аппаратура управления и синхронизации станции импульсно- фазовой радионавигационной системы

Формула изобретения

Аппаратура управления и синхронизации станции импульсно-фазовой радионавигационной системы, содержащая первое устройство входное, первый и второй приемоизмерители, снабженные соответственно первой и второй специализированными цифровыми вычислительными машинами (СЦВМ), первый и второй блоки формирования импульсов, снабженные хранителями времени, первый блок коммутации, а также связанные между собой первый пульт управления и первое устройство управления, связанное магистралями передачи данных также с первым приемоизмерителем и первым блоком формирования импульсов, причем сигнальный вход первого устройства входного является входом для навигационных сигналов, к первому выходу первого устройства входного подключен первый приемоизмеритель, а ко второму выходу - первый блок формирования импульсов, выход управляющих импульсов которого подключен к управляющему входу первого устройства входного, а выходы запускающих импульсов - к входам первого блока коммутации, выход которого является выходом сигналов для запуска передатчика станции, отличающаяся тем, что дополнительно введены второе устройство входное, второй блок коммутации, а также второй пульт управления и связанное с ним второе устройство управления, причем сигнальный вход второго устройства входного соединен с сигнальным входом первого устройства входного, к первому выходу второго устройства входного подключен второй приемоизмеритель, а к второму выходу - второй блок формирования импульсов, выход управляющих импульсов которого подключен к управляющему входу второго устройства входного, а выходы запускающих импульсов - к входам второго блока коммутации, выход которого соединен с выходом первого блока коммутации по схеме ИЛИ, второе устройство управления связано магистралями передачи данных также с первым устройством управления, вторым приемоизмерителем и вторым блоком формирования импульсов, при этом устройства управления и блоки формирования импульсов снабжены индивидуальными специализированными цифровыми вычислительными машинами (СЦВМ), каждая из СЦВМ приемоизмерителей выполнена с возможностью осуществления функций управления приемом радионавигационных сигналов и измерением их параметров, СЦВМ блоков формирования импульсов - с возможностью выполнения функций управления процессом формирования сигналов запуска радиопередающего устройства, а СЦВМ устройств управления - с возможностью выполнения функций управления соответствующими индивидуальными СЦВМ приемоизмерителей и блоков формирования сигналов, при этом каждая из СЦВМ содержит средство для осуществления внутриблочных связей с элементами соответствующих приемоизмерителя, устройства управления или блока формирования импульсов, в состав которых входит данная индивидуальная СЦВМ, и средство для осуществления их межблочных связей, а СЦВМ блоков формирования импульсов связана со средствами для определения состояния и корректировки хранителя времени, а также с дискриминатором, регистром времени, регистром признаков и схемой сравнения, входы которой связаны с выходами хранителя времени и регистра времени, а выход - с входом формирователя-распределителя импульсов, другой вход которого связан с выходом регистра признаков, первый и второй выходы формирователя-распределителя импульсов являются соответственно выходами запускающих и управляющих импульсов блока формирования импульсов, а третий выход связан с дискриминатором, другой вход которого является входом блока формирования импульсов для подключения к соответствующему устройству входному.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в аппаратуре управления и синхронизации передающих станций импульсно-фазовых радионавигационных систем (ИФРНС) типа Лоран-С.

Как известно, в состав ИФРНС входят наземные передающие станции, излучающие радиоимпульсные навигационные сигналы [1, с. 7-10, 68-74]. Передающие станции ИФРНС устанавливаются для обслуживания некоторой площади земной поверхности в точках с известными координатами. Передающие станции работают группами, образующими единую цепочку. Каждая цепочка состоит из ведущей станции и нескольких ведомых станций, излучения радиоимпульсов которых синхронизированы сигналами ведущей станции. Излучения ведущей станции цепочки в свою очередь могут быть синхронизированы, например, сигналами точного времени. Передающие станции ИФРНС выполняются, как правило, идентичными, каждая из станций при необходимости может работать в режиме "ведущей" или "ведомой" станции. Обычно все станции цепочки излучают радиоимпульсные навигационные сигналы (навигационные сигналы) в виде пакетов радиоимпульсов с одним периодом повторения и в заданной последовательности во времени. Излучение навигационных сигналов начинает ведущая станция цепочки, а ведомые станции принимают эти сигналы и переизлучают их с заданными задержками во времени, называемыми "кодовыми". Значения кодовых задержек поддерживаются строго постоянными для каждой из ведомых станций.

