СПУТНИКОВЫЙ НАВИГАЦИОННЫЙ ПРИЕМНИК ГЛОНАСС/GPS

Область техники
Полезная модель относится к спутниковым навигационным приемникам, которая может найти широкое применение для приема навигационных сигналов от двух глобальных спутниковых навигационных систем: ГЛОНАСС и GPS.
Уровень техники
Из уровня техники известен двухсистемный спутниковый навигационный приемник (см. Патент на полезную модель RU 71488, опубл. 10.03.2008), выбранный в качестве ближайшего аналога. Приемник содержит разъем подключения ГЛОНАСС/GPS антенны, к которому подключается полосовой фильтр. К фильтру подключается СБИС, которая принимает сообщения от двух СНС ГЛОНАСС и GPS, к которой подключен порт ввода-вывода. СБИС содержит аналоговую, которая предназначена для усиления, фильтрации GPS и ГЛОНАСС сигналов и аналого-цифрового преобразования и цифровую СБИС, которая предназначена для корреляционной обработки шумоподобных навигационных сигналов, синхронных со шкалой единого времени и решения навигационной задачи и управления с использованием процессора. К аналоговой СБИС присоединены два полосовых фильтра, первый полосовой фильтр предназначен для обработки сигналов от СНС ГЛОНАСС, второй полосовой фильтр, предназначен для обработки сигналов от СНС GPS. Кроме того, к аналоговой СБИС присоединен первый кварцевый генератор, предназначенный для формирования тактовой частоты. Второй кварцевый генератор, предназначенный для формирования тактовой частоты часов реального времени, присоединен к цифровой СБИС. Вход-выход цифровой СБИС соединен с входом-выходом порта ввода-вывода. В состав аналоговой СБИС входят: малошумящий усилитель, два смесителя, два усилителя промежуточной частоты с системой АРУ для сигналов СНС GPS и СНС ГЛОНАСС, активные фильтры, аналого-цифровой преобразователь, генератор управляемый напряжением с системой фазовой автоподстройки частоты и опорным генератором. Цифровая СБИС 5 содержит (на чертеже не показано): процессор, например, АКМ922Т, коррелятор на 16 или 24 канала, энергонезависимое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), память ОЗУ, генератор тактовой частоты, контроллер внешней памяти, контроллер прерываний, таймер, контроллер потребляемой мощности.
Недостатком данного приемника является отсутствие устройства управления и контроля антенны, вследствие чего невозможно оперативно определять приемником неисправности антенны и повышенные габариты приемника.
Раскрытие изобретения
Заявленное устройство направлено на устранение вышеуказанных недостатков.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширение функциональности приемного устройства в части возможности управления и контроля антенны, а также уменьшение габаритов устройства.
Технический результат достигается тем, что Спутниковый навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS включает в себя ГЛОНАСС/GPS антенну, опорный генератор, кварцевый резонатор, сверхбольшую интегральную схему (СБИС), в состав которой входят аналоговая СБИС и цифровая СБИС, SPI флэш память и высокочастотный фильтр, причем в состав аналоговой СБИС входят малошумящий усилитель (МШУ), вход которого соединен с выходом ГЛОНАСС/GPS антенны, устройство управления и контроля антенны, первый вход/выход которого соединен с входом/выходом ГЛОНАСС/GPS антенны, вход высокочастотного фильтра соединен с выходом МШУ, смеситель, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами высокочастотного фильтра соответственно, синтезатор частоты, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым входами смесителя соответственно, фильтр промежуточной частоты (ПЧ) GPS, вход которого соединен с первым выходом смесителя, усилитель ПЧ GPS, вход которого соединен с выходом фильтра ПЧ GPS, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) GPS, первый вход которого соединен с выходом усилителя ПЧ GPS, фильтр ПЧ ГЛОНАСС, вход которого соединен с вторым выходом смесителя, усилитель ПЧ ГЛОНАСС, вход которого соединен с выходом фильтра ПЧ ГЛОНАСС, АЦП ГЛОНАСС, первый вход которого соединен с выходом усилителя ПЧ ГЛОНАСС, вход синтезатора частоты, а также вторые входы АЦП GPS и АЦП ГЛОНАСС соединены сообщим выходом опорного генератора, в состав цифровой СБИС входят коррелятор GPS/ГЛОНАСС, первый и второй входы которого соединены с выходами АЦП GPS и АЦП ГЛОНАСС соответственно, ОЗУ, процессор, первый вход/выход которого соединен с входом/выходом ОЗУ, второй вход/выход процессора соединен с входом/выходом коррелятора GPS/ГЛОНАСС, интерфейс, первый вход/выход которого соединен с входом/выходом усилителя ПЧ ГЛОНАСС, входом/выходом усилителя ПЧ GPS, входом/выходом синтезатора частоты и вторым входом/выходом устройства управления и контроля антенны, второй вход/выход интерфейса соединен с третьим входом/выходом процессора, часы реального времени (ЯТС), вход/выход которых соединен с пятым входом/выходом интерфейса, вход/выход SPI флэш памяти соединен с четвертым входом/выходом интерфейса, выход кварцевого резонатора соединен с входом часов реального времени КТС, выход часов реального времени (ЯТС) соединен с входом кварцевого резонатора, третий вход/выход интерфейса является входом/выходом спутникового навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS.
