RU2576023C1

RU2576023C1 - Unified atmosphere radio sounding system

Info

Publication number: RU2576023C1
Application number: RU2014132374/07A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Элизбарович Иванов; Андрей Викторович Гусев; Олег Васильевич Плохих; Сергей Иванович Кудинов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС"
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2016-02-27

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: invention can be used when upgrading and designing new radio sounding systems with high accuracy, reliability and faster transmission of telemetric information from on-board an aerological radiosonde to a ground radar station. Disclosed is the unified atmosphere radio sounding system which enables to operate in three modes: radar location, radio direction-finding, radio navigation.

EFFECT: high reliability and accuracy of transmitted telemetric information on meteorological parameters atmosphere of the atmosphere.

3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при модернизации и разработке новых систем радиозондирования (CP) с повышенной точностью, надежностью и ускоренной передачей телеметрической информации с борта аэрологического радиозонда (АРЗ) на наземную радиолокационную станцию (РЛС).The invention relates to radio engineering and can be used in the modernization and development of new radiosonde (CP) systems with increased accuracy, reliability and accelerated transmission of telemetric information from an aerological radiosonde (ARZ) to a ground-based radar station.

Общей проблемой при проектировании и эксплуатации CP является создание высокоточных систем измерения координат АРЗ, недорогих конструкций АРЗ, обеспечивающих измерение с минимальной погрешностью метеорологических параметров атмосферы (ΜΠΑ), надежную передачу телеметрической информации с борта АРЗ на наземную РЛС в оперативном радиусе действия системы АРЗ-РЛС. Самостоятельной проблемой при создании и эксплуатации CP является обеспечение надежной и точной передачи телеметрической информации о ΜΠΑ с борта АРЗ на РЛС в условиях замирания сигнала радиозонда из-за его раскачивания и неравномерной диаграммы направленности антенны.A common problem in the design and operation of CP is the creation of high-precision ARZ coordinate measurement systems, low-cost ARZ designs that provide measurement with minimal error of atmospheric meteorological parameters (ΜΠΑ), reliable transmission of telemetry information from the ARZ to the ground radar within the operational radius of the ARZ-radar system. An independent problem in the creation and operation of a CP is to ensure reliable and accurate transmission of telemetry information from the ARZ to the radar in conditions of fading of the radiosonde signal due to its swinging and uneven antenna pattern.

Известна система радиозондирования атмосферы радиолокационного типа «Метеорит-РКЗ» работающая в диапазоне частот 1780 МГц (см. Ермаков В.И., Кузенков А.Ф., Юрманов В.А. Системы зондирования атмосферы. Л.: - Гидрометиздат, 1977, 304 с.; Ламповый радиозонд типа РКЗ снабжен сверхрегенеративным приемопередатчиком (СГШ), который совместно с наземной РЛС «Метеорит» обеспечивает измерение угловых координат, наклонной дальности по запросному радиоимпульсу и передачу на РЛС метеорологической информации, которая осуществляется путем амплитудной манипуляции излучения СПП телеметрическим сигналом. Достоинством CP типа «Метеорит-РКЗ» является полная автономность работы, невысокая стоимость измерения ΜΠΑ в оперативном радиусе действия до 250 км.Known radio sounding system of the atmosphere of the radar type "Meteorite-RKZ" operating in the frequency range 1780 MHz (see Ermakov V.I., Kuzenkov A.F., Yurmanov V.A. Atmospheric sounding systems. L .: - Gidrometizdat, 1977, 304 s.; The RKZ-type tube radio probe is equipped with a super-regenerative transceiver (SGS), which, together with the ground-based Meteorite radar, provides measurement of angular coordinates, oblique range from the requested radio pulse and transmission of meteorological information to the radar, which is carried out by amplitude manipulator tion radiation CPR telemetry signal. The advantage of the CP type "meteorite-RHM" is a complete autonomy of operation, low cost ΜΠΑ measuring the operational range of up to 250 km.

