Устройство ретрансляции сигналов спутниковых радионавигационных систем

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО РЕТРАНСЛЯЦИИ СИГНАЛОВ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ(71) Заявитель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие Минский НИИ радиоматериалов(72) Авторы Акунец Вячеслав Валерьевич Жуков Сергей Петрович Трухан Сергей Леонидович Яскевич Вячеслав Эдуардович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие Минский НИИ радиоматериалов(57) Устройство ретрансляции сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащее приемную антенну, малошумящий усилитель, смеситель, опорный генератор, первый и второй умножители частоты, сумматор сигналов, усилитель мощности, передающую антенну, причем приемная антенна связана с малошумящим усилителем, выход которого связан с первым входом смесителя, второй вход которого связан с выходом опорного генератора через первый умножитель частоты, выход смесителя связан с первым входом сумматора сигналов, выход которого связан со входом усилителя мощности, выход которого связан с передающей антенной, вход второго умножителя частоты связан с выходом опорного генератора, отличающееся тем, что содержит генератор псевдослучайной последовательности, третий умножитель частоты и модулятор, причем управляющий вход генератора псевдослучайной последовательности подключен через третий умножитель частоты к опорному генератору, выход генератора псевдослучайной последовательности подключен к первому входу модулятора, второй вход которого подключен к выходу второго умножителя частоты, выход модулятора подключен ко второму входу сумматора сигналов.(56) Иванов А.И. и др. Зарубежная радиоэлектроника. -11. - 1989. - С.18.2067770 1, 1996.2180426 , 1987.2067771 1, 1996.2146378 1, 2000. Изобретение относится к навигационной технике и может быть использовано в системах дистанционного контроля местоположения подвижных объектов. Аппаратура потребителей спутниковых радионавигационных систем (СРНС) предназначена для приема спутниковых навигационных сигналов, по которым определяются координаты и параметры движения объекта. Стандартный вариант работы системы предполагает, что приемная аппаратура, состоящая из антенного и приемного устройств, блоков управления, индикации и питания, располагается непосредственно на подвижном объекте. Однако в некоторых случаях существует необходимость дистанционного контроля местоположения подвижных объектов без использования на их борту приемников спутниковых сигналов (например, для беспилотных объектов). Одним из решений данной задачи является активная ретрансляция радионавигационных спутниковых сигналов с подвижного объекта на стационарный приемник на базовой станции с последующим определением навигационных параметров объекта. Такое решение предполагает наличие бортового приемопередающего устройства ретрансляции и преобразователя для стационарного приемника. Устройство ретрансляции обеспечивает прием сигналов со спутников и их передачу по радиоканалу на базовую станцию. Преобразователь принимает сигналы с устройства ретрансляции и преобразует их в форму, необходимую для работы типового приемника СРНС. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство ретрансляции сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащий приемную антенну, малошумящий усилитель, смеситель, опорный генератор, первый и второй умножители частоты, сумматор сигналов, усилитель мощности, передающую антенну, причем приемная антенна связана с малошумящим усилителем, выход которого связан с первым входом смесителя, второй вход которого связан с выходом опорного генератора через первый умножитель частоты, выход смесителя связан с первым входом сумматора сигналов, выход которого связан со входом усилителя мощности, выход которого связан с передающей антенной, вход второго умножителя частоты связан с выходом опорного генератора 1. Особенностью этого устройства является формирование пилот-сигнала, предназначенного для синхронизации опорных генераторов устройства ретрансляции и базовой станции. Для этого сигнал от опорного генератора устройства ретрансляции после умножения частоты и усиления передается вместе с информационным сигналом на базовую станцию. На базовой станции пилот-сигнал выделяется из ретранслируемого сигнала и подается на опорный генератор, подстраивая фазу формируемых им колебаний. Недостатком такого устройства является энергетический дисбаланс информационного сигнала и пилот-сигнала, передаваемых на базовую станцию. Это связано с тем, что несущая информационного сигнала модулирована псевдослучайной последовательностью(ПСП), а пилот-сигнал передается в виде немодулированной несущей. В результате пилотсигнал обладает гораздо худшей помехозащищенностью для него отношение сигнал/шум в 1023 раз меньше, чем для информационного сигнала (здесь- база сигнала ПСП,используемого для передачи навигационной информации со спутников). Поэтому для приема пилот-сигнала на базовой станции необходимы более совершенные средства, чем для приема информационного сигнала. Кроме того, необходимость использования допол 2 6099 1 нительного канала для передачи пилот-сигнала приводит к расширению полосы частот радиоканала ретранслятор - базовая станция. Задачей настоящего изобретения является обеспечение энергетического баланса информационного сигнала и пилот-сигнала и сужение рабочей полосы частот. Поставленная задача достигается тем, что устройство ретрансляции сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащее приемную антенну, малошумящий усилитель, смеситель, опорный генератор, первый и второй умножители частоты, сумматор сигналов, усилитель мощности, передающую антенну, где приемная антенна связана с малошумящим усилителем, выход которого связан с первым входом смесителя, второй вход которого связан с выходом опорного генератора через первый умножитель частоты, выход смесителя связан с первым входом сумматора сигналов, выход которого связан со входом усилителя мощности, выход которого связан с передающей антенной, вход второго умножителя частоты связан с выходом опорного генератора, - содержит генератор псевдослучайной последовательности, третий умножитель частоты и модулятор, причем управляющий вход генератора псевдослучайной последовательности подключен через третий умножитель частоты к опорному генератору, выход генератора псевдослучайной последовательности подключен к первому входу модулятора, второй вход которого подключен к выходу второго умножителя частоты, выход модулятора подключен ко входу сумматора сигналов. На фигуре представлена структурная схема предлагаемого устройства ретрансляции сигналов спутниковых радионавигационных систем, где приемная антенна 1 связана с малошумящим усилителем 2, который соединен со смесителем 3, который связан с опорным генератором 4 через умножитель частоты 5 с коэффициентом умножения К 1. Кроме того,к опорному генератору 4 подключены умножитель 6 с коэффициентом умножения К 2 и умножитель 7 с коэффициентом умножения КЗ, который соединен с генератором псевдослучайной последовательности 8, связанным с модулятором 9, второй вход которого связан с умножителем частоты 6. Модулятор 9 соединен с сумматором сигналов 10, второй вход которого соединен со смесителем 3, а выход сумматора сигналов 10 подключен к усилителю мощности 11, нагруженного на передающую антенну 12. Приемная антенна 1 обеспечивает прием навигационных сигналов спутников системы/, которые затем усиливаются малошумящим усилителем (МШУ) 2. В состав МШУ 2 обычно входит селективный элемент (на чертеже не показан) в виде полоснопропускающего фильтра (на чертеже не показан), который выделяет информационные сигналы, передаваемые со спутников. С выхода МШУ 2 сигналы поступают на вход смесителя 3 для преобразования на частоту ретрансляции. На второй вход смесителя 3 подается сигнал от опорного генератора 4 через умножитель 5 с коэффициентом умножения К 1. Преобразованные информационные сигналы выделяются полосовым фильтром, включаемом на выходе смесителя 3. Сигнал опорного генератора 4 подается также на вход умножителя 7 с коэффициентом умножения КЗ, выход которого соединен с управляющим входом генератора ДСП 8. Сигнал ПСП с выхода генератора 8 поступает на первый вход модулятора 9, на второй вход которого подается модулируемый синусоидальный сигнал от опорного генератора 4 через умножитель 6 с коэффициентом умножения К 2. С выхода модулятора 9 модулированный пилот-сигнал поступает на вход сумматора сигналов 10, на второй вход которого подаются преобразованные информационные сигналы. С выхода сумматора 10 сигналы поступают на вход усилителя мощности 11, где усиливаются до уровня, достаточного для передачи на приемную станцию, после чего ретранслируется передающей антенной 12. При этом оба сигнала модулированы кодами ПСП, имеющими идентичные параметры и, следовательно, обладают одинаковыми значениями отношения сигнал/шум. С целью сужения полосы частот пилот-сигнал формируется таким образом, чтобы его передачу можно было осуществлять по свободным информационным каналам СРНС, хра 3 6099 1 нящимся в резерве или не используемым. В системепилот-сигнал передается в полосе частот информационного сигнала, но модулируется другим (свободным) кодом ПСП. При этом коэффициент умножения умножителя частоты 6 подбирается таким образом, чтобы несущая пилот-сигнала имела такую же частоту, как и несущая информационных сигналов. Разделение сигналов на базовой станции производится методами корреляционной обработки. В системепилот-сигнал модулируется общим для всех спутников кодом ПСП, но передается на частоте, значение которой соответствует свободной частотной литере. Это значение определяет величину коэффициента умножения умножителя частоты 6. Существенно, что генератор ПСП 8 для различных СРНС имеет свои особенности. Для ретранслятора сигналовего выходным сигналом является один из восьми свободных кодов Голда, при работе в системеон генерирует Мпоследовательность, которая используется для передачи информации со спутников. Таким образом, предлагаемое устройство, в отличие от прототипа, позволяет обеспечить энергетический баланс информационного сигнала и пилот-сигнала, а также сузить занимаемую полосу частот за счет использования свободного информационного канала СРНС для передачи пилот-сигнала. Источники информации 1. Иванов А.И. и др. Зарубежная радиоэлектроника. -11. - 1989. - С. 18. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.