving location C; g graphical display of the state of counter 13 (art. . B); l voltage at the output of the phase discriminator 18 (Art. B); k key control signal 20 (Art. B); m - trigger for detecting code detection (as part of synchronizer 6 art. B); j - mode switching trigger " Reception-Transmission "(as part of the synchronizer st. B); key control signal 20 (st. D); o voltage at the output of the phase discriminator 18 (s t. D); p trigger for detecting code detection (as part of the synchronizer, Art. D); r key control signal 5 (receive. C); z - voltage at the input of phase discriminator 43 (receive. C); s graphic display of the state of the second counter 53 (receive. C); v graphical display of the status of the
При разработке системы исходили из двух основополагающих концепций: 1) сведение к минимуму количества различных поправок к определению места судна вплоть до их полного исключения; 2) дальность действия опорных станций (зона уверенного обслуживания) не должна превышать величин, обеспечивающих требуемые точности решения основной задачи независимо от времени суток и случайных факторов. When developing the system, we proceeded from two fundamental concepts: 1) minimizing the number of various amendments to determine the position of the vessel up to their complete exclusion; 2) the range of reference stations (zone of reliable service) should not exceed the values that provide the required accuracy of solving the main problem, regardless of the time of day or random factors.
Эти положения, ограничивающие максимально допустимое расстояние между опорной станцией и объектом, устанавливают, что для обеспечения точной навигации число опорных станций должно быть большим, а их размещение - определяться спецификой решаемой задачи. В этом случае рентабельность использования РНС может быть оправдана ее высокой эффективностью при низкой аппаратурной и эксплуатационной стоимости. Последние обеспечиваются лишь при безусловном отказе от дорогостоящей единой системы синхронизации, избегая неоправданного усложнения, и существенном снижении номинальной мощности станции. Логическая рациональность системы определена спецификой задач ближней навигации, где регламентируемые зоны действия достаточно четко ограничены. Например, узкая прибрежная полоса достаточно большой протяженностью, трассы воздушного флота в условиях пересеченной местности либо в зоне концентрации высотных объектов, речные водные пути типичные случаи протяженных трасс со сложной конфигурацией. These provisions, limiting the maximum permissible distance between the reference station and the object, establish that, to ensure accurate navigation, the number of reference stations must be large, and their location must be determined by the specifics of the problem being solved. In this case, the profitability of using RNS can be justified by its high efficiency at low hardware and operating costs. The latter are provided only with the unconditional rejection of an expensive unified synchronization system, avoiding unjustified complications, and a significant reduction in the nominal power of the station. The logical rationality of the system is determined by the specifics of short-range navigation tasks, where regulated areas of action are quite clearly limited. For example, a narrow coastal strip of a sufficiently large length, air fleet routes in rough terrain or in the concentration zone of high-altitude objects, river waterways are typical cases of long routes with a complex configuration.
В РНС использован принцип ретрансляции сигнала маломощными станциями, что обеспечивает целенаправленное расширение области (протяженной или площадной) функционирования системы (фиг. 2). При этом практически исключается дестабилизирующее влияние пространственных pадиоволн вследствие сравнительно небольших расстояний, наличия временной задержки ретрансляции и дискретности излучений. Трасса ретрансляции может задаваться внутренними программами станции или станцией-диспетчером, имеющей канал связи с персональной ЭВМ, обеспечивающей запуск системы, контроль функционирования и управление (коррекция трассы). Опорный сигнал на протяженной трассе может быть однонаправленным или реверсироваться (непрерывно или с заданным дискретом) на концах трассы, обеспечивая диспетчера информацией о функционировании системы. In the RNS, the principle of signal relaying by low-power stations is used, which ensures targeted expansion of the area (extended or areal) of the functioning of the system (Fig. 2). In this case, the destabilizing effect of spatial radio waves is practically eliminated due to the relatively small distances, the presence of a delay time in relaying and discreteness of radiation. The relay route can be set by the internal programs of the station or by the dispatcher station, which has a communication channel with a personal computer that provides system start-up, operation monitoring and control (route correction). The reference signal on an extended path can be unidirectional or reversed (continuously or with a given discrete) at the ends of the path, providing the dispatcher with information about the operation of the system.
