Приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем

Приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем

Реферат

 

Изобретение относится к радионавигации. Приемник содержит радиочастотный преобразователь, N канальный цифровой коррелятор, вычислитель и блок обмена данными. Вычислитель содержит процессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), часы реального времени и блок внешнего интерфейса. Радиочастотный преобразователь содержит входной блок, аппаратуру формирования сигналов гетеродинных частот, блок первого преобразования частоты сигналов, каналы второго преобразования частоты сигналов соответственно СРНС GPS и ГЛОНАСС. Каждый из каналов содержит фильтр, смеситель и блок аналого-цифрового преобразования. В состав аппаратуры формирования сигналов гетеродинных частот входят опорный генератор и блоки формирования сигналов первой, второй и третьей гетеродинных частот, выходы которых подключены к соответствующим смесителям блока первого преобразования частоты сигналов и каналов второго преобразования частоты сигналов. Блок формирования сигнала третьей гетеродинной частоты выполнен в виде делителя частоты на восемь, его вход подключен к выходу блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты. Блоки формирования сигналов первой и второй гетеродинных частот выполнены в виде перестраиваемых синтезаторов частоты, управляющие входы которых связаны через блок обмена данными с ПЗУ, в котором дополнительно введены первый и второй блоки хранения данных гетеродинных и промежуточных частот соответственно для первого и второго режимов работы приемника, соответствующих приему сигналов СРНС ГЛОНАСС первого и второго диапазонов литерных частот с номерами литер "0" - "12" и "-7"- "4". Достигаемым техническим результатом является возможность в рамках одного приемника осуществить прием и преобразование сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС в условиях вводимых новых диапазонов литерных частот сигналов СРНС ГЛОНАСС. 6 ил.

Изобретение относится к области радионавигации, а конкретно - к приемникам сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС) GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия), осуществляющих одновременный прием сигналов этих систем в частотном диапазоне L1 с кодовой модуляцией C/A кодом - кодом "стандартной точности".

Приемники сигналов СРНС ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система) [1] и GPS (Global Position System) [2] в настоящее время широко используются для определения координат (широты, долготы, высоты) и скорости объектов, а также времени. При этом использование сигналов СРНС частотного диапазона L1 с кодовой модуляцией C/A кодом - кодом "стандартной точности" - обеспечивает "стандартную" точность определения.

Основные различия между СРНС GPS и ГЛОНАСС состоят в использовании различных, хотя и соседних частотных диапазонов, использовании отличающихся псевдошумовых модулирующих кодов и использовании соответственно кодового и частотного разделения сигналов различных спутников в системе. Так, в СРНС GPS в диапазоне частот L1 спутники излучают модулированные различными псевдошумовыми кодами сигналы на одной несущей частоте 1575,42 МГц, а спутники СРНС ГЛОНАСС излучают модулированные одним и тем же псевдошумовым кодом сигналы на различных несущих (литерных) частотах, лежащих в соседней частотной области.

Номиналы литерных частот в СРНС ГЛОНАСС формируются по правилу: f_i= f_o+if_j, где f₁ - номиналы литерных частот; f₀ - нулевая литерная частота; i - номера литерных частот; - интервал между литерными частотами.

Для частот рассматриваемого диапазона L1: f₀ = 1602 МГц, = 0,5625 МГц.

Распределение литерных частот среди функционирующих спутников СРНС ГЛОНАСС задается альманахом, передаваемым в кадре служебной информации.

Литерные частоты сигналов СНРС ГЛОНАСС вводятся в соответствии с "Интерфейсным контрольным документом" [1] . В настоящее время (с 1998 г.) введены литерные частоты диапазона от i = 0 до i = 12, в дальнейшем, в соответствии с [1], предусматривается переход на диапазон литерных частот от i = - 7 до i = 4. Смещение диапазона литерных частот сигналов СНРС ГЛОНАСС в другую частотную область связано с выделением новых частот для работы систем связи. В связи с этим возникает проблема обеспечения работоспособности аппаратуры, принимающей и обрабатывающей сигналы СРНС ГЛОНАСС, как в условиях указанного изменения диапазона литерных частот, так и в условиях усложнения помеховой обстановки, обусловленной работой систем связи в близком диапазоне частот.

Отмеченные выше различия между сигналами спутников СРНС GPS и ГЛОНАСС, вытекающие из кодового разделения при одной несущей в СРНС GPS и частотного разделения при нескольких несущих, определяемых литерными частотами, в СРНС ГЛОНАСС, обусловливают различия в технических средствах, с помощью которых осуществляются прием и корреляционная обработка сигналов этих СРНС.

Известен, например из [3, фиг. 1], приемник сигналов СРНС GPS, содержащий последовательно соединенные радиочастотный преобразователь и блок корреляционной обработки, связанный с вычислителем - навигационным процессором, при этом в состав радиочастотного преобразователя входят малошумящий усилитель, фильтр, смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, квадратурный смеситель, два квантователя для синфазного и квадратурного каналов, а также формирователь сигнала первой гетеродинной частоты (1401,51 МГц) и блок деления, формирующий из сигнала первой гетеродинной частоты сигнал второй гетеродинной частоты.

Приемник решает техническую задачу приема и цифровой обработки сигналов СРНС GPS для осуществления радионавигационных измерений. Приемник не позволяет решить задачу приема сигналов СРНС ГЛОНАСС.

Известен, например, из [4, с. 146-148, рис.9.2], приемник сигналов СРНС ГЛОНАСС ("Одноканальная аппаратура потребителей "АСН-37" системы ГЛОНАСС"). Приемник содержит малошумящий усилитель-преобразователь, радиочастотный преобразователь, устройство цифровой обработки и связанный с ними посредством преобразователя-интерфейса (блока обмена данными) вычислитель (навигационный процессор). В состав малошумящего усилителя-преобразователя входят полосовые фильтры, усилитель, смеситель. В состав радиочастотного преобразователя входят усилитель промежуточной частоты, фазовый демодулятор, смеситель с фазовым подавлением зеркального канала, ограничитель и синтезатор литерных частот, работающий от опорного генератора. В состав устройства цифровой обработки входят генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) с цифровым генератором тактовой частоты ПСП, цифровой генератор доплеровского сдвига частоты несущей, преобразователь фаза-код с накопителем цифровых выборок. Вычислитель (навигационный процессор) содержит микропроцессор серии 1806ВМ2, оперативное запоминающее устройство (оперативную память), постоянное запоминающее устройство (постоянную память). Синтезатор литерных частот формирует свои выходные сигналы в соответствии с литерными частотами принимаемых сигналов СРНС ГЛОНАСС. Шаг литерных частот, формируемых синтезатором, составляет 0,125 МГц. Сигнал первой гетеродинной частоты формируется в результате умножения частоты выходного сигнала синтезатора на четыре, а сигнал второй гетеродинной частоты - в результате деления частоты выходного сигнала синтезатора на два.

Приемник решает техническую задачу приема и цифровой обработки сигналов СРНС ГЛОНАСС для осуществления радионавигационных измерений. Приемник не позволяет решить задачу приема сигналов СРНС GPS.

Несмотря на различия, существующие между СРНС GPS и ГЛОНАСС, их близость по назначению, баллистическому построению орбитальной группировки спутников и используемому частотному диапазону позволяет ставить и решать задачи, связанные с созданием интегрированного приемника, работающего по сигналам этих двух систем. Достигаемый при этом результат состоит в повышении надежности, достоверности и точности определения местоположения объекта, в частности, за счет возможности выбора рабочих созвездий спутников с лучшими значениями геометрических факторов [4, с. 160].

В этой связи очевидна актуальность задачи разработки интегрированных приемников сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС, то есть приемников, работающих по сигналам обеих систем, и оптимизации технических решений, направленных на упрощение и минимизацию таких приемников.

Среди интегрированных приемников сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС известен, см. , например, [4, с. 158-161, рис. 9.8], приемник, решающий задачу приема сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1. Приемник содержит радиочастотный преобразователь, опорный генератор и процессор первичной обработки, связанный с навигационным процессором. В состав радиочастотного преобразователя входят частотный разделитель ("диплексер"), осуществляющий частотное разделение сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС, полосовые фильтры и малошумящие усилители каналов GPS и ГЛОНАСС, смеситель, коммутатор, подключающий на сигнальный вход смесителя сигналы СРНС GPS или ГЛОНАСС, коммутатор, подключающий на опорный вход смесителя сигнал первого гетеродина для канала GPS или канала ГЛОНАСС. За счет соответствующего формирования частоты гетеродинного сигнала первая промежуточная частота является постоянной для сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС и весь дальнейший тракт приемника реализован как общий для этих сигналов. В состав процессора первичной обработки входят мультиплексор с постоянным запоминающим устройством, цифровой генератор литерных частот, цифровой коррелятор, генератор ПСП и вычислитель - микропроцессор, связанный с навигационным процессором.

Приемник решает техническую задачу поочередного (последовательного во времени) приема сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС при осуществлении радионавигационных измерений, при этом при приеме сигналов обеих систем используется один и тот же радиоприемный тракт. Приемник не позволяет решить задачу одновременного приема сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС, что увеличивает время, затрачиваемое на получение навигационной информации.

Известен интегрированный приемник сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС, описанный в [5], в котором решается задача одновременного приема сигналов обеих СРНС. Приемник сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС, описанный в [5], принят в качестве прототипа.

Структурная схема приемника сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС, принятого в качестве прототипа, представлена на фиг. 1.

Приемник-прототип (см. фиг. 1) содержит последовательно соединенные радиочастотный преобразователь 1, вход которого образует сигнальный вход приемника, и N канальный цифровой коррелятор 2, содержащий N каналов 3 (3₁, 3₂,.. . 3_N), связанный посредством блока 4 обмена данными с вычислителем 5.

Вычислитель 5 содержит связанные шиной обмена данными процессор 6, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 7, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 8, часы 9 реального времени и блок 10 внешнего интерфейса, входы-выходы которого образуют информационные входы-выходы приемника.

Радиочастотный преобразователь 1 содержит входной блок 11, блок 12 первого преобразования частоты сигналов, первый 13 и второй 14 каналы второго преобразования частоты сигналов соответственно СРНС GPS и ГЛОНАСС, а также аппаратуру 15 формирования сигналов гетеродинных частот, содержащую блоки формирования сигналов первой, второй и третьей гетеродинных частот (на фиг. 1 не показаны), выходы которых образуют выходы сигналов соответственно первой, второй и третьей гетеродинных частот.

Входной блок 11 радиочастотного преобразователя 1 решает задачу предварительной фильтрации входных сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС и включает по крайней мере один полосовой фильтр (на фиг.1 не показан). Вход блока 11 образует вход радиочастотного преобразователя 1. К входу блока 11 подключается приемная антенна.

Блок 12 радиочастотного преобразователя 1 решает задачу первого преобразования частоты сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС и включает по крайней мере один усилитель и смеситель (на фиг. 1 не показаны).

Канал 13 второго преобразования частоты сигналов радиочастотного преобразователя 1 (канал второго преобразования частоты сигналов СРНС GPS) содержит последовательно соединенные фильтр 16, смеситель 17 и блок 18 аналого-цифрового преобразования, выход которого образует выход канала 13 - выход сигналов СРНС GPS.

Канал 14 второго преобразования частоты сигналов радиочастотного преобразователя 1 (канал второго преобразования частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС) содержит последовательно соединенные фильтр 19, смеситель 20 и блок 21 аналого-цифрового преобразования, выход которого образует выход канала 14 - выход сигналов СРНС ГЛОНАСС.

Выходы каналов 13 и 14, являющиеся выходами радиочастотного преобразователя 1, связаны с первым и вторым сигнальными входами N канального цифрового коррелятора 2. Сигнальные входы цифрового коррелятора 2 связаны с соответствующими сигнальными входами каналов 3. Выходы и входы данных каналов 3 связаны посредством входной и выходной шин данных цифрового коррелятора 2 через блок 4 обмена данными с вычислителем 5.

В радиочастотном преобразователе 1 входы фильтров 16 и 19, являющиеся входами соответственно первого 13 и второго 14 каналов второго преобразования частоты сигналов, подключены к выходу блока 12 первого преобразования частоты сигналов. Вход блока 12 подключен к выходу входного блока 11. Опорный вход смесителя (на фиг. 1 не показан) блока 12 первого преобразования частоты сигналов, образующий опорный вход блока 12, соединен с выходом сигнала первой гетеродинной частоты аппаратуры 15. Опорные входы смесителей 17 и 20 первого 13 и второго 14 каналов второго преобразования частоты сигналов подключены соответственно к выходам сигналов второй и третьей гетеродинных частот аппаратуры 15.

Приемник-прототип работает следующим образом.

Принятые приемной антенной сигналы СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 через входной блок 11, осуществляющий в радиочастотном преобразователе 1 частотную фильтрацию сигналов данного частотного диапазона, поступают на вход блока 12 первого преобразования частоты сигналов.

В блоке 12 сигналы СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 усиливаются, а также преобразуются по частоте в смесителе, на опорный вход которого поступает сигнал первой гетеродинной частоты f_г1 = 1416 МГц, формируемый в аппаратуре 15 с помощью соответствующего блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты (на фиг. 1 не показан).

Преобразованные в блоке 12 сигналы СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 поступают на входы первого 13 и второго 14 каналов второго преобразования частоты сигналов, то есть на входы фильтров 16 и 19. Каждый из этих фильтров осуществляет фильтрацию сигналов одной из СРНС, а именно, фильтр 16 - фильтрацию сигналов СРНС GPS, а фильтр 19 - фильтрацию сигналов СРНС ГЛОНАСС.

Отфильтрованные с помощью фильтров 16 и 19 от внеполосных помех и разделенные по системам (GPS и ГЛОНАСС) преобразованные по частоте сигналы в каждом из каналов 13 и 14 поступают на сигнальные входы смесителей 17 и 20 соответственно.

Для второго преобразования частоты, осуществляемого в каналах 13 и 14, в приемнике-прототипе используются сигналы второй и третьей гетеродинных частот f_г2 = 173,9 МГц и f_г3 = 178,8 МГц, формируемые в аппаратуре 15 с помощью соответствующих блоков формирования сигналов второй и третьей гетеродинных частот (на фиг. 1 не показаны). При этом сигнал второй гетеродинной частоты f_г2 = 173,9 МГц используется для преобразования сигналов СРНС GPS в смесителе 17 первого канала 13, а сигнал третьей гетеродинной частоты f_г3 = 178,8 МГц используется для преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС в смесителе 20 второго канала 14.

Преобразованные с помощью смесителей 17 и 20 сигналы СРНС GPS и ГЛОНАСС далее поступают на входы блоков 18 и 21 аналого-цифрового преобразования, где преобразуются в цифровой вид, причем каждый из преобразуемых в цифровой вид сигналов GPS и ГЛОНАСС представляется в виде двух квадратурных составляющих этих сигналов. Преобразование в цифровой вид осуществляется с тактовой частотой F_т.

Для осуществления аналого-цифрового преобразования без потерь навигационной информации преобразуемые сигналы согласовываются по частоте и спектру со значением тактовой частоты F_т таким образом, чтобы удовлетворять теореме отсчетов Найквиста-Котельникова. Согласование обеспечивается путем выбора определенных значений тактовой и гетеродинных частот. В приемнике-прототипе значение тактовой частоты, определяющей частоту аналого-цифрового преобразования, то есть частоту дискретизации по времени, выбрано F_т=57,0 МГц. Значение тактовой частоты F_т=57,0 МГц выбрано с учетом обеспечения возможности обработки в приемнике-прототипе сигналов СРНС ГЛОНАСС в диапазоне частот с литерами от i = 0 до i = 24. С учетом этой частоты выбраны согласованные значения гетеродинных частот f_г2 = 173,9 МГц и f_г3 = 178,8 МГц для второго преобразования частоты сигналов, а именно таким образом, чтобы средняя частота сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС на второй промежуточной частоте была бы близка к 14,25 МГц. Это обеспечивает возможность дискретизации сигналов в блоках 18 и 21 с помощью 4-х битовых аналого-цифровых преобразователей с тактовой частотой F_т = 57,0 МГц (4 14,25 МГц), а также формирования последующих двухбитовых выборок синфазной и квадратурной составляющих сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС с частотой дискретизации, в два раза меньшей _т, т.е. равной 28,5 МГц (2 14,25 МГц). Формирование указанных двухбитовых выборок синфазной и квадратурной составляющих сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС осуществляется с помощью элементов, функционально входящих в состав блоков 18, 21. В зависимости от варианта практической реализации эти элементы могут конструктивно входить в состав блоков 18,21 (фиг. 1), либо в состав отдельного конструктивного блока (на фиг. 1 этот вариант реализации не показан).

С выходов радиочастотного преобразователя 1 синфазная и квадратурная выборки сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС поступают (по двухпроводным линиям связи) на первый (GPS) и второй (ГЛОНАСС) сигнальные входы N канального цифрового коррелятора 2, осуществляющего в своих каналах 3 цифровую обработку сигналов спутников СРНС GPS и ГЛОНАСС в сочетании, определяемом командами, поступающими на входы данных каналов 3 с вычислителя 5 через блок 4 обмена данными. На тактовые входы каналов 3 при этом поступает тактовый сигнал с частотой F_т/2 (28,5 МГц).

В каналах 3 (3₁, 3₂,... 3_N) N канального цифрового коррелятора 2 в соответствии с командами, поступающими от вычислителя 5 через блок 4 обмена данными, осуществляется корреляционная обработка сигналов спутников СРНС, в процессе которой определяется временное положение пиков корреляционных функций псевдошумовых сигналов спутников СРНС, то есть определяются радионавигационные параметры, используемые в расчетах местоположения объекта по сигналам спутников СРНС.

Корреляционная обработка сигналов спутников СРНС в каналах 3 цифрового коррелятора 2 осуществляется с помощью входящих в состав каждого из каналов 3 элементов: коммутатора входных сигналов, цифровых смесителей, цифрового управляемого генератора несущей, цифровых демодуляторов (корреляторов), программируемой линии задержки, генератора опорного C/A кода, цифрового управляемого генератора кода, блоков накопления, регистра управления (на фиг. 1 не показаны).

С помощью коммутатора входных сигналов в канале 3 осуществляется выделение сигналов одной из СРНС (GPS или ГЛОНАСС). С помощью цифровых смесителей в канале 3 обеспечивают выделение сигналов определенного спутника СРНС и перенос спектра этих сигналов в основную полосу частот (на нулевую частоту). При этом используются сигналы, формируемые цифровым управляемым генератором несущей. Цифровые демодуляторы (корреляторы) канала 3 осуществляют корреляцию сигналов спутника с точной "P" (Punctual) и разностной "E-L" (Early-Late) или ранней "E" (Early) копиями опорного C/A кода СРНС GPS или ГЛОНАСС соответственно. Указанные копии кода вырабатываются в каждом из каналов 3 программируемой линией задержки, которая под управлением вычислителя 5 через блок 4 обмена данными позволяет изменять интервал между ранней и поздней копиями C/A кода от 0,1 до 1 длительности символа C/A кода и, следовательно, формировать "узкий дискриминатор" ("узкий коррелятор") в системе слежения за кодом [6, 7, 8]. Опорные псевдослучайные C/A коды сигналов спутников СРНС GPS или ГЛОНАСС вырабатываются в каждом из каналов 3 генератором опорного C/A кода, получающим для этого тактовую частоту кода 1,023 МГц для GPS или 0,511 МГц для ГЛОНАСС, формируемую цифровым управляемым генератором кода. Выбор вида вырабатываемой псевдослучайной кодовой последовательности и значения тактовой частоты кода осуществляется по командам вычислителя 5, поступающим на управляющие входы этих генераторов через блок 4 обмена данными. Результаты корреляции накапливаются в соответствующих блоках накопления. Период накопления равен периоду C/A кода, то есть 1 мс. Накопленные данные периодически считываются через блок 4 обмена данными вычислителем 5, в котором реализуются все алгоритмы обработки сигналов, то есть алгоритмы поиска сигналов, слежения за несущей и кодом, прием служебной информации. В соответствии с результатами корреляционной обработки сигналов спутников СРНС в каналах 3 цифрового коррелятора 2 вычислитель 5 формирует управляющие сигналы для работы каналов 3, в том числе значения несущей частоты для цифрового управляемого генератора несущей и значения тактовой частоты кода для цифрового управляемого генератора кода. Работа программируемой линией задержки, генератора опорного C/A кода, коммутатора входных сигналов определяется командами, формируемыми регистром управления под воздействием команд, поступающих с вычислителя 5 через блок 4 обмена данными.

Функционирование вычислителя 5 осуществляется по алгоритму, реализуемому процессором 6 с помощью программ и данных, хранящихся в ПЗУ 8 и ОЗУ 7, в соответствии с временными сигналами, формируемыми в часах 9 реального времени. Данные результатов обработки сигналов в приемнике-прототипе выдаются через блок 10 внешнего интерфейса, через него же в вычислитель 5 поступают сигналы внешнего управления.

Решения, реализуемые в приемнике-прототипе при приеме и частотном преобразовании принимаемых сигналов, основываются на отсутствии ограничений на количество синтезаторов, используемых при формировании сигналов гетеродинных частот. Так, в устройстве-прототипе используются гетеродинные сигналы с частотами 1416 МГц, 173,9 МГц и 178,8 МГц. Ни одна из этих гетеродинных частот не может быть получена из другой гетеродинной частоты путем простого умножения или деления. Поэтому гетеродинные частоты в приемнике-прототипе синтезируются с помощью трех отдельных формирователей (синтезаторов) гетеродинных частот. Каждый из указанных синтезаторов гетеродинных частот представляет собой сложное по реализации, самостоятельное радиотехническое устройство. Сложность синтезаторов гетеродинных частот для приемников сигналов СРНС обусловлена высокими требованиями, предъявляемыми к стабильности синтезируемых частот (относительная нестабильность частоты 10^-1110^-12 за 1 с. [9] ), поскольку от этого в значительной степени зависят выходные характеристики приемника в целом.

Решения, реализуемые в приемнике-прототипе при приеме и обработке принимаемых сигналов, основываются на использовании сигналов СРНС ГЛОНАСС определенного диапазона литерных частот (с номерами литер от i = 0 до i = 24) и соответствующего этому диапазону значению тактовой частоты _т = 57 МГц. При этом в приемнике-прототипе не предусмотрены технические средства для приема сигналов СРНС ГЛОНАСС с номерами литер в диапазоне от i = -7 до i = - 1, вводимыми в соответствие с [1]. Возможное решение задачи приема сигналов СРНС ГЛОНАСС с литерными частотами, включающими в себя и указанные дополнительные литерные частоты, в рамках структуры приемника-прототипа может быть достигнуто за счет расширения (примерно на 30%) полосы пропускания радиочастотного преобразователя 1 для сигналов СРНС ГЛОНАСС и соответствующего увеличения тактовой частоты (частоты дискретизации) для цифрового коррелятора 2. При этом, однако, возникают проблемы с обеспечением помехоустойчивости приемника при воздействии сигналов связных систем, излучаемых в том же частотном диапазоне, что и сигналы литерных частот с i = 12 по i = 24, а увеличение тактовой частоты приводит к увеличению потребляемой цифровым коррелятором 2 мощности прямо пропорционально увеличению значения частоты.

Задачей заявляемого изобретения является создание устройства, осуществляющего одновременный прием и преобразование сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС, промодулированных кодами стандартной точности (C/A кодами) в диапазоне L1, с использованием двух синтезаторов для формирования гетеродинных частот (а не трех, как в прототипе), с обеспечением возможности приема и обработки сигналов СРНС ГЛОНАСС в условиях вводимых в соответствии с [1] новых диапазонов литерных частот сигналов СРНС ГЛОНАСС, а именно - в диапазонах i = 0 - 12 и i = -7 - 4, без увеличения полосы пропускания радиочастотного преобразователя, с обеспечением требуемой частотной избирательности, определяющей помехозащищенность приемника, и с обеспечением возможности работы цифрового коррелятора на минимальной тактовой частоте (20 - 22) МГц.

Сущность изобретения заключается в том, что в приемнике сигналов СРНС, содержащем последовательно соединенные радиочастотный преобразователь, вход которого образует сигнальный вход приемника, и N канальный цифровой коррелятор, связанный посредством блока обмена данными с вычислителем, содержащим связанные шиной обмена данными процессор, ОЗУ, ПЗУ, часы реального времени и блок внешнего интерфейса, входы-выходы которого образуют информационные входы-выходы приемника, причем радиочастотный преобразователь содержит входной блок, включающий по крайней мере один полосовой фильтр, подключенный к выходу входного блока блок первого преобразования частоты сигналов, включающий по крайней мере один усилитель и смеситель, подключенные к выходу блока первого преобразования частоты сигналов первый и второй каналы второго преобразования частоты сигналов соответственно СРНС GPS и ГЛОНАСС, каждый из которых содержит последовательно соединенные фильтр, смеситель и блок аналого-цифрового преобразования, выход которого образует выход канала, а также содержащую блоки формирования сигналов первой, второй и третьей гетеродинных частот аппаратуру формирования сигналов гетеродинных частот, выход сигнала первой гетеродинной частоты которой, образованный выходом блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты, подключен к опорному входу смесителя блока первого преобразования частоты сигналов, выход сигнала второй гетеродинной частоты, образованный выходом блока формирования сигнала второй гетеродинной частоты, подключен к опорному входу смесителя первого канала второго преобразования частоты сигналов, выход сигнала третьей гетеродинной частоты, образованный выходом блока формирования сигнала третьей гетеродинной частоты, подключен к опорному входу смесителя второго канала второго преобразования частоты сигналов, в радиочастотном преобразователе в аппаратуре формирования сигналов гетеродинных частот блок формирования сигнала третьей гетеродинной частоты выполнен в виде делителя частоты на восемь, вход которого подключен к выходу блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты, а блоки формирования сигналов первой и второй гетеродинных частот выполнены в виде перестраиваемых синтезаторов частоты, опорные входы которых подключены к выходу опорного генератора, а управляющие входы связаны через соответствующий канал блока обмена данными с ПЗУ вычислителя, в котором дополнительно введены первый и второй блоки хранения данных гетеродинных и промежуточных частот соответственно для первого и второго режимов работы приемника, соответствующих приему сигналов СРНС ГЛОНАСС первого и второго диапазонов литерных частот с номерами литер "0" - "12" и "-7" - "4".

Сущность заявляемого изобретения, возможность его осуществления и промышленного использования поясняются чертежами и частотными диаграммами, представленными на фиг. 1 - 6, где: на фиг. 1 изображена структурная схема прототипа; на фиг. 2 представлен пример структурной схемы заявляемого приемника сигналов СРНС в рассматриваемом варианте реализации; на фиг. 3 представлен пример структурной схемы одного канала N канального цифрового коррелятора заявляемого приемника сигналов СРНС в рассматриваемом варианте реализации; на фиг. 4 представлены частотные диаграммы, поясняющие распределение частотных полос сигналов СРНС GPS (фиг. 4a) и сигналов СРНС ГЛОНАСС с номерами литерных частот первого диапазона "0" - "12" (фиг. 46) и второго диапазона "-7" - "4" (фиг. 4в) до первого преобразования частоты; на фиг. 5 представлены частотные диаграммы, поясняющие распределение частотных полос сигналов СРНС GPS (фиг. 5а,б) и ГЛОНАСС (фиг. 5в,г) после первого преобразования частоты в заявляемом приемнике сигналов СРНС для первого (фиг. 5а, в) и второго (фиг. 5б,г) режимов работы приемника, соответствующих приему сигналов СРНС ГЛОНАСС первого и второго диапазонов литерных частот с номерами литер "0" - "12" и "-7" -"4" соответственно; на фиг. 6 представлены частотные диаграммы, поясняющие распределение частотных полос сигналов СРНС GPS (фиг. 6а,б) и ГЛОНАСС (фиг. 6в,г) после второго преобразования частоты в заявляемом приемнике сигналов СРНС для первого (фиг. 6а, в) и второго (фиг. 5б,г) режимов работы приемника, соответствующих приему сигналов СРНС ГЛОНАСС первого и второго диапазонов литерных частот с номерами литер "0" - "12" и "- 7" - "4" соответственно.

Заявляемый приемник сигналов СРНС в рассматриваемом примере реализации содержит (см. фиг. 2 и 3) последовательно соединенные радиочастотный преобразователь 1, вход которого образует сигнальный вход приемника, и N канальный цифровой коррелятор 2, содержащий N каналов 3 (3₁, 3₂,....3_N, связанный посредством блока 4 обмена данными с вычислителем 5.

Вычислитель 5 содержит связанные шиной обмена данными процессор 6, ОЗУ 7, ПЗУ 8, часы 9 реального времени и блок 10 внешнего интерфейса, входы-выходы которого образуют информационные входы-выходы приемника.

Радиочастотный преобразователь 1 содержит входной блок 11, блок 12 первого преобразования частоты сигналов, первый 13 и второй 14 каналы второго преобразования частоты сигналов соответственно СРНС GPS и ГЛОНАСС, а также аппаратуру 15 формирования сигналов гетеродинных частот.

Канал 13 второго преобразования частоты сигналов радиочастотного преобразователя 1 (канал второго преобразования частоты сигналов СРНС GPS) содержит последовательно соединенные фильтр 16, смеситель 17 и блок 18 аналого-цифрового преобразования, выход которого образует выход канала 13 - выход преобразованных сигналов СРНС GPS.

Канал 14 второго преобразования частоты сигналов радиочастотного преобразователя 1 (канал второго преобразования частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС) содержит последовательно соединенные фильтр 19, смеситель 20 и блок 21 аналого-цифрового преобразования, выход которого образует выход канала 14 - выход преобразованных сигналов СРНС ГЛОНАСС.

Входной блок 11 радиочастотного преобразователя 1, решающий задачу предварительной фильтрации входных сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС, содержит по крайней мере один полосовой фильтр. В рассматриваемом примере реализации (фиг. 2), имеющем практическое применение, входной блок 11 содержит последовательно соединенные первый полосовой фильтр 22, усилитель 23 и второй полосовой фильтр 24.

К входу блока 11, то есть к входу фильтра 22, подключается приемная антенна.

Блок 12 радиочастотного преобразователя 1, решающий задачу первого преобразования частоты сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС, содержит по крайней мере один усилитель и смеситель. В рассматриваемом примере реализации (фиг. 2), имеющем практическое применение, блок 12 содержит последовательно соединенные первый усилитель 25, смеситель 26 и второй усилитель 27.

В практических схемах в состав смесителей 17, 20 каналов 13 и 14 входят усилители с регулируемым коэффициентом усиления, а блоки 18, 21 аналого-цифрового преобразования каналов 13 и 14 могут быть выполнены, например, в виде пороговых устройств, выполняющих функцию двухбитовых квантователей по уровню.

Аппаратура 15 формирования сигналов гетеродинных частот содержит блок 28 формирования сигнала первой гетеродинной частоты, блок 29 формирования сигнала второй гетеродинной частоты и блок 30 формирования сигнала третьей гетеродинной частоты, выходы которых образуют выходы сигналов соответственно первой, второй и третьей гетеродинных частот аппаратуры 15. В состав аппаратуры 15 входит также опорный генератор 31.

В заявляемом приемнике блоки 28 и 29 формирования сигналов первой и второй гетеродинных частот выполнены в виде перестраиваемых синтезаторов частоты, а блок 30 формирования сигнала третьей гетеродинной частоты - в виде делителя частоты на восемь. Опорные входы блоков 28 и 30 формирования сигналов первой и второй гетеродинных частот подключены к выходу опорного генератора 31. Вход блока 30 формирования сигнала третьей гетеродинной частоты подключен к выходу блока 28 формирования сигнала первой гетеродинной частоты.

Управляющие входы блоков 28 и 29 связаны через соответствующий канал блока 4 обмена данными с ПЗУ 8 вычислителя 5, в котором дополнительно введены первый 32 и второй 33 блоки хранения данных гетеродинных и промежуточных частот соответственно для первого и второго режимов работы приемника, соответствующих приему сигналов СРНС ГЛОНАСС первого и второго диапазонов литерных частот с номерами литер "0" - "12" и "-7" - "4".

Входы фильтров 16 и 19, являющиеся входами соответственно первого 13 и второго 14 каналов второго преобразования частоты сигналов, подключены к выходу блока 12 первого преобразования частоты сигналов, то есть к выходу усилителя 27. Вход блока 12, то есть вход усилителя 25, подключен к выходу входного блока II, то есть к выходу полосового фильтра 24.

Выход сигнала первой гетеродинной частоты аппаратуры 15, то есть выход блока 28, подключен к опорному входу смесителя 26 блока 12 первого преобразования частоты сигналов. Выход сигнала второй гетеродинной частоты аппаратуры 15, то есть выход блока 29, подключен к опорному входу смесителя 17 канала 13 второго преобразования частоты сигналов. Выход сигнала третьей гетеродинной частоты аппаратуры 15, то есть выход блока 30, подключен к опорному входу смесителя 20 канала 14 второго преобразования частоты сигналов.

Выходы каналов 13 и 14, являющиеся выходами радиочастотного преобразователя 1, подключены к первому и второму сигнальным входам N канального цифрового коррелятора 2.

В заявляемом приемнике сигналов СРНС N канальный цифровой коррелятор 2 может быть выполнен, например, в соответствии со стандартной структурной схемой многоканального коррелятора, представленной, в частности, в [5]. При таком выполнении каждый из каналов 3 N канального цифрового коррелятора 2 содержит (см. фиг. 3) коммутатор входных сигналов 34, блоки 35, 36, 37 и 38 накопления, цифровой управляемый генератор 39 несущей, регистр 40 управления, цифровой управляемый генератор 41 кода, генератор 42 опорного C/A кода (GPS и ГЛОНАСС), программируемую линию задержки 43, цифровые смесители 44 и 45 соответственно синфазного и квадратурного каналов корреляционной обработки, корреляторы (цифровые демодуляторы) 46, 47, 48, 49. Выходы блоков накопления 35 - 38, управляющий вход цифрового управляемого генератора 39 несущей, управляющий вход регистра 40 управления, управляющий вход цифрового управляемого генератора 41 кода и первый вход генератора 42 опорного C/A кода каждого из каналов 3 связаны посредством входной и выходной шин данных цифрового коррелятора 2 через блок 4 обмена данными с вычислителем 5.

В каждом из каналов 3 первый и второй входы (входы GPS и ГЛОНАСС) коммутатора 34 входных сигналов подключены к соответствующим сигнальным входам N канального цифрового корре