Указанный режим излучения навигационных сигналов станций ИФРНС обеспечивает потребителю возможность определения своего местоположения в дальномерном или разностно-дальномерном режимах [1, с.57-59, рис.4.3]. При этом точность и надежность определения местоположения объекта связана с точностью и надежностью формирования временной диаграммы излучения навигационных сигналов передающей станцией.

Формирование временной диаграммы излучения навигационных сигналов с заданной точностью и надежностью обеспечивается с помощью соответствующей аппаратуры управления и синхронизации (АУС) передающей станции ИФРНС. При этом основная задача, которую решает АУС станции ИФРНС, - это формирование в строго определенной временной последовательности выходных импульсов, которые используются в качестве запускающих для передатчика, который формирует собственно навигационные сигналы станции ИФРНС, излучаемые в эфир через соответствующую антенно-мачтовую систему станции [1, с. 68-72, 33-34, рис.2.2], [2, с. 17, рис.1.11, с. 34-36, рис.1.25]. В процессе формирования выходных импульсов в АУС используются опорные сигналы, формируемые местным опорным генератором, например стандартом частоты и времени, а также принимаемые из эфира навигационные сигналы, излучаемые другими станциями цепочки.

Известны примеры выполнения станций ИФРНС типа Лоран-С, АУС которых реализованы на базе дискретных и аналоговых элементов без использования средств вычислительной техники [3, с. 30-36, фиг.10], [4, с. 155-156, рис.2.17; с. 160-162, рис.2.21].

Примером такой станции ИФРНС является передающая станция отечественной радионавигационной системы дальнего действия "РСДН-10" типа "Е-711" [2, с. 44-49] . При работе этой станции в режиме "ведущая" АУС, используя сигналы опорного генератора станции, формирует выходные импульсы для запуска передатчика в соответствии с заданной временной диаграммой излучения. Кроме этого АУС на основе принятых из эфира сигналов ведомых станций обеспечивает измерение (контроль) временного интервала (временной задержки) между моментами излучения собственных сигналов и моментами приема сигналов ведомых станций, по результатам которых судят о правильности функционирования ИФРНС в целом. В режиме "ведомой" станции АУС обеспечивает прием и слежение за сигналами ведущей станции и формирование последовательности запускающих импульсов для передатчика, задержанных относительно принятых сигналов ведущей станции на величину поправки (кодовой задержки). Тем самым обеспечивается излучение навигационных сигналов с заданной точностью синхронизации относительно моментов приема сигналов ведущей станции, т.е. решается задача синхронизации излучения сигналов ведомой станции относительно сигналов ведущей.

Вся аппаратура станции "Е-711" выполнена на дискретных и аналоговых элементах. Для обеспечения требуемой надежности формирования навигационных сигналов наиболее важные узлы и блоки станции, включая узлы и блоки АУС, резервируются. Так, в аппаратуре станции "Е-711" резервируются все те блоки АУС, которые осуществляют слежение за принимаемыми сигналами и формирование запускающих импульсов для передатчика. Образуемый при этом первый канал АУС является рабочим, а второй обеспечивает стопроцентное ("горячее") резервирование [2, с. 44-47, рис.2.4]. Резервируемые каналы АУС обеспечены раздельным и независимым электропитанием, а их выходы, т.е. выходы формируемых сигналов для запуска передатчика, подключены двумя раздельными цепями к распределительному блоку, который осуществляет передачу этих сигналов на вход передатчика. Автоматическое переключение рабочего канала на резервный осуществляется с помощью релейной схемы, срабатывание которой происходит при пропадании сигналов на выходах соответствующего канала.

Общее функциональное построение АУС отечественных станций ИФРНС (резервирование не рассматривается) известно также из [5], где описана АУС, содержащая следующие функциональные блоки: устройство входное, осуществляющее прием на единую приемопередающую антенну навигационных сигналов, излучаемых передатчиками цепочки станций ИФРНС, приемоизмеритель, осуществляющий определение временного положения принимаемых навигационных сигналов и измерение радионавигационного параметра, а также синхронизатор, включающий в себя устройство управления и блок формирования импульсных выходных сигналов АУС, используемых для запуска передатчика станции ИФРНС.

Такая структура АУС реализована и в действующих отечественных передающих станциях ИФРНС типа "Е-715" [6], эксплуатируемых в настоящее время в северных регионах России. Характерной особенностью АУС станции "Е-715" [6], принятой в качестве прототипа, является наличие двух специализированных цифровых вычислительных машин (СЦВМ) - рабочей и резервной, на которые возложены централизованные функции по управлению основными блоками АУС, т.е. все функции по управлению обработкой принимаемых навигационных сигналов и формированию в заданной временной последовательности выходных импульсов АУС, соответственно в рабочем и резервном режиме. Такое применение централизованных СЦВМ в АУС станции "Е-715" позволило существенно уменьшить габариты аппаратуры, по сравнению со станцией "Е-711".