Основными блоками РНС являются генераторы стабильной частоты. В [2] приводятся структуры термостатированных кварцевых генераторов с кольцом ФАПЧ, обеспечивающие нестабильность частоты Δf /fr 10-9 - 10-11. Более высокую стабильность (10-12 10-14) реализуют различные типы квантовых генераторов. Алгоритм системы, структурные реализации опорных станций и приемников-вычислителей, имеющие много идентичных блоков (для удобства восприятия номера блоков приемников будут указаны в скобках), позволяют при нестабильностях генераторов 12(39) Δf/fr 10-8 получать высокие точности измерения, минимизируя статические и случайные погрешности, обусловленные:
временной задержкой обнаружения опорного сигнала;
временной нестабильностью задержки ретрансляции;
пространственными флюктуациями фазы pадиоволны.The main blocks of the RNS are stable frequency generators. In [2], the structures of thermostated quartz oscillators with a PLL ring are presented, which provide frequency instability Δf / f r 10 -9 - 10 -11 . Higher stability (10 -12 10 -14 ) is realized by various types of quantum generators. The system algorithm, structural implementations of reference stations and computer receivers having many identical blocks (for ease of perception, the block numbers of the receivers will be indicated in brackets) allow for instabilities of generators 12 (39) Δf / f r 10 -8 to obtain high measurement accuracy, minimizing static and random errors due to:
time delay of the reference signal detection;
temporary instability of relay delay;
spatial fluctuations of the radio wave phase.
Это обеспечивается формированием двух частот: опорной fo (измерительной) и несущей fh (информационной). Опорная частота fo выделяется на выходе второго дискретного делителя 11, где fh (101 104)•f0. Реализация дискретных делителей 11, 17(44) на жесткой цифровой логике (счетчиках) обеспечивает временную стабильность принятого соотношения частот. Станция трассы ретрансляции поочередно (в соответствии с адресным указанием) из пассивного режима "Прием" переходят в активный режим "Передача" (фиг. 4), последовательно во времени излучая в эфир опорную чистоту fo и информационную радиопосылку с несущей частотой fh. Переключение режимов обеспечивает третий коммутатор 21, управляемый синхронизатором 6. Частота fo активной станции на временном интервале t1-t2 излучения принимается за временный эталон Fo, относительно которого блоки 16 пассивных станций и соответствующие блоки (52) приемников-вычислителей, находящиеся в зоне досягаемости, корректируют фазы внутренних опорных частот fo. Длительность интервала коррекции (t1-t2, фиг. 4) определяется номинальным быстродействием цепи автоподстройки. Активная станция задает интервал коррекции τк.ф., равным целому числу периодов опорной частоты M•To, фиксируемого на соответствующем выходе дешифратора 14. Выделение расcогласования фаз относительно частоты Fo временного эталлона с выходов полосовых фильтров 19(42) производится фазовыми дискриминаторами 18(43), а временное стробирование ключами 16(51), управляемых синхронизаторами 6(31). Несложно обеспечить управление ключами 16(51) условием целевого (выборочного) стробирования. Это позволяет избежать целочисленных погрешностей коррекции фазы в стационарном цикле ретрансляции, вследствие ограничений, накладываемых фиксированным временным интервалом автоподстройки. Априорная информация о величине M позволяет блокам синхронизаторов пассивных станций и приемников-вычислителей исключить сбой в работе системы досрочным прерыванием режима коррекции (закрытием ключей 16, 51). Реален вариант задания безопасного интервала коррекции подсчетом числа циклов (периодов) на выходах полосовых фильтров 19(42). В синхронизаторах 6(31) логическими элементами формируются сигналы запрета продолжения анализа, если кодовый адрес (t2-t3, фиг. 5) входной pадиопосылки не соответствует ожидаемому (или ожидаемым для приемников-вычислителей). В режиме "Передача" на временном t2-t4 (фиг. 4) с несущей fh частота fo обеспечивает жесткую временную привязку информационной pадиопосылки фиксированной деятельности ( τ K•To, где K целое число). Один из вариантов структуры и временной привязки к опорной частоте fo представлен на фиг. 5. Совмещением временных границ составляющих pадиопосылки с фиксированной фазой (0o, 180o) опорной частоты fo (выделена на фиг. 4 и 5 пунктиром) достигается стабильность формирования и считывания информации. Аппаратно достаточно просто обеспечивается фиксированный временной сдвиг начала формирования t3 информационной pадиопосылки от момента включения t2 несущей частоты fh. Это позволяет исключить влияние переходных процессов в цепях согласованных pадиоприемников 4(29) на оценку обнаружения пилот-сигнала pадиопосылки. Не исключается возможность внесения в информационные радиопосылки дополнительных сведений, например, собственных параметров станции (кода, координат), кодирующих величин и т.