Устройство для измерения временных интервалов

Устройство для измерения временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву в 530313 (22) Заявлено 22.06.81 (21) 3305465/18-21 (31) М. КП.З с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

G 04 F 10/04

Государственный комитет

СССР.по делам изобретений и открытий (33) УДК 681.11 (088.8) Опубликовано 211282. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 23. 12.82 (72) Авторы изобретения

В. В. Верюжский, С.Н. Клюшников, В.С. Подк тнов

Н.Н. Смирнов, Б.Д. Федотов и Ю.Д. Шишман

ЬР Р" "ГФзтт л.":

6 - :-,т

"ъ

И,, А (71) Заявитель (54) УСГРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к вычисли тельной технике и может быть использовано в радиолокационных и радионавигационных устройствах.

По основному авт. св. Р 530313 известно устройство для измерения временных интервалов, содержащее приемник, блок грубого и блок точного отсчета, блок устранения многозначности, блок вычитания, вычислитель п9правки и Сглаживающий фильтр (1).

Цедостатком его является наличие ошибок в измерении временных интервалов, вызванных разбалансом ампли-. туд принимаемых сигналов на входе приемника, который обусловлен различными удалениями от объекта до каждой иэ станций радионавигацион ной системы.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что s устройство, содержащее приемник, выход которого подключен к вхо- ду блока точного отсчета и через блок грубого отсчета к первому входу блока вычитания, второй вход ко.торого подключен к выходу сглаживающего фильтра, а выход — к первым входам блока устранения многозначности и вычислителя поправки, выход которого соединен с входом сглажива ющего фильтра, введен блок .компенсации сшибок, первый вход которого подключен к выходу блока точного отсчета, второй вход соединен с шиной исходных данных, а выход - с вторыми входами вычислителя поправки и бло 0 ка устранения многозначности, а, кроме того, блок компенсации ошибок содержит последовательно соединенные блок сравнения и блок постоянной па-! мяти, а также два арифметических блока и блок оперативной памяти, причем первый и второй выходы блока постоянной памяти соединены .соответст" венно с первым и вторым входами пер" вого арифметического блока, третий вход которого соединен с одним иэ входов блока сравнения и вторым входом блока компенсации ошибок, а выход — с входом блока оперативной памяти, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам второго арифметического блока, третий вход которого является первым входом блока.компенсации ошибок, а выход - выходом блока компенсации оши30

983645

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг.. 2 — структурная схема блока компенсации оши-, бок.

Устройство для измерения временных интервалов содержит приемник 1, блок 2 грубого отсчета, блок 3 точного отсчета, блок 4 устранения многозначности, блок 5 вычитания, вычислитель 6 поправки, сглаживающий фильтр 7, блок 8 компенсации ошибок.

Блок 8 компенсации ошибок содержит блок 9 сравнения, блок 10 постоянной памяти коэффициентов à< а2, Ь„, Ь, арифметические блоки 11 и 12, блок 13 оперативной памяти величин д б /В

На фиг. 3 показаны графики- зависимости л Р„ от дальности измеряемых объектов (D); на фиг. 4 — графики зависимости задержек входных сигна-. лов (lit) от разбаланса их амплитуд К для различных приемников.

Приемник 1 обеспечивает селекцию по частоте и усиление радиоимпульсов передающих станций радиоимпульсов, передающих станций радионавигацион- 25 ной системы.

В блоке 2 грубого отсчета производится измерение временного интервала между отсчетными точками огибающих радиоимпульсов, а результат Ь,-р 3О измерения (грубый отсчет) поступает на вход блока 5 вычитания. В блоке 3 точного отсчета измеряется разность фаз @ A высокочастотных заполнений радиоимпульсов ведущей (А) и ведомых З5 (Б, B) станций, которые затем передаются в блок 8 компенсации ошибок.

На второй вход блока 8 компенсации ошибок поступают расчетные значения дальностей до станции излу"ения ра- 4О дионавигационной системы Од, РБ, РВ.

В блоке 8 компенсации ошибок выполняются следующие операции.

По значениям вводимых в блок дальностей D-рассчитываются поправки ьЧ:

Ж=

45 б U. +Ь если поР

1 1 ф

1=4,5,Ь (4)

2 1 2 если 1> 11

IIOP где а„, а2, Ь„, Ь2- коэффициенты наклона прямых, показанных на фиг. 3. 50

Эти коэффициенты определяются по экспериментальным зависимостям (фиг. 4), характеризующим величины задержек сигналов от разбаланса их амплитуд. 55

Вычисляются поправки аЧ д к измеренным в блоке 3 разностям фаз д:

,4=Л .— Л Рд, =,В, (2)

Де д Рд, 3 РБ, a9б из выРажениЯ (1); Ц)

Вычисляются (точные — индекс Т) значения раз ностей фаз, передаваемые далее на выход блока 8: б5

Блок 9 реализует операцию сравФ D«ð где D„« = const и выработку бинарной команды (О или 1) в зависимости от результата сравнения.

