RU2697811C2 - Simulator of radio navigation signals - Google Patents
Simulator of radio navigation signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697811C2 RU2697811C2 RU2018102510A RU2018102510A RU2697811C2 RU 2697811 C2 RU2697811 C2 RU 2697811C2 RU 2018102510 A RU2018102510 A RU 2018102510A RU 2018102510 A RU2018102510 A RU 2018102510A RU 2697811 C2 RU2697811 C2 RU 2697811C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- inputs
- output
- input
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/36—Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/38—Jamming means, e.g. producing false echoes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
- G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
- G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
- G09B9/08—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
- G09B9/40—Simulation of airborne radar
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано для формирования радиосигналов подобных навигационным от космических аппаратов (КА) глобальных спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС и GPS с соответствующим вектором состояния (пространственными координатами, составляющими вектора скорости и времени) для проверки навигационных приемников, расположенных на КА, находящихся на геостационарной, высокоэллиптической или произвольной орбитах, а также сигналов систем, функционально дополняющих СРНС.The invention relates to the field of radio navigation and can be used to generate radio signals similar to the GLONASS and GPS global navigation radio systems (SRNS) navigation from spacecraft (SC) with the corresponding state vector (spatial coordinates that make up the speed and time vector) for checking navigation receivers located on spacecraft located in geostationary, highly elliptical or arbitrary orbits, as well as signals of systems that functionally complement the SRNS.
Известен способ и устройство для проверки устройств, позволяющих определять местоположение с использованием вспомогательных данных, решающий задачу проверки устройств, позволяющих определять местоположение с использованием вспомогательных данных, которые включают использование имитатора объекта определения местоположения, связанного с имитатором базовой станции, и подключение проверяемого устройства, позволяющего определять местоположение с использованием вспомогательных данных, к имитатору базовой станции и к имитатору глобальной системы позиционирования (Патент РФ №2328016).A known method and device for checking devices that allow you to determine the location using auxiliary data, solves the problem of checking devices that allow you to determine the location using auxiliary data, which include the use of a simulator of the location object associated with the simulator of the base station, and the connection of the device under test, which allows to determine location using auxiliary data, to the base station simulator and to the glob simulator noy positioning system (RF patent №2328016).
Недостатком данного устройства является невозможность формировать сигналы высокой точности (ВТ-кода) ГЛОНАСС.The disadvantage of this device is the inability to generate high-precision signals (VT-code) GLONASS.
Известен имитатор на основе векторного генератора сигналов R&S SMBV100A с программной опцией СРНС, обеспечивающий моделирование сигнала с профилями движения навигационного приемника, многолучевым распространением навигационного сигнала (НС), динамическим управлением мощностью и моделированием атмосферных явлений, поддержку A-GPS, LTE, HSPA+, GSM/EDGE, HD radio™ и FM стерео, с количеством сценариев реального времени GPS/Galileo до 12 (www.rohde-schwarz.com/ad/smbv-gnss).A well-known simulator based on the vector signal generator R&S SMBV100A with the SRNS software option provides signal modeling with motion profiles of the navigation receiver, multipath propagation of the navigation signal (NS), dynamic power control and atmospheric modeling, support for A-GPS, LTE, HSPA +, GSM / EDGE, HD radio ™ and FM stereo, with up to 12 GPS / Galileo real-time scenarios (www.rohde-schwarz.com/ad/smbv-gnss).
Недостатком данного устройства является невозможность формировать сигналы высокой точности (ВТ-кода) ГЛОНАСС.The disadvantage of this device is the inability to generate high-precision signals (VT-code) GLONASS.
Известен имитатор ИМ-2 ОАО "МКБ "Компас", который формирует сигналы ГЛОНАСС стандартной точности (СТ-код) и высокой точности (ВТ-код) в частотных диапазонах L1 и L2, а также GPS С/А (L1) со скоростями объекта до 8 км/с, ускорением до 1000 м/с2 и рывком до 500 м/с3 (Аэрокосмическое обозрение №4 2007 г.).Known imitator IM-2 JSC "MKB" Compass ", which generates GLONASS signals of standard accuracy (CT code) and high accuracy (VT code) in the frequency ranges L1 and L2, as well as GPS C / A (L1) with the speed of the object up to 8 km / s, acceleration up to 1000 m / s 2 and a jerk up to 500 m / s 3 (Aerospace Review No. 4 of 2007).