п. Этому способствует алгоритм системы, не ограничивающий соотношения частот fh/fo, от которого зависит информационная емкость фиксированной временной длительности t. Информация о коде станции заложена во втором регистре 27. Введением дополнительных связей возможно изменение кода станции диспетчером, если возникнет необходимость ограничить или закрыть доступ к системе. Совместными усилиями схемы сравнения 26 и синхронизатора 6, который анализирует сигнал блока 26 на временном интервале t2 t3 (фиг. 5), производится опознание принятого кода. В активном режиме, когда вход согласованного приемника 4 станции блокирован, обнуление счетчика 13 производится синхронизатором 6 в моменты фиксации цифровых кодов чисел M и (K + z). Таким образом, длительность режима "Передача" определяется условием: tзад. (К + Z + M)•То, где z число (0, 1, 2, 3,), определяющее временной сдвиг начала информационной pадиопосылки. Режим "Передача" обеспечивается первым коммутатором 2: блокируются входы согласованного pадиоприемника 4 и полосового фильтра 13, а сигнал с усилителя мощности 3 поступает в блок антенны 1.This is ensured by the formation of two frequencies: reference f o (measuring) and carrier f h (information). The reference frequency f o is allocated at the output of the second discrete divider 11, where f h (10 1 10 4 ) • f 0 . The implementation of discrete dividers 11, 17 (44) on hard digital logic (counters) provides temporary stability of the adopted frequency ratio. The relay route station alternately (in accordance with the address indication) from the “Reception” passive mode switches to the “Transmission” active mode (Fig. 4), sequentially broadcasting the reference cleanliness f o and radio broadcast information with carrier frequency f h in time . The switching of modes is provided by the third switch 21, controlled by the synchronizer 6. The frequency f o of the active station in the time interval t 1 -t 2 radiation is taken as the time standard F o relative to which the blocks 16 of the passive stations and the corresponding blocks (52) of the receiver-calculators located in reach zone, adjust the phase of the internal reference frequencies f o . The duration of the correction interval (t 1 -t 2 , Fig. 4) is determined by the nominal speed of the auto-tuning circuit. The active station sets the correction interval τ KF equal to an integer number of periods of the reference frequency M • T o fixed at the corresponding output of the decoder 14. The phase mismatch with respect to the frequency F o of the time standard from the outputs of the bandpass filters 19 (42) is extracted by phase discriminators 18 (43), and the time gating by keys 16 ( 51) controlled by synchronizers 6 (31). It is easy to provide key management 16 (51) by the condition of target (selective) gating. This avoids integer phase correction errors in the stationary relay cycle, due to the restrictions imposed by a fixed time interval of auto-tuning. A priori information about the value of M allows the blocks of synchronizers of passive stations and receiver-calculators to eliminate a malfunction in the system by prematurely interrupting the correction mode (closing keys 16, 51). The real option is to set a safe correction interval by counting the number of cycles (periods) at the outputs of the bandpass filters 19 (42). In synchronizers 6 (31), logic signals are generated to prohibit the continuation of the analysis if the coding address (t 2 -t 3 , Fig. 5) of the input radio message does not match the expected (or expected for receiver-calculators). In the "Transmission" mode at a temporary t 2 -t 4 (Fig. 4) with a carrier f h, the frequency f o provides a tough time reference for the information and radio transmission of fixed activity (τ K • T o , where K is an integer). One embodiment of the structure and timing of the reference frequency f o is shown in FIG. 5. By combining the time boundaries of the components of the radio package with a fixed phase (0 o , 180 o ) of the reference frequency f o (highlighted in dashed lines in Figs. 4 and 5), the stability of the formation and reading of information is achieved. The hardware simply enough provides a fixed time shift of the beginning of formation t 3 of the information and radio message from the moment t 2 of the carrier frequency f h is turned on . This makes it possible to exclude the influence of transients in the circuits of matched radio receivers 4 (29) on the assessment of the detection of the pilot signal of the radio transmission. It is not ruled out that it is possible to add additional information to informational radio packages, for example, station's own parameters (code, coordinates), coding quantities, etc. This is facilitated by a system algorithm that does not limit the frequency ratio f h / f o , on which the information capacity of a fixed time duration t depends. Information about the station code is stored in the second register 27. By introducing additional links, it is possible to change the station code by the dispatcher if it becomes necessary to restrict or block access to the system. Together, the comparison circuit 26 and the synchronizer 6, which analyzes the signal of the block 26 at the time interval t 2 t 3 (Fig. 5), recognizes the received code. In the active mode, when the input of the matched receiver 4 of the station is blocked, zeroing of the counter 13 is carried out by the synchronizer 6 at the moments of fixing the digital codes of numbers M and (K + z). Thus, the duration of the "Transmission" mode is determined by the condition: t ass. (К + Z + M) • Т о , where z is a number (0, 1, 2, 3,), which determines the time shift of the beginning of the information broadcasting. The "Transmission" mode is provided by the first switch 2: the inputs of the matched radio receiver 4 and the bandpass filter 13 are blocked, and the signal from the power amplifier 3 enters the antenna unit 1.
Априорная информации о длительности пилот-сигнала ( τп.с. ) и временной привязке его фронтов к фиксированным фазам (0o, 180o) опорной частоты fo существенно упрощает требования к реализациям согласованного pадиоприемника 4(29) и обнаружителя 25(47). Структура последнего упрощается и тем, что с синхронизатора 6(31) в него поступает информация о порядковом номере цикла (периода) опорного сигнала fo, снимаемая с выхода дешифратора 14(54). Вследствие этого допускается погрешность фиксации пилот-сигнала обнаружителем 25(47) в пределах всего импульса (при τп.с. To). Априорная информация о его временной привязке предоставляет возможность синхронизатору 6(31) использовать для точной фиксации совпадающий во времени импульс с выхода блока 15(45). Повышенная точность обеспечивается фиксацией и последующим учетом в вычислениях координат Xo, Yo объекта фазовой "невязки" частот fo опорных станций ( τ
Цифровое представление информации позволяет выбрать оптимальный способ его кодирования 9 (например, последовательный код, Манчестерский код и т.п. ). На наш взгляд, предпочтителен двойной Манчестерский код, который при любых комбинациях выходной информации не изменяет постоянной составляющей сигнала. Включением в состав согласованных pадиоприемников 4(29) соответствующих узлов обеспечивается декодирование входного сигнала. Не исключены специфические моменты, накладывающие ограничения, вследствие чего коэффициенты преобразований блоков кодирования и декодирования необходимо принять равными 1. Принимая во внимание насыщенность эфира помехами, помехоустойчивость информационного pадиоканала предпочтительно обеспечить использованием частотной модуляции в блоке 10, если решаемая задача не накладывает специфических ограничений на вид модуляции. При этом опорная частота fo, используемая для фазовых измерений, не модулируется.The digital presentation of information allows you to choose the optimal method of encoding 9 (for example, a serial code, Manchester code, etc.). In our opinion, the double Manchester code is preferable, which does not change the constant component of the signal with any combination of output information. By including the corresponding nodes in the composition of the coordinated radios 4 (29), decoding of the input signal is provided. Specific moments imposing restrictions are not ruled out, as a result of which the conversion coefficients of the coding and decoding units must be taken equal to 1. Taking into account the saturation of the ether with interference, the noise immunity of the information radio channel is preferably ensured by using frequency modulation in block 10 if the problem being solved does not impose specific restrictions on the type of modulation . In this case, the reference frequency f o used for phase measurements is not modulated.
Функциональная схема приемника-вычислителя (фиг. 3) имеет много общих блоков (28, 29, 39, 42, 43, 44, 45, 47, 49, 51, 52, 53 и 54) со структурой станции (фиг. 1). Это позволяет сократить описание работы ссылками на вышеприведенный текст. Информация о параметрах привязки всех станций трассы ретрансляции, заложенная в блоке памяти 41 приемников-вычислителей, выбирается по мере необходимости в первый блок регистров 36 формированием соответствующих адресов ячеек памяти 41. В число параметров привязки станций входят их координаты на местности X, Y и высоты антенн H. Величины последних складываются из двух составляющих: геодезических высот места и высот установки приемопередающих антенн. В реальных условиях кроме визуальной индикации вычисленных координат объекта Xo, Yo, желательна индикация кодов опорных станций из блока регистров 36. В сложных условиях это обеспечивает дополнительный контроль за достоверностью функционирования приемника-вычислителя.The functional diagram of the receiver-computer (Fig. 3) has many common blocks (28, 29, 39, 42, 43, 44, 45, 47, 49, 51, 52, 53 and 54) with the structure of the station (Fig. 1). This allows you to reduce the description of the work with links to the above text. Information about the binding parameters of all stations of the relay route, stored in the memory block 41 of the receiver-calculators, is selected as necessary in the first block of
Определим алгоритмические и аналитические соотношения, которые могут быть заложены в структуры специализированных блоков 32, 33. Решение задачи упрощено использованием аппарата вычислений на плоскости, а не на сфере. Такое упрощение допустимо, исходя из введенного ограничения ближняя навигация. Определим исходные данные задачи, используя для наглядности фиг.2 и 6: 1) известные параметры опорных станций A(Xa, Ya, Ha), B(Xb, Yb, Hb), D(Xd, Yd, Hd), P(Xp, Yp, Hp) и величину Ho приемника-вычислителя; 2) результаты измерения приемной системой временных интервалов T
Решение задачи будем искать через вычисление дальностей Sa, Sb, Sd от объекта C (Xo, Yo, Ho) до опорных станций A, B, D. При фиксированной скорости распространения pадиоволны Vp/в величины дальностей зависят от Δtp, Δta, Δtb, Δtd времен прохождения фронта pадиоволны от объекта до соответствующих опорных станций P, A, B, D.We define the algorithmic and analytical relationships that can be embedded in the structures of
We will seek a solution to the problem by calculating the ranges S a , S b , S d from the object C (X o , Y o , H o ) to the reference stations A, B, D. For a fixed propagation velocity of the radio wave V p / in the range values depend on Δt p , Δt a , Δt b , Δt d of the propagation times of the front of the radio wave from the object to the corresponding reference stations P, A, B, D.
Запишем систему уравнений, связывающую приведенные временные параметры
Здесь мы имеем систему из трех уравнений при четырех неизвестных, которая напрямую не может быть решена. В выражении (1) изначально неопределенной величине Δtp придается нулевое значение. Неопределенность Δtp вполне естественна, так как вычислитель не имеет временной опорной точки (отсутствие синхронизации с моментом pадиоизлучения станции P). Задача решается методом последовательного приближения (итераций). Вычислительное загрубление начальным условием Δtp 0, дающее приблизительные координаты объекта, в последующих циклах измерений устраняется, так как Δtp вычисляется корректором приемника:
а результат подставляется в соответствующие выражения. Неопределенность Δtp автоматически устраняется, когда из трех опорных станций создается замкнутый цикл ретрансляции сигнала. Использование является спецификой предложенного решения, которое не является единственно возможным, а потому этот частный случай вынесен в п.3 формулы.We write the system of equations relating the reduced time parameters
Here we have a system of three equations with four unknowns, which cannot be directly solved. In expression (1), an initially undetermined quantity Δt p is assigned a zero value. The uncertainty Δt p is quite natural, since the computer does not have a temporary reference point (lack of synchronization with the moment of radio emission of station P). The problem is solved by the method of successive approximation (iterations). Computational coarsening by the initial condition Δt p 0 giving approximate coordinates object in subsequent measurement cycles is eliminated, since Δt p is calculated by the corrector of the receiver:
and the result is substituted into the corresponding expressions. The uncertainty Δt p is automatically eliminated when a closed signal relay cycle is created from the three reference stations. Using is the specificity of the proposed solution, which is not the only possible one, and therefore this particular case is presented in paragraph 3 of the formula.