Блок 10 обеспечивает хранение коэффициентов а„, а2, Ь„, Ь2 и выдачу на свой выход либо коэффициентов а„, Ь„, либо коэффициентов а2, Ь2, в зависимости от кода (О или 1) бинарной команды из блока 9. Блок 11 (фиг. 2) реализует операцию (1) либо с коэффициентами а„, Ь„, либо с коэффициентами el@ Ьд °

Значения,а Чд, > >, поступающими из блока 3. Выход блока

12 (величины Р AT,V>>I) является выходом блока 8.

С выхода блока 8 исправленные знач ения разностей фаз передаются в блок 4 устранения многозначности и вычислитель б поправки грубого от1счета. Соединенные в кольцо блоки 5 вычитания, вычислитель б поправки и сглаживающий фильтр 7 образуют следя- щую систему, которая предназначена для измерения медленноменяющейся составляющей /с(,/разности о ошибок грубого и точного отсчетов и для вычитания ее из грубого отсчета tI.F, перед устранением многозначности точного отсчета. Исправленный в блоке 5 вычитания грубый отсчет t I-P передается затем в блок 4 устранения многозначности и вычислитель 6 поправки, В блоке 4 устранения многозначности по грубому и точному отсчетам вычисляются целое число периодов и временной интервал между сигналами ведущих и ведомой станций.

Получение коэффициентов а« а

Ь„, Ь2,D используемых при реализации выражения (1) в блоке 8, делается предварительно путем снятия экспериментальных данных.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы станций (A, Б, В) радиона вигационной системы поступают на вход приемника 1. После селекции по частоте и усиления в нем указанные сигналы передаются в блок 2 грубого и блок 3 точного отсчетов. В блоке

2 грубо измеряется временной интервал между сигналами ведомых (Б, В) и ведущей (А) станций, например, пу тем измерения временных интервалов между характерными точками огибающих радиоимпульсов; в блоке 3 измеряются разности фаз высокочастотны.. заполнений этих же импульсов (вели чины Мбд, 84). Последние поступают далее йа вход блока 8. После посту

983645

Во 2-ом цикле на вход блока 8 поступают ненулевые (в отличие от 1-ого цикла) дальности DA 08, D8(результат 1-ого цикла, описанного выше),,а 65 ления первых замеров Чяд,Ч д на вход блока 8 они не корректируются, т. е. Чбд=

ЮМбд =.0 :Ч WI. Чу,4 3 Б. В {Выра жение (3), фйг. 2) и устройство работает после получения первых замеров, без коррекции ошибок, точного отсчета Р, Чбл, вызванных разбалансом входнйх сйгналов. Соответственно, временные интервалы на выходе устройства имеют ошибку, вызванную разбалансом входных сигналов, что вызывает соответствующую неточность и в определении координат местоположения объекта.

Устройство для измерения временного интервала входит составной частью в приемоиндикатор радионавигационной системы, по которому определяют координаты объекта. При этом могут быть два способа преобразования измеренных временных интервалов в координаты объекта. В самом простейшем случае координаты объекта определяют по специальным картам, на которые нанесена сетка линии положений, соответствующий измеренным временным интервалам t » t 8, В друroM случае для преобразования координат используют специальное устрой- . ство — преобразователь координат (ПК)

Таким образом, и В. том и в другом случае, после первого измерения временных интервалов будут известны координаты объекта, по .которым вручную или автоматически (в ПК) определяются дальности D, D8, D> от объекта до передающих станций. При отсутствии ПК дальности будут сняты с тех же карт, тем более, что не требуется высокой степени точности в их определении. Если ПК входит в состав приемоиндикатора, то дальности до передающих станций считаются там более точно, причем операция вычисления дальностей всегда выполняется как промежуточный результат при пересчете измеренных временных интервалов в координаты объекта.

Полученные по первому определению координат дальности (т.е. соответствующие нескорректированным значениям

Чбд Чэдс ВыхОДОВ блОкОВ 3 и 8) ВВОдятся в блок 8 ° В силу нескорректированности величин.: М8Л, Ч „соответствующие им и введенные в блок 8 дальности РЛ, D8, D8 также Имеют погрешности (правда, они малы по сравнению с величинами самих дальностей и составляют величины порядка десятков метров). На этом заканчивается

1-ый цикл итерационного уточнения временных интервалов и координат объекта. также новые результаты измерений величин Чб„, Ч дс выхода блока 3. При этом, как следует из выражений (1)- . (3), блок 8 корректирует величины ÎÀ Чбд следующим ОбразОм .

Вначале работают блоки 9-11 только для одной из станцйй, например для станции A реализуя выражение (1) для i = A следующим образом. В зависимости от величины D (резуль1О тат 1-oro цикла) на выходе блока 9 вырабатывается команда 0 или 1, обеспечивающая выборку из постоянной памяти блока 10 коэффициенты а,Ъ или а,Ь соответственноу указанные ко15 эффициенты поступают на входы блока

11, где, согласно выражению (1), вычисляется величина а ЧЛ. Эта величина с выхода блока 11 запоминается в блоке 13 °

20 Аналогичные циклы работы блоков

9-11 выполняются далее для станции

Б, а затем — для станции В. Соответственно, значения ьЧб,йЧВпоследовательно во времени передаются в блок

13, где также запоминаются в его оперативной памяти.

После запоминания в блоке 13 величин дЧ Л,ВЧ,аЧ начинается работа блока 12. Вначале он работает для

З0" линии положения АБ: из памяти блока

13 выбираются величины аЧб,лЧ, вычисляется, согласно выражению (2), величина аЧбд, которая, в соответствии с выражением (3), вычитается да35,ëåå из величины Ч Л,. результат V д (3) поступает с выхода блока 12 на выход блока 8. Затем в блоке 12 выполняется аналогичный цикл работы для линии положения.AB в. результате чего на

40 выход блока 8 поступает величина Чцдт.

Уточненные во 2-ом цикле значения

Ч Ч поступают с выхода блока 8 в

5AI ВЛТ вычислитель 6 поправки, который

45 совместно с блоком 5 и фильтром 7 образует следящую систему. Эта следящая система обеспечивает сглаживание медленно меняющейся составляющей (Д) разности.Ы ошибок грубого

50 (t ) и точного (Чбд, Чбд. ) отсчетов, полученных во 2-оМ цикле. Уточнения временных интервалов. На выходе блока 5 вычитания формируется величина учитывающая поправку g T+, по55 ступающую из Фильтра 7 (здесь и ниже Т о - величина периода высокочастотного заполнения радиоимпульсов).

Величина Т р1 передается в блок 4 устранения многозначности и вычисли60 тель б поправки. Блок 4 обеспечива" ет вычисление целого числа периодов

983645 и временного интервала между сигналами станций.

Но, так как на него поступают скорректированные (на ошибки иэ-эа разбаланса входных сигналов) величины <>pm j = Б, В, тов отличие от известного устройства, он формирует на выходе более точные значения величины временных интервалов t-> 3=Б,В, По ним, как описано выше, определяют1 ся (или вычисляются в ПК приемоиндикатора) значения дальностей Dp,ОВ,ПВ, более точные, чем это было в 1-ом цикле работы предлагаемого устройства и в известном. Укаэанные значения вновь подаются на вход блока 8. На этом заканчивается 2-ой цикл итерационного уточнения измеренных временных интервалов и, следовательно, 20 координат объекта.

Далее итерационный цикл продолжается, причем с каждым циклом происходит дальнейщее уточнение величин

D, РВ Dg поступающих на вход бло- 25 ка 8; соответственно уточняются поправки а бкт дчддт(-2), величины Чьдт

V д на вйходе блока 8 и, следовательвлт но, результаты изменения временных интеРвалов t p tlap на выходе бло- Зр ка 4. Это, в свою очередь, приводит к уточнению координат объекта..Такое итерационное уточнение особенно эффективно при неподвижном объекте, т.е. при постоянных во времени ис- 35

THH HbiX HHT epB BJIBX 2 6 tÂÀ фазах

Ошибка уточнения в этом случае ограничена сверху практически только инструментальными погрешностями аппаратуры. 40

Данное устройство позволяет прогнозировать ошибку, вызванную разбалансом амплитуд с точностью не хуже

0,003 мкс двумя кусочно-линейными функциями, аргументами которых являются дальности от объекта до передающих станций.

Таким образом, использование изобретения позволяет улучшить, по сравнению с известным устройством, точность измерения временных интервалов в различных точках рабочей зоны радионавигационных систем за счет компенсации ошибок, вызванных разбалансом сигналов.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения временных интервалов по авт. св. 9530313, отличающеес ятем,что,с целью повышения точности измерений, в него введен блок компенсации ошибок, первый вход которого подключен к выходу блока точного отсчета, второй вход соединен с шиной исходных данных, а выход — c вторыми входами вычислителя поправки и блока устранения многозначности.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с ятем, что, с целью псвыщения точности измерений, блок компенсации ошибок содержит последовательно соединенные блок сравнения и блок постоянной памяти, а также два арифметических блока и блок оперативной памяти, причем первый и второй. выходы блока постоянной памяти соединены соответственно с первым и вторым входами первого арифметического блока, третий вход которого соединен с одним из входов блока. сравнения и вторым входом блока компенсации ошибок, а выход — с входом блока оперативной памяти, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам второго арифметического блока, третий вход которого является первым входом блока компенсации ошибок, а выход — выходом блока компенсации ошибок

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 530313, кл. G 04 F 10/04, 1975.

983645

Составитель Л. Плетнева

Техред М.Коштура Корректор А. Д ятко

Редактор А. Козориз

Тираж 427 Подписное вНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9919/55

Филиал ППП ™Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4