Недостатком данного устройства является невозможность формировать сигналы, подобные реальным навигационным от СРНС ГЛОНАСС и GPS, для космических аппаратов, находящихся на геостационарной или высокоэллиптической орбитах, т.к. они требуют больших динамических характеристик - например, моделируемой скорости до 12 км/с.The disadvantage of this device is the inability to form signals similar to the real navigation ones from the GLONASS and GPS ARNSs for spacecraft in geostationary or highly elliptical orbits, because they require high dynamic characteristics - for example, a simulated speed of up to 12 km / s.
Указанный недостаток частично устранен в имитаторах спутниковых навигационных систем компании Spirent серии GSS8000, которые имеют динамические характеристики моделируемой скорости до 120 км/с, ускорением до 4450 м/с2 и рывком до 890000 м/с3 по 3-м частотам с поддержкой GPS (L1, L2 P(Y), L2C, L5, M-noise), SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS), GLONASS (L1, L2) и Galileo (E1, E5a/b, E6, OS, CS, SOL).This shortcoming was partially eliminated in the Spirent GSS8000 series satellite navigation system simulators, which have dynamic characteristics of a simulated speed of up to 120 km / s, acceleration up to 4450 m / s 2 and a jerk up to 890000 m / s 3 at 3 frequencies with GPS support ( L1, L2 P (Y), L2C, L5, M-noise), SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS), GLONASS (L1, L2) and Galileo (E1, E5a / b, E6, OS, CS, SOL).
Недостатком данного устройства является невозможность формировать сигналы высокой точности (ВТ-кода) ГЛОНАСС.The disadvantage of this device is the inability to generate high-precision signals (VT-code) GLONASS.
Формирование радиочастотного сигнала эквивалентного полному совмещенному навигационному полю ГЛОНАСС (СТ-кода (L1) и ВТ-кода (L2), а также дальномерного кода в частотном диапазоне L3), GPS, SBAS, Galileo обеспечивает СН-3803 (ТДЦК.464938.006) - имитатор сигналов спутниковых навигационных систем ЗАО «КБ НАВИС», способный имитировать сложные динамические движения наземных навигационных приемников в любом географическом районе Земли с высотами от минус 1 км до плюс 8000 км с динамическими характеристиками моделируемой скорости до 12 км/с, ускорением до 500 м/с2 и рывком до 500 м/с3 (зарегистрирован в Государственном Реестре средств измерений №20278-00 РФ; № сертификата утверждения типа: RU.C.33.018.B №8743 от 27.01.2000 ГЦИ СИ «Воентест»). Габариты 420×500×157 мм, масса 16 кг.Generation of a radio frequency signal equivalent to the full combined navigation field of GLONASS (CT code (L1) and BT code (L2), as well as a rangefinder code in the frequency range L3), GPS, SBAS, Galileo provides SN-3803 (TDCC.464938.006) - a simulator signals of satellite navigation systems, ZAO KB NAVIS, capable of simulating complex dynamic movements of ground-based navigation receivers in any geographic area of the Earth with altitudes from minus 1 km to plus 8000 km with dynamic characteristics of a simulated speed of up to 12 km / s, acceleration up to 500 m / s 2 and ry wkom up to 500 m / s 3 (registered in the State Register of measuring instruments No. 20278-00 of the Russian Federation; type approval certificate number: RU.C.33.018.B No. 8743 of January 27, 2000 GCI SI "Voentest"). Dimensions 420 × 500 × 157 mm, weight 16 kg.
Недостатком данного устройства является невозможность формировать сигналы, подобные реальным навигационным от СРНС ГЛОНАСС и GPS, для космических аппаратов находящихся на геостационарной или высокоэллиптической орбитах.The disadvantage of this device is the inability to form signals similar to the real navigation ones from the GLONASS and GPS ARNSs for spacecraft in geostationary or highly elliptical orbits.
Известна полезная модель имитатора навигационных и межспутниковых радиосигналов (Патент РФ №117644), включающего в себя блок питания, блок платы персонального компьютера, вход которого является входом устройства, блок перемножения сигнала, выход которого является выходом устройства, единую материнскую плату и, по меньшей мере, один блок навигационного модуля.A useful model is known for a simulator of navigation and inter-satellite radio signals (RF Patent No. 117644), including a power supply unit, a personal computer board unit, the input of which is the input of the device, a signal multiplier unit, the output of which is the output of the device, a single motherboard, and at least , one unit of the navigation module.