Объединим все известные параметры уравнений (1)-(3), соответственно обозначив их через t
Тогда система уравнений (1)-(3) будет иметь вид:
Отсюда найдем временные величины удаленности от опорных станций:
Преобразуем временные величины Δta, ΔTb, Δtd в метрические Sa, Sb, Sd удаленности от опорных станций:
Запишем систему уравнений модулей прямых, проведенных через две точки (параметры объекта и опорной станции):
где
ΔHa = Ho-Ha, ΔHb = Ho-Hb, ΔHd = Ho-Hd.
Из этой системы (13) определим значения Xo, Yo. Опуская промежуточные выкладки, запишем:
где
K2 = S
Определив численное значение Yo, подставим его в выражение (14) и вычислим значение Xo.Combine all the known parameters of equations (1) - (3), respectively designating them by t
Then the system of equations (1) - (3) will have the form:
From here we find the temporary distance from the reference stations:
We transform the temporary values Δt a , ΔT b , Δt d into metric S a , S b , S d the distances from the reference stations:
We write the system of equations for the modules of lines drawn through two points (parameters of the object and reference station):
Where
ΔH a = H o -H a , ΔH b = H o -H b , ΔH d = H o -H d .
From this system (13) we determine the values of X o , Y o . Omitting the intermediate calculations, we write:
Where
K 2 = S
Having determined the numerical value of Y o , substitute it in expression (14) and calculate the value of X o .
Приведенные выражения, отражающие достаточность условий для вычисления координат объекта Xo, Yo в прямоугольной ортодромической системе координат лишь один из вариантов решения (возможно не самый оптимальный с позиции минимизации вычислительного процесса). Известными преобразованиями [1, с. 213] обеспечивается переход к географическим координатам. Громоздкость вычислительных формул создает несомненные сложности их аппаратного обеспечения. Оптимальным решением является программная реализация вычислений на микропроцессорной основе. В структуре приемного устройства функционально выделены вычислитель 32 дальностей Sa, Sb, Sd и вычислитель 33 координат Xo, Yo, входы которых связаны с блоками исходных данных. В соответствии с представленными выше выражениями это блок памяти 41 параметров станций, второй блок регистров 37 хранения результатов измерений (T
Измерение временных параметров (T
Таким образом, описанная выше РНС Багис-А потенциально обеспечивает предельную точность измерения, ограниченную лишь аппаратурной и вычислительной погрешностью компонентов системы. Время одного цикла измерения зависит от протяженности трассы, числа станций ретрансляторов, опорной частоты fo и быстродействия вычислителей координат. Примем длину трассы l=500 км, которую обслуживают N станций ретрансляторов. Частоту fo примем равной 100 кГц (аналогично PHC Лоран-С). Длительность τзад. ограничивается величиной τзад. Рцик.• To, где Pцик.- число периодов, отводимых на режим "Коррекция" и формирование pадиопосылки. При Pцик. 100 имеем τзад. 1 мс. При N 50 суммарная задержка Σзад. 50 мс. Время прохождения pадиоволной всей трассы <2 мс. Отсюда частота обновления результатов измерения ≈ 20 Гц (если вычисление координат Xo, Yo объекта вписывается в интервал 50 мс). При скорости Vc судна 20 км/ч динамическая ошибка не превышает 0,5 м. Дискретность выходной информации может быть сглажена включением на выходе приемника-вычислителя блока экстраполяции координат (математический аппарат сплайн-функций позволяет с большой точностью описать любую траекторию). Оценим влияние на точность измерения доплеровского сдвига частоты (ДСЧ): ДСЧ ± fo • Vc/Vp/в≈±2 • 10 -3 Гц.Thus, the Bagis-A RS described above potentially provides the ultimate measurement accuracy, limited only by the hardware and computational error of the system components. The time of one measurement cycle depends on the length of the route, the number of relay stations, the reference frequency f o and the speed of the coordinate computers. We take the path length l = 500 km, which is served by N relay stations. We take the frequency f o equal to 100 kHz (similar to PHC Laurent-C). Duration τ ass. limited by the value of τ ass. P cycle. • T o , where P cyc. - the number of periods allocated to the "Correction" mode and the formation of the radio package. When P cycle. 100 we have τ ass. 1 ms At
Тогда при τзад. 1 мс временная нестабильность не превысит 0,02 нс, что составит лишь 2 • 10-6 долю периода To (если ДСЧ оценить как нестабильность Δf /fг 2 • 10-8). Это настолько малая величина, что практически не сказывается на точности измерений. При этих условиях номинальная мощность типовых станций должна обеспечивать радиус действия ≈ 20 км, что легко реализуется портативными радиостанциями при хорошо оборудованной антенне. В такие же габариты вписываются и приемники-вычислители.Then for τ ass. 1 ms, the temporary instability will not exceed 0.02 ns, which will be only 2 • 10 -6 fraction of the period T o (if the DSL is estimated as instability Δf / f g 2 • 10 -8 ). This value is so small that it practically does not affect the accuracy of measurements. Under these conditions, the nominal power of typical stations should provide a range of ≈ 20 km, which is easily implemented by portable radios with a well-equipped antenna. The receivers-calculators fit into the same dimensions.
