ДВУХВХОДОВЫЙ ЧЕТЫРЕХСИСТЕМНЫЙ НАВИГАЦИОННЫЙ ПРИЕМНИК КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С ОДНОКРАТНЫМ ХОЛОДНЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ

Настоящая полезная модель относится к области навигации.
Из существующего уровня техники известны патенты на полезные модели [1, 2]. Патент [1] описывает устройство приема четырех сигналов спутниковых навигационных систем с общим гетеродинированием и оцифровкой по промежуточной частоте. Патент [2] описывает радиочастотный модуль приема четырех сигналов спутниковых навигационных систем с раздельным гетеродинированием и оцифровкой по промежуточной частоте. Недостатками технического решения этих двух патентов являются отсутствие второго входа для подключения второй приемной антенной системы, что приводит к невозможности приема сигналов спутниковых навигационных систем на всех участках высокоэллиптической орбиты (ВЭО), на которой находится космический аппарат (КА), т.к. в области перигея высота некоторых КА меньше высоты навигационного КА, а в области апогея - выше, и, при использовании на КА только одной неуправляемой приемной антенной системы, эта антенная система на каком-то участке ВЭО окажется повернута обратной стороной к направлению излучения сигналов навигационного КА, отсутствие резервируемого канала, что снижает надежность необслуживаемой аппаратуры при современном уровне надежности выпускаемых промышленностью комплектующих, отсутствие блока цифровой обработки сигнала, что требует установки дополнительных узлов на борту КА для цифровой обработки сигналов, что, в свою очередь, ведет к усложнению, утяжелению и удорожанию бортовых систем, отсутствие вычислителя, что также требует установки дополнительных узлов на борту КА для вычисления координат КА, отсутствие порта ввода-вывода информации, что делает невозможным выдачу информации бортовым потребителям.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является патент на полезную модель [3]. Патент описывает одновходовый двухсистемный навигационный приемник космического аппарата с однократным резервированием, с раздельным гетеродинированием и оцифровкой по промежуточной частоте, с встроенным вычислителем и портом ввода-вывода информации, с многоканальным вторичным источником питания. Недостатками данного технического решения являются отсутствие второго входа для подключения второй приемной антенной системы, что приводит к невозможности приема сигналов спутниковых навигационных систем на всех участках ВЭО, на которой находится КА, отсутствие приемных трактов навигационных систем Compass и Galileo, что уменьшает количество принимаемых навигационных сигналов, что, в свою очередь, приводит к уменьшению точности определения текущих координат КА или к невозможности выдачи координат бортовым устройствам.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение приема сигналов от двух антенных систем, расположенных на КА и ориентированных в противоположные стороны, а также прием и обработка сигналов всех существующих в настоящее время навигационных спутниковых систем.
Данная задача решается за счет того, что двухвходовый четырехсистемный навигационный приемник космического аппарата с однократным холодным резервированием содержит два антенных разъема, каждый из которых соединен с пассивным разветвителем сигналов на два, разноименные выходы которых соединены с одним из двух входов каждого из двух каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные управляемые малошумящие усилители, пассивный сумматор двух сигналов, пассивный разветвитель сигналов на три, три параллельных приемных тракта, блок цифровой обработки сигналов, порты ввода-вывода, а также опорный генератор, формирователь синхросигналов и многоканальный вторичный источник питания. Каждый из трех приемных трактов содержит последовательно соединенные малошумящие усилители, полосовые фильтры, широкополосные радиоприемные устройства.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является непрерывная выдача внешним устройствам координат КА при нахождении на любом участке ВЭО.
Сущность полезной модели поясняется Фиг., на которой изображена функциональная схема двухвходового четырехсистемного навигационного приемника космического аппарата с однократным холодным резервированием. Резервный канал содержит элементы 5-22.