Недостатками данного устройства является наличие платы персонального компьютера и единой материнской платы, что усложняет конструкцию и требует специального программно-математического обеспечения, ограничивающего возможности воспроизведения навигационных сигналов произвольной группировки космических аппаратов.The disadvantages of this device is the presence of a personal computer board and a single motherboard, which complicates the design and requires special mathematical software that limits the ability to play navigation signals of an arbitrary grouping of spacecraft.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению, является полезная модель имитатора навигационных сигналов (Патент РФ №123976), принятого в качестве прототипа. Полезная модель включает в себя формирователь навигационного сигнала, который состоит из блока цифрового формирования сигнала и преобразователя частоты вверх, выход которого последовательно соединен с аттенюатором и антенной излучателя или входом навигационного приемника. Блок цифрового формирования навигационного сигнала имеет на входе узел интерфейса обмена цифровой информацией для непосредственного ввода параметров навигационного сигнала, выходы которого соединены с входами узла формирования сигналов псевдослучайной последовательности (ПСП) и входами узла синтеза модулированных сигналов; при этом выходы узла формирования сигналов ПСП соединены с входами узла синтеза модулированных сигналов, выходы которого связаны с входом узла формирования сигналов ПСП, входом преобразователя частоты вверх и входами сумматора, выходом соединенного с входом фильтра, выход которого связан с входом преобразователя частоты вверх с гетеродинным переносом частоты. В узле синтеза сигналов для генерации сигналов на первой промежуточной частоте с учетом эффекта Доплера используется прямой цифровой синтез на основе накапливающего сумматора, с модуляцией на второй промежуточной частоте.Closest to the claimed invention is a utility model of a simulator of navigation signals (RF Patent No. 123976), adopted as a prototype. The utility model includes a navigational signal shaper, which consists of a digital signal conditioning block and an up-converter, the output of which is connected in series with the attenuator and the transmitter antenna or the input of the navigation receiver. The digital signal generation unit has a digital information exchange interface node for directly inputting the navigation signal parameters, the outputs of which are connected to the inputs of the pseudorandom sequence signal generation unit and the inputs of the modulated signal synthesis unit; the outputs of the PSP signal generation unit are connected to the inputs of the modulated signal synthesis node, the outputs of which are connected to the input of the PSP signal generation unit, the input of the frequency converter up and the inputs of the adder, the output connected to the input of the filter, the output of which is connected to the input of the frequency converter up with heterodyne transfer frequency. In the signal synthesis node, for generating signals at the first intermediate frequency, taking into account the Doppler effect, direct digital synthesis is used based on the accumulating adder, with modulation at the second intermediate frequency.
Недостатком прототипа является сложность реализации узла синтеза модулированных сигналов, а также неравномерное групповое время запаздывания (ГВЗ) формируемого сигнала, вызванное обязательным наличием фильтра на выходе преобразователя частоты вверх, необходимого для подавления зеркального канала возникшего при гетеродинном переносе частоты вверх.The disadvantage of the prototype is the complexity of the implementation of the node for the synthesis of modulated signals, as well as the uneven group delay time (GW) of the generated signal, caused by the mandatory presence of a filter at the output of the frequency converter up, which is necessary to suppress the mirror channel that arose when the heterodyne frequency shift was up.
Целью данного изобретения является упрощение реализации узла синтеза модулированных сигналов и улучшение характеристик выходного сигнала устройств формирования радиосигналов, подобных реальным навигационным от спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS.The aim of the present invention is to simplify the implementation of the modulated signal synthesis unit and to improve the output signal characteristics of radio signal generation devices, such as real navigation from the GLONASS and GPS satellite navigation systems.
Указанная цель достигается тем, что в блок цифрового формирователя навигационного сигнала, из состава имитатора, содержащий стандартный узел интерфейса обмена цифровой информацией для непосредственного ввода параметров навигационного сигнала, узел формирования сигналов ПСП, узел синтеза сигналов и фильтр, добавлен дополнительный фильтр, а узел синтеза сигналов формирует гетеродинные сигналы FГ cos и FГ sin за счет введенного фазовращателя. Так же за счет введенных фазовращателей и цифровых синтезаторов узел синтеза сигналов формирует синфазные (I) и квадратурные (Q) составляющие для каждого сигнала от навигационных космических аппаратов (НКА), которые отдельно модулируются и суммируются в I- и Q-составляющие всех каналов. Входы узла синтеза сигналов соединены с выходами узла интерфейса обмена цифровой информацией и выходами узла формирования сигналов ПСП, выходы узла синтеза сигналов соединены с входами фильтров. Выходы фильтров являются выходами сумм I- и Q-составляющих и выходом блока цифрового формирования сигнала. Блок цифрового формирования навигационного сигнала имеет стандартный цифровой интерфейс для непосредственного ввода параметров навигационного сигнала с соответствующего устройства управления, а выходами блока цифрового формирования навигационного сигнала являются выходы I- и Q-составляющих требуемого навигационного сигнала заданной группировки НКА на промежуточной частоте (ПЧ) и гетеродинные сигналы FГ cos и FГ sin для квадратурного переноса НС на заданную частоту. Преобразователь частоты вверх реализован на принципе квадратурного преобразования, на входы которого подается синфазная и составляющая квадратурная составляющая НС на ПЧ, а на другие входы подается группа гетеродинных сигналов FГ cos и FГ sin, сформированных в узле синтеза сигналов. Выход преобразователя частоты вверх, является выходом навигационного сигнала заданной группировки НКА на частоте излучения заданной СРНС. Выход аттенюатора является выходом навигационного сигнала заданной группировки НКА на частоте излучения заданной СРНС с требуемым уровнем излучения для антенны излучателя или входа приемника навигационного сигнала.This goal is achieved by the fact that in the block of the digital navigator of the navigation signal, from the simulator, containing a standard node for the interface of the exchange of digital information for directly entering the parameters of the navigation signal, the signal generation unit of the SRP, the signal synthesis node and the filter, an additional filter is added, and the signal synthesis node generates heterodyne signals F Г cos and F Г sin due to the introduced phase shifter. Also, due to the introduced phase shifters and digital synthesizers, the signal synthesis unit generates in-phase (I) and quadrature (Q) components for each signal from navigation spacecraft (NSC), which are separately modulated and summed into I- and Q-components of all channels. The inputs of the signal synthesis node are connected to the outputs of the digital information exchange interface node and the outputs of the SRP signal generation node, the outputs of the signal synthesis node are connected to the filter inputs. The outputs of the filters are the outputs of the sums of the I- and Q-components and the output of the digital signal conditioning unit. The digital block for generating the navigation signal has a standard digital interface for directly entering the parameters of the navigation signal from the corresponding control device, and the outputs of the block for digital forming of the navigation signal are the outputs of the I- and Q-components of the required navigation signal of the given constellation of the spacecraft at an intermediate frequency (IF) and heterodyne signals F Г cos and F Г sin for quadrature transfer of NS to a given frequency. The frequency converter up is implemented on the basis of the quadrature conversion principle, the in-phase and the quadrature component of the NS on the inverter are fed to the inputs, and the group of heterodyne signals F Г cos and F Г sin generated in the signal synthesis node is fed to other inputs. The output of the frequency converter upward is the output of the navigation signal of a given constellation of the spacecraft at the radiation frequency of a given SRNS. The attenuator output is the output of the navigation signal of the given constellation of the spacecraft at the radiation frequency of the given SRNS with the required radiation level for the transmitter antenna or the input of the navigation signal receiver.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, помимо упрощения устройства, является улучшение характеристик навигационных радиосигналов для произвольной группировки НКА и произвольных траектории и скорости движения навигационного приемника. Указанные эффекты достигаются за счет структурного построения имитатора, при котором полный цикл синтеза I- и Q-составляющих НС на ПЧ от одного НКА возможно реализовать в единой микросхеме (например, AD9854ASQ). Полученный сигнал, представленный в виде I- и Q-составляющих, переносится в ВЧ-область преобразователем использующий принцип квадратурного преобразования, что позволит отказаться от узкополосных выходных фильтров, тем самым уменьшить неравномерность ГВЗ. Данные обстоятельства отличают заявляемое устройство от аналогичных устройств (имитаторов), где применяется прямой синтез и гетеродинный перенос частоты с пропусканием полезного сигнала через фильтр.The technical result provided by the given set of features, in addition to simplifying the device, is to improve the characteristics of navigation radio signals for arbitrary grouping of satellite and arbitrary trajectory and speed of the navigation receiver. These effects are achieved due to the structural construction of the simulator, in which the full cycle of the synthesis of I- and Q-components of the NS on the IF from one NKA can be implemented in a single chip (for example, AD9854ASQ). The received signal, presented in the form of I- and Q-components, is transferred to the HF region by the converter using the principle of quadrature conversion, which will allow us to abandon narrow-band output filters, thereby reducing the heterogeneity of the GWZ. These circumstances distinguish the claimed device from similar devices (imitators), where direct synthesis and heterodyne frequency transfer with the passage of a useful signal through a filter are used.
Имитатор навигационных радиосигналов поясняется фиг. 1 и состоит из формирователя навигационного сигнала 1 с цифровым интерфейсом на входе в составе блока цифрового формирования 2, преобразователя частоты вверх 3 и аттенюатора 4. Выходы блока цифрового формирования 2 являются выходом I- и Q-составляющих реального навигационного сигнала заданной группировки НКА на промежуточной частоте и выходом гетеродинных сигналов, требуемых для квадратурного переноса сигнала в рабочую ВЧ-область. Выход преобразователя частоты вверх 3 является выходом требуемого навигационного сигнала заданной группировки НКА на частоте излучения заданной СРНС, который через аттенюатор 4, подключен к антенне излучателя (или входу приемника навигационного сигнала) 5. Блок цифрового формирования сигнала 2 состоит из узла интерфейса обмена 6, соединенного с узлом формирования сигналов ПСП 7 и узлом синтеза сигналов 8, также соединенных между собой, и двух фильтров 9.A simulator of navigation radio signals is illustrated in FIG. 1 and consists of a shaper of the
Узел синтеза сигналов 8 поясняется фиг. 2, и состоит из:The
- опорного генератора 10 (на фиг. 2 обозначен - ОГ);- reference generator 10 (in Fig. 2 is designated - exhaust gas);
- синтезатора частоты 11;-
- делителей частоты 12 (на фиг. 2 обозначены - Д);- frequency dividers 12 (in Fig. 2 are designated - D);
- фазовращателей 13 (на фиг. 2 обозначены - 90°);- phase shifters 13 (in Fig. 2 marked - 90 °);
- цифровых синтезаторов 14 (на фиг. 2 обозначены - ЦСn);- digital synthesizers 14 (in Fig. 2 are designated - ЦСn);
- модуляторов ПСП 15 (на фиг. 2 обозначены - Mn);- modulators PSP 15 (in Fig. 2 are designated - Mn);
- цифро-аналоговых преобразователях 16 (на фиг. 2 обозначены - ЦАП);- digital-to-analog converters 16 (in Fig. 2 marked - DAC);
- сумматоров 17 (на фиг. 2 обозначены - ∑I и ∑Q),- adders 17 (in Fig. 2 marked - ∑ I and ∑ Q ),
где n - количество каналов синтеза I- и Q-сигналов.where n is the number of synthesis channels of I- and Q-signals.
Устройство работает следующим образом. В формирователь навигационного сигнала 1 по стандартному цифровому интерфейсу передается массив цифровой информации с параметрами навигационного сигнала, соответствующих требуемому типу спутниковой радионавигационной системы, составу и характеру движения группировки НКА, характеру движения навигационной аппаратуры потребителя и т.д.. Далее, путем цифрового синтеза в блоке цифрового формирования навигационного сигнала 2 происходит формирование навигационного сигнала на ПЧ с нормированной погрешностью в соответствии с полученными параметрами. Далее сигналы с блока цифрового формирования навигационного сигнала 2 поступают на вход преобразователя частоты вверх 3 для преобразования в навигационный сигнал на частоте излучения заданной СРНС. После преобразователя частоты вверх 3 сигнал ослабляется аттенюатором 4 до уровней реальных сигналов от НКА (или до любого другого требуемого уровня). После чего сигнал излучается излучателем 5, либо подается по высокочастотному кабелю непосредственно на антенный вход приемника навигационного сигнала.The device operates as follows. An array of digital information with the parameters of the navigation signal corresponding to the required type of satellite radio navigation system, the composition and nature of the movement of the satellite constellation, the nature of the movement of the navigation equipment of the consumer, etc., is transmitted to the
Блок цифрового формирования навигационного сигнала 2 служит для формирования I- и Q-составляющих требуемого навигационного сигнала на промежуточной частоте. Цифровая информация с параметрами требуемого сигнала поступает от внешнего устройства в узел интерфейса обмена 6, где преобразуется в данные для узла формирования сигналов ПСП 7 и параметры частоты и фазы сигналов НКА для узла синтеза сигналов 8. Созданные в узле формирования сигналов ПСП 7 промежуточные сигналы модулируют в узле синтеза сигналов 8 несущие сигналы I- и Q-составляющих, дальномерным кодом. Несущие сигналы I- и Q-составляющих сгенерированы в соответствие с поступающими из узла интерфейса обмена 6 параметрами частоты и фазы. В узле синтеза сигналов 8 генерируются сигнал синхронизации ПСП FТ и сигналы гетеродина FГ cos и FГ sin, необходимые для переноса и преобразования I- и Q-составляющих на ПЧ в навигационный сигнал требуемой частоты. Перед поступлением суммы I- и Q-составляющих в преобразователь частоты вверх, сигналы на промежуточной частоте проходят через фильтр 9, для выделения полезного сигнала.The digