Бортовой комплекс радиотелеметрической системы
Полезная модель относится к области радиотелеметрии и может быть использована при летных испытаниях движущихся объектов. Технический результат: возможность контроля телеметрируемого объекта на конечном участке траектории, включая контроль процессов, происходящих в момент встречи с преградой (в том числе при взрыве или разрушении), возможность проведения траекторных измерений, возможность приоритетной передачи в реальном масштабе времени отдельных сигналов, соответствующих наиболее важным контролируемым параметрам. Сущность изобретения: в бортовой комплекс радиотелеметрической системы, состоящий из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит два делителя напряжения, входы которых связаны с двухканальным блоком автоматики, выходы первых делителей напряжения каналов подключены к устройствам контроля соответственно первого и второго каналов, один выход второго делителя напряжения первого канала подключен к устройству контроля первого канала, а другой - к устройству контроля второго канала, аналогично подключен второй делитель второго канала, причем устройство контроля первого канала связано с антенной первого канала через передатчик первого канала, аналогично устройство второго канала подключено к антенне второго канала через передатчик второго канала, а с другой стороны устройства контроля первого и второго каналов соединены с датчиками и через транзитный вход подключены к блоку преобразования, соединенному с датчиками, в бортовой комплекс введена аппаратура траекторных измерений, вход которой подключен к антенне, а выход - к блоку преобразования. В бортовом комплексе в устройства контроля обоих каналов введена схема обеспечения прохождения приоритетных сигналов на запуск передатчика, состоящая из схемы формирования сигнала запрета, вход которой подключен к каналу приоритетной информации, соединенному с передатчиком через устройство формирования пусковых сигналов передатчика,
а выход схемы формирования сигнала запрета - с ключом, второй вход которого соединен с блоком преобразования через канал транзитной информации, а выход соединен со вторым входом устройства формирования пусковых сигналов передатчика.
Полезная модель относится к области радиотелеметрии (РТМ) и может быть использована при летных испытаниях движущихся объектов. РТМ системы - специализированные системы связи, в которых измеряемая (контролируемая) величина преобразуется в электрический сигнал, передается на приемные пункты и там регистрируется [1].
Аналогами заявляемой модели являются РТМ системы [1], состоящие из аппаратуры бортового измерительно-передающего и приемно-регистрирующего комплексов.
Информирующие (измеряемые) величины с помощью бортового комплекса аппаратуры преобразуются в электрические сигналы, которые модулируют радиосигналы, передаваемые в радиоканал для регистрации на приемно-регистрирующем комплексе. Из-за разнообразия испытываемых объектов и контролируемых параметров существуют различные виды РТМ систем со специфичными бортовыми комплексами.
Последние должны обладать высокой надежностью, значительно превышающей надежность узлов (блоков) контролируемого объекта, так как выход из строя РТМ узлов (блоков) бортового комплекса делает по существу испытания бесполезными (стр.7 [1]).
Наиболее близким (прототипом) к заявляемой полезной модели является комплекс бортовой аппаратуры «Орбита» [2].
Бортовой комплекс «Орбита» состоит из приборов, определяющих режим работы по информативности и распределяющих сигналы опроса; приборов сбора измерительных сигналов от датчиковой аппаратуры и преобразования этих сигналов в единый телеметрический сигнал системе принятой структуры в радиотелеметрической системе «Орбита».
Бортовой комплекс «Орбита» по своему назначению и возможностям, измеряя параметры и контролируя процессы на борту, преобразуя полученные данные в единый телеметрический сигнал в принятой структуре и передавая последний по радиоканалам в виде фазоманипулированного сигнала (LM), обеспечивает летные испытания ракет почти на всей траектории полета после старта, за исключением последнего участка траектории перед встречей с преградой и процессов, происходящих в момент встречи с преградой. Последнее принципиально обусловлено принятой структурой информации и системой ее передачи в радиотелеметрической системе «Орбита», что является недостатком.
Недостатком [2] также является отсутствие аппаратуры траекторных измерений, работающей по сигналам спутниковых радионавигационных систем, и блока, обеспечивающего возможность приоритетной выдачи в радиоканал сигналов о наиболее важных контролируемых параметрах в реальном масштабе времени.
Техническим результатом полезной модели является возможность контроля телеметрируемого объекта на конечном участке траектории, включая контроль процессов, происходящих в момент встречи с преградой (в том числе при взрыве или разрушении); возможность проведения траекторных измерений; возможность приоритетной передачи в реальном масштабе времени отдельных сигналов, соответствующих наиболее важным контролируемым параметрам.
Технический результат достигается тем, что в бортовой комплекс радиотелеметрической системы, состоящей из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит два делителя напряжения, входы которых связаны с контролируемым двухканальным блоком автоматики, выходы первых делителей напряжения каналов подключены к устройствам контроля соответственно первого и второго каналов, один выход второго делителя напряжения первого канала подключен к устройству контроля первого канала, а другой - к устройству контроля второго канала, аналогично подключен второй делитель второго канала, причем устройство контроля первого канала связано с антенной первого канала через передатчики первого канала, аналогично устройство контроля второго канала подключено к антенне второго канала через передатчик второго канала, а с другой стороны устройства контроля первого и второго каналов подключены к датчикам и через транзитный вход - к блоку преобразования, соединенному с датчиками; в бортовой комплекс введена аппаратура траекторных измерений, вход которой подключен к антенне, а выход - к блоку преобразования. В устройства контроля обоих каналов введена схема обеспечения прохождения приоритетных сигналов на запуск передатчика, состоящая из схемы формирования сигнала запрета, вход которой подключен к каналу приоритетной информации, соединенному с передатчиком через устройство формирования пусковых сигналов передатчика, а выход - с ключом, второй вход которого соединен с блоком преобразования через канал транзитной информации, а выход соединен со вторым входом устройства формирования пусковых сигналов передатчика.
На фиг.1 приведена общая структурная схема предлагаемой системы.
На фиг.2 представлена схема обеспечения прохождения приоритетных сигналов на запуск передатчика, входящая в устройства контроля.
Устройство, представленное на фиг.1 делители напряжений 2 и 3 (первого и второго каналов), устройства контроля 4 (первого и второго каналов), блок преобразования 5,
передатчики 6 и 7 (соответственно первого и второго каналов), аппаратуру траекторных измерений 8, бортовые передающие антенны 9 и 10 (соответственно первого и второго каналов), приемную антенну 11 аппаратуры траекторных измерений.
Контролируемый двухканальный блок автоматики 1 подключен ко входам делителей напряжения 2 и 3, первый выход делителя напряжения 3 первого канала подключен ко входу устройства контроля 4 первого канала, а второй - ко входу устройства контроля 4 второго канала, аналогично подключен делитель напряжения 3 второго канала, выход делителя напряжения 2 соединен с устройством контроля 4 (аналогично в первом и втором каналах), причем выходы устройств контроля 4 (соответственно первого и второго каналов) подключены к передатчикам 6 и 7 (соответственно первого и второго каналов), соединенным с антеннами 9 и 10 соответственно, одни входы устройств контроля 4 подключены к датчикам, а транзитные входы - к блоку преобразования 5, один вход которого подключен к датчикам, а другой - к аппаратуре траекторных измерений 8, соединенной с антенной 11.
Схема, представленная на фиг.2 состоит из устройства формирования пусковых сигналов передатчика 12, первый вход которого подключен через канал приоритетной информации к делителям напряжения 2 и 3, второй вход - к схеме обеспечения прохождения приоритетных сигналов на запуск передатчика 13, состоящей из схемы формирования сигнала запрета 14, соединенной с каналом приоритетной информации с одной стороны и через ключ 15 - с устройством 12 с другой стороны, причем второй вход ключа 15 соединен через канал транзитной информации - с блоком преобразования 5, а выход 12 соединен с передатчиком 6 в первом канале и передатчиком 7 во втором канале. Схема, представленная на фиг.2, входит в устройства контроля 4 обоих каналов.
Бортовой комплекс РТС работает следующим образом.
Устройства контроля 4 [3] обеспечивают выполнение основной функции бортового комплекса РТС - контроль работоспособности телеметрируемого объекта, они осуществляют преобразование, обработку и приведение получаемой информации в структуру сигналов бортового комплекса РТС (в сигналы кодовой времяимпульсной модуляции - КВИМ) с уровнем, достаточным для запуска бортового передатчика [4].
Аппаратура траекторных измерений 8 [5] работает по сигналам спутниковых радионавигационных систем.
Блок преобразования 5 [6] обеспечивает преобразование полученной траекторией информации в структуру сигналов бортового комплекса РТС. Его выходы подключены к транзитным входам устройств контроля 4 первого и второго каналов с целью доведения сигналов блока преобразования до уровня запуска передатчиков 6 и 7, причем между
транзитными входами устройств контроля 4 и его выходами в устройства контроля 4 первого и второго каналов введена схема обеспечения прохождения приоритетных сигналов на запуск передатчика 13.
Работа схемы 13 протекает следующим образом. При отсутствии приоритетной информации ключ 15 открыт и пропускает сигналы канала транзитной информации со входа 2 на выход 3, которые поступают на второй вход 12 и далее на запуск передатчика. При появлении в канале приоритетной информации сигналов, которые поступают одновременно на первый вход устройства формирования пусковых сигналов передатчика и на вход схемы формирования сигналов запрета 14, схема 14 формирует сигнал с длительностью, равной длительности приоритетного сигнала. Данный сигнал запрета поступает на первый вход ключа 15, запирает его, запрещая прохождение сигналов транзитной информации со второго входа ключа 15 на его выход в течение времени прохождения сигналов приоритетной информации через первый вход 12. С окончанием сигнала запрета (т.е. с окончанием приоритетной информации) ключ 15 начинает пропускать текущие сигналы транзитной информации на выход и далее через второй вход устройства формирования пусковых сигналов передатчика на его запуск.
В состав бортового комплекса РТС входят делители напряжений 2 и 3 (первого и второго каналов), обеспечивающие передачу контрольных сигналов о работе контролируемого двухканального блока автоматики 1 на устройства контроля обоих каналов - 4 [3]. Для увеличения надежности информации о работе контролируемого двухканального блока автоматики 1 сигналы с делителей напряжения 2 и 3 первого и второго каналов поступают на устройства контроля 4 первого и второго каналов.
Наряду с этим, в 4 имеются восемь дискретных каналов для контроля фактов и времени срабатывания контактных датчиков путем преобразования измеренного времени в цифровой код с «окраской» каждого из датчиков и три аналоговых канала.
Режим работы устройств контроля 4 определяется внешним программированием путем установки на программные разъемы закороток, распайка которых соответствует составу и выбранной схеме контроля телеметрируемого объекта. Каждое устройство контроля 4 имеет вход для транзитной информации. Транзитный вход, помимо кодирования начала каждой посылки информации двухимпульсным интервалом (3,5 мкс или 5,5 мкс), обеспечивает уровень транзитных сигналов, достаточный для запуска бортовых передатчиков 6 и 7 первого и второго каналов [4]. Транзитная информация поступает в устройства контроля 4 [3] через схему 13 (фиг.2) и блокируется на время прохождения собственной информации 4, которая является более важной для контроля телеметрируемого объекта. Аппаратура траекторных измерений 8 работает по сигналам спутниковых радионавигационных
систем, которые поступают через антенну 11 в дециметровом диапазоне радиоволн, и определяет данные по траектории, что является одной из частей транзитной информации. Сигаалы с выхода 11 [6] в виде обработанных данных на борту о параметрах движения (ПД) - местоположении в геоцентрической системе координат и скорости с привязкой к московскому времени (точность порядка единиц мкс), а также текущие навигационные параметры - ТНП о псевдодальности и псевдоскорости (используемые после регистрации для определения местоположения и скорости объекта на траектории с привязкой ко времени путем обработки в наземных условиях) подаются соответственно с частотами повторения 1 Гц и 10 Гц на вход блока преобразования 5, где преобразуются в структуру телеметрических сигналов бортового комплекса РТС.
С выходов блока преобразования сформированные сигналы, несущие упомянутую траекторную и временную информацию, поступают на транзитные входы устройств контроля обоих каналов 4, дополняются кодовым интервалом (3.5 мкс или 5,5 мкс) в начале каждой посылки, усиливаются и поступают на запуск передатчиков обоих каналов 6 и 7 и через бортовые антенны 9, 10 излучаются на радиочастотах бортового комплекса РТС.
Функционирование бортового комплекса РТС) при работе по назначению в условиях движения на конечном участке траектории происходит следующим образом. В соответствии с программой контроля в полете на блоки бортового комплекса РТС подается питание от источника постоянного тока напряжением от 20 до 32 В с коэффициентом пульсаций до 10% от номинального значения. Входные цепи питания имеют гальваническую развязку от корпусов блоков. Спустя одну секунду блоки бортового комплекса РТС, за исключением аппаратуры траекторных измерений 8, готовы к работе по назначению. За это время выходят на рабочий режим устройства контроля 4 - не более 0,1 с, передатчики 6 и 7 - не более 0,7 с и блок преобразования 5 - не более 1 с. Последнее определяется длительностью загрузки рабочей программы в блок преобразования 5, по которой начинает работать бортовой комплекс РТС. Аппаратура траекторных измерений 8 выдает первые результаты измерений ПД - координат и скорости в геоцентрической гринвичевской системе координат с привязкой к московскому времени при радиовидимости не менее четырех навигационных спутников и ТНП - псевдодальности (точнее - времени задержки радиосигнала при распространении от каждого навигационного спутника из используемого «созвездия» до объекта в мкс) и радиальной псевдоскорости (точнее - разности фаз между принятыми сигналами с конкретного навигационного спутника и сигналами опорного генератора, входящего в состав аппаратуры траекторных измерений в радианах) после подачи питания спустя не более:
а) 180 секунд («холодный» старт - опорный генератор не прогрет, отсутствуют данные по альманаху, целеуказаниям - априорные данные по координатам и скорости контролируемого объекта на предварительно выбранный момент времени, текущей календарной дате, МДЗВ - московскому декретному зимнему времени, эфмеридам);
б) 60 секунд («теплый» старт - опорный генератор прогрет, предварительно введены данные по альманаху, целеуказаниям, текущей календарной дате, МДЗВ, отсутствуют данные по эфмеридам);
в) 20 секунд («горячий» старт - опорный генератор прогрет, предварительно введены данные по альманаху, целеуказаниям, текущей календарной дате, МДЗВ, эфмеридам).
Работа аппаратуры траекторных измерений обеспечивается при скорости объекта до 8 км/с и угловой скорости вращения до 5 оборотов/с. Данные с аппаратуры траекторных измерений выводятся на блок преобразования байтами по стыку С2 ГОСТ 18145-81 (RS232) в соответствии с рабочей программой последней. Аппаратура траекторных измерений обеспечивает частоту вывода ТНП не менее 10 Гц и частоту вывода данных по ПД не менее 1 Гц при радиовидимости не менее 4-х спутников навигационных систем ГЛОНАСС и/или GPS. Ввод данных по целеуказаниям (расчетные координаты и скорость на заданный момент времени) позволяют сократить время поиска спутниковых радиосигналов, т.е. реализовывать «теплый» или «горячий» старты.
Итак, на конечном участке движения, включая точку встречи с преградой, с помощью бортового комплекса РТС в дублированные радиоканалы выводятся данные о функционировании и параметрах летящего объекта, в том числе о траектории, с установленным приоритетом.
Использование заявляемой полезной модели позволит сократить затраты (не менее, чем в 1,5 раза) и существенно уменьшить время на подготовку летных испытаний и обработку полученной информации для оценки функционирования телеметрируемого объекта и получения траекторных данных.
Литература
1. И.М.Тепляков. «Радиотелеметрия», М, «Советское радио», 1966 г., стр.4-7.
2. «Аппаратура бортовая «Орбита-IVMO», Руководство по эксплуатации. Часть 1. ЯГАИ.460800.001РЭ, ОКБ МЭИ, 2001 г. (прототип).
3. Прибор МБКА-02. Руководство по эксплуатации. Часть 1 ГВАТ.411618.001РЭ, НИИИС, 2002 г.
4. Передатчик МПСК-09М. Инструкция по эксплуатации 
е2.000.030ИЭ, НИИИС, 1999 г
5. БАСН-01. Руководство по эксплуатации ГВАТ.468157.010РЭ, (проект) НИИИС, 2004 г.
6. Комплекс МБКИ-01. Руководство по эксплуатации. ГВАТ.411734.005РЭ, НИИИС, 2003 г.
1. Бортовой комплекс радиотелеметрической системы, состоящий из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит два делителя напряжения, входы которых связаны с двухканальным блоком автоматики, выходы первых делителей напряжения каналов подключены к устройствам контроля соответственно первого и второго каналов, один выход второго делителя напряжения первого канала подключен к устройству контроля первого канала, а другой - к устройству контроля второго канала, аналогично подключен второй делитель второго канала, причем устройство контроля первого канала связано с антенной первого канала через передатчик первого канала, аналогично устройство контроля второго канала подключено к антенне второго канала через передатчик второго канала, а с другой стороны устройства контроля первого и второго каналов соединены с датчиками и через транзитный вход подключены к блоку преобразования, соединенному с датчиками, отличающийся тем, что в него введена аппаратура траекторных измерений, вход которой подключен к антенне, а выход - к блоку преобразования.
2. Бортовой комплекс радиотелеметрической системы по п.1, отличающийся тем, что в устройства контроля обоих каналов введена схема обеспечения прохождения приоритетных сигналов на запуск передатчика, состоящая из схемы формирования сигнала запрета, вход которой подключен к каналу приоритетной информации, соединенному с передатчиком через устройство формирования пусковых сигналов передатчика, а выход схемы формирования сигнала запрета - с ключом, второй вход которого соединен с блоком преобразования через канал транзитной информации, а выход соединен со вторым входом устройства формирования пусковых сигналов передатчика.