Отсюда несложно сделать выводы о реальной стоимости всего комплекса. Погрешностью длительности τзад. при нестабильностях генераторов Δf /fг 10-8 ввиду малости (≈ 0,01 нс) можно пренебречь. Для безлоцманской проводки судов достаточно иметь в бортовых устройствах памяти координаты опорной траектории фарватера. В этом случае не представляет технических сложностей документирование точности проводки судов. Информация о координатах опорной траектории должна предоставляться специализированной береговой службой надзора, чье инспектирующее судно имеет возможность при хорошей видимости точно пройти по предписанному фарватеру с фиксацией координат на магнитную ленту или диск. Впоследствие эта информация, многократно тиражируемая, вводится в электронную память судов.From here it is easy to draw conclusions about the real value of the whole complex. The duration error τ ass. with generator instabilities Δf / f g 10 -8 due to smallness (≈ 0.01 ns) can be neglected. For pilotless pilotage, it is enough to have the coordinates of the reference path of the fairway in the on-board memory devices. In this case, it does not present technical difficulties to document the accuracy of pilotage. Information about the coordinates of the reference trajectory should be provided by a specialized coastal surveillance service, whose inspecting vessel is able, with good visibility, to accurately follow the prescribed channel with fixing the coordinates to magnetic tape or disk. Subsequently, this information, repeatedly replicated, is entered into the electronic memory of the ships.
Структурные реализации используемых блоков не нуждаются в пояснениях. Работа РНС наглядно поясняется эпюрами напряжений фиг.7. Предельная точность зависит от чувствительности и линейности фазовых дискриминаторов при малых рассогласованиях. Нелинейности при больших рассогласованиях не вносят ошибки, так как отрабатываются цепями автоподстройки. Выходной сигнал фазовых дискриминаторов 18(43) зависит от амплитуды входных сигналов, поэтому реализации активных полосовых фильтров 19(42) должны обеспечивать стабильность выходных сигналов введением узлов АРУ (см. примечание). Structural implementations of the blocks used do not need explanation. The work of the RNS is clearly illustrated by the voltage diagrams of Fig.7. Ultimate accuracy depends on the sensitivity and linearity of phase discriminators with small discrepancies. Non-linearities with large discrepancies do not introduce errors, since they are worked out by auto-tuning circuits. The output signal of the phase discriminators 18 (43) depends on the amplitude of the input signals; therefore, the implementation of active bandpass filters 19 (42) should ensure the stability of the output signals by introducing AGC nodes (see note).
Реализации структур синхронизаторов 6(31) не представляют сложностей. Например, один из вариантов структуры синхронизатора 6 станции содержит 16 логических схем И, 2 логические схемы ИЛИ, 2 счетчика, блок памяти, дешифратор и 4 триггера. Эта громоздкая в электрическом представлении схема реализуется всего на 6-8 корпусах типовых микросхем. Implementations of synchronizer structures 6 (31) are not difficult. For example, one of the options for the structure of the station synchronizer 6 contains 16 AND logic circuits, 2 OR logic circuits, 2 counters, a memory block, a decoder, and 4 triggers. This circuit is cumbersome in electrical representation and is implemented on only 6-8 cases of typical microcircuits.
П р и м е ч а н и е. Обеспечить высокую линейность дискриминационной характеристики блоков 18, 43 во всем диапазоне рассогласований достаточно сложно, поэтому не приводится вариант, допускающий исключение блоков коррекции фазы 16, 52 и 20, 51. NOTE It is quite difficult to ensure a high linearity of the discriminatory characteristics of
Источники информации
1. Лесков М.М. Баранов Ю.К. Гаврюк М.И. Навигация. М. Транспорт, 1986.Sources of information
1. Leskov M.M. Baranov Yu.K. Gavryuk M.I. Navigation. M. Transport, 1986.
2. Справочник. Измерения в электронике./Под ред. В.А.Кузнецова. М. 1987. 2. Reference. Measurements in Electronics./ Ed. V.A. Kuznetsova. M. 1987.
3. Кондрюшин В.Г. Определение места судна. М. Транспорт, 1984. 3. Kondryushin V.G. Determining the position of the vessel. M. Transport, 1984.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95106801A RU2097780C1 (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Radio-navigational system (bagis-a) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95106801A RU2097780C1 (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Radio-navigational system (bagis-a) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95106801A RU95106801A (en) | 1997-01-20 |
RU2097780C1 true RU2097780C1 (en) | 1997-11-27 |
Family
ID=20167225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95106801A RU2097780C1 (en) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | Radio-navigational system (bagis-a) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2097780C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614039C2 (en) * | 2012-02-10 | 2017-03-22 | Таль | Method for determining reliability index associated with rolling stock movement trajectory of object |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2496271C1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-10-20 | Владимир Петрович Панов | Radio system |
CN110471416A (en) * | 2019-08-20 | 2019-11-19 | 天津大学 | Unmanned boat control system based on RTK high accuracy positioning |
-
1995
- 1995-04-27 RU RU95106801A patent/RU2097780C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Лесков М.М., Баранов Ю.К., Гаврюк М.И. Навигация. - М.: Транспорт, 1986, с. 213. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614039C2 (en) * | 2012-02-10 | 2017-03-22 | Таль | Method for determining reliability index associated with rolling stock movement trajectory of object |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95106801A (en) | 1997-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1082621B1 (en) | System and method for distance measurement by inphase and quadrature signals in a radio system | |
US3889264A (en) | Vehicle locating system utilizing AM broadcasting station carriers | |
US4636795A (en) | Radio ranging, navigation, and location system with correction for systematic errors | |
US6492945B2 (en) | Instantaneous radiopositioning using signals of opportunity | |
EP0880712B1 (en) | Position determining system | |
KR100766558B1 (en) | Improvements in radio positioning systems | |
US2440250A (en) | Radio location system | |
Fried | Principles and simulation of JTIDS relative navigation | |
US3068473A (en) | System for supervision of vehicles | |
US3378837A (en) | Precision tracking system | |
RU2097780C1 (en) | Radio-navigational system (bagis-a) | |
US3710331A (en) | Range change method of determining positions | |
US3255900A (en) | Compatible airborne navigation-air traffic control and collision avoidance system | |
Swanson et al. | The Omega navigation system | |
RU2108613C1 (en) | Radionavigation system for controlling flight and landing of flying vehicle "bagis-sm" | |
US3183504A (en) | Compatible airborne navigation-air traffic control and collision avoidance system | |
RU2746218C1 (en) | Radionavigation multi-position differential distance system | |
RU2783257C1 (en) | Method and system for determining the relative position of aerial vehicles | |
RU44190U1 (en) | NAVIGATION SYSTEM | |
US2975417A (en) | Long range radio navigation system | |
O'Sullivan | Tracking systems employing the delay-lock discriminator | |
de Wit et al. | Combined backscatter and forward scatter radar detection of people | |
Ko et al. | Proposal of generalized vernier effect and its practical advantage for RF time-of-flight ranging between sensor nodes in wireless sensor networks | |
RU2030755C1 (en) | Radio-navigation system | |
Gibson | Pinpoint—radio system for locating and monitoring vehicles |