Многоканальный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем

Многоканальный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем

Реферат

 

Предлагаемое устройство относится к спутниковой радионавигации и может быть использовано для определения вектора состояния (координат, скорости и времени) потребителей по сигналам двух спутниковых радионавигационных систем (СРНС). Технический результат - это одновременный прием приемоиндикатором на две отдельные (внешнюю и внутреннюю) антенны и производить независимую обработку сигналов навигационных спутников систем "ГЛОНАСС" и "НАВСТАР" в двух разных каналах обработки информации. Это достигается тем, что в многоканальный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем, содержащий антенну, приемник, вход синхронизации которого соединен с выходом опорного термостатированного генератора, N-канальный блок первичной обработки информации, первое и второе оперативное запоминающее устройство, первое и второе постоянное запоминающее устройство, блок процессора ввода-вывода и индикатор, дополнительно введены блок навигационно-временных определений и вторая антенна. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области спутниковой радионавигации и может быть использовано для определения вектора состояния (координат, скорости и времени) потребителей по сигналам двух спутниковых радионавигационных систем (СРНС) "Глонасс" (Россия) и GPS "Навстар" (США).

Известно устройство [1] , которое содержит антенну, предусилитель, двухступенчатый преобразователь радиочастот, квадратурный преобразователь, опорный кварцевый генератор и синтезатор, цифровой коррелятор, устройство управления, генератор кода, первый и второй управляемый цифровым кодом генераторы, синхронизатор бит, два цифровых фильтра и блок решения навигационных задач. Достоинством устройства [1] является реализация тракта первичной обработки навигационных сигналов в цифровой форме, что позволяет обеспечить высокую стабильность, точность и надежность работы устройства, а также уменьшить массогабаритные показатели и энергопотребление.

Недостатки устройства [1] - это, во-первых, работа по сигналам навигационных спутников только системы GPS "Навстар", что часто снижает точность и не обеспечивает непрерывность измерений вектора состояния навигационных параметров потребителя, во-вторых, для учета неравномерности группового времени запаздывания входного сигнала в приемнике устройства используется сложный многоразрядный синтезатор частот и компаратор, что приводит к существенному усложнению приемно-усилительного тракта.

Указанные недостатки частично устранены в устройстве [2], которое имеет модульную структуру и включает в себя две антенны, приемник с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), цифровой смеситель-коррелятор, генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП), блок управления генератором ПСП, цифровые генераторы кода и несущей частот, цифровой процессор обработки сигналов, интерфейс связи, навигационный процессор, сопроцессор с плавающей запятой, ОЗУ с произвольной выборкой, постоянное запоминающее устройство и опорный термостатированный генератор.

Достоинством устройства [2] является модульная организация составных частей приемоиндикатора, что позволяет реализовать многоканальный принцип построения навигационной аппаратуры потребителей (НАП) и, тем самым, обеспечить требуемую точность измерения вектора навигационных параметров. Во-вторых, тракт приемника данного устройства построен так, что не содержит, например, схему исключения доплеровской поправки или корреляционной обработки входного сигнала, что позволяет, в общем случае, в цифровом процессоре обработки сигналов реализовать любое число контуров слежения за измеряемыми параметрами, обеспечивая при этом необходимое качество и точность измерений.

Недостаток устройства [2] - это, во-первых, возможность работы по сигналам только системы "Навстар", что в ряде случаев приводит к снижению точности навигационных определений, во-вторых, наличие в приемной части устройства [2] переключателя радиочастотного канала приводит к снижению соотношения сигнал/шум примерно на 1,5 дБ на один канал приема.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является приемоиндикатор [3], содержащий антенну, приемник, вход синхронизации которого соединен с выходом опорного термостатированного генератора, частотно-кодовый коррелятор, цифровой процессор обработки сигналов, интерфейс связи, навигационный микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ, N-канальный блок первичной обработки информации, адаптер магистрали, процессор ввода-вывода, энергонезависимое ОЗУ, второе ПЗУ, таймер и индикатор. Указанное устройство обеспечивает высокую точность приема входного сигнала за счет минимизации неравномерности группового времени запаздывания приемно-усилительного тракта, а также достаточно высокую точность и непрерывность навигационных определений за счет многоканальной организации вычислительного процесса измерений и обработки сигналов навигационных спутников двух систем: "Глонасс" (Россия) и "Навстар" (США).

