ВЫСОКОТОЧНОЕ УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ИМПУЛЬСНО-КОДОВЫХ СИГНАЛОВ С ДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ СТРУКТУРОЙ

Полезная модель относится к радиолокации, конкретно к высокоточным устройствам синхронизации импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой.
Известны устройства синхронизации радиолокационных сигналов [RU 2319166, G01S 7/295, 10.03.2008; RU №2260192, G01S 7/295, 10.09.2005; WO 2008/153078, H04J 1/00, H04J 11/00, 2008.12.18; WO 2004/064278, H04J 11/00, 2004.07.29; RU 2133489, G04C 11/02, G04C 13/00, G04C 13/02, 1999.07.20; Евсеев И.А., Временная и частотная синхронизация в двухпозиционных радионавигационных системах с синтезированной апертурой антенны/ «Радиоэлектронные и компьютерные системы. №1 (9), 2005, с. 20-31, Харьков, ХАИ], содержащие приемник радиолокационных сигналов и приемник сигналов единого времени, соединенные через блок временной привязки сигналов с выходными шинами синхронизатора.
Наиболее близким из известных к заявленной полезной модели по назначению и технической сущности относится высокоточное устройство синхронизации импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой [Евсеев И.А., Временная и частотная синхронизация в двухпозиционных радионавигационных системах с синтезированной апертурой антенны / «Радиоэлектронные и компьютерные системы. №1 (9), 2005, с. 20-31, Харьков, ХАИ], содержащее таймер, синхронизатор импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой, приемник сигналов единого времени GPS/ГЛОНАСС, синхронизатор таймера, а также блок управления и корректировки, причем выход приемника сигналов единого времени GPS/ГЛОНАСС соединен через синхронизатор таймера с блоком управления и корректировки непосредственно и дополнительно через таймер - с управляющим входом синхронизатора импульсно-кодовых сигналов, сигнальный вход которого соединен с шинами подключения импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой, подлежащих синхронизации.
Известное устройство обладает недостаточной точностью синхронизации.
Задачей заявленной полезной модели является повышение точности синхронизации.
Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение точности привязки сигналов GPS/ГЛОНАСС к единому всемирному времени и привязки синхронизируемых сигналов к скорректированным сигналам GPS/ГЛОНАСС.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в высокоточном устройстве синхронизации импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой, содержащем таймер, синхронизатор импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой, приемник сигналов единого времени GPS/ГЛОНАСС, синхронизатор таймера, а также блок управления и корректировки, причем выход приемника сигналов единого времени GPS/ГЛОНАСС соединен через синхронизатор таймера с блоком управления и корректировки непосредственно и дополнительно через таймер - с управляющим входом синхронизатора импульсно-кодовых сигналов, сигнальный вход которого соединен с шинами подключения импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой, подлежащих синхронизации, согласно полезной модели блок управления и корректировки содержит:
i
0
0
модуль плавающего окна, реализующий алгоритм накопления n последних секундных меток GPS/ГЛОНАСС , где % - время прихода секундной метки, а K - соответствующий код таймера, модуль поправок к сигналам времени GPS/ГЛОНАСС, реализующий на основе метода наименьших квадратов алгоритм вычисления поправки ΔT к последней секундной метке T
;
модуль поправок к сигналам таймера, реализующий алгоритм поправки к длительности такта таймера
;
1п
и модуль поправок к временам прихода принятых синхронизируемых сигналов, реализующий алгоритм вычисления поправки ΔT к времени прихода первого из m сигналов в синхронизируемой посылке принятых сигналов
,
где:
1
F - функционал быстроменяющейся поправки временного положения последней секундной метки единого времени;
2
F - функционал медленноменяющейся поправки длительности такта таймера;
3
F - функционал поправки временного положения синхронизируемых импульсно-кодовых сигналов;
i - текущий номер секундных меток;
j - текущий номер синхронизируемых сигналов;
n - количество секундных меток в плавающем окне;
m - количество синхронизируемых импульсно-кодовых сигналов в посылке с детерминированной структурой,
причем модуль плавающего окна, модуль поправок к сигналам времени GPS/ГЛОНАСС, модуль поправок к сигналам таймера соединены последовательно, второй выход модуля поправок к сигналам времени GPS/ГЛОНАСС соединен с управляющим входом синхронизатора таймера, второй выход модуля поправок к сигналам таймера - с управляющим входом таймера, а модуль поправок к временам прихода принятых синхронизируемых сигналов включен между синхронизатором импульсно-кодовых сигналов и шинами подключения пользователей синхронизированных сигналов.
Выполнение блока управления и корректировки в виде модуля плавающего окна, модуля поправок к сигналам времени GPS/ГЛОНАСС, модуля поправок к сигналам таймера и модуля поправок к временам прихода принятых синхронизируемых сигналов, соединенных с соответствующими исполнительными элементами высокоточного устройства синхронизации и снабженных соответствующими алгоритмами вычисления поправок, позволяет уменьшить случайные и систематические ошибки привязки импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой к сигналам единого времени.
Этим обеспечивается повышение точности привязки сигналов в заявленном устройстве, т.е. достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи.
Сущность полезной модели поясняется рисунком, на котором представлена функциональная схема высокоточного устройства синхронизации импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой.
Высокоточное устройство синхронизации импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой содержит приемник 1 синхронизирующих сигналов GPS/ГЛОНАСС, соединенный через синхронизатор 2 таймера с блоком 3 управления и корректировки и таймером 4. Таймер 4 содержит последовательно соединенные высокочастотный (ВЧ) генератор 4.1 и счетчик 4.2 тактов синхронизации. Выход таймера 4 соединен с входом синхронизатора 5 принятых синхронизируемых сигналов. Сигнальный вход синхронизатора 5 соединен с шинами 6 подключения синхронизируемых импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой. Блок 3 управления и корректировки содержит модуль 3.1 плавающего окна, модуль 3.2 поправок к сигналам времени GPS/ГЛОНАСС, модуль 3.3 поправок к сигналам таймера 4 и модуль поправок 3.4 к временам прихода принятых синхронизируемых сигналов. При этом модули 3.1-3.3 соединены последовательно. Модуль 3.1 плавающего окна соединен с сигнальным выходом синхронизатора 2. Управляющий выход модуля 3.2 по сигналам поправок к сигналам времени GPS/ГЛОНАСС соединен с третьим входом синхронизатора 2 таймера. Управляющий выход модуля 3.3 по сигналам поправок таймера соединен с управляющим входом таймера 4. Модуль 3.4 по сигналам поправок к синхронизируемым сигналам соединен через синхронизатор 5 с шинами 6 приема импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой, а по скорректированным импульсно-кодовым сигналам - с шинами 7 подключения пользователей синхронизируемых сигналов. Модули 3.1-3.4 выполнены в виде микро ЭВМ на интегральных элементах и с памятью соответствующих программ обработки сигналов.
Модуль 3.1 плавающего окна выполнен с возможностью реализации алгоритма накопления n последних секундных меток GPS/ГЛОНАСС
i
i
где T - время прихода секундной метки, а K - соответствующий код таймера.
0
0
Модуль 3.2 поправок к сигналам времени ОР8/ГЛОНАСС выполнен с возможностью реализации на основе метода наименьших квадратов алгоритма вычисления поправки ΔT к последней секундной метке T
1
i
i
где F - функционал связи быстроменяющейся поправки временного положения последней секундной метки единого времени с аргументами T, K.
Модуль 3.3 выполнен с возможностью реализации алгоритма вычисления поправки к длительности такта таймера из выражения
2
i
i
1п
где F - функционал связи медленноменяющейся поправки длительности такта таймера с аргументами T, K. Модуль 3.4 выполнен с возможностью реализации алгоритма вычисления поправки ΔT к времени прихода первого из т сигналов в синхронизируемой посылке принятых сигналов
3
jп
где: F - функционал связи поправки временного положения первого синхронизируемого импульсно-кодового сигнала с аргументами ΔT, m.
В выражениях (1-4) обозначены:
i - текущий номер секундных меток;
j - текущий номер синхронизируемых сигналов в посылке;
n - количество секундных меток в плавающем окне;
m - количество синхронизируемых импульсно-кодовых сигналов в посылке с детерминируемой структурой.
Для обеспечения работы устройства синхронизации в жестких условиях эксплуатации его элементы 1÷5 смонтированы в металлическом корпусе 8, Шины 6 и 7 подключения входных и выходных сигналов, а также антенна приемника 1 подключены через высокочастотные разъемы на корпусе. Обмен выходными и входными сигналами производится в асинхронном режиме, интерфейс - последовательный.
Высокоточное устройство синхронизации импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой работает следующим образом.
0
0
0
1п
Импульсно-кодовые сигналы с детерминированной структурой, подлежащие синхронизации, с шины 6 подаются на вход синхронизатора 5 принятых сигналов. Одновременно с приемника 1 GPS/ГЛОНАСС на первый сигнальный вход синхронизатора 2 подаются сигналы международного единого времени, а на второй вход импульсы счетчика тактов синхронизации 4.2 таймера 4. Синхронизатор 2 производит привязку временного положения тактовых импульсов таймера 4 к сигналам единого времени GPS/ГЛОНАСС и предварительные результаты привязки передаются на модуль 3.1 плавающего окна. В модуле 3.1 в соответствии с вычислительным алгоритмом (1) производится накопление n последних секундных меток GPS/ГЛОНАСС, привязанных к сигналам таймера 4, и передача результатов накоплений в модуль 3.2. В модуле 3.2 производится поправка к сигналам времени GPS/ГЛОНАСС на основе метода наименьших квадратов в соответствии с алгоритмом (2) поправки ΔT к последней секундной метке T. Далее вычисленное значение быстроменяющейся поправки ΔT передается на синхронизатор 2 для корректировки временной привязки сигналов таймера 4 к сигналам единого времени и на модуль 3.3 поправок к сигналам таймера 4. Модуль 3.3 осуществляет вычисление медленноменяющихся поправок к длительности такта таймера 4 в соответствии с выражением (3). Рассчитанное значение поправки передается на таймер 4 для корректировки временного положения сигналов таймера 4 и привязки их к сигналам единого времени. Далее сигналы таймера 4, привязанные к сигналам единого времени, передаются на синхронизатор 5 принятых сигналов. В синхронизаторе 5 производится синхронизация принятых импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой с сигналами таймера 4, привязанными с высокой точностью с помощью модулей 3.1-3.3 к сигналам единого времени. Далее импульсно-кодовые сигналы с детерминированной структурой, привязанные к единому времени передаются на модуль 3.4. В модуле 3.4 вычисляется поправка ΔT к времени прихода первого из m сигналов в каждой синхронизируемой посылке принятых сигналов в соответствии с выражением (4) и синхронизированные сигналы передаются соответствующим потребителям через выходную шину 7.
Полезная модель разработана на уровне физической модели и математического программирования. Испытания физической модели показали возможность повышения точности синхронизации импульсно-кодовых сигналов с детерминированной структурой, требуемую точность и надежность их привязки к сигналам единого времени GPS/ГЛОНАСС.