Недостатком системы является низкая помехозащищенность CP при амплитудной модуляции телеметрическим сигналом излучения СПП, большой интервал передачи цикла метеорологической информации (цикла телеметрических частот измерительного преобразователя АРЗ) в течение 20 секунд, что снижает надежность и точность измерения ΜΠΑ в условиях замирания сигнала АРЗ при его раскачивании.The disadvantage of the system is the low noise immunity of CP during amplitude modulation of the SPP radiation by a telemetric signal, the large interval of transmission of the meteorological information cycle (telemetry frequency cycle of the ARZ measuring transducer) for 20 seconds, which reduces the reliability and accuracy of measurement ΜΠΑ in conditions of ARZ signal fading when it swings.

Известна система радиозондирования атмосферы радиолокационного типа АВК-МРЗ, работающая в диапазоне 1780 МГц (Ефимов А.А. Принципы работы аэрологического информационно-вычислительного комплекса АВК - 1. - М.: Гидрометеоиздат, 1989, 149 с.; Зайцева Н.А. Аэрология. - М.: Гидрометеоиздат,1990, 325 с.). Полупроводниковый АРЗ типа МРЗ-3 снабжен сверхрегенеративным приемопередатчиком (СПИ), который совместно с наземной РЛС АВК-1 обеспечивает измерение угловых координат, определение наклонной дальности по запросному радиоимпульсу и передачу на РЛС метеорологической информации, которая осуществляется путем модуляции поднесущей (суперирующей) частоты СПП телеметрическим сигналом. Достоинством CP типа АВК-МРЗ является высокий уровень автоматизации обработки информации, полная автономность работы, невысокая стоимость измерения ΜΠΑ в оперативном радиусе действия до 250 км.A well-known radio sounding system for the atmosphere of the radar type AVK-MRZ operating in the range of 1780 MHz (Efimov A.A. Principles of operation of the aerological information and computer complex AVK - 1. - M .: Gidrometeoizdat, 1989, 149 pp .; Zaitseva N.A. Aerology . - M .: Gidrometeoizdat, 1990, 325 p.). The semiconductor ARZ of type MRZ-3 is equipped with a super-regenerative transceiver (SPI), which together with the ground-based radar AVK-1 provides the measurement of angular coordinates, the determination of the slant range by the request radio pulse and the transmission of meteorological information to the radar, which is carried out by modulating the subcarrier (superimposing) frequency of the SPP telemetric signal. The advantage of CP type AVK-MRZ is a high level of automation of information processing, complete autonomy of work, low measurement cost ΜΠΑ in the operational radius of up to 250 km.

Недостатком системы, при всех ее достоинствах, является значительное потребление электроэнергии, а также большой интервал передачи цикла метеорологической информации (цикла телеметрических частот измерительного преобразователя АРЗ) в течение 20 секунд, что снижает надежность и точность измерения ΜΠΑ, нарушает устойчивость автосопровождения сигнала АРЗ по угловым координатам, затрудняет прием и обработку телеметрического сигнала при больших скважностях.The disadvantage of the system, with all its advantages, is significant power consumption, as well as a large transmission interval of the meteorological information cycle (telemetry frequency cycle of the ARZ measuring transducer) for 20 seconds, which reduces the reliability and accuracy of the measurement ΜΠΑ, violates the stability of the ARZ signal auto-tracking in angular coordinates , complicates the reception and processing of the telemetric signal at large duty cycles.

Известны однотипные малогабаритные полупроводниковые РЛС МАРЛ и «Вектор-М», которые совместно с АРЗ типа МРЗ-3 обеспечивают измерение угловых координат, определение наклонной дальности по запросному радиоимпульсу и передачу на РЛС метеорологической информации, которая осуществляется путем модуляции поднесущей (суперирующей) частоты СПП телеметрическим сигналом (см. Иванов В.Э., Фридзон М.Б., Ессяк С.П. «Радиозондирование атмосферы. Технические и метрологические аспекты - разработки и применения радиозондовых измерительных средств», под ред. В.Э.Иванова. Екатеринбург: УрО РАН, 2004, 596 с., ISBN 5-7691-1513-0). Достоинством CP типа МАРЛ-МРЗ, «Вектор-М»-МРЗ является низкое энергопотребление, высокая автоматизация управления комплексом и обработки информации, полная автономность работы, низкая стоимость измерения ΜΠΑ в оперативном радиусе действия CP (до 250 км).Known for the same type of small-sized semiconductor radar MARL and "Vector-M", which together with the ARZ type MRZ-3 provide the measurement of angular coordinates, the determination of the slant range by the requested radio pulse and the transmission of meteorological information to the radar, which is carried out by modulating the subcarrier (superimposing) frequency of the SPP telemetry a signal (see Ivanov V.E., Fridzon MB, Yesyak S.P. “Radiosounding of the atmosphere. Technical and metrological aspects - development and application of radiosonde measuring tools”, according to Ed V.E.Ivanova Ekaterinburg... UB RAS, 2004 with 596, ISBN 5-7691-1513-0). The advantage of the MARL-MRZ, Vector-M and MRZ type CPs is low power consumption, high automation of complex management and information processing, full autonomy, low measurement cost ΜΠΑ in the operational radius of the CP (up to 250 km).

Все указанные выше CP могут работать в радиопеленгационном режиме при использовании в составе радиозонда датчика давления. В этом случае передатчик РЛС для определения наклонной дальности до радиозонда не используется. Высота подъема АРЗ определяется по показаниям калиброванного датчика давления.All the above CPs can operate in direction finding mode when using a pressure sensor as part of the radiosonde. In this case, the radar transmitter is not used to determine the oblique range to the radiosonde. The lifting height of the ARZ is determined by the readings of a calibrated pressure sensor.

Недостатком указанных CP, при всех достоинствах, является большой интервал передачи цикла метеорологической информации (цикла телеметрических частот измерительного преобразователя АРЗ) в течение 20 секунд, что снижает надежность и точность измерения ΜΠΑ, нарушает устойчивость автосопровождения сигнала АРЗ по угловым координатам, затрудняет прием и обработку телеметрического сигнала при больших скважностях.The disadvantage of these CPs, with all its advantages, is the large transmission interval of the meteorological information cycle (telemetry frequency cycle of the ARZ measuring transducer) for 20 seconds, which reduces the reliability and accuracy of measurement ΜΠΑ, violates the stability of the ARZ signal auto-tracking in angular coordinates, and complicates the reception and processing of telemetric Signal at large wells.

Известны системы радиозондирования атмосферы радионавигационного типа, использующие для определения координат радиозонда сигналы СНРС ГЛОНАСС/GPS/GALILEO (см. патент РФ №2480791, патенты РФ на полезные модели №106758, №109297).Known radio sounding systems of the atmosphere of the radio navigation type, using for determining the coordinates of the radiosonde signals SNRS GLONASS / GPS / GALILEO (see RF patent No. 2480791, RF patents for utility models No. 106758, No. 109297).

Их достоинством является высокая точность определения текущих координат в течение времени всего полета АРЗ. Известным недостатком систем радиозондирования атмосферы радионавигационного типа является снижение надежности получения координатной информации в радионавигационном режиме работы CP при подавлении приемного модуля АРЗ сигналов СНРС ГЛОНАСС/GPS/GALILEO из-за непреднамеренных помех техногенного характера (системы сотовой связи).Their advantage is the high accuracy of determining the current coordinates during the entire ARZ flight. A well-known drawback of atmospheric radio sounding systems of the radio navigation type is the decrease in the reliability of obtaining coordinate information in the radio navigation mode of CP operation while suppressing the receiving module of ARZ signals of the GLRS GLONASS / GPS / GALILEO signals due to unintentional man-made interference (cellular communication systems).

Известна комплексная «Система радиозондирования атмосферы», см. патент РФ №127944 - прототип.A well-known integrated "atmosphere sounding system", see RF patent No. 127944 - prototype.

Комплексная система радиозондирования атмосферы, содержащая навигационный аэрологический радиозонд, навигационные системы GPS и ГЛОНАСС, радиолокатор слежения и приема телеинформации, отличающаяся тем, что в нее введены блок приема навигационных сигналов, блок приема и обработки навигационной и телеметрической информации и блок коммутации сигналов со следующими соединениями: навигационные системы GPS и ГЛОНАСС первым и вторым радиоканалами соответственно соединены с навигационным аэрологическим радиозондом и антенной блока приемника навигационных сигналов наземной части системы, выход этого приемника соединен с первым входом блока обработки информации и управления, со вторым входом которого соединен выход пульта управления радиолокатора, первый выход блока обработки информации и управления соединен с передатчиком запросных сигналов радиолокатора, второй выход - с блоком приема и обработки навигационной и телеметрической информации, третий и четвертый - с первым и вторым входами блока коммутации сигналов в угломестной плоскости ε и β, а его третий и четвертый входы соединены с первым и вторым выходами соответственно блока приема обработки навигационной и телеметрической информации, выходы ε и β блока коммутации сигналов соединены с системой управления приводом антенной системы радиолокатора, причем собственно радиолокатор содержит антенную систему, привод антенной системы, пульт управления, блок управления приводом и передатчик запросного сигнала со следующими соединениями: антенная система через пульт управления соединена с вторым входом блока обработки и информации, выход передатчика запросного сигнала соединен с входом запуска антенной системы, входы ε и β соединены с одноименными выходами привода антенной системы, входы которого через систему управления соединены по ε и β с выходами блока управления и коммутации сигналов; антенная система радиолокатора третьим радиоканалом соединена с навигационным аэрологическим радиозондом в двух режимах: либо двунаправленном по принципу «запрос - ответ», либо однонаправленном в режиме слежения в зависимости от применяемого типа радиолокатора.An integrated atmospheric radio sounding system comprising a navigation aerological radio probe, GPS and GLONASS navigation systems, a tracking and receiving radar information radar, characterized in that it includes a unit for receiving navigation signals, a unit for receiving and processing navigation and telemetry information, and a signal switching unit with the following connections: GPS and GLONASS navigation systems are connected by the first and second radio channels to the navigation aerological radio probe and the antenna of the receiver unit, respectively and the navigation signals of the ground-based part of the system, the output of this receiver is connected to the first input of the information processing and control unit, the second input of which is connected to the output of the radar control panel, the first output of the information processing and control unit is connected to the transmitter of the radar request signals, and the second output is to the reception unit and processing navigation and telemetry information, the third and fourth - with the first and second inputs of the signal switching unit in the elevation plane ε and β, and its third and fourth inputs s are connected to the first and second outputs of the navigation and telemetry information processing receiving unit, the outputs ε and β of the signal switching unit are connected to the drive control system of the radar antenna system, and the radar itself contains an antenna system, antenna system drive, a control panel, a drive control unit and request signal transmitter with the following connections: the antenna system is connected via the control panel to the second input of the processing and information unit, the output of the transmitter is a dew signal is connected to the start input of the antenna system, the inputs ε and β are connected to the same outputs of the drive of the antenna system, the inputs of which are connected via the control system in ε and β to the outputs of the control and signal switching unit; The third channel’s radar antenna system is connected to the navigation aerological radio probe in two modes: either bidirectional according to the “request-response” principle, or unidirectional in tracking mode, depending on the type of radar used.

Недостатком всех известных систем и ПРОТОТИПА, при всех их достоинствах, является следующее:The disadvantage of all known systems and PROTOTYPE, with all their advantages, is the following:

- снижение надежности получения координатной информации в радиолокационном режиме работы CP при подавлении ответного сигнала СПП АРЗ на запросный сигнал РЛС из-за непреднамеренных помех техногенного характера (системы сотовой связи), снижение точности определения высоты при значительных удалениях АРЗ в течение полета;- decrease in the reliability of obtaining coordinate information in the CP radar operation mode while suppressing the response signal of the SAR ARZ to the radar interrogation signal due to unintended interference of anthropogenic nature (cellular communication system), lower accuracy of determining the altitude at significant distances of the ARZ during the flight;

- снижение точности определения параметров ветра (скорости и направления) при больших удаления АРЗ в течение полета в радиопеленгационном режиме работы CP;- a decrease in the accuracy of determining wind parameters (speed and direction) at large ARZ distances during a flight in the direction finding mode of CP;

- снижение надежности получения координатной информации в радионавигационном режиме работы CP при подавлении приемного модуля АРЗ сигналов СНРС ГЛОНАСС/GPS/GALILEO из-за непреднамеренных помех техногенного характера (системы сотовой связи);- decrease in the reliability of obtaining coordinate information in the radio navigation mode of CP operation while suppressing the receiving module of the ARZ signals of the GLONASS / GPS / GALILEO SNRS due to unintended man-made interference (cellular communication system);

Технический результат достигается за счет объединения в унифицированной системе радиозондирования с пакетным методом передачи координатно-телеметрической информации, возможности реализации радиолокационного, радиопеленгационного и радионавигационного режимов работы СР.The technical result is achieved by combining in a unified radio sounding system with a batch method of transmitting coordinate telemetry information, the possibility of implementing radar, direction finding and radio navigation modes of SR.

Для решения поставленной задачи предлагается унифицированная система радиозондирования атмосферы, содержащая аэрологический радиозонд - АРЗ и наземную радиолокационную станцию - РЛС, причем АРЗ содержит блок первичных и вторичных преобразователей метеорологических параметров атмосферы - ΜΠΑ, микроконтроллер - МК со сверхрегенеративным приемопередатчиком - СПП, подключенным к антенне АРЗ, и пульт предполетной подготовки АРЗ со следующими соединениями: блок первичных и вторичных преобразователей ΜΠΑ через блок сопряжения МК, вычислитель и формирователь пакетной координатно-телеметрической информации МК - МК, далее через формирователь и модулятор суперирующего напряжения МК подключен через последовательно соединенные цепь автосмещения - СПП - и СВЧ-автогенератор - СПП - с антенной АРЗ-A1; также АРЗ соединен через разъем двухсторонней шиной связи с пультом предполетной подготовки; антенна A1 через двухсторонний радиоканал РК1 соединена с антенной А2 наземной РЛС, которая содержит следующие основные узлы: приемо-передающее устройство РЛС, блок управления РЛС и определения координат АРЗ, блок декодирования ПКТИ, блок вторичной обработки телеметрической информации - ТИ и выдачи ΜΠΑ потребителю с соответствующими соединениями, при этом имеем чисто радиолокационный режим определения пространственных координат АРЗ; при введении датчика атмосферного давления, подключенного к блоку сопряжения МК АРЗ, реализуется радиопеленгационный режим определения координат АРЗ; при введении приемного модуля ГЛОНАСС/GPS, подключенного к блоку сопряжения МК АРЗ и обеспечивающего через радиоканал РК2 прием сигналов созвездия навигационных спутников ГЛОНАСС/GPS, реализуется навигационный режим определения координат АРЗ.To solve this problem, a unified atmosphere radio sounding system is proposed, which contains an aerological radiosonde — ARZ and a ground-based radar station — a radar, with ARZ containing a block of primary and secondary converters of atmospheric meteorological parameters -, a microcontroller — MK with a super-regenerative transceiver — SPP, connected to the ARZ antenna, and ARZ pre-flight preparation console with the following connections: primary and secondary transducer block ΜΠΑ through the MK interface block, will calculate l and packet shaper jig telemetry information MK - MK, and further through a modulator driver IC superiruyuschego voltage is connected through series-connected self-bias circuit - NGN - and microwave oscillator - NGN - with ARP-A1 antenna; ARZ is also connected through a connector with a double-sided communication bus to the pre-flight training console; antenna A1 through a two-way radio channel PK1 is connected to antenna A2 of a ground-based radar, which contains the following main nodes: radar transceiver, radar control and coordinate determination unit ARZ, PKTI decoding unit, telemetry secondary processing unit - TI and delivery to the consumer with the corresponding connections, while we have a purely radar mode for determining the spatial coordinates of the ARZ; when an atmospheric pressure sensor is connected to the MK ARZ interface unit, a direction finding mode for determining the coordinates of the ARZ is implemented; upon introduction of the GLONASS / GPS receiving module connected to the ARZ MK interface unit and providing the GLONASS / GPS constellation constellation signals through the PK2 radio channel, the navigation mode for determining the coordinates of the ARZ is implemented.

На фиг. 1 изображена структурная схема унифицированной системы радиозондирования атмосферы (УСР), которая работает в радиолокационном режиме определения текущих координат АРЗ, на фиг. 2 - в радиопеленгационном режиме, на фиг. 3 - в радионавигационном режиме приема сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС/GPS/GALILEO.In FIG. 1 shows a structural diagram of a unified atmospheric radio sounding system (USR), which operates in the radar mode for determining the current coordinates of the ARZ, in FIG. 2 - in direction finding mode, in FIG. 3 - in the radio navigation mode, receiving signals from satellite radio navigation systems (SRNS) GLONASS / GPS / GALILEO.