Работает устройство следующим образом. К антенным разъемам (1, 2) подключаются внешние антенные системы. Сигналы, принятые внешними антенными системами, через свои антенные разъемы поступают на входы пассивных разветвителей входного сигнала на два (3, 4), где разделяются поровну между двумя каналами. Таким образом, на каждый канал одновременно поступают сигналы от обеих внешних антенных систем. Поскольку устройство обоих каналов идентично, далее описана работа одного канала. Входами канала являются сигнальные (первые) входы двух управляемых МШУ (5, 7). Управлением включением управляемых МШУ выбирается прохождение сигнала от первой или от второй внешней антенной системы. В один момент времени включено только одно из этих двух управляемых МШУ. Выбор внешней антенной системы зависит от текущего местоположения спутника на каждом участке ВЭО и осуществляется блоком цифровой обработки сигналов (19) по управляющим (вторым) входам управляемых МШУ. Независимо от того, какое управляемое МШУ включено, сигнал с его выхода, через пассивный сумматор двух сигналов (6) поступает на вход пассивного разветвителя сигнала на три (8), на трех выходах которого образуются три одинаковых сигнала с равными уровнями мощности. Три одинаковых сигнала поступают на входы трех приемных трактов. Каждый приемный тракт содержит последовательно соединенные: МШУ (9-11), полосовой фильтр (12-14), первый вход широкополосного радиоприемного устройства (15-17). Входом каждого тракта является вход МШУ. Устройство каналов идентично, за исключением полосовых фильтров. Полосовой фильтр (12) пропускает сигналы навигационной системы ГЛОНАСС, полосовой фильтр (13) пропускает сигналы навигационной системы COMPASS, полосовой фильтр (14) пропускает сигналы навигационных систем GPS и Galileo. Широкополосные радиоприемные устройства через третьи входы конфигурируются на требуемый частотный диапазон, путем установки частоты гетеродина, и необходимый режим работы через третий выход блока цифровой обработки сигналов (19). На вторые входы широкополосных радиоприемных устройств поступает сигнал с опорной частотой с первого выхода формирователя синхросигналов (18), который является опорным сигналом для гетеродина. В широкополосных радиоприемных устройствах происходит перенос входного сигнала на промежуточную частоту с помощью встроенного гетеродина, а также последующая оцифровка промежуточной частоты с помощью встроенного трехуровневого аналого-цифрового преобразователя. С первых выходов каждого из трех широкополосных радиоприемных устройств оцифрованный сигнал поступает на первый, второй и третий, соответственно, входы блока цифровой обработки сигналов. Со второго выхода первого широкополосного радиоприемного устройства опорный тактовый сигнал, синхронный с выходным оцифрованным сигналом этого же широкополосного радиоприемного устройства, поступает на четвертый вход блока цифровой обработки сигналов. Блок цифровой обработки сигналов осуществляет выделение, декодирование и извлечение необходимой информации из принимаемых сигналов, расчет координат по принятой информации, обмен данными с внешними устройствами через седьмой двунаправленный выход с помощью блока ввода-вывода (21), подстройку частоты сигнала опорного генератора (20) через четвертый выход, выдачу меток времени через пятый и шестой выходы. Пятый и шестой выходы блоков цифровой обработки сигналов обоих каналов объединены между собой и соединяются с входами внешних устройств. Выходы портов ввода-вывода обоих каналов объединены между собой и соединяются с входами внешних устройств для обмена данными. Сигнал с выхода опорного генератора поступает на вход формирователя синхросигналов, с первого и второго выхода которого необходимые тактовые сигналы поступают на вторые входы радиоприемных устройств и на пятый вход блока цифровой обработки сигналов соответственно. Многоканальный вторичный источник питания (22) формирует необходимые напряжения питания для работы всех элементов канала. Силовые (первые) входы многоканальных вторичных источников питания обоих каналов объединены между собой и соединены с выходом внешнего источника питания. Включением каналов управляет внешнее устройство по управляющим входам (вторым) многоканальных вторичных источников питания. Выключением каналов управляет внешнее устройство по управляющим входам (третьим) многоканальных вторичных источников питания. В один момент времени только один канал находится во включенном состоянии, что уменьшает потребляемую мощность от внешнего источника питания, исключает конфликт портов ввода-вывода обоих каналов и конфликт пятого и шестого выходов блоков цифровой обработки сигналов обоих каналов.
Список использованных источников.
1. Устройство приема сигналов спутниковых навигационных систем: пат. 146978 Рос. Федерация. №2014121862/07; заявл. 29.05.2014; опубл. 27.10.2014, Бюл. №30. 2 с.
2. Радиочастотный модуль приема сигналов спутниковых навигационных систем: пат. 147085 Рос. Федерация. №2014121864/07; заявл. 29.05.2014; опубл. 27.10.2014, Бюл. №30. 2 с.
3. Двухсистемный навигационный приемник космического аппарата: пат. 112401 Рос. Федерация. №2011121496/28; заявл. 27.05.2011; опубл. 10.01.2012, Бюл. №1. 2 с.