Измеритель координат

Предлагаемое устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения местоположения подвижных объектов. Измеритель координат содержит последовательно соединенные антенну, приемник и аналого-цифровой преобразователь, последовательно включенные опорный генератор, делитель и вычислитель координат. Для повышения помехоустойчивости к узкополосным помехам в измеритель дополнительно введены: последовательно соединенные блок прямого преобразования Фурье, блок подавления узкополосных помех, блок обратного преобразования Фурье, цифровой согласованный фильтра и дискриминатор, блок обнаружения сигнала и индикатор, группа входов которого подключена к группе выходов вычислителя координат. Высокая помехоустойчивость к узкополосным помехам предлагаемого устройства, в сравнении с прототипом, обеспечивается наличие в нем дополнительных блоков: прямого преобразования Фурье, подавления узкополосных помех и обратного преобразования Фурье, представляющих, по сути, устройство защиты от узкополосных помех.

Предлагаемое устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения местоположения подвижных объектов.

Известно «Навигационное устройство» по патенту на изобретение РФ №2058532 от 1996 г., в котором определение местопложения объектов основано на измерении координат с помощью датчиков. Однако данное устройство обладает низкой точностью измереня навигационных параметров..

Известны также «Способ определения местоположения подвижных объектов и устройство для его реализации» по патенту на изобретение РФ №2202102 от 2000 г., в которых для повышения точности измерения определяются в калибровочном цикле корректирующие коэффициенты, а затем в рабочем цикле производится коррекция координат местоположения объекта. Недостатком этого способа и устройства является слолжность.

Наибоее близким по технической сути к предлагаемому устройству является «Аппаратура определения координат» («Техническое описание», ЕЛ 1.400.010 ТО, 1996 г., стр.51, рис.3), разработанная «Российским институтом навигации и времени» (г.Санкт-Петербург) и принятая за прототип.

Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения:

1 - антенна;

2 - приемник;

3 - опорный генератор;

4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - делитель;

6 - вычислитель;

7 - блок выдачи информации,

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные антенну 1, приемник 2, АЦП4, вычислитель координат 6 и блок выдачи информации 7, группа выходов которого является выходом устройства, последовтельно включенные опорный генератор 3 и делитель 5, группа выходов которого соединена со второй группрой входов вычислителя координат 6, одиночный выход делителя 5 подключен ко второму входу АЦП4.

Устройство-прототип работает следующим образом. В начальный момент приемник 2 осуществляет с помощью антены 1 прием адиосигналов от опорных станций наземной системы дальней навигации (типа «Лоран-С»). Принятые сигналы с выхода приемника 2 подаются затем на АЦП4, где преобразуются под действием тактовых импульсов с делителя 5, сформированных из опорной частоты генератора 3, из аналогвой формы в цифровую. Затем цифровой сигнал с выхода АЦП4 поступает на вчислитель координат 6, представляющий собой микропроцесор, где по временным задержакам между сигналами от опрных наземных станций радионавигации с помощью синхроимпульсов с делителя 5, производится вычисление географических координат подвижного объект. Далее значения географических координат через блок выдачиинформации 7 подаются на выход устройства к потребителю.

Однако устройство-пртотип облдает недостатком - низкой помехоустойчивостью к узкополосным помехам.

С целью повышения помехоустойчивости к узкополосным помехам в устройство, содержащее последовтельно соединенные

антенну, приемник и анлого-цифровойпреобразователь, последовательно включенные опорный генератор, делитель и вычислитель координат, при этом одиночный выход делителя соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, дополнитель координат, при этом одиночный выход делителя соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, дополнительно введены: последовтельно соединенные блок прямого преобразования Фурье, блок подавления узкополосных помех, блок обратного преобразования Фурье, цифровой согласованный фильтр и дискриминатор, группа выходов которого подключена ко второй группе входов вычислителя координат, блок обнаружения сигнала и индикатор, при этом группа выходов аналого-цифрового преоразовтеля соединена с группой входов блока прямого преоразования Фурье, группа входов делителя подключена ко второй группе входов блока прямого преобразования Фурье, блока подавления узкопоосных помех, блока обратного преобразования Фурье, цифрового согласованного фильтра и дискриминатора, вторая группа выходов цифрового согласованного фильтра соединена с группой входов блока обнаружения сигнала, группа выходов которого подключена к третьей группе входов дискриминатора, группа выходов вычислителя координат соединена с группой входов индикатора.

Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, для которой приняты следующие обозначения:

1 - антенна;

2 - приемник;

3 - опорный генератор;

4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - делитель;

6 - блок прямого преобразованя Фурье (ППФ);

7 - блок подавления уэкополосных помех (ПУП);

8 - блок обратного преобразования Фурье (ОПФ);

9 - блок обнаружения сигнала (ОС);

10 - цифровой согласованный фильтр (ЦСФ);

11 - дискриминатор;

12 - вычислитель координат;

13 - индикатор.

Предлагаемое устройство содержит: последовательные антенну 1, приемник 2, АЦП4, блок ППФ6, блок ПУП7, блок ОПФ8, ЦСФ10, дискриминатор 11, вычислитель координат 12 и индикатор 13, последовательно включенные опорный генератор 3 и делитель 5, группа выходов которого соединена со второй группой входов блок ППФ 6, блока ПУП7, блока ОПФ8, ЦСФ10, дискраиминатора 11 и вычислителя координат 12, а также блок ОС9, при этом одиночный выход делителя 5 подключен ко второму входу АЦП4, вторая группа выходов ЦСФ10 соединена с группой входов блока ОС9, группа выходов которого подключена к третьей группе входов дискриминатора11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В начальный момент приемник 2 осуществляет с помощью антенны 1 прием радиосигналов от опорных станций наземной системы дальней навигации (типа «Лоран-С»). Принятые сигналы с выхода приемника 2 подаются затем на АЦП4, где преобразуются под действием тактовых импульсов с делителя 5, сформированных из опорной частоты генератора 3, из аналоговой формы в цифровую. Затем цифровой сигнал с выхода АЦП4 поступает параллельным кодом на блок ППФ6, где подвергается прямому преобразованию Фурье. Сигнал прямого преобразования Фурье с блок 6 подается

далее на блок ПУП7, где сначала в нем определяются участки, пораженные узкополосными помехами, а затем осуществляется их подавление путем «вырезания» из спектра сигнала. «Очищенный» от узкополосных помех сигнал с блока 7 поступает затем на блок ОПФ8, где подвергается обратному преобразованию Фурье (восстановлению). Далее сигнал подается на ЦСФ10, который производит оптимальную обработку пачки импульсов, максимизируя тем самым отношение сигнал/помеха. Сигнал с выхода ЦСФ10 поступает затем на дискриминатор 11. Кроме того, сигнал с выхода ЦСФ10 подается также на блок ОС9, представляющий собой пороговую схему, где при превышении порога сигнал считается обнаруженным. Обнаруженный сигнал с блока ОС9 поступает на второй вход дискриминатора 11, который определяет код временного положения сигнала каждой навигационной станции относительно условной точки отсчета. Цифровой сигнал с дискриминатора 11 подается на вычислитель координат 12, представляющий собой микропроцессор, где по временным задержкам между сигналами от опорных наземных станций системы дальней радионавигации производится вычисление географических координат подвижного объекта. Работа блоков 6, 7, 8, 10, 11, 12 производится с помощью синхроимпульсов с делителя 5, сформированных из опорной частоты генератора 3. Далее значения географических координат с выхода вычислителя 12 поступают на индикатор 13 для визуального отображения.

Предлагаемое устройство реализуется на базе блоков и микросхем, известных из технической литературы.

Техническая эффективность предлагаемого устройства, в сравнении с прототипом, заключается в том, что оно обладает

более высокой помехоустойчивостью к узкополосным помехам. Это объясняется наличием в предлагаемом устройстве, в отличие от прототипа, дополнительных блоков: ППФ6, ПУП7 и ОПФ8, представляющих, по сути, устройство защиты от узкополосных помех.

Измеритель координат, содержащий последовательно соединенные антенну, приемник и аналого-цифровой преобразователь, последовательно включенные опорный генератор, делитель и вычислитель координат, при этом одиночный выход делителя соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные блок прямого преобразования Фурье, блок подавления узкополосных помех, блок обратного преобразования Фурье, цифровой согласованный фильтр и дискриминатор, группа выходов которого подключена ко второй группе входов вычислителя координат, блок обнаружения сигнала и индикатор, при этом группа выходов аналого-цифрового преобразователя соединена с первой группой входов блока прямого преобразования Фурье, группа выходов делителя подключена ко второй группе входов блока прямого преобразования Фурье, блока подавления узкополосных помех, блока обратного преобразования Фурье, цифрового согласованного фильтра и дискриминатора, вторая группа выходов цифрового согласованного фильтра соединена с группой входов блока дискриминатора, группа выходов вычислителя координат соединена с группой входов индикатора.