Навигационный модуль

Техническое решение направлено на упрощение схемотехнической реализации навигационного модуля по патенту на ПМ 94695, RU, обеспечивающего получение навигационно-временной информации в условиях неопределенности его ориентации в пространстве. Указанный технический результат достигается тем, что в навигационный модуль, содержащий N антенн, антенный коммутатор на N входов и навигационный приемник, введен датчик положения, при этом каждая из антенн подключена к одному из входов антенного коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом датчика положения, выход антенного коммутатора подключен к антенному входу навигационного приемника, информационный выход которого является выходом навигационного модуля. Принцип работы предлагаемого навигационного модуля основан на том, что при изменении пространственного положения навигационного модуля изменяется и пространственная ориентация датчика положения, на выходе которого появляется сигнал, поступающий на управляющий вход антенного коммутатора, который подключает к входу навигационного приемника антенну, ориентированную в верхнюю полусферу, при которой достигается наибольшая точность получения координат.

Техническое решение относится к средствам навигации и позиционирования подвижных объектов на основе спутниковых радионавигационные системы (СРНС) ГЛОНАСС, GPS и других, а именно к навигационным модулям, предназначенным для использования в навигационной аппаратуре потребителей.

Известен навигационный модуль, содержащий приемник спутниковых радиосигналов с антенной, с выхода которого навигационно-временная информация поступает для последующей обработки (Вестник Электроники 4 (8), 2004 г., стр.22).

Недостатком навигационного модуля является то, что точность позиционирования существенно зависит от ориентации антенны навигационного модуля в пространстве: наибольшая точность получения координат достигается при ориентации антенны, обеспечивающей прием сигналов из верхней полусферы в телесном угле ±85°. При других положениях антенны точность определения координат снижается, а при некоторых расположениях антенны относительно созвездия навигационных спутников вычисление координат приемником может оказаться невозможным из-за приема очень слабого сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является навигационный модуль по патенту на ПМ 94695, RU, в который с целью обеспечения получения навигационно-временной информации на выходе навигационного модуля в условиях неопределенности его ориентации в пространстве введены N антенн, антенный коммутатор на N+1 вход, распределитель импульсов с N+2 выходами, устройство синхронизации, два регистра сдвига, схема сравнения, четыре элемента ИЛИ, восемь элементов И, элемент НЕ и RS-триггер, при этом каждая из антенн подключена к одному из входов антенного коммутатора, выход которого подсоединен к антенному входу навигационного приемника, информационный выход которого соединен с входом устройства синхронизации и одним из входов второго элемента И, другой вход которого соединен с выходом элемента НЕ, выход второго элемента И соединен с информационными входами регистров сдвига, один выход устройства синхронизации соединен с входом распределителя импульсов и с входом опроса схемы сравнения, N+2 выход распределителя импульсов соединен с входом элемента НЕ и одним из входов третьего и восьмого элементов И, 1,2N+1 выходы распределителя импульсов соединены с соответствующими управляющими входами антенного коммутатора и входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним из входов первого элемента И, другой вход которого подключен к тактовому выходу устройства синхронизации, выход первого элемента И соединен с одним из входов четвертого и пятого элементов И, другие входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами RS-триггера, выходы четвертого и пятого элементов И соединены с одним из входов соответственно второго и третьего элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с выходом третьего элемента И, другой вход которого соединен с тактовым выходом устройства синхронизации, выходы второго и третьего элементов ИЛИ соединены с тактовым входом соответственно первого и второго регистров сдвига, выход первого регистра сдвига соединен с одним из входов шестого элемента И, выход второго регистра сдвига - с одним из входов седьмого элемента И, другие входы шестого и седьмого элементов И подключены соответственно к прямому и инверсному выходам RS-триггера, R и S входы RS-триггера подключены к соответствующим выходам схемы сравнения, информационные входы которой соединены с соответствующими разрядами регистров сдвига, выходы шестого и седьмого элементов И соединены с входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с другим входом восьмого элемента И, выход которого является выходом навигационного модуля.

Принцип работы навигационного модуля основан на сравнении навигационно-временной информации, получаемой на выходе навигационного приемника при последовательном подключении к его входу антенн, по разному ориентированных в пространстве, и выбора наилучшей по заданному критерию качества информации для передачи ее на выход модуля.

Недостатком навигационного модуля-прототипа является сложность схемотехнической реализации.

Целью технического решения является создание навигационного модуля, обеспечивающего получение навигационно-временной информации на выходе навигационного модуля в условиях неопределенности его ориентации в пространстве при упрощенной схемотехнической реализации.

Поставленная цель достигается тем, что в навигационный модуль, содержащий N антенн, антенный коммутатор на N входов и навигационный приемник, введен датчик положения, при этом каждая из антенн подключена к одному из входов антенного коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом датчика положения, выход антенного коммутатора подключен к антенному входу навигационного приемника, информационный выход которого является выходом навигационного модуля.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема навигационного модуля;

Навигационный модуль содержит антенны Ан.1, Ан.2,Ан.N, по разному ориентированные в пространстве, антенный коммутатор 1, датчик положения 2 и навигационный приемник 3.

Навигационный модуль работает следующим образом. В статическом положении к входу навигационного приемника 3 посредством антенного коммутатора 1 подключена одна из антенн, диаграмма направленности которой в соответствии с ориентацией датчика положения 2 направлена в верхнюю полусферу. При изменении пространственного положения навигационного модуля изменяется и пространственная ориентация датчика положения 2, на выходе которого появляется сигнал, поступающий на управляющий вход антенного коммутатора 1, который подключает к входу навигационного приемника 3 другую антенну, ориентированную в верхнюю полусферу. По сравнению с известным навигационным модулем (патент на ПМ 94695, RU) переключение антенн достигается простым техническим средством. Это позволяет получить заявленный технический результат: упростить схемотехническую реализацию навигационного модуля.

При реализации навигационного модуля целесообразно использовать серийно выпускаемые миниатюрные элементы антенного коммутатора 1 и датчика положения 2. Например, для реализации навигационного модуля с 4-мя антеннами могут быть использованы следующие элементы: антенный коммутатор РЕ42641 фирмы Peregrine Semiconductor Corp. на 4-е входа и оптический датчик на 4-е положения компании ROHM, представленный в журнале «Компоненты и технологии», 10, 2009 г., стр.60. Датчик определяет изменение положения объекта на 90° вверх, вниз, влево и вправо.

При использовании модуля в составе носимого навигатора целесообразно использовать плоские антенны, размещаемые на разных сторонах корпуса навигатора.

Навигационный модуль, содержащий N антенн, антенный коммутатор на N входов и навигационный приемник, отличающийся тем, что в него введен датчик положения, при этом каждая из антенн подключена к одному из входов антенного коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом датчика положения, выход антенного коммутатора подключен к антенному входу навигационного приемника, информационный выход которого является выходом навигационного модуля.