Бортовой информационно-навигационный комплекс
ON-BOARD INFORMATION AND NAVIGATION SYSTEM

Изобретение относится к области бортового информационно-навигационного оборудования космических аппаратов и предназначено для формирования и излучения навигационных радиосигналов системы ГЛОНАСС, формирования, излучения, приема данных и измерений по межспутниковой радиолинии, а также, для обеспечения автономного функционирования космической спутниковой навигационной группировки ГЛОНАСС.
Из уровня техники известен бортовой информационно-навигационный комплекс (см. RU2663680C1, опубл. 08.08.2017), выбранный в качестве наиболее близкого аналога, который состоит из блока цифрового управления, блока формирования синхронизирующих сигналов, навигационный подкомплекс (НПК) в состав которого входят: формирователи навигационного радиосигнала диапазонов L1, L2 и L3, радиопередающие устройства диапазона L1, L2 и L3, антенно-фидерное устройство навигационных сигналов и блок логики и коммутации навигационного подкомплекса; подкомплекса межспутниковых радиолиний, в состав которого входят: приёмо-передающий модуль межспутниковой радиолинии, радиопередающее устройство диапазона S, передающее антенно-фидерное устройство, приёмное антенно-фидерное устройство, малошумящий усилитель и блок логики и коммутации межспутниковой радиолинии, коммутатора бортовой сети маломощного, коммутатора бортовой сети силового.
Недостатками ближайшего аналога являются: отсутствие сигналов с кодовым разделением в диапазонах L1 и L2; отсутствие контроля изменения задержек дальномерных кодов излучаемых сигналов. При расширении архитектуры аналога для формирования сигналов с кодовым разделением потребуется дополнительная антенна.
Технический результат заявленного изобретения: обеспечение уменьшения погрешностей формирования сигналов и осуществления калибровки формирования навигационного и межспутникового сигнала, посредством осуществления совместного синхронного формирования и излучения и навигационных сигналов с частотным и кодовым разделением через единую антенну, а также формирования, излучения, приема и обработки межспутниковых сигналов с постоянным контролем и автоматической коррекцией изменения задержек дальномерных кодов излучаемых сигналов.
Технический результат достигается за счет создания бортового информационно-навигационный комплекса, который состоит из приемо-формирующего устройства, радиопередающих устройств, антенно-фидерного устройства для навигационных радиосигналов, включающего в себя передающую антенну, антенно-фидерного устройства для сигналов межспутниковой радиолинии, включающего в себя передающую и приемную антенны, входного устройства приемника, полосно-пропускающего фильтра, при этом приемо-формирующее устройство состоит из следующих унифицированных модулей: переходный модуль; вторичный источник питания; цифровой формирователь радиосигналов; процессорная плата; радиоприемное устройство; распределительный модуль; кроссплата, при этом бортовая сеть подается от системы электропитания космического аппарата на вторичный источник питания, в котором преобразуется в сетку напряжения вторичного питания и раздается через кроссплату всем модулям приемо-формирующего устройства навигационных радиосигналов, бортовой комплекс управления выдает аппаратные команды управления в переходный модуль кроссплата ретранслирует аппаратные команды на соответствующие полукомплекты модуля вторичного источника питания, модуль процессорной платы обеспечивает кодирование и декодирование навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии, модуль радиоприемного устройства осуществляет измерение параметров излучаемых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии для устранения систематических изменений задержек в процессе эксплуатации, переходной модуль обеспечивает стыковку с радиопередающим устройством по интерфейсу CAN, а также стыковку с бортовым комплексом управления, распределительный модуль обеспечивает стыковку с бортовым синхронизирующим устройством и распределение опорных сигналов бортового синхронизирующего устройства на модули приемо-формирующего устройства через кроссплату, в цифровом формирователе радиосигналов осуществляется цифровое формирование групповых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии в диапазоне S, радиопередающие устройства осуществляют передачу сформированных в цифровом формирователе радиосигналов сигналов в соответствующих диапазонах, которые излучаются через антенно-фидерное устройство навигационного подкомплекса и антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии, принятые через антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии сигналы межспутниковой радиолинии поступают во входное устройство приемника, где осуществляется предварительное усиление сигналов межспутниковой радиолинии для радиоприемного устройства, полосно-пропускающий фильтр осуществляет фильтрацию принятого сигнала межспутниковой радиолинии в диапазоне S.
Заявленное изобретение проиллюстрировано следующей схемой:
Фиг.1 – Структурная схема бортового информационно-навигационного комплекса
На фиг.1 позиции обозначают следующее:
1 – антенно-фидерное устройство навигационного подкомплекса;
2 – режекторный фильтр радиоастрономического диапазона;
3 – радиопередающее устройство L1;
4 – радиопередающее устройство L2;
5 – радиопередающее устройство L3;
6 – переходной модуль;
7 – вторичный источник питания;
8 – цифровой формирователь радиосигналов;
9 – процессорная плата;
10 – радиоприемное устройство;
11 – распределительный модуль;
12 – кроссплата;
13 – приемо-формирующее устройство;
14 – радиопередающее устройство S;
15 – полосно-пропускающий фильтр;
16 – входное устройство приемника;
17 – антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии передатчика;
18 – система питания;
19 – бортовой комплекс управления;
20 – бортовое синхронизирующее устройство;
21 – CAN (controller area network-сеть контроллеров), стандарт промышленной сети контроллеров.
Заявленный бортовой информационно-навигационный комплекс предназначен для формирования и излучения навигационных радиосигналов, а также приема-передачи сигналов межспутниковой радиолинии и содержит приемо-формирующие устройство, которое выполняет функции формирования навигационных и межспутниковых сигналов, приёма сигналов межспутниковой радиолинии, а также калибровку трактов формирования всех радиосигналов, и состоит из вторичного источника питания, цифрового формирователя радиосигналов, процессорной платы, радиоприемного устройство, распределительного модуля и кроссплаты. На вторичный источник питания подается бортовая сеть от системы электропитания космического аппарата. В цифровом формирователе радиосигналов осуществляется цифровое формирование групповых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии, бортовой комплекс управления выдает аппаратные команды управления в переходный модуль, кроссплата ретранслирует аппаратные команды на соответствующие полукомплекты модуля вторичного источника питания. Модуль процессорной платы обеспечивает кодирование и декодирование навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии. Модуль радиоприемного устройства осуществляет измерение параметров излучаемых навигационных сигналов и сигналов межспутниковой радиолинии для устранения систематических изменений задержек в процессе эксплуатации. Распределительный модуль обеспечивает стыковку с бортовым синхронизирующим устройством и распределение опорных сигналов бортового синхронизирующего устройства на модули приемо-формирующего устройства через кроссплату. Бортовой информационно-навигационный комплекс содержит радиопередающее устройство L1, осуществляющее передачу сформированных в цифровом формирователе сигнала L1 диапазона, радиопередающее устройство L2, осуществляющее передачу сформированных в цифровом формирователе сигнала L2 диапазона L2, радиопередающее устройство L3, осуществляющее передачу сформированных в цифровом формирователе сигнала L3 диапазона и радиопередающее устройство S, осуществляющее передачу сформированных в цифровом формирователе сигнала S, которые излучаются через антенно-фидерное устройство навигационного подкомплекса и антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии. Переходной модуль обеспечивает стыковку с радиопередающим устройством по интерфейсу CAN (controller area network), а также стыковку с бортовым комплексом управления, распределительный модуль обеспечивает стыковку с бортовым синхронизирующим устройством и распределение опорных сигналов бортового синхронизирующего устройства на модули приемо-формирующего устройства через кроссплату. Полосно-пропускающий фильтр осуществляет фильтрацию принятого сигнала межспутниковой радиолинии в диапазоне S. Принятые через антенно-фидерное устройство межспутниковой радиолинии сигналы межспутниковой радиолинии поступают во входное устройство приемника, где осуществляется предварительное усиление сигналов межспутниковой радиолинии для радиоприемного устройства.
В результате структура комплекса позволяет компенсировать с точностью 0,1 нс систематические погрешности междиапазонных и межлитерных задержек формирования радиосигналов, которые могут составлять величины порядка 2 нс.
Таким образом заявленный технический результат, а именно обеспечение уменьшения погрешностей формирования сигнала и осуществления калибровки сигнала, посредством осуществления совместного синхронного формирования и излучения межспутниковых и навигационных сигналов, достигается посредством того, что навигационные сигналы с частотным и кодовым разделением излучаются через единую антенну, а также постоянного контроля и автоматической коррекции изменения задержек дальномерных кодов излучаемых сигналов.