АУС станции "Е-715" [6], принятая в качестве прототипа, содержит устройство входное, первый и второй приемоизмерители, первый и второй блоки формирования импульсов, снабженные хранителями времени, блок коммутации, связанные между собой пульт управления и устройство управления, а также связанные с устройством управления и с соответствующими приемоизмерителями первую (рабочую) и вторую (резервную) СЦВМ. Сигнальный вход устройства входного является входом АУС для навигационных сигналов, принятых из эфира на единую приемопередающую антенну станции. К первому выходу устройства входного подключены первый и второй приемоизмерители, а к второму выходу - первый и второй блоки формирования импульсов. Выходы стробирующих импульсов блоков формирования импульсов подключены к стробирующему входу устройства входного, а выходы запускающих импульсов - к входам блока коммутации, выход которого является выходом сигналов АУС для запуска передатчика станции. Устройство управления, помимо СЦВМ и приемоизмерителей, связано посредством соответствующих магистралей передачи данных также с первым и вторым блоками формирования импульсов.

Работа АУС станции "Е-715" осуществляется следующим образом.

Принимаемые из эфира навигационные сигналы, включая собственные (местные) сигналы, излучаемые передатчиком станции, и дальние сигналы, излучаемые передатчиками других станций цепочки, поступают на устройство входное. Сигналы опорной частоты, формируемые отдельным стандартом частоты, решающим в аппаратуре станции "Е-715" задачу формирования опорных сигналов, поступают на соответствующие входы приемоизмерителей и блоков формирования импульсов. Кроме этих сигналов на приемоизмерители поступают также сигналы единого времени.

В устройстве входном принятые навигационные сигналы фильтруются от помех, при этом под действием стробирующих импульсов, сформированных соответствующим блоком формирования импульсов, местные сигналы ослабляются и отдельно выделяются на втором выходе устройства входного. Принятые таким образом навигационные сигналы поступают на входы приемоизмерителей, а выделенные местные сигналы поступают на блоки формирования импульсов, замыкая тем самым соответствующие кольца автоподстройки АУС.

Приемоизмерители под управлением соответствующих СЦВМ осуществляют привязку навигационной шкалы к реальному времени, а также измерение временного положения местного и дальних сигналов. При необходимости выходные сигналы приемоизмерителей посредством устройства управления используются для коррекции шкал времени хранителей времени соответствующих блоков формирования импульсов.

Первый приемоизмеритель и первая (рабочая) СЦВМ образуют первую (рабочую) пару, а второй приемоизмеритель и вторая (резервная) СЦВМ образуют вторую (резервную) пару, при этом обе пары работают параллельно. При этом резервная СЦВМ управляет работой только своего приемоизмерителя, а рабочая СЦВМ централизованно управляет работой как своего приемоизмерителя, так и работой других блоков АУС. В частности, в случае расхождения хранителей времени в блоках формирования импульсов устройство управления под управлением рабочей СЦВМ осуществляет перезапуск хранителей времени обоих блоков.

При отказе приемоизмерителя или СЦВМ рабочей пары устройство управления отключает соответствующие магистрали передачи данных неисправной пары и подключает на управление магистрали резервной пары. При этом функции второй (резервной) СЦВМ соответствующим образом изменяются - она начинает централизованно управлять не только своим приемоизмерителем, но и остальными блоками АУС.

Первый и второй блоки формирования импульсов работают также параллельно, при этом первый из блоков - рабочий, а второй находится в горячем резерве. В обычном режиме на выход блока коммутации поступают сигналы, сформированные рабочим блоком формирования импульсов.

При отказе устройства управления блоки формирования импульсов могут некоторое время работать автономно, управляя запуском передатчика станции и обеспечивая излучение в эфир радиоимпульсных навигационных сигналов в заданной временной последовательности. Продолжительность такой автономной работы зависит от стабильности стандарта частоты станции и может достигать нескольких часов. За это время предполагается устранение неисправности персоналом станции.

Рассмотренное построение АУС станции "Е-715" характеризуется централизацией вычислительных функций, которые в рабочем режиме АУС сосредоточены в рабочей СЦВМ приемоизмерителя. В частности, посредством рабочей СЦВМ осуществляется централизованное управление соответствующим приемоизмерителем при измерениях временного положения принимаемых навигационных сигналов станций цепочки, привязка формируемой при этом навигационной шкалы к шкале реального времени, расчет поправок и коррекция хранителей времени в блоках формирования выходных сигналов, координация работы функциональных узлов АУС, связь с оператором, документирование и т.п.

