RU1568744C - Бортовое устройство измерени дальности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радионавигации.Цепь изобретени  - расширение функциональныхвозможностей. Бортовое устройство измерени дальности содержит триггер 1, элемент И 2. счетчик3, триггер 4, элемент И 5, элемент ИЛИ 6, генератор7 тактовых импульсов, приемник 8, передатчик 9, вычислительный блок 10, регистр 11 признака радиома ка, триггер 12. элемент И 13, счетчик 14. счетчик 15. регистр 16 данных, регистр 17 стробов, блок 18 фавнени  кодоа триггер 19. элемент И 20. элемент ИЛИ 21. селектор адреса 22. регистр 23 признаков сигналов, триггер 24. регистр 25. Расширение функциональных возможностей заключаетс  в том, что предлагаемое устройство позвол ет измер ть как дальность до радиома ка, так и азимут. 2 ил.:

Description

1Ч

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических системах ближней навигации (РСБН).

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства путем измерени  азимута.

На фиг,1 приведена структурна  схема предлагаемого бортового устройства измерени  дальности;на фиг.2 - вариант реализации селектора адреса,

Устройство фиг.1) содержит первый триггер 1, пербЫй элемент И 2, первый счетчик 3, второй т|зигг р4, второй элемент И 5, первый элемент ИЛИ 6, генератор 7 тактовых импульсов, приемник 8, передатчик 9, вычислительный блок 10, регистр 11 признака радиома ка, третий триггер 12. третий элемент И 13, второй счетчик 14, третий счетчик 15, регистр 16 данных, регистр 17 стробов, блок 18 сравнени  кодов, четвертый триггер 19, четвертый элемент 1/1 20, второй элемент ИЛИ 21, селектор 22 адреса, регистр 23 признаков сигналов, п тый триггер 24, выходной регистр 25.

Селектор 22 адреса включает в себ  магистральные прмемники 26, элемент И 27, элемент И 28, блок 29 задержки, элемент НЕ 30 элемент НЕ 31.

Устройство работает следующим образом .

В регистр 11 признака радиома ка от бортового навигационного вычислител  или пульта управлени  (на фиг.1 не показаны) поступает информаци  о типе радиома ка и режиме, в котором должно работать бортовое устройство измерени  азимута и дальности (Навигаци  - ненаправленный режим, Навигаци  - направленный режим , Посадка, признак радиома ка в многодальномерной системе. Межсамолетна  навигаци  и т.д.). В первых двух режимах устройство измер ет как азимут, так и дальность до радиома ка, в остальных - только дальность до радиома ков РСБН или до другого летательного аппарата, оборудованного ретрансл тором дальномера.

Масштаб времени дл  обработки сигналов РСБН задаетс  третьим счетчиком 15, подсчитывающим импульсы с выхода генератора 7 тактовых импульсов. Период переполнени  третьего счетчика 15 равен 1.66(6) мс, что соответствует угловой величине азимута 1°. Импульс с выхода переполнени  третьего счетчика 15 поступает на первый вход запроса прерывани  вычислительного блока 10 и вызывает следующие операции

щий считывание информации из регистра 11 признака радиома ка. В зависимости от состава этой информации осуществл етс  работа устройства в том или ином режиме.

Рассмотрим даже наиболее сложный случай измерени  азимута и дальности при работе с радиома ком РСБН в направленном режиме излучени  и приема сигналов. В этом режиме устройство должно обрабатывать сигналы азимутального канала: 35, 36, 1°, азимутальный импульс, и ответные сигналы дальномера, поступающие с выходов приемника 8. В других режимах число обрабатываемых сигналов уменьшаетс . Например, при работе с радиома ком РСБН в ненаправленном режиме излучени  и приема сигналов отсутствуют сигналы 1°. при работе в режиме Посадка, в многодальномерной системе и при межсамолетной навигации осуществл етс  только обработка ответных дальномерных сигналов .

2)Вычислительный блок 10 осуществл ет счет числа прерываний по первому входу до 360. Таким образом, третий счетчик 15 выполн ет функции счетчика ТОЧНО, а программный счетчик до 360 функции счетчика ГРУБО в устройствах изр гэрени  азимута.

3)Вычислительный блок 10 подает на входы селектора 22 код адреса регистра 17 стробов 1°. Селектор 22 декодирует этот код и вырабатывает сигнал, разрешающий запись в регистр 17 стробов 1° после чего из вычислительного блока 10 в регистр 17 записываетс  код числа, характеризующего положение начала строба 1°. В момент, когда на выходах третьего счетчика 15 код числа станет равным коду, записанному в регистре 17, на .выходе блока 18 сравнени  кодов формируетс  импульс, поступающий на вход установки 1 четвертого триггера 19, который формирует строб 1°.

Импульс сигнала 1°, поступающий с выхода приемника 8, проходит через четвертый элемент И 20, устанавливает своим задним фронтом в О четвертый триггер 19 (закрывает строб проходит через второй элемент ИЛИ 21 на вход разрешени  записи регистра 16 данных и записывает в него код с третьего счетчика 15; устанавливает в 1 соответствующий разр д регистра 23. в который записываютс  признаки сигналов азимутального канала с выходов приемника 8; поступает на третий вход запроса прерывани  вычислительного блока 10. Вычислительный блок 10, получив запрос прерывани  по третьему входу, осуществл ет процедуру обнаружени  последовательности импульсов сигнала 1 и коррекции расхождени  ч стот опорных сигналов. Дл 

этого вычислительный блок 10 подает на входы селектора 22 код адреса регистра 16 данных. Селектор 22 декодирует этот код и вырабатывает сигнал, разрешающий чтение ИЗ регистра 16, после чего код, характеризующий положение импульса 1° в дол х градуса , поступает из регистра 16 в вычислительный блок 10. В момент предоставлени  прерывани  по запросу с третьего входа в вычислительном блоке 10 . фиксируетс  значение программного счетчика {счетчика ГРУБО) с точностью до одного градуса.

Таким образом, в вычислительном блоке 10 будет записан код положени  импульса 1° на интервале 360°.

Если вычислительный блок 10 выполн ет обработку прерываний по запросам, поступающим на первый или второй входы, то запрос прерывани , поступающий на третий вход будет удовлетворен с запаздыванием , которое не превышает 1.7 мс. т.е. менее одного градуса. Это может привести к ошибке фиксации значени  программного счетчика на плюс один градус. Дл  исключени  этой ошибки служит п тый триггер 24. который через селектор 22 адреса устанавливаетс  в О при четном значении кода программного счетчика. Далее состо ние п того триггера 24 измен етс  по приходе на его счетный вход каждого импульса переполнени  третьего счетчика 15. Выход п того триггера 24 соединен с входом старшего разр да регистра 16 данных. При информации в регистр 16 записываетс  в состо ние п того триггера 24. Вычислительный блок 10 анализирует состо ние старшего разр да кода, полученного из регистра 16, сравнивает его с четностью программного счетчика и в случае несовпадени  четности и состо ни  п того триггера 24 компенсирует ошибку фиксации временного положени  импульса 1 на минус один градус. После этого вычислительный блок 10, управл   селектором 22. считывает код из регистра 23 признаков сигнала, анализирует его и .устанавливает, что пришел импульс сигнала 1.

Физическое стробирование сигналов 1° необходимо дл  уменьшени  числа прерываний вычислительного блока 10 при наличии помех, поступающих с выхода сигнала 1° приемника 8. После ввода кода положени  сигнала 1 в вычислительном блоке 10 рассчитываетс  положение начала следующего строба . Дл  этого из введенного кода вычитаетс  код числа, равного половине длительности строба, и код результата с помощью селектора 22 адреса записываетс  в регистр 17 стробов 1.

Далее повтор ютс  операции, описьтаемые выше.

Процедура ввода в вычислительный блок 10 информации о временном положе5 НИИ остальных сигналов азимутального канала РСБН ( 36, азимутальный импульс) полностью повтор ет описанную выше процедуру ввода информации о временном положении сигнала 1°.

0Дл  обнаружени  пачки импульсов сиг

нала 1°, а также импульсов-сигналов 35 и 36 может быть использована люба  известна  процедура обнаружени  пачки импульсов , например, последовательна 

5 процедура Вальда. Процедура используетс  как дл  обнаружени  с целью перехода из поиска в слежение (с верхним и нижним порогом), так и дл  контрольного обнаружени  при слежении (только с нижним порогом ). Сигнал 1° обнаруживаетс  при наличии k импульсов подр д в стробе 1°, переход в поиск осуществл етс  при m пропускных подр д. Если за врем  одного оборота антенны радиом.а ка (0.6 с) не

5 произошло обнаружение сигнала °, то поиск возобновл етс  на следующем обороте антенны.

При поступлении запросов на прерывание с третьего входа запросов вычислительный блок 10 после чтени  признака сигнала 1 увеличивает на единицу содержимое программного счетчика статистики обнаружени . Если порог статистики не достигнут, то положение сигнала 1 запоминаетс  и

5 поиск продолжаетс . В противном случае в вычислительном блоке 10 устанавливаетс  признак Слежение 1°. Если прерываний в стробе 1° не возникло, то содержимое программного счетчика статистики обнаружени  уменьшаетс  на единицу и при достижении ею нул  снимаетс  признак Слежение 1°.

Признак Слежение 1° используетс  при обработке опорных сигналов 35 и 36

5 и дальномерных сигналов. При его наличии информаци  о положении сигналов 35 и 36. введенна  в вычислительный блок 10 из регистра 16 данных, считаетс  полезной и обрабатываетс , в противном случае не

0 учитываетс . При наличии признака Слежение 1° осуществл етс  формирование запросного сигнала дальномера, в противном случае этот сигнал не формируетс . Измерение азимута осуществл етс 

5 следующим образом. Коды, соответствующие временным положени м сигналов 35, 36 и азимутальному импульсу, описанным выше способом записываютс  в вычислительный блок 10. После прин ти  решени  по нескольким сигналам 35 и 36 об обна

ружении этих сигналов из кода, соответствующего сигналу 36, вычитаетс  код. соответствующий сигналу 35. Полученна  разность умножаетс  на число 35 и вычитаетс  из кода, соответствующего сигналу 36. Результат равен коду, определ ющему временное положение Северного совпадени . Разность между кодами, соответствующими временному положению азимутального импульса и Северного совпадени  анализируетс  на знак. Если она положительна, то азимут равен этой разности , если отрицательна - то азимут равен сумме этой разности и 360°.

Дл  по снени  работы вычислительного блока 10 по вычислению азимута заметим , что в РСБН сигнал Северное совпадение соответствует моменту совпадени  одного декодированного импульса сигнала 35 и одного декодированного импульса сигнала 36. Следовательно, импульсы сигнала 35 запаздывают относительно соответствующих импульсов сигнала 36 на интервал времени, пропор20

циональный (k - 1) . где k - номер импульса 36 (номер k 1 принадлежит импульсу, образующему Северное совпадение). Таким образом, импульсы сигнала 35 могут располагатьс  лишь на определенных фиксированных позици х относительно сигнала 36. Это позвол ет по разности между ними вычислить временное положение Северного совпадени .

Умножа разностькодов

2° Д (k - 1)- на 35. получим код, равный

Д -35 10°{k - 1). Это число определ ет интервал между положением сигнала Северное совпадение и положением прин того импульса 36. Вычита  его из кода временного положени  импульса 36, получим код времейного положени  сигнала Северное совпадение.

Полученный код азимута переписываетс  с помощью селектора 22 адреса из вычислительного блока 10 в выходной регистр 25 и поступает на вход устройства.

Аналогично измер етс  азимут в ненаправленном навигационном режиме.

Измерение дальности производитс  следующим образом. После прихода импульса переполнени  третьего счетчика 15 на первый вход запроса прерывани  вычислеительного блока 10 осуществл етс  анализ режима, и с необходимой частотой запросов с выходов этого блока на входы селектора 22 подаетс  код адреса второго счетчика 14. Селектор 22 декодирует этот

код и вырабатывает сигнал, разрешающий запись во второй счетчик 14, после чего из вычислительного блока 10 во второй счетчик 14 вводитс  в дополнительном коде значение задержки импульса запуска передатчика 9. В частности, в качестве кода задержки из вычислительного блока 10 могут вводитьс  коды псевдослучайных чисел, что позвол ет осуществл ть модул цию периода

запросных сигналов дальномера.

Далее из вычислительного блока 10 с помощью селектора 22 вводитс  в первый счетчик 3 в дополнительном коде значение гз временной задержки строба, формируемого вторым триггером 4. Это значение в л-м периоде запроса определ етс  вычислительным блокам 10 в виде

зп То + 20эгУс - Гетр

где То начальна  задержка (задержка сигналов Ответ дальности в ретрансл торе paдиoJмa кa), соответствующа  дальности D 0; Оэп - экстраполированное значение дальности: с - скорость света; Гстр длительность строба.

Длительность строба Гетр выбираетс  исход  из требований помехоустойчивости дальномера и обеспечени  слежени  за сигналами Ответ дальности при максимальной скорости летательного аппарата.

Импульс, сформированный селектором 22 адреса дл  разрешени  записи значени  временной задержки в первый счетчик 3, поступает на входы третьего триггера 12 и первого элемента ИЛИ 6. Третий триггер 12

устанавливаетс  в Г и разрешает прохождение тактовых импульсов через третий элемент И 13 на счетный вход второго счетчика

14.Второй счетчик 14 начинает счет и по мере отработки записанной задержки переполн етс  и формирует импульс запуска передатчика 9.

Частота импульсов записи значений задержки в первый счетчик 3 и, соответственно , частота запросных сигналов

регулируетс  в вычислительном блоке 10 в зависимости от режима работы бортового устройства измерени  азимута и дальности и признака состо ни  дальномера Поиск или Слежение) и равна доле от частоты

импульсов переполнени  третьего счетчика

15,равной 600 Гц. Например, если частота запросных сигналов должна быть в п ть раз меньше частоты импульсов переполнени  третьего счетчика 15, то запись значений

задержки в первый счетчик 3 производитс  только при каждом п том запросе прерывани  по первому входу запроса вычислительного блока 10. В направленном режиме измерени  азимута вычислительного блока

И). В н г1ран/1енмом pi-ixi-iMe измерени  азимута формирование .запросных сигналов осуществл етс  только при наличии признака Слежение .

Одновременно с формированием импульса запуска передатчика 9 первый триггер 1 устанавливаетс  в 1. разреша  прохождение через первый элемент И 2 тактовых импульсов с выхода генератора 7 тактовых импульсов на вход первого счетчика 3. Первый счетчик 3 начинает счет и по мере отработки задержки переполн етс . Импульс с выхода переполнени  первого счетчика 3 устанавливает второй триггер 4 в 1, открыва  строб и разреша  прохождение ответных импульсов с выхода приемника 8 через второй элемент И 5 и первый элемент ИЛИ 6 на вход второго триггера 4. В момент переполнени  первый счетчик 3 обнул етс  и продолжает подсчет тактовых импульсов до прихода ответного сигнала, который устанавливает первыйтриггер 1 и второй триггер 4 в О, прекраща  тем самым поступление тактовых импульсов на счетный вход первого счетчика 3 и прохождение принимаемых импульсов с выхода приемника 8 через второй элемент И 5. Если ответного импульса не оказалось, то первый триггер 1 и второй триггер 4 будут установлены в О либо первым по времени после ответного сигнала импульсом с выхода приемника 8, либо очередным импульсом с первого выхода селектора 22 адреса.

Если ответный сигнал есть, то пройд  через второй элемент И 5, он вызывает прерывание работы вычислительного блока 10 по второму входу запроса. Вычислительный блок 10 с помощью селектора 22 адреса считывает из первого счетчика 3 код измеренного значени  дальности. Код АП, считываемый из первого счетчика 3 в п-м периоде зап|эрса равен (в единицах дальности):

АП Оизмп Оэп - D стр,

где Оизмп - код значени  дальности до радиома ка в п-м периоде запроса:

Остр с Гетр/2

Этот код обрабатываетс  далее по заданному алгоритму. Результатами обработки в п-м периоде запроса  вл ютс  коды сглаженной оценки дальности экстраполированной оценки дальности Dn + 1,3 на п + 1-й период. Алгоритмы вычислени  этих оценок могут быть различными. Например, может быть использован и.звестный алгоритм скольз щего сглаживани  параметров линейной траектории фильтром второго пор дка с посто нными параметрами, в соответствии с которым коды оценок Dn и Dn + 1, э определ ютс  спед ю1цимм выражени ми:

Vj,T,, - 1T,, . 1 +

Dn - Ьпэ аДОп

An + DCT

Dn 1. 3 Dn Vn.Tn,

где Tn - интервал времени между n - 1-м и n-M запросными импульсами: Vn - код оценки скорости изменени  дальности в п-м периоде: «./ - коды коэффициентов сглаживани , огтредел ющие характеристики оценок Dn и Dn + i, э.

Полученный код оценки дальности Ьп переписываетс  с помощью селектора 22 адреса-из вычислительного блока 10 в выходной регистр 25 и поступает на выход устройства,

Оценка Dn + 1, э используетс  в вычислительном блоке 10 дл  вычислени  значени  73 п -f тзадержки строба в п + 1-м периоде,

Врем  следующего сеанса св зи с данным радиома ком определ етс  заданным режимом работы дальномера, этот сеанс св зи инициируетс  импульсом, поступающим на первый вход запроса прерывани  вычислительного блока 10. При этом экстраполированное на очередной момент св зи значение Гз, п + i переписываетс  из вычислительного блока 10 в первый счетчик 3 до момента излучени  передатчиком 9 запросного сигнала.

Блоки и элементы, вход щие в предлагаемое устройство, за исключением приемника 8, передатчика 9, вычислительного блока Ш и селектора 22 адреса представл ют собой типовые узлы цифровой техники, В качестве приемника 8 и передатчика 9 могут быть использованы стандартные блоки эксплуатируемого бортового оборудовани  РСНБ, работающие в перечисленных режимах,

В качестве вычислительного блока 10 может использоватьс  люба  микроЭВМ с каналом обмена информации типа обща  шина.

Селектор 22 адреса представл ет собой схему дешифрации адреса, управл емую сигналами общей шины MSYN (сигнал синхронизации активного устройства), DIN или DOUT (ввод или вывод) и формирующую сигнал SSYN (сигнал ответа пассивного устройства ). При выполнении команды пересылки адресный код, выданный процессором в магистраль М, проходит через магистральные приемники 26 и далее, вместе с синхронизирующим сигналом MSYN, поступает на элемент И 27, вызыва  формирование единичного уровн  на его выходе. При подаче сигнала DOUT срабатывает элемент И 28 и выдаетс  синхросигн /i записи информации.

11 156874412

Аналогично производитс  выдача ий-жки гарантирует его выдачу не раньше, чем

формации в магистраль при подаче сигналабудет выдана информаци  из адресуемого

OfN.блока в линию DAOO (или введена информаПри обращении к адресуемому блоку поци  в адресуемый блок),

записи или по чтению в магистраль М выда-5 (56) Авторское свидетельство СССР

етс  ответный сигнал SSYN.. Блок 29 задер-N 1378598. кл. G 01 S 13/16. 1986.

Claims (1)

1. Формулаизобретени 

   разрешени  записи первого счетчика, втоБОРТОВОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕ- Q рой, третий, четвертый, п тый, шестой, НИЯ ДАЛЬНОСТИ, содержащее последо-седьмой, восьмой и дев тый выходы селеквательно соединенные первый триггер,тора адреса соответственно соединены с первый элемент И, первый счетчик, второйвходом разрешени  считывани  первого триггер, второй элемент И и первый эле-счетчика, с входом разрешени  записи втомент ИЛИ, выход которого соединен с пер-15 рого счетчика, с входом разрешени  считывым входом первого триггера и вторымвани  регистра признаков сигналов, с входом второго триггера, а также генера-входом разрешени  записи регистра стротор тактовых импульсов, выход которогобов, с входом разрешени  считывани  ресоединен с вторым входом первого эле-гистра признака радиома ка, с входом мента И, приемник, выход ответного даль-20 разрешени  считывани  регистра данных, номерного сигнала которого соединен сс входом разрешени  записи выходного вторым входом второго элемента И, пере-регистра и с входом установки нул  п того датчик, вычислительный блок и регистртриггера, выход которого соединен с вхопризнака радиома ка, вход которого  вл -дом старшего разр да регистра данных, етс  информационным входом устройства,25 второй вход первого триггера соединен с отличающеес  тем, что, с целью расшире-выходом второго счетчика, с входом перени  функциональных возможностей путемдатчика и вторым входом третьего триггеизмерени  азимута, в него введены после-ра, второй вход третьего элемента И довательно соединенные третий триггер,соединен с выходом генератора тактовых третий элемент И и второй счетчик, после-импульсов и с входом третьего счетчика, дователЬно соединенные третий счетчик,выход переполнени  которого соединен с регистр данных, регистр стробов, блоксчетным входом п того триггера и с персравнени  кодов, четвертый триггер, чет-вым входом запроса прерывани  вычисливертый элемент И и второй элемент ИЛИ,тельного блока, второй вход запроса а также селектор адреса, регистр прйзна-прерывани  которого соединен с выходом ков сигналов, п тый триггер и выходнойвторого элемента И, а третий вход запроса регистр, при этом вторые входы блокапрерывани  вычислительного блока соедисравнени  кодов поразр дно соединены снем с входом разрешени  записи регистра выходами третьего счетчика, информаци- Q данных и с выходом второго элемента онные входы и выходы вычислительногоИЛИ, второй, третий и четвертый входы коблока поразр дно соединены с установоч-торого соединены соответственно с вторыми входами и выходами первого счетчи-рым, третьим и четвертым ка, установочными входами второгоинформационными входами регистра присчетчика , выходами регистра данных, реги-45 знаков сигналов и с входами сигналов стра признаков сигналов и регистра при- 35, 36 и азимутального импульса признака радиома ка, а также выходногоемника, выход сигнала Г которого соерегистра , выход которого  вл етс  выхо-динен с вторым входом четвертого элемендом устройства, и с входами селектора ад-та И, а первый вход регистра признаков реса, первый выход которого соединен с50 сигналов соединен с первым входом втопервым входом третьего триггера, вторымрого элемента ИЛИ и с вторым входом четвходом первого элемента ИЛИ и входомвертого триггера.