На этих схемах изображено:These diagrams show:

1 - АРЗ, 2 - РЛС, 3 - ΜΠΑ, 4 - блок первичных (датчиков температуры, влажности и т.д) и вторичных (измерительных преобразователей) преобразователей ΜΠΑ (БПВП), 5 - блок сопряжения (БС) аналоговой и цифровой информации, 6 - вычислитель и формирователь пакетной координатно-телеметрической информации (ПКТИ), 7 - формирователь и модулятор суперирующего напряжения (ФМСН), 8 - микроконтроллер (МК), 9 - цепь автосмещения СВЧ-автогенератора, 10 - СВЧ-автогенератор (СВЧ-АГ) сверхрегенеративного приемопередатчика (СПП), 11 - устройство предполетной подготовки АРЗ (ППП), 12 - пульт предполетной подготовки АРЗ (ППП), 13 - блок контроля и записи параметров АРЗ (БКЗП), 14 - приемо-передающее устройство РЛС (ППУ), 15 - блок декодирования ПКТИ, 16 - блок определения координат и управления РЛС (БКУ), 17 - блок вторичной обработки телеметрической информации и выдачи ΜΠΑ (БВОТИ), 18 - потребитель ΜΠΑ, 19 - датчик давления, 20 - приемный модуль АРЗ (ПМ) сигналов ГЛОНАСС/GPS, 21 - созвездие спутников СНРС ГЛОНАСС/GPS/GALILEO, РК1 - двухсторонний канал связи АРЗ с РЛС, РК2 -беззапросный радиоканал связи созвездия спутников ГЛОНАСС/GPS/GALILEO с ПМ АРЗ.1 - ARZ, 2 - radar, 3 - ΜΠΑ, 4 - block of primary (temperature, humidity sensors, etc.) and secondary (measuring transducers) transducers ΜΠΑ (БПВП), 5 - block of interface (BS) of analog and digital information, 6 - calculator and generator of packet coordinate-telemetric information (PCTI), 7 - generator and modulator of supervoltage voltage (FMSN), 8 - microcontroller (MK), 9 - auto-bias circuit of a microwave oscillator, 10 - microwave oscillator (microwave-AG) super-regenerative transceiver (SPP), 11 - device preflight training ARZ (SPP), 1 2 - ARZ pre-flight preparation console (PPP), 13 - ARZ parameters monitoring and recording unit (BKZP), 14 - radar transceiver (PPU), 15 - PKTI decoding unit, 16 - radar coordinate determination and control unit (BCU) , 17 - secondary processing unit for telemetric information and issuing ΜΠΑ (BVOTI), 18 - consumer ΜΠΑ, 19 - pressure sensor, 20 - receiving module ARZ (PM) of GLONASS / GPS signals, 21 - constellation of satellites SNRS GLONASS / GPS / GALILEO, PK1 - a two-way communication channel between ARZ and radar, RK2 - a non-requesting radio channel for communication of the constellation GLONASS / GPS / GALILEO satellites with PM ARZ.

УСР на фиг. 1 имеет следующие соединения. Метеопараметры атмосферы 3 через блок первичных и вторичных преобразователей 4, затем через вычислитель и формирователь ПКТИ 6, затем через формировательи модулятор суперирующего напряжения СПП 7 поступает на цепь автосмещения СПП 9 и СВЧ-автогенератор СПП 10, нагруженный на антенну A1 АРЗ 1, устройство предполетной подготовки 11 АРЗ 1 двухсторонней шиной связи соединено с вычислителем и формирователем ПКТИ 6 в МК 8 АРЗ 1, который антенной A1 через радиоканал РК1 связан с антенной А2 РЛС 2 и через нее - с приемо-передающим устройством 14, которое связано с блоком определения координат и управления 16 и с блоком декодирования ПКТИ 15, один выход которого связан с блоком определения координат и управления 16, а другой выход - с блоком вторичной обработки ТИ и выдачи ΜΠΑ 17, выход последнего связан с блоком 16 и с потребителем ΜΠΑ 18.SSR in FIG. 1 has the following compounds. Atmospheric meteorological parameters 3 through a block of primary and secondary converters 4, then through a calculator and a shaper PCT 6, then through a shaper, a super-voltage modulator SPP 7 is fed to an autostructure circuit SPP 9 and a microwave SPP 10 generator loaded on antenna A1 ARZ 1, a preflight preparation device 11 ARZ 1 is a two-way communication bus connected to the PCTI 6 transmitter and shaper in MK 8 ARZ 1, which is connected through antenna RK1 to the antenna A2 of the radar 2 through antenna RK1 and through it to the transceiver 14, which but with the coordinate determination and control unit 16 and with the PKTI 15 decoding unit, one output of which is connected to the coordinate determination and control unit 16, and the other output is to the secondary processing unit of the TI and output ΜΠΑ 17, the output of the latter is connected to the block 16 and to the consumer ΜΠΑ 18.

УСР на фиг. 2 имеет те же соединения, что и на фиг. 1, но в нее дополнительно введен датчик давления 19, выход которого соединен с блоком сопряжения 5 МК 8.SSR in FIG. 2 has the same compounds as in FIG. 1, but a pressure sensor 19 is additionally introduced into it, the output of which is connected to the interface unit 5 MK 8.

УСР на фиг. 3 имеет те же соединения, что и на фиг. 1 и фиг. 2, но в нее введен приемный модуль сигналов СНРС ГЛОНАСС/GPS/GALILEO, вход которого через радиоканал РК2 связан с созвездием спутников ГЛОНАСС/GPS/GALILEO, а выход подключен к блоку сопряжения 5 МК 8.SSR in FIG. 3 has the same compounds as in FIG. 1 and FIG. 2, but the receiver module of the GLONASS / GPS / GALILEO SNRS signals is introduced into it, the input of which via the PK2 radio channel is connected to the constellation of GLONASS / GPS / GALILEO satellites, and the output is connected to the 5 MK 8 interface unit.

Унифицированная система радиозондирования атмосферы (УСР) работает в следующих режимах:The Unified Atmospheric Radiosounding System (USR) operates in the following modes:

1. Радиолокационный режим работы УСР обеспечивает измерение наклонной дальности до радиозонда импульсным методом за счет установки на АРЗ сверхрегенеративного приемопередатчика, обеспечивающего активный ответный сигнал на запросные радиоимпульсы передатчика РЛС в виде короткой ответной паузы в излучении передатчика АРЗ (см. патент РФ №2368916). Угловые координаты АРЗ по азимуту и углу места определяются методом равносигнальной зоны за счет сканирования диаграммы направленности антенны РЛС. Это позволяет определить направление ветра. Высота подъема АРЗ определяется с помощью измеренной наклонной дальности и угла места пеленга АРЗ. Передача телеметрической информации с борта АРЗ на наземную РЛС осуществляется в пакетном режиме (см. заявку №2013107294/07 по которой выдано положительное решение). РЛС определяет текущие координаты АРЗ, декодирует пакетную телеметрическую информацию ПТИ, вычисляет ΜΠΑ и осуществляет передачу информации о пространственном распределении ΜΠΑ потребителю ΜΠΑ.1. The radar mode of operation of the USR provides a measurement of the slant range to the radiosonde using the pulsed method due to the installation of a super-regenerative transceiver on the ARZ, which provides an active response signal to the interrogated radio pulses of the radar transmitter in the form of a short response pause in the radiation of the ARZ transmitter (see RF patent No. 2368916). The angular coordinates of the ARZ in azimuth and elevation are determined by the equal-signal area method by scanning the radiation pattern of the radar antenna. This allows you to determine the direction of the wind. The height of the ARZ lift is determined using the measured slant range and elevation angle of the ARZ bearing. Telemetry information is transmitted from the ARZ to the ground-based radar in packet mode (see application No. 2013107294/07 for which a positive decision was issued). The radar determines the current coordinates of the ARZ, decodes the packet telemetry information of the PTI, calculates ΜΠΑ and transmits information about the spatial distribution ΜΠΑ to the consumer ΜΠΑ.

2. В радиопеленгационном режиме работы УСР осуществляет определение высоты подъема АРЗ с помощью показаний датчика давления и вычислений по барометрической формуле (см. Иванов В.Э., Фридзон М.Б., Ессяк СП. «Радиозондирование атмосферы. Технические и метрологические аспекты разработки и применения радиозондовых измерительных средств», под ред. В.Э. Иванова. - Екатеринбург: УрО РАН, 2004, 596 с. ISBN 5-7691-1513-0). Угловые координаты АРЗ по азимуту и углу места определяются методом равносигнальной зоны за счет сканирования диаграммы направленности антенны РЛС. Это позволяет определить направление ветра. Передача телеметрической информации с борта АРЗ на наземную РЛС осуществляется в пакетном режиме. РЛС определяет текущие координаты АРЗ, декодирует пакетную телеметрическую информацию ПТИ, вычисляет ΜΠΑ и осуществляет передачу информации о пространственном распределении ΜΠΑ потребителю ΜΠΑ.2. In the radio direction finding mode of operation, the USR determines the height of the ARZ lift using the pressure sensor readings and calculations using the barometric formula (see Ivanov V.E., Fridzon MB, Yesyak SP. "Radio sounding of the atmosphere. Technical and metrological aspects of development and the use of radiosonde measuring instruments ", under the editorship of VE Ivanov. - Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2004, 596 pp. ISBN 5-7691-1513-0). The angular coordinates of the ARZ in azimuth and elevation are determined by the equal-signal area method by scanning the radiation pattern of the radar antenna. This allows you to determine the direction of the wind. Telemetry information is transmitted from the ARZ to the ground-based radar in batch mode. The radar determines the current coordinates of the ARZ, decodes the packet telemetry information of the PTI, calculates ΜΠΑ and transmits information about the spatial distribution ΜΠΑ to the consumer ΜΠΑ.

3. В радионавигационном режиме работы УСР осуществляет определение текущих координат, скорости и направления ветра, высоты подъема АРЗ с помощью показаний приемного модуля сигналов СНРС ГЛОНАСС/GPS/GALILEO (см. патенты РФ №2480791, №109297,106758). Передача телеметрической информации с борта АРЗ на наземную РЛС осуществляется в пакетном режиме.3. In the radio navigation mode of operation, the USR determines the current coordinates, wind speed and direction, elevation of the ARZ using the testimony of the receiving module of GLRS GLONASS / GPS / GALILEO signals (see RF patents No. 2480791, No. 109297.106758). Telemetry information is transmitted from the ARZ to the ground-based radar in batch mode.

Таким образом, предлагаемая УСР на основе использования пакетного метода передачи координатно-телеметрической информации с борта АРЗ на РЛС позволяет дополнительно реализовать радиопеленгационный и радионавигационный режимы работы.Thus, the proposed USR based on the use of the packet method of transmitting coordinate-telemetry information from the ARZ to the radar allows additionally implementing radio direction finding and radio navigation modes of operation.

Claims

A unified atmospheric radio sounding system containing an aerological radiosonde - ARZ, a ground-based radar station, and a GLONASS / GPS navigation signal receiver, characterized in that the ARZ contains a block of primary and secondary converters of meteorological atmospheric parameters (MPA) connected to a microcontroller (MK ), containing serially connected pairing unit, calculator and shaper of packet coordinate-telemetric information (PCTI), shaper and modulator of supervoltage voltage The fusion, which is connected through an autogas circuit to a microwave oscillator of a super-regenerative transceiver connected in an ARZ antenna, which is connected to a ground-based radar antenna through a two-way radio channel (RC), also contains a pre-flight training control panel connected by a two-way communication bus to the ARZ; moreover, the ARZ antenna A1 through a two-way radio channel RK1 is connected to the antenna A2 of the ground-based radar, which contains the following main nodes: radar transceiver, radar control and coordinate determination unit, decoding unit for PCT, secondary processing unit for telemetry information - TI - and issuing MPA the consumer with the appropriate connections, while we have a radar mode for determining the spatial coordinates of the ARZ; when an atmospheric pressure sensor is connected to the MK ARZ interface unit, a direction finding mode for determining the coordinates of the ARZ is implemented; with the GLONASS / GPS receiving module connected to the ARZ MK interface unit and providing the GLONASS / GPS constellation constellation signals through the PK2 radio channel, the navigation mode for determining the coordinates of the ARZ is implemented.