Суть заявляемой полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 схематически изображены:
1. Спутниковый навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS;
2. ГЛОНАСС/GPS антенна;
3. Сверхбольшая интегральная схема СБИС;
4. Аналоговая СБИС;
5. Цифровая СБИС;
6. Малошумящий усилитель МШУ;
7. Устройство управления и контроля антенны;
8. Смеситель;
9. Синтезатор частоты;
10. Опорный генератор;
11. Фильтр ВЧ;
12. Фильтр ПЧGPS;
13. Усилитель ПЧ GPS;
14. Аналого-цифровой преобразователь АЦП GPS;
15. Фильтр ПЧ ГЛОНАСС;
16. Усилитель ПЧ ГЛОНАСС;
17. АЦП ГЛОНАСС;
18. Оперативное запоминающее устройство ОЗУ;
19. Процессор;
20. Коррелятор СР8/ГЛОНАСС;
21. Интерфейс;
22. Часы реального времени (КТС);
23. SPI флэш память;
24. Кварцевый резонатор.
Осуществление устройства
Заявленный спутниковый навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS 1 работает следующим образом. Сигналы от двух спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS непрерывно поступают на совмещенную ГЛОНАСС/GPS антенну 2, а далее на аналоговую СБИС 4, входящую в состав сверхбольшой интегральной схемы СБИС 3. В аналоговой СБИС 4 производится усиление входных сигналов малошумящим усилителем 6 и их предварительная фильтрация фильтром ВЧ 11. С выхода фильтра ВЧ 11 отфильтрованные сигналы поступают на смеситель, общий для сигналов ГЛОНАСС и GPS. В смесителе производится перенос спектра входных сигналов на промежуточную частоту. Сигналы гетеродина формируются в синтезаторе частоты. 9, сигнал опорной частоты которого приходит из опорного генератора 10. Управление синтезатором производится процессором 19 через интерфейс 21.
С выхода смесителя сигналы промежуточной частоты ГЛОНАСС и GPS разделяются каждый в свой тракт обработки. Тракт GPS состоит из фильтра ПЧ GPS 12, усилителя ПЧ GPS 13, 2,5 разрядного АЦП GPS 14. Тракт ГЛОНАСС состоит из фильтра ПЧ ГЛОНАСС 15, усилителя ПЧ ГЛОНАСС 16, 2,5 разрядного АЦП ГЛОНАСС 17. Оба АЦП тактируются сигналом с выхода опорного генератора 10. Усилением усилителей ПЧ 13 и 16 управляет процессор 19 через интерфейс 21 для организации автоматической регулировки усиления.
Устройство управления и контроля антенны 7 формирует постоянное напряжение и выдает его на выход аналоговой СБИС 4 для питания ГЛОНАСС/GPS антенны 2. Устройство управления и контроля антенны 7 измеряет ток потребления ГЛОНАСС/GPS антенны 2, значение которого вычитывается процессором 19 через интерфейс 21. Процессор 19 сравнивает значение тока потребления ГЛОНАСС/GPS антенны 2 с двумя пороговыми значениями для принятия решения, исправна ГЛОНАСС/GPS антенна 2 или нет. Устройство управления и контроля антенны 7 определяет следующие состояния антенны: не подключена или перегружена.
С выхода аналоговой СБИС 4 цифровые отсчеты промежуточной частоты ГЛОНАСС и GPS поступают в цифровую СБИС 5. В состав цифровой СБИС 5 входят: многоканальный коррелятор GPS/ГЛОНАСС 20, процессор 19, ОЗУ 18, интерфейсы 21, часы реального времени ПТС 22. В СБИС 5 цифровые отсчеты сигналов обрабатываются в многоканальном корреляторе GPS/ГЛОНАСС 20, который работает под управлением процессора 19.
После подачи питания на СБИС 5 программный код загружается процессором 19 из SPI флэш памяти 23 в ОЗУ 18 через интерфейс 21, после чего исполняется процессором 19 из ОЗУ 18.
Часы реального времени КТС 22 обеспечивают формирование отсчетов времени и даты из частоты 32.768 КГц, которая формируется на кварцевом резонаторе 24.
Изготовление спутникового навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS 1 можно осуществлять из типовых радиоэлектронных компонентов и одной заказной СБИС «система в корпусе».
Опорный генератор сможет быть реализован на генераторе IТ2100 (RAKON) на частоту 16.369 МГц. В качестве кварцевого резонатора 24 может быть использован резонатор FС-13F 32.768КНz (EPSON).
В составе СБИС 3 используются 2 заказные СБИС 4 и 5, стандартный ПАВ фильтр ВЧ SAFEA1G58FB0F (Murata) и стандартный кристалл SPI флэш памяти МХ25U4035 (MACRONIX). Опытный образец СБИС 3 был изготовлен по документации ОАО «Российские космические системы» и имеет корпус LFBGA 100 с размерами 10×10×1.4 мм. Испытания показали, что он соответствует ожидаемому техническому результату.
Таким образом, использование предложенного спутникового навигационный приемника ГЛОНАСС/GPS позволяет обеспечить решение поставленной задачи с достижением ожидаемого технического результата.