Однако при эксплуатации станций ИФРНС могут возникнуть проблемы, требующие модернизации аппаратуры управления и синхронизации, такие, например, как передача большого объема связной информации, автоматическая калибровка с использованием связной информации, передача времени независимым способом. Решение этих проблем в устройстве-прототипе сопряжено с трудностями, вызванными применением централизованной СЦВМ, а именно: сложно модернизировать АУС путем наращивания и модификации отдельных функциональных узлов, невозможно настраивать функциональные узлы одновременно и независимо друг от друга. Централизация вычислений затрудняет решение задач резервирования, математическое обеспечение отличается повышенной сложностью, обостряются проблемы, требующие разделения ресурсов процессора и памяти - проблемы организации процесса вычислений в реальном масштабе времени.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание такой структуры АУС станции ИФРНС, в рамках которой обеспечивается возможность беспрепятственной модернизации отдельных блоков и узлов АУС с их одновременной и независимой друг от друга настройкой и с более широкими возможностями резервирования. Решение этой задачи позволяет проектировать станции ИФРНС с повышенной ремонтопригодностью, способные к модернизации, усовершенствованию и наращиванию функциональных узлов и блоков и, как следствие, более надежные в работе.

Сущность изобретения состоит в том, что в аппаратуре управления и синхронизации станции импульсно-фазовой радионавигационной системы, содержащей первое устройство входное, первый и второй приемоизмерители, снабженные соответственно первой и второй СЦВМ, первый и второй блоки формирования импульсов, снабженные хранителями времени, первый блок коммутации, а также связанные между собой первый пульт управления и первое устройство управления, связанное магистралями передачи данных также с первым приемоизмерителем и первым блоком формирования импульсов, причем сигнальный вход первого устройства входного является входом для навигационных сигналов, к первому выходу первого устройства входного подключен первый приемоизмеритель, а ко второму выходу - первый блок формирования импульсов, выход управляющих импульсов которого подключен к управляющему входу первого устройства входного, а выходы запускающих импульсов - к входам первого блока коммутации, выход которого является выходом сигналов для запуска передатчика станции, дополнительно введены второе устройство входное, второй блок коммутации, а также второй пульт управления и связанное с ним второе устройство управления, причем сигнальный вход второго устройства входного соединен с сигнальным входом первого устройства входного, к первому выходу второго устройства входного подключен второй приемоизмеритель, а к второму выходу - второй блок формирования импульсов, выход управляющих импульсов которого подключен к управляющему входу второго устройства входного, а выходы запускающих импульсов - к входам второго блока коммутации, выход которого соединен с выходом первого блока коммутации по схеме ИЛИ, второе устройство управления связано магистралями передачи данных также с первым устройством управления, вторым приемоизмерителем и вторым блоком формирования импульсов, при этом устройства управления и блоки формирования импульсов снабжены индивидуальными специализированными цифровыми вычислительными машинами (СЦВМ), каждая из СЦВМ приемоизмерителей выполнена с возможностью осуществления функций управления приемом радионавигационных сигналов и измерением их параметров, СЦВМ блоков формирования импульсов - с возможностью выполнения функций управления процессом формирования сигналов запуска радиопередающего устройства, а СЦВМ устройств управления - с возможностью выполнения функций управления соответствующими индивидуальными СЦВМ приемоизмерителей и блоков формирования сигналов, при этом каждая из СЦВМ содержит средство для осуществления внутриблочных связей с элементами соответствующего приемоизмерителя, устройства управления или блока формирования импульсов, в состав которого входит данная индивидуальная СЦВМ, и средство для осуществления их межблочных связей, а СЦВМ блоков формирования импульсов связана со средствами для определения состояния и корректировки хранителя времени, а также с дискриминатором, регистром времени, регистром признаков и схемой сравнения, входы которой связаны с выходами хранителя времени и регистра времени, а выход - с входом формирователя-распределителя импульсов, другой вход которого связан с выходом регистра признаков, первый и второй выходы формирователя-распределителя импульсов являются соответственно выходами запускающих и управляющих импульсов блока формирования импульсов, а третий выход связан с дискриминатором, другой вход которого является входом блока формирования импульсов для подключения к соответствующему устройству входному.

Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, где представлен пример выполнения заявляемой АУС станции ИФРНС.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемой АУС;

на фиг.2 - структурная схема индивидуальной СЦВМ;

на фиг.3 - структурная схема блока формирования импульсов;

на фиг.4 - структурная схема устройства управления и пульта управления.

