наземный мобильный измерительный комплекс

Формула изобретения

Наземный мобильный измерительный комплекс, содержащий приемную антенную систему, блок управления приемной антенной системой, систему спутниковой связи, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные блок фильтрации, принимающий сигнал из приемной антенной системы, усилительный блок, частотный преобразователь, распределитель сигналов, преобразователь радиосигнала в видеосигнал и блок преобразования видеосигнала в код, а также введены блок кадровой синхронизации, блок приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника, блок формирования сигнала единого времени, система формирования блоков оперативной информации по приоритетам, запоминающее устройство, блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени, блок передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени, блок отображения телеметрической информации, причем выход блока преобразования видеосигнала в код подключен к первому входу блока кадровой синхронизации, второй вход которого связан через первый выход блока формирования сигнала единого времени с первым выходом блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника, а вторые выходы блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника и блока формирования сигнала единого времени подключены соответственно к первому и второму входам блока управления приемной антенной системой, выход которого связан со входом приемной антенной системы, при этом первый и второй выходы блока кадровой синхронизации связаны соответственно с первым входом системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам и входом запоминающего устройства, причем выход системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам связан со входом блока отображения телеметрической информации, а также со входом блока передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени, выход которого подключен к системе спутниковой связи для передачи информации в ЦУП, помимо этого выход запоминающего устройства подключен ко второму входу системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам, а также ко входу блока передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени, выход которого подключен к системе спутниковой связи для передачи информации в ЦУП.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к космической технике, а именно к наземным измерительным комплексам в мобильном исполнении, и может быть использовано для оперативного приема, обработки, анализа и передачи телеметрической информации (ТМИ) с борта космического объекта потребителю, например центру управления полетом (ЦУП).

Известна наземная подвижная станция спутниковой связи по заявке РФ 98123376, МПК Н 04 В 7/26, содержащая приемник, демодулятор, блок управления и передатчик, блок телемеханики, терминал, приемопередающий антенный блок, датчик расстояния, датчик направления.

Известна наземная мобильная станция многоспутниковой связи по патенту РФ 2169991, МПК Н 04 В 7/26, содержащая передатчик, приемник, приемный блок фазированной антенной решетки (ФАР), блок телемеханики приемной ФАР, передающий блок ФАР, блок телемеханики передающий ФАР, блок управления, двухканальный демодулятор, селектор команды "режим обхода" и терминал.

Наиболее близким аналогом является наземная мобильная станция по патенту РФ 2069936, МПК Н 04 В 7/26, содержащая в передающей части последовательно соединенные передатчик и передающий антенный блок, а в приемной части последовательно соединенные приемный антенный блок, приемник и демодулятор, а также блок управления, блок свертки, состоящий из двухпозиционного модулятора, причем блок управления выполнен в виде электронно-вычислительной машины, соединенной с системной шиной, а через модем телемеханики с входом управления коммутатора для ретрансляции.

Недостатками аналогов являются ограниченность функции ретрансляции сигналов между наземными станциями: отсутствие обработки сигналов с целью выделения полезной информации и невозможность их использования для приема, обработки, анализа и передачи телеметрической информации с различных типов бортовых систем космических объектов.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей наземного мобильного измерительного комплекса.

Технический результат изобретения заключается в следующем:

- возможность регистрации в полном объеме принятой в сеансах связи ТМИ;

- обеспечение предварительной обработки и формирование в реальном времени сокращенного потока ТМИ для принятия оперативных решений;

- отображение в реальном времени телеметрических параметров;

- возможность передачи в послеполетном режиме полных объемов принятой в сеансе информации потребителям по спутниковым каналам связи (при необходимости).

Данная задача решается тем, что в наземный мобильный измерительный комплекс, содержащий приемную антенную систему, блок управления приемной антенной системой, систему спутниковой связи, введены последовательно соединенные блок фильтрации, усилительный блок, частотный преобразователь, распределитель сигналов, преобразователь радиосигнала в видеосигнал и блок преобразования видеосигнала в код, а также введены блок кадровой синхронизации, блок приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника, блок формирования сигнала единого времени, система формирования блоков оперативной информации по приоритетам, запоминающее устройство, блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени, блок передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени, блок отображения телеметрической информации, причем выход блока преобразования видеосигнала в код подключен к первому входу блока кадровой синхронизации, второй вход которого связан через первый выход блока формирования сигнала единого времени с первым выходом блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника, а вторые выходы блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника и блока формирования сигнала единого времени подключены соответственно к первому и второму входам блока управления приемной антенной системой, выход которого связан со входом приемной антенной системы, при этом первый и второй выходы блока кадровой синхронизации связаны соответственно с первым входом системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам и входом запоминающего устройства, причем выход системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам связан со входом блока отображения телеметрической информации, а также со входом блока передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени, выход которого подключен к системе спутниковой связи для передачи информации в ЦУП, помимо этого, выход запоминающего устройства подключен ко второму входу системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам, а также ко входу блока передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени, выход которого подключен к системе спутниковой связи для передачи информации в ЦУП.

На чертеже изображен наземный мобильный измерительный комплекс, где:

1 - приемная антенная система;

2 - блок управления приемной антенной системой;

3 - блок фильтрации;

4 - усилительный блок;

5 - частотный преобразователь;

6 - распределитель сигналов;

7 - преобразователь радиосигнала в видеосигнал;

8 - блок преобразования видеосигнала в код;

9 - блок кадровой синхронизации;

10 - блок приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника;

11 - блок формирования сигнала единого времени;

12 - система формирования блоков оперативной информации по приоритетам;

13 - запоминающее устройство;

14 - блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени;

15 - блок передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени;

16 - система спутниковой связи;

17 - блок отображения телеметрической информации.

В предложенном наземном мобильном измерительном комплексе выход приемной антенной системы 1 подключен к последовательно соединенным блоку фильтрации 3, усилительному блоку 4, частотному преобразователю 5, распределителю сигналов 6, преобразователю радиосигнала в видеосигнал 7, блоку преобразования видеосигнала в код 8 и первому входу блока кадровой синхронизации 9.

Преобразователь радиосигнала в видеосигнал 7 может быть выполнен, например, в виде амплитудных, частотных или фазовых демодуляторов, реализованных на отечественных микросхемах 526 серии.

Второй вход блока кадровой синхронизации 9 связан через первый выход блока формирования сигнала единого времени 11 с первым выходом блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника 10. Вторые выходы блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника 10 и блока формирования сигнала единого времени 11 подключены соответственно к первому и второму входам блока управления приемной антенной системой 2, сигналом с выхода которого управляется приемная антенная система 1.

Первый и второй выходы блока кадровой синхронизации 9 подключены соответственно к первому входу системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12 и запоминающему устройству 13.

Первый выход системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12 соединен со входом блока передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени 15, выход которого подключен к системе спутниковой связи 16 с ЦУПом. Одновременно этот же выход блока 12 соединен со входом блока отображения телеметрической информации 17.

Выход запоминающего устройства 13 сообщен со вторым входом системы формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12, а также со входом блока передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени 14, выход которого подключен к системе спутниковой связи 16 с ЦУПом. Блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени 14 может быть выполнен, например, в виде вычислительного устройства, реализующего функции передачи и контроля прохождения передаваемой телеметрической информации в режиме отложенного времени.

Блок передачи сокращенного потока информации в режиме реального времени 15 может быть выполнен, например, в виде вычислительного устройства, реализующего функции передачи и контроля прохождения передаваемой телеметрической информации в режиме реального времени.

Наземный мобильный измерительный комплекс функционирует следующим образом.

С борта космического объекта телеметрический сигнал в дециметровом и/или в метровом диапазоне поступает на приемную антенную систему 1, управляемую сигналами с блока управления приемной антенной системы 2. Приемная антенная система 1 может быть выполнена в виде дециметровой зеркальной антенны и метровой - типа "волновой канал". Приемная антенная система 1 может быть выполнена в виде полноповоротной зеркальной антенны дециметрового диапазона и неподвижно закрепленных на ней четырех стрел логопериодической антенны метрового диапазона. Блок управления приемной антенной системы 2 может содержать управляющий компьютер в промышленном виброзащитном исполнении типа HST-151 с дополнительными платами формирования импульсных сигналов управления шаговыми двигателями электроприводов зеркальной антенны. Из приемной антенной системы 1 сигнал поступает на блок фильтрации 3, где выделяется сигнал бортового передатчика (с борта космического объекта), несущий полезную ТМИ. Блок фильтрации 3 может быть выполнен, например, из узкополосных полосовых пропускающих фильтров для работы в выбранном диапазоне частот.

Затем сигнал поступает на усилительный блок 4, выполненный, например, на базе транзисторов типа ATF-10136. В усилительном блоке сигнал усиливается с учетом возможности последующего выделения из него полезного сигнала.

Усиленный сигнал поступает в частотный преобразователь 5, где частота сигнала преобразовывается в промежуточную частоту, оптимальную с точки зрения последующей обработки полезного сигнала (с учетом возможностей аппаратуры). Упомянутый частотный преобразователь 5 может быть выполнен на базе микросхем типа MSA-0735, MSA-1110 и SM4T и генераторов типа М3500-0510Т и М3500-0408Т.

С выхода частотного преобразователя 5 сигнал поступает на распределитель сигналов 6, где происходит коммутация потоков радиосигналов по дублирующим каналам (по соображениям надежности), после чего они поступают в преобразователь радиосигнала в видеосигнал 7, где происходит выделение постоянной составляющей сигнала.

Видеосигнал поступает на блок преобразования видеосигнала в цифровой код 8, который может быть выполнен, например, в виде двухслойной печатной платы.

В блоке кадровой синхронизации 9 осуществляется кадровая синхронизация с помощью счетчиков, которые определяют конец предыдущего кадра по последовательности десяти разрядов идущих "1". Цифровой код содержит ТМИ, структурированную в виде кадров фиксированной длины, состоящих из последовательностей 10-разрядных двоичных слов. Конец каждого кадра обозначается маркером, представляющим собой слово, состоящее только из "1". После выделения в блоке кадровой синхронизации такого маркера происходит разделение непрерывной последовательности двоичного кода на отдельные слова и кадры.

На второй вход блока кадровой синхронизации 9 приходит код, соответствующий сигналу единого времени, с блока формирования сигнала единого времени 11, выполненного, например, в виде тактового генератора, при этом на вход блока 11 поступает сигнал с блока приема сигнала единого времени и навигационных параметров с навигационного спутника 10, например системы GPS. При этом блок 10 может быть выполнен на базе аппаратуры типа НАП-ТМ.

На выходах блока кадровой синхронизации 9 формируется синхронизированный телеметрический кадр, который с первого выхода блока кадровой синхронизации 9 поступает в систему формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12. При этом формируются потоки оперативной информации: сокращенный поток телеметрической информации в режиме реального времени для передачи через блок передачи сокращенного потока телеметрической информации в режиме реального времени 15 в систему спутниковой связи 16 для передачи этой информации в ЦУП и поток телеметрической информации для передачи в блок отображения информации 17.

Сокращенный поток телеметрической информации в режиме реального времени передают в первую очередь для принятия оперативных решений через блок передачи сокращенного потока телеметрической информации в режиме реального времени 15 в систему спутниковой связи 16 для передачи этой информации в ЦУП (система спутниковой связи может быть выполнена на базе спутникового терминала типа ТТ3080А с выносной антенной). Одновременно сокращенный поток телеметрической информации в режиме реального времени с выхода блока 12 поступает на вход блока отображения информации 17 для ее оперативного анализа персоналом наземного мобильного измерительного комплекса. Блок 17 может быть выполнен на базе компьютера в промышленном виброзащитном исполнении типа HST-151 с жидкокристаллическим дисплеем.

Со второго выхода блока кадровой синхронизации 9 на вход запоминающего устройства 13 поступает весь поток ТМИ с целью возможности обращения к ней по прошествии времени. Из запоминающего устройства 13 поток ТМИ поступает в систему формирования блоков оперативной информации по приоритетам 12 для возможности многократного анализа и выделения по приоритетам упомянутой информации. Запоминающее устройство 13 может быть выполнено на основе накопителя на жестком диске большой емкости. С того же выхода запоминающего устройства 13 поток ТМИ направляется в режиме отложенного времени через блок передачи телеметрической информации в режиме отложенного времени 14 и систему спутниковой связи 16 в ЦУП.

Для формирования в блоке управления антенной системой 2 программы управления углами поворота антенны в функции от времени используется информация относительно расчетной траектории космического объекта (навигационные параметры). Привязка программы управления к шкале времени осуществляется по коду сигналов единого времени, вырабатываемому блоком формирования сигнала единого времени 11.