Однако устройство-прототип [3] имеет ряд недостатков, снижающих точность навигационных определений и эффективность работы приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем. Во-первых, как показывает опыт разработки и эксплуатации устройства-прототипа [3] , одновременная обработка сигналов навигационных спутников в широкой полосе частот ( f=48 МГц) требует для обеспечения необходимой точности работы прибора, чтобы частота дискретизации аналого-цифрового преобразователя приемника была не менее 100 МГц. Такая высокая величина частоты дискретизации при дальнейшей обработке информации в цифровой форме требует специальных конструктивных и технических мер для обеспечения работоспособности системы в целом, например, при переходе от арсенид галлиевой технологии, на основе которой реализован АЦП устройства-прототипа [3], к КМОП (или БИКМОП) технологии, на основе которой реализованы другие узлы навигационной аппаратуры потребителей. Это, в свою очередь, приводит к увеличению потребляемой мощности, габаритных размеров, а также существенному удорожанию НАП.

В заявляемом устройстве достигнута возможность решения следующих задач: - за счет нового подхода при реализации приемно-усилительного тракта достигнута возможность одновременного приема на две отдельные (внутреннюю и внешнюю) антенны и независимой обработки сигналов навигационных спутников глобальных спутниковых радионавигационных систем "Глонасс" и "Навстар" в двух разных каналах обработки информации и, как следствие, существенного снижения действующих рабочих частот и частоты дискретизации АЦП приемника и повышения технологичности реализации НАП; - повышения точности измерения вектора радионавигационных параметров за счет введения взаимозависимой связи в контурах автосопровождения по несущей частоте и коду, а также реализации режима когерентного слежения за фазой несущей частоты.

Указанные преимущества перед устройством-прототипом достигаются за счет того, что в многоканальный индикатор спутниковых радионавигационных систем, содержащий первую антенну, приемник, вход синхронизации которого соединен с выходом опорного термостатированного генератора, N-канальный блок первичной обработки информации, блок процессора ввода-вывода навигационных параметров, причем информационный выход процессора ввода-вывода навигационных параметров подключен к индикатору, первое и второе оперативное запоминающее устройство, первое и второе постоянное запоминающее устройство, введен блок навигационно-временных определений и вторая антенна. Выходы антенн соединены соответственно с первым и вторым информационными входами приемника, информационный выход которого подключен к входам первого - N-го каналов блока первичной обработки информации, причем каждый из каналов содержит свой частотно-кодовый коррелятор, цифровой синтезатор несущих частот, многофункциональный генератор псевдослучайных последовательностей и блок измерений вектора радионавигационных параметров. Информационный выход приемника соединен с первыми информационными входами частотно-кодовых корреляторов первого - N-гo каналов блока первичной обработки информации, информационные выходы которых подключены к первым входам блоков измерения вектора радионавигационных параметров, вторые входы частотно-кодовых корреляторов подключены к выходам цифровых синтезаторов несущих частот первого - N-гo каналов блока первичной обработки информации. Информационные выходы многофункциональных генераторов псевдослучайных последовательностей каждого из каналов блока первичной обработки информации соединены соответственно с третьими информационными входами блоков частотно-кодовых корреляторов, причем информационные входы многофункциональных генераторов псевдослучайных последовательностей каждого из каналов блока первичной обработки информации подключены к первым информационным выходам блоков измерения вектора радионавигационных параметров, вторые информационные выходы которых подключены к информационным входам цифровых синтезаторов несущих частот. Выходы управления блоков измерения вектора радионавигационных параметров подключены к входам управления частотно-кодовых корреляторов каждого из каналов первичной обработки информации. Первый, второй и третий информационные двунаправленные входы блоков измерения вектора радионавигационных параметров каждого из каналов блока первичной обработки информации подключены к соответствующим первым, вторым и третьим двунаправленным информационным входам блока навигационно-временных определений, первого оперативного запоминающего устройства и первого постоянного запоминающего устройства. Четвертый двунаправленный вход блока навигационно-временных определений подключен к первому двунаправленному входу блока процессора ввода-вывода навигационных параметров, второй двунаправленный вход которого подключен к информационному двунаправленному входу второго оперативного запоминающего устройства. Третий двунаправленный вход процессора ввода-вывода навигационных параметров подсоединен к информационному двунаправленному входу второго постоянного запоминающего устройства. Первый выход тактовой синхронизации приемника соединен с входами тактовой синхронизации цифровых синтезаторов несущих частот первого - N-го каналов первичной обработки информации. Второй выход тактовой синхронизации приемника подсоединен к тактовым входам частотно-кодового коррелятора и многофункциональных генераторов первого - N-го каналов блока первичной обработки информации. Третий выход тактовой синхронизации приемника соединен с входом тактовой синхронизации блока навигационно-временных определений многоканального приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем.

В заявляемом устройстве решение поставленных задач достигается также за счет нового подхода к реализации приемника входных сигналов, принимаемых с навигационных спутников (НС). Так, в приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем, содержащий малошумящий усилитель, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, опорный термостатированный генератор дополнительно введены первый и второй фильтры-преселекторы, второй и третий малошумящие усилители, сверхвысокочастотный (СВЧ) коммутатор, амплитудный ограничитель, формирователь сетки опорных частот, фазовращатель, первый-третий полосовые фильтры, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, первый и второй блоки автоматической регулировки усиления. Выход первой антенны соединен с входом первого фильтра-преселектора, выход которого соединен с входом первого малошумящего усилителя, выход которого соединен с первым входом СВЧ-коммутатора, второй вход которого соединен с выходом второго малошумящего усилителя, входом соединенного с выходом второго фильтра-преселектора, вход которого соединен с выходом второй антенны. Выход СВЧ-коммутатора соединен с входом амплитудного ограничителя, соединенного выходом с первым входом третьего малошумящего усилителя, выход которого соединен с входом первого полосового фильтра, выход которого одновременно соединен с первым входом первого и второго смесителей. Второй вход второго смесителя соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен одновременно со вторым входом первого смесителя и первым выходом формирователя сетки опорных частот, входом соединенного с выходом опорного термостатированного генератора.

Выход первого смесителя соединен с входом второго полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом первого усилителя промежуточной частоты, прямой выход которого соединен одновременно с первым информационным входом аналого-цифрового преобразователя и первого блока автоматической регулировки усиления, выход которого одновременно соединен со вторым входом первого усилителя промежуточной частоты и третьего малошумящего усилителя. Выход второго смесителя соединен с входом третьего полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом второго усилителя промежуточной частоты, выход которого одновременно соединен со вторым информационным входом аналого-цифрового преобразователя и входом второго блока автоматической регулировки усиления, выходом соединенного со вторым входом второго усилителя промежуточной частоты. Инверсный выход первого усилителя промежуточной частоты соединен с третьим информационным входом аналого-цифрового преобразователя, инверсный выход второго усилителя промежуточной частоты соединен с четвертым информационным входом аналого-цифрового преобразователя, а второй выход формирователя сетки опорных частот соединен с входом управления аналого-цифрового преобразователя и цифровых синтезаторов несущих частот первого - N-го каналов первичной обработки информации. Третий выход формирователя сетки опорных частот подключен одновременно к входам тактовой синхронизации частотно-кодовых корреляторов и многофункциональных генераторов псевдослучайных последовательностей первого - N-го каналов блока первичной обработки информации. Четвертый выход формирователя сетки опорных частот соединен с входом тактовой синхронизации блока навигационно-временных определений многоканального приемоиндикатора сигналов спутниковых радионавигационных систем.

В дальнейшем сущность изобретения поясняют чертежи, причем на фиг.1 представлена функциональная схема многоканального приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем; фиг. 2 - функциональная схема приемника сигналов спутниковых радионавигационных систем; фиг.3 - структурная схема формирователя сетки опорных частот; фиг.4 - функциональная схема многоступенчатого делителя частоты формирователя сетки опорных частот приемника; фиг.5 - вариант технической реализации аналого-цифрового преобразователя приемника; фиг.6 - функциональная схема частотно-кодового коррелятора; фиг. 7 - функциональная схема многофункционального генератора псевдослучайных последовательностей; фиг.8 - функциональная схема тракта первичной обработки информации НАП; фиг.9 - упрощенный алгоритм поиска сигнала навигационного спутника НАП; фиг.10 - блок-схема программы работы тракта первичной обработки информации заявляемого изделия.

Согласно изобретению многоканальный приемоиндикатор спутниковых радионавигационных систем (фиг.1) содержит внешнюю антенну 1 с входным фидером, выходом соединенный с первым сигнальным входом приемника 2, второй сигнальный вход которого подключен к выходу второй (встроенной) антенны 3. Приемник 2 обеспечивает одновременный прием и обработку сигналов навигационных спутников систем "Глонасс" и "Навстар" в полосе 1573...1621 МГц. Опорный термостатированный генератор 4 производит выдачу опорных высокостабильных колебаний частотой 10 МГц и подключен к управляющему входу приемника 2. В приемнике 2 после преобразования формируется и выдается сетка рабочих тактовых частот с целью обеспечения работоспособности ряда других узлов и блоков приемоиндикатора. Информационный выход приемника 2 подключен к информационным входам первого - N-гo каналов блока первичной обработки информации, причем каждый из каналов содержит свой частотно-кодовый коррелятор 5, цифровой синтезатор несущих частот (СНЧ) 6, многофункциональный генератор псевдослучайных последовательностей 7 и блок измерения вектора радионавигационных параметров 8.

Сигналы, принимаемые с выхода навигационных спутников, модулированы псевдослучайными последовательностями и навигационным сообщением. В приемоиндикаторе необходимо сформировать копии этих ПСП для каждого из сигналов НС, согласовать их по временному положению, восстановить подавленную несущую с учетом ее доплеровского смещения и выделить навигационное сообщение. Для этой цели многофункциональный генератор 7 включает в себя генераторы ПСП, вырабатывающие последовательности, каждая из которых уникальна для любого из навигационных спутников. Сигналы псевдослучайных последовательностей ("норма", "раньше", "позже") в различных сочетаниях поступают на вторую группу информационных входов частотно-кодовых корреляторов 5, которые совместно с синтезаторами несущих частот 6 и блоками измерения радионавигационных параметров 8 первого - N-го каналов первичной обработки информации выполняет ряд задач первичной обработки информации, таких, как поиск сигналов навигационных спутников, оценка соотношения сигнал/шум, слежение за кодом и оценка псевдодальности, слежение за несущей и оценка псевдоскорости и т.д.

Блок навигационно-временных определений 9 соединен шинами управления, адреса и данных с соответствующими двунаправленными входами управления, адреса и данных блока 8 измерений вектора радионавигационных параметров первого - N-го канала первичной обработки информации, первого оперативного запоминающего 10 и первого ПЗУ 11.

Результаты измерений навигационных параметров с выхода блока навигационно-временных определений поступают на двунаправленный вход/выход процессора ввода/вывода навигационных параметров 12, функциональную поддержку работоспособности которого выполняют второе ОЗУ 13 и второе ПЗУ 14. Окончательные результаты навигационных определений отображаются на индикаторе 15.

Приемник 2 сигналов спутниковых радионавигационных систем (фиг. 1 и фиг. 2) содержит фильтр-преселектор 16, входом подключенный к внешней антенне 1 заявляемого устройства, выходом соединенного с входом первого малошумящего усилителя 17, выходом подключенного с первым входом СВЧ-коммутатора 18. Второй вход СВЧ-коммутатора 18 подключен к выходу второго малошумящего усилителя 19, входом подключенного к выходу второго фильтра-преселектора 20, входом подключенного к выходу фидера встроенной антенны 3 заявляемого многоканального приемоиндикатора спутниковых радионавигационных систем. Выход СВЧ-коммутатора 18 подсоединен к входу амплитудного ограничителя 21, выход которого соединен с первым входом третьего малошумящего усилителя 22, выходом соединенного с входом первого полосового фильтра 23, выход которого подключен одновременно к входам смесителей 24 и 25. Второй вход смесителя 25 подключен к выходу фазовращателя 26, вход которого соединен одновременно со вторым входом смесителя 24 и первым выходом формирователя 27 сетки опорных частот, входом подключенного к выходу опорного термостатированного генератора 4. Выход смесителя 24 подключен к входу полосового фильтра 28, выход которого подсоединен к первому входу усилителя 29 промежуточной частоты, прямой выход которого соединен одновременно с входом блока 30 автоматической регулировки усиления (АРУ) и первым информационным входом аналого-цифрового преобразователя 31. Выход смесителя 25 соединен с входом полосового фильтра 32, соединенного выходом с входом усилителя 33 промежуточной частоты, прямой выход которого подключен одновременно ко второму информационному входу АЦП 31 и входу блока 34 АРУ, выходом соединенного со вторым входом усилителя промежуточной частоты 33. Инверсные выходы усилителей 29 и 33 промежуточной частоты подключены соответственно к третьему и четвертому информационным входам АЦП 31, первый-четвертый выходы которого являются выходами приемника. Второй выход формирователя 27 сетки опорных частот подключен одновременно к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 31 и входам тактовой частоты блоков 6 синтезаторов несущих частот первого - N-ого каналов первичной обработки информации.

Формирователь 27 сетки опорных частот (фиг.2 и 3) содержит импульсный фазовый детектор 35 и частотный детектор 36, первые входы которых объединены между собой и подключены к выходу опорного термостатированного генератора 4. Выходы блоков 35 и 36 соединены соответственно с первым и вторым входом сумматора 37, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами ключей 38 и 39. Вторые управляющие входы ключей 38 и 39 подключены соответственно к положительному потенциалу питающего напряжения и нулевому потенциалу. Выходы ключей 38 и 39 объединены между собой и соединены с входом фильтра 40 нижних частот, поддерживая таким образом стабильное значение тока на входе фильтра 40 нижних частот. Выход ФНЧ 40 подключен к входу генератора 41, управляемого напряжением (ГУН), выход которого соединен одновременно с блоками 24 и 26, а также входом многоступенчатого делителя частоты 42, первый выход которого подключен одновременно к вторым входам блоков 35 и 36, образуя тем самым кольцо фазовой автоподстройки частоты. Второй выход делителя 42 подключен одновременно к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 31 и тактовым входам блока 6 СНЧ первого - N-гo каналов первичной обработки информации.

Многоступенчатый делитель 42 частоты (фиг.3 и 4) содержит Т-триггер 43, тактовый вход которого соединен с выходом генератора 41, управляемого напряжением, и является входом многоступенчатого делителя частоты. Выход Т-триггера 43 соединен со входом синхронизации счетчика-делителя 44 (коэффициент деления N=70), выход которого подключен к вторым входам импульсного фазового детектора 35 и частотного детектора 36 соответственно. Кроме этого, выход Т-триггера 43 подключен также ко входу счетчика-делителя 45 (коэффициент деления N=14), выходом соединенного с входом управления аналого-цифрового преобразователя 31, а также блока 6 первого - N-го канала первичной обработки информации. Выход Т-триггера 43 подключен также ко входу счетчика-делителя 46 (коэффициент деления N=35), выход которого подключен к входам блоков 5 и 7 заявляемого устройства. Выход Т-триггера 4 подключен также ко входу счетчика-делителя 47 (коэффициент деления N=10), выход которого подсоединен к тактовому входу блока 9 заявляемого устройства.

Аналого-цифровой преобразователь 31 (фиг.2 и 5) включает в себя компараторы 48, 49, 50, 51, интеграторы 52 и 53, элементы ИЛИ 54 и 55. Первый вход компаратора 48 соединен с прямым выходом усилителя 29 промежуточной частоты, инверсный выход последнего подключен к первому входу компаратора 49. Выход компаратора 48 является первым выходом АЦП (выход I₁), причем он также соединен с первым входом элемента ИЛИ 54. Выход компаратора 49 является вторым выходом АЦП (выход I₂), причем он соединен со вторым входом элемента ИЛИ 54. Выход элемента ИЛИ 54 подключен к входу интегратора 52, выход которого соединен одновременно со вторыми входами компараторов 48 и 49. Первый вход компаратора 50 подключен к инверсному выходу усилителя 33 промежуточной частоты, прямой выход блока 33 соединен с первым входом компаратора 51. Выход компаратора 50 является третьим выходом АЦП (выход Q1), причем он подключен к первому входу элемента ИЛИ 55. Выход компаратора 51 является четвертым выходом АЦП (выход Q2), одновременно он соединен с вторым входом элемента ИЛИ 55. Выход элемента ИЛИ 55 соединен с входом интегратора 53, выход которого подключен одновременно к вторым входам компараторов 50 и 51. Второй выход формирователя 27 сетки опорных частот соединен одновременно с третьими (управляющими) входами компараторов 48-51.

Частотно-кодовый коррелятор 5 (фиг. 1 и 6) содержит в своем составе комплексный перемножитель 56, на первый-четвертый входы которого поступают сигналы с выхода АЦП 31 приемника, а на пятый-восьмой входы комплексного перемножителя поступают сигналы синтезатора несущих частот 6, на вход которого, в свою очередь, поступают результаты вычислений с выхода блока измерений вектора радионавигационных параметров 8. Выходы комплексного перемножителя 56 подключены к первой группе входов блока логического умножения 57, при этом на вторые входы данного устройства подаются сигналы псевдослучайных последовательностей с выхода многофункционального генератора 7. Результаты логического умножения поступают на вход трехразрядных накапливающих сумматоров 58-63, с выхода переноса которых сигналы подаются на тактовые входы счетчиков-накопителей 64-69. Выходы сброса указанных счетчиков объединены между собой и соединены с первой шиной управления блока 8. Входы синхронизации накапливающих сумматоров 58-63 подключены к третьему выходу формирователя сетки опорных частот 27, на котором формируются тактовые импульсы частотой 20 МГц. На выходах счетчиков-накопителей 64-69 выделяются выходные сигналы частотно-кодового коррелятора I "Норма", Q "Норма", I "Раньше", Q "Раньше", I "Позже", Q "Позже".

Многофункциональный генератор 7 (фиг.1 и 7) содержит делитель 70 частоты, первый-пятый выходы которого подключены к соответствующим входам блока 71 формирователя тактовых частот. На второй информационный вход формирователя 71 тактовых частот поступают сигналы с первого выхода блока 72 управления псевдослучайными последовательностями, вход которого соединен с второй шиной управления блока 8. Первый выход формирователя 71 тактовых частот подключен к входу синхронизации генератора ПСП пониженной точности (ПТ) системы "Глонасс" и генератора ПСП общего применения С/А системы "Навстар", которые выполнены на основе генератора ПТ/СА 73. Выбор режима работы генератора осуществляется путем подключения второго выхода блока 72 управления ПСП к управляющему входу блока 73 и подачи потенциального сигнала "Навстар/Глонасс" в зависимости от вида обрабатываемого в канале навигационного спутника. В случае работы заявляемого изделия по сигналам НС системы "Глонасс" на вход блока 73 поступает сигнал частотой 511 кГц, а при работе с НС системы "Навстар" - 1,023 МГц. Второй выход формирователя 71 тактовых частот подключен к входу синхронизации генератора ПСП высокой точности (ВТ-код), который реализован на основе блока 74. В случае работы блока 74 на его вход синхронизации поступает сигнал с тактовой частотой 5,11 МГц. Первый и второй информационный вход блока 74 соединены с третьим и четвертым выходами блока 72 управления псевдослучайными последовательностями, обеспечивая тем самым возможность программного изменения режима работы генератора ПСП 74. Информационные выходы блоков 73 и 74 соединены соответственно с первым и вторым входами мультиплексора 75, первый и второй входы управления которого соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока управления 72. На выходах мультиплексора 75 в зависимости от сочетания входных сигналов образуются сигналы псевдослучайных последовательностей: ПСП "Раньше", ПСП "Норма", ПСП "Позже".

Тракт первичной обработки информации (фиг.8) включает в себя комплексный перемножитель 56, блок логического умножения 57, блоки накапливающих сумматоров 58-63, блоки счетчиков-интеграторов 64-69 и ряд блоков, реализованных на программном уровне, при этом выход счетчика-накопителя 64 подсоединен одновременно к входу блока 76 символьной синхронизации, первому входу узла 77 поиска сигнала НС в плоскости параметрической неопределенности время-частота, первому входу частотного детектора 78, который входит в состав петли слежения за несущей частотой НС, а также первому входу фазового детектора 79 петли слежения за фазой несущей частоты. Выходы счетчиков-накопителей 65 и 66 подсоединены соответственно к первому и второму входам блока временного дискриминатора 80 петли слежения за задержкой сигнала навигационного спутника на трассе распространения НС-потребитель. Выход счетчика-накопителя 67 подключен одновременно к второму входу узла 77 поиска сигнала НС, второму входу частотного детектора 78, второму входу фазового детектора 79. Выходы счетчиков-накопителей 68 и 69 подключены соответственно к третьему и четвертому входам временного дискриминатора 80. Выходы блока символьной синхронизации 76 и блока поиска сигнала 77 подсоединены к шине данных блока 9 навигационно-временных определений. Выход блока частотного детектора 78 петли слежения за несущей подключен выходом к входу цифрового фильтра 81, выходом подключенного к первому входу синтезатора несущих частот 6. Выход цифрового фильтра 81 подсоединен также к шине данных блока 9.

Блок арктангенсного фазового детектора 79 петли слежения за фазой несущей подключен выходом к входу цифрового фильтра 82, выходом подключенного к второму входу синтезатора несущих частот 6. Выход цифрового фильтра 82 подключен также к шине данных блока 9. Блок временного дискриминатора 80 петли слежения за задержкой сигнала НС подключен выходом к входу цифрового фильтра 83, выходом подключенного к первому входу блока суммирования 84, выходом подключенного к входу многофункционального генератора 9. Второй вход блока суммирования 84 подключен к выходу коммутатора 85, вход которого подсоединен к выходу цифрового фильтра 81. Выход цифрового фильтра 83 подключен также к шине данных блока 9.

Работает заявляемое устройство следующим образом.

На вход антенн 1 и 3 заявляемого устройства поступают сигналы навигационных спутников радионавигационных систем "Глонасс" и "Навстар" Si (t), которые в общем случае имеют вид где A (t) - флуктуирующая в точке приема амплитуда сигнала НС; P_i(t) - псевдослучайная огибающая сигнала i-го НС; D_i(t) - навигационное сообщение i-го НС; _i - несущая частота i-го НС; t - текущее время; _i - задержка сигнала на трассе распространения НС-потребитель; _i - начальная фаза несущей i-го НС.

Амплитудно-частотная характеристика приемного тракта заявляемого устройства определяется спектрами частот принимаемых сигналов. Спектр частот сигналов системы НС GPS "Навстар" при работе по коду общего применения С/А составляет (1575,421) МГц, а спектр частот сигналов НС системы "Глонасс" при работе по кодам пониженной и высокой точности (соответственно ПТ и ВТ) составляет (1602-1620,6) МГц. Это означает, что общая полоса частот принимаемых сигналов равна 1574,42f1620,6 МГц, т.е. занимаемая полоса частот f составляет примерно 50 МГц.

С выхода антенны 1 сигнал поступает на вход широкополосного фильтра-преселектора 16, который служит для ограничения полосы частот принимаемых сигналов в диапазоне 1574,42-1621 МГц. Указанный фильтр, который может быть выполнен, например, на объемных электрических резонаторах, реализует аппроксимацию Баттерворта или Кауэра с линейной фазо-частотной характеристикой (ФЧХ) в полосе пропускания, при этом порядок фильтра равен четырем. Такой подход приводит к тому, что нет необходимости использовать специальный калибратор для обеспечения минимальной неравномерности времени группового запаздывания для сигналов НС с различными несущими частотами. С выхода фильтра 16 сигнал поступает на вход малошумящего усилителя 17, где происходит предварительное усиление сигнала, который затем поступает на первый вход СВЧ-коммутатора 18.

Указанный СВЧ-коммутатор, который может быть выполнен, например, на p-i-n- диодах, обеспечивает возможность работы по одной из антенн: либо по внутренней (встраиваемой в аппаратуру потребителей), либо по внешней (выносной). При этом СВЧ-коммутатор 18 реализован таким образом, что при подключении внешней антенны отключаются блоки 19 и 20 и осуществляется работа только на внешнюю антенну.

С выхода встроенной антенны 3 сигнал поступает на вход широкополосного фильтра-преселектора 20, назначение, тип и параметры которого аналогичны фильтру 16. С выхода фильтра 20 сигнал поступает на вход малошумящего усилителя 29, функции которого аналогичны функциям устройства 17. Малошумящие усилители 17 и 19 выполнены на основе арсенид-галлиевых транзисторов с барьером Шоттки. Параметры МШУ 17 и 19 таковы: коэффициент усиления 35 дБ, диапазон принимаемых частот (1. ..8) ГГц при неравномерности амплитудно-частотной характеристики 1 дБ и коэффициенте шума 1,5 дБ. Выход МШУ 19 соединен с вторым входом СВЧ-коммутатора 18. Параметры СВЧ-коммутатора, выполненного на основе p-i-n диодов типа 2А547А, таковы: полоса допустимых рабочих частот (0,6-9) ГГц, величина потерь пропускания открытого канала 1,5 дБ, коэффициент стоячей волны равен 1,8.

В дальнейшем сигнал с выхода СВЧ-коммутатора 18 поступает на вход двухстороннего амплитудного ограничителя 21, который представляет собой параметрический усилитель и предназначен для предотвращения возбуждения каскадов приемоусилительного тракта в случае воздействия мощных помех, спектр которых находится в полосе пропускания приемника (например, систем глобальной космической связи или астрофизических излучателей). Потери полезной мощности при использовании амплитудного ограничителя 21 не превышают 0,5 дБ в полосе пропускания. Сигнал с выхода амплитудного ограничителя 21 поступает на первый вход МШУ 22, где происходит дальнейшее усиление принимаемого сигнала. Полосовой фильтр 23 предназначен для устранения дополнительных пульсаций в полосе пропускания широкополосного фильтра-преселектора 16 или 20 (в зависимости от режима работы).

В дальнейшем сигнал с выхода полосового фильтра 23 поступает на первые входы смесителей 24 и 25, которые выполнены по балансной схеме и представляют собой квадратурные преобразователи входного сложного фазоманипулированного сигнала. С этой целью блоки 24 и 26 соединены с гетеродином частотой 1400 МГц (выход генератора, управляемого напряжением 41) с фазовым сдвигом /2 за счет фазовращателя 26. На выходе смесителей 24 и 25 образуется сигнал разностной частоты f_пр= f_с-f_г с образованием в канале блока 24 синфазной (синусной), а в канале блока 25 квадратурной (косинусной) составляющей преобразованного входного сигнала. Выходы смесителей 24 и 25 подключены соответственно к входам полосовых фильтров 28 и 32, которые представляют собой широкополосные фильтры с аппроксимацией Баттерворта и параметрами: частоты среза f₁= 50 кГц, f₂=26 МГц (по уровню 2 дБ), ослабление по частоте 30 кГц равно 45 дБ, а на частоте 28 МГц - 90 дБ соответственно.

Заметим, что указанная аппроксимация при реализации фильтров 28 и 32, а также реализация балансных смесителей на основе схемы с квазилинейным сдвигом частоты позволяет обеспечить очень малую величину неравномерности группового времени запаздывания для всех сигналов КА систем "Глонасс" и "Навстар" (примерно, 1,5 нс). Такая величина позволяет существенно повысить точностные показатели аппаратуры потребителей в целом. Выход полосового фильтра 28 соединен с первым входом усилителя 29 промежуточной частоты, а полосовой фильтр 32 соединен с первым входом усилителя 33 промежуточной частоты. Усилители 29 и 33 промежуточной частоты необходимы для дальнейшего усиления входного сигнала.

Для обеспечения постоянства коэффициента усиления в заданных пределах используются блоки 30 и 34 автоматической регулировки усиления, причем в синфазном и квадратурном канале реализован свой блок АРУ. Блок АРУ 30, работающий по синфазной составляющей, охватывает усилитель 29 промежуточной частоты и малошумящий усилитель 22, а блок АРУ 34 -усилитель 33 промежуточной частоты. Глубина регулировки блоков АРУ