Заявляемая АУС содержит (фиг.1) два устройства 1 входных (первое - 1₁, второе - 1₂), два приемоизмерителя 2 (первый - 2₁, второй - 2₂), два блока 3 формирования импульсов (первый - 3₁, второй - 3₂), два блока 4 коммутации (первый - 4₁, второй - 4₂), а также два связанных между собой устройства 5 управления (первое - 5₁, второе - 5₂) и связанные с ними два соответствующих пульта 6 управления (первый - 6₁, второй - 6₂).

Сигнальные входы обоих устройств 1 соединены между собой и образуют вход АУС для навигационных сигналов. К первым (информационным) выходам каждого из устройств 1 подключены соответствующие входы приемоизмерителей 2, а к вторым выходам (выходам местного сигнала) - соответствующие входы блоков 3 формирования импульсов. Выходы управляющих импульсов каждого из блоков 3 подключены к управляющим входам соответствующих устройств 1, а выходы запускающих импульсов - к входам соответствующих блоков 4 коммутации. Выходы первого блока 4₁ коммутации, соединенные с выходами второго блока 4₂ коммутации по схеме ИЛИ, образуют выход сигналов АУС для запуска передатчика станции ИФРНС (не показан). Каждое из устройств 5 управления связано магистралями передачи данных также с соответствующими приемоизмерителями 2 и блоками 3 формирования импульсов.

Сигналы опорной частоты (сигналы "СЧ") на приемоизмерители 2 и блоки 3 формирования импульсов поступают от отдельного стандарта частоты (не показан), решающего как и в аппаратуре станции "Е-715" задачу формирования опорных сигналов АУС. Кроме указанных сигналов "СЧ" на блоки 3 формирования импульсов поступают также сигналы единого времени - сигналы "СЕВ".

Каждый из приемоизмерителей 2 снабжен своей индивидуальной СЦВМ 7 (в приемоизмерителе 2₁ - СЦВМ 7₁, в приемоизмерителе 2₂ - СЦВМ 7₂).

Каждое из устройств 5 управления снабжено своей индивидуальной СЦВМ 8 (в устройстве 5₁ - СЦВМ 8₁, в устройстве 5₂ - СЦВМ 8₂).

Каждый из блоков 3 формирования импульсов снабжен своей индивидуальной СЦВМ 9 (в блоке 3₁ - СЦВМ 9₁, в блоке 3₂ - СЦВМ 9₂).

Каждая из индивидуальных СЦВМ 7, 8, 9 содержит (фиг.2) связанные между собой микропроцессор (МП) 10, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 11, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 12, магистральный приемопередатчик (MПП) 13, являющийся средством для осуществления внутриблочных связей МП 10, ОЗУ 11 и ПЗУ 12 с элементами соответствующего приемоизмерителя 2, устройства 5 управления или блока 3 формирования импульсов, в состав которого входит данная индивидуальная СЦВМ, а также канал обмена (КО) 14, являющийся средством для осуществления межблочных связей соответствующего приемоизмерителя 2, устройства 5 управления или блока 3 формирования импульсов с иными функциональными элементами (функциональными блоками) АУС в соответствии с фиг. 1. Все блоки индивидуальных СЦВМ 7, 8, 9 в АУС выполняются одинаковыми, за исключением ПЗУ 12, в которых хранятся индивидуальные программы, обеспечивающие независимую работу каждого из указанных функциональных блоков 2, 5, 3.

Каждый из блоков 3 формирования импульсов (фиг.3) кроме СЦВМ 9 содержит хранитель времени 15, связанный со средствами для определения его состояния и корректировки - входами регистра 16 состояния хранителя времени и выходами схемы 17 корректировки хранителя времени, а также дискриминатор 18, регистр 19 времени, регистр 20 признаков, схему 21 сравнения и формирователь-распределитель 22 импульсов. СЦВМ 9 посредством своего MПП 13 связана со средствами для определения состояния и корректировки хранителя времени - выходами регистра 16 состояния хранителя времени и входами схемы 17 корректировки хранителя времени, а также с выходами дискриминатора 18, входами регистра 19 времени, входами регистра 20 признаков и выходом схемы 21 сравнения. Входы схемы 21 сравнения связаны с выходами хранителя времени 15 и регистра 19 времени, а выход - также с входом формирователя-распределителя 22 импульсов, другой вход которого связан с выходом регистра 20 признаков. Выходы формирователя-распределителя 22 импульсов, образующие соответствующие выходы стробирующих и запускающих импульсов блока 3 формирования импульсов, связаны с дискриминатором 18, другой вход которого образует вход для связи блока 3 формирования импульсов с соответствующим устройством 1 входным. Связь блока 3 формирования импульсов с соответствующим устройством 5 управления осуществляется посредством КО 14 СЦВМ 9. Сигналы "СЧ" - сигналы опорной частоты от стандарта частоты станции ИФРНС (не показан) поступают на опорный вход хранителя времени 15, а сигналы "СЕВ" - сигналы точного времени от системы единого времени, поступают на соответствующий вход МПП 13 ("требование прерывания") СЦВМ 9 и соответствующий вход регистра 16 состояния хранителя времени.

В состав каждого из устройств 5 управления (фиг.4) помимо СЦВМ 8 входит также устройство 23 обмена. Устройство 23 обмена в рассматриваемом примере реализации состоит из N каналов обмена 24 (24₁, 24₂, 24₃, 24₄, 24₅,... 24_N), где первый канал 24₁ служит для осуществления связи СЦВМ 8 с СЦВМ 7 соответствующего приемоизмерителя 2, второй канал 24₂ - для осуществления связи СЦВМ 8 с дисплеем 25 соответствующего пульта управления 6, третий канал 24₃ - для осуществления связи СЦВМ 8 с клавиатурой 26 соответствующего пульта управления 6, четвертый канал 24₄ - для осуществления связи СЦВМ 8 с устройством 27 документирования соответствующего пульта управления 6, пятый канал 24₅ - для осуществления связи СЦВМ 8 обоих устройства 5 между собой. Указанные связи осуществляются через МПП 13 СЦВМ 8. Остальные N - 5 каналов 24 устройства 23 обмена являются запасными и могут быть использованы в случаях модификации и наращивания аппаратуры АУС. Связь устройства 5 управления с соответствующим блоком 3 формирования выходных сигналов осуществляется посредством КО 14 СЦВМ 8.

Каждый из приемоизмерителей 2 помимо указанной СЦВМ 7 содержит аналоговый блок (не показан), вход которого образует сигнальный вход приемоизмерителя. Этот аналоговый блок содержит обычные для приемоизмерителей ИФРНС средства автоматической регулировки усиления, а также средства для аналого-цифрового преобразования принятых навигационных сигналов, связанные с СЦВМ 7 посредством ее магистрального приемопередатчика 13. Связь приемоизмерителя 2 с соответствующим устройством 5 управления осуществляется через КО 14 СЦВМ 7.

Рассмотренная структура заявляемой АУС характеризуется функциональной независимостью (в рамках решаемых задач) основных блоков (подсистем) АУС, а именно приемоиндикаторов 2, устройств 5 управления, блоков 3 формирования импульсов. Функциональная независимость обеспечивается применением в каждом из указанных блоков собственной индивидуальной СЦВМ, обеспечивающей возможность решения каждым из блоков своей функциональной задачи по собственному алгоритму, не зависящему от алгоритмов решения задач другими блоками. Это качественно меняет процесс настройки АУС по сравнению с прототипом, который в данном случае заключается в независимой настройке каждой из подсистем на выполнение своей функциональной задачи. Основная часть настроечных работ при этом связана с настройкой и отладкой программного обеспечения индивидуальных СЦВМ. Настройка функциональных узлов (подсистем) осуществляется на предприятии-изготовителе. После монтажа АУС из таких настроенных функциональных узлов дополнительной настройки узлов не требуется. Для удобства монтажа и ремонта функциональные узлы АУС выполняются в виде наборов печатных плат, снабженных соответствующими разъемами. Ремонт осуществляется путем замены неисправных плат на запасные исправные и настроенные платы, которые в определенном количестве хранятся на станции ИФРНС в качестве запасных частей.

Указанная функциональная независимость основных функциональных блоков (подсистем) АУС не только повышает удобство настройки, монтажа и ремонта, но и позволяет беспрепятственно осуществлять, при необходимости, модернизацию и соответствующую замену любой из подсистем. Все это делает заявляемую АУС способной к адаптации для решения новых задач, ставящихся перед станциями ИФРНС, например, новых задач, связанных с изменением временной диаграммы излучений или передачей по радиоканалам ИФРНС дополнительной информации - служебной, дифференциальных поправок и т.д. [6].

Работа заявляемой АУС станции ИФРНС осуществляется следующим образом.

Устройство 1₁ входное, приемоизмеритель 2₁, пульт 6₁ управления, устройство 5₁ управления, блок 3₁ формирования импульсов и блок 4₁ коммутации образуют первый канал АУС - основной рабочий канал.

Устройство 1₂ входное, приемоизмеритель 2₂, пульт 6₂ управления, устройство 5₂ управления, блок 3₂ формирования импульсов и блок 4₂ коммутации образуют второй канал АУС - резервный канал, работающий в режиме горячего резервирования.

Оба канала работают параллельно и идентично, за исключением того, что блок 4₁ коммутации при работе АУС в обычном (рабочем) режиме пропускает на свой выход импульсы, сформированные блоком 3₁, а блок 4₂ - не пропускает импульсы, сформированные блоком 3₂.

Работа каналов осуществляется следующим образом.

Принимаемые из эфира навигационные сигналы, в том числе собственные (местные) сигналы, излучаемые передатчиком станции ИФРНС, а также сигналы, излучаемые передатчиками других станций ИФРНС, поступают на сигнальные входы каждого из устройств 1. В каждом устройстве 1 принятые навигационные сигналы фильтруются от помех, при этом под действием стробирующих сигналов, поступающих от соответствующих блоков 3 формирования импульсов, местные сигналы необходимым образом ослабляются и дополнительно выделяются в виде отдельных сигналов на втором выходе устройства 1 входного.

Принятые и обработанные таким образом навигационные сигналы станций ИФРНС поступают далее на сигнальные входы приемоизмерителей 2, а выделенные местные сигналы - на блоки 3 формирования импульсов, замыкая тем самым в АУС соответствующие кольца автоподстройки для формирования импульсов запуска передатчика станции в соответствии с заданной диаграммой излучения.

Каждый из приемоизмерителей 2, управляемый собственной СЦВМ 7, используя сигналы опорной частоты, сформированные стандартом частоты станции (не показано), осуществляет стандартные для приемоизмерителей ИФРНС операции по слежению за принятыми навигационными сигналами, формирует следящие стробы, соответствующие отслеживаемому положению принятых сигналов, и определяет их временное положение.

Выходные сигналы приемоизмерителей 2, несущие информацию о временном положении принятых навигационных сигналов, через соответствующие КО 14 СЦВМ 7 и каналы обмена 24₁ устройств обмена 23 поступают на СЦВМ 8 соответствующих устройств 5 управления. Устройства 5 управления, используя сигналы оператора, задаваемые с клавиатур 26 пультов управления 6, формируют соответствующие управляющие сигналы, в том числе сигналы для управления блоков 3 формирования импульсов. Контроль функционирования устройств 5 управления и необходимое при этом документирование результатов проводимых операций осуществляются с помощью дисплеев 25 и устройств документирования 27, например принтеров, входящих в состав пультов управления 6.

Блоки 3 формирования импульсов, используя управляющие сигналы, сформированные устройствами 5 управления, сигналы опорной частоты, сформированные стандартом частоты станции (не показано), и сигналы реального времени, поступающие от приемника сигналов системы единого времени (не показано), формируют импульсные сигналы для запуска передатчика станции в соответствии с заданной временной диаграммой излучения навигационных сигналов данной станцией - навигационной шкалой, привязанной к шкале реального времени, а также сигналы для управления устройством 1 в части выделения на его втором выходе принятых местных сигналов. При этом сигнал системы единого времени фиксирует состояние хранителя времени 15 на регистре 16 состояния хранителя времени и одновременно подается на прерывание СЦВМ 9 через MПП 13. СЦВМ 9 считывает содержимое регистра 16 и определяет расхождение хранителя времени 15 по отношению к системе единого времени. В случае необходимости осуществляется коррекция хранителя времени 15. При этом СЦВМ 9 формирует код коррекции, который подается на схему 17 корректировки хранителя, которая осуществляет корректировку хранителя времени 15. Для выработки блоком 3 в заданное время по заданному направлению импульса определенной амплитуды и длительности СЦВМ 9 заносит код времени формирования очередного импульса (или фронта импульса) в регистр 19 времени, а в регистр 20 признаков - код, определяющий направление и форму импульса. Когда содержимое хранителя времени 15 станет равным содержимому регистра 19 времени, схема 21 сравнения вырабатывает сигнал, который поступает на прерывание СЦВМ 9 и запуск формирователя-распределителя импульсов 22. Формирователь-распределитель 22 вырабатывает по заданному направлению импульс (или фронт импульса), а СЦВМ 9 записывает следующие значения в регистр 19 времени и регистр 20 признака.

При отказе рабочего канала в целом или его отдельных элементов, что проявляется в пропадании сигналов на выходе блока 3₁ или искажении их временного положения, блок 4₁ коммутации отключает сигналы блока 3₁, а блок 4₂ подключает сигналы блока 3₂.

Возможность переключения на работу с резервным каналом обеспечивается за счет связи устройств управления 5₁ и 5₂ обоих каналов между собой. При этом передача командных сигналов на включение/отключение блоков 4₁ и 4₂ может осуществляться, например, по каналам, связывающим блоки 4 с блоками 3.

Таким образом, в заявляемой АУС за счет указанного децентрализованного распределения вычислительных средств обеспечивается возможность осуществления резервирования не только на уровне отдельных блоков (подсистем), как в прототипе, но и на уровне канала АУС в целом.

Введение индивидуальных СЦВМ в состав блоков 3 формирования импульсов дает возможность блокам 3 самостоятельно корректировать свои хранители времени 15 по сигналам реального времени. Таким образом, даже при выходе из строя всех функциональных подсистем, кроме одного из блоков 3 формирования импульсов, работоспособность АУС, в отличие от прототипа, может сохраняться неограниченно долго (разумеется, без контроля взаимного местоположения излучаемых сигналов и сигналов других станций ИФРНС), обеспечивая тем самым возможность ремонта АУС практически любой сложности.

Заявляемое изобретение реализуемо при существующем уровне техники, причем, поскольку вид, структура и временные диаграммы используемых входных и формируемых выходных сигналов не изменяются, а меняется только внутренняя структура АУС, обусловленная новым распределением вычислительных средств и ресурсов, то при реализации функциональных блоков в заявляемой АУС используются уже известные в технике ИФРНС технические приемы и решения, в том числе решения, отработанные и апробированные в АУС станций предыдущих поколений. В частности, методы, положенные в основу реализации устройства входного, приемоизмерителей, устройств управления, блоков формирования импульсов для запуска передатчика и блоков коммутации, известны из [2, с. 82-115]; пример конкретного выполнения устройства входного как средства для приема навигационных сигналов цепочки станций ИФРНС известен из документации станции "Е-715" ОЦ2.089.428; пример конкретного выполнения приемоизмерителя как средства определения временного положения принятых навигационных сигналов на станции ИФРНС, функционирующего под действием управляющих сигналов СЦВМ, известен из документации станции "Е-715" ОЦ1.400.235; пример конкретного выполнения устройства управления, работающего совместно с пультом управления и СЦВМ и управляющего взаимной работой устройства входного, приемоизмерителя и блока формирования выходных сигналов, известен из документации станции "Е-715" ОЦ3.035.174; пример конкретного выполнения блока формирования импульсов, работающего под управлением СЦВМ, известен из документации станции "Е-715" ОЦ2.035.852, а пример конкретного выполнения блока коммутации - из документации станции "Е-715" ОЦ3.622.130. Реализация самих СЦВМ осуществляется на стандартных комплектующих элементах, например, микросхемах и микропроцессорных элементах типа 537РУ16 (ОЗУ), 573 РФ8 (ПЗУ), 1806ВМ2 (МП), 588ВА1 (МПП), 1801ВП1-065 (КО).

Таким образом из рассмотренного видно, что заявляемое изобретение осуществимо, промышленно применимо и решает поставленную техническую задачу по разработке новой структуры АУС станции ИФРНС, в рамках которой обеспечивается возможность беспрепятственной модернизации отдельных блоков и узлов АУС, обеспечивается возможность их настройки одновременно и независимо друг от друга, а также расширяются возможности по осуществлению резервирования, в том числе резервирования на уровне канала в целом.

Заявляемая АУС может найти применение в новых станциях ИФРНС, разрабатываемых для замены действующих станций ИФРНС прежних модификаций, а также в новых станциях, предназначенных для размещения в новых географических точках для увеличения территории, охватываемой радионавигационным полем ИФРНС. При этом обеспечивается возможность модернизации, усовершенствования и наращивания функциональных узлов и блоков АУС исходя из новых задач, возникающих в связи с развитием ИФРНС.

Источники информации

1. В.И. Быков, Ю.И. Никитенко. Импульсно-фазовые радионавигационные системы в судовождении. М., Транспорт, 1985.

2. Оборудование и эксплуатация мобильной радионавигационной станции дальнего действия PCДН-10. М., Военное издательство, 1990.

3. Н. И. Скиба. Современные гиперболические системы дальней радионавигации. М., Советское радио, 1967.

4. В.И. Быков, Ю.И. Никитенко. Судовые радионавигационные устройства. М. , Транспорт, 1976, 9.

5. Передающая станция "Е-715". Комплект документации ОЦ1.400.184 - Прототип.

6. Патент РФ 2079855, G 01 S 5/12, опубл. 20.05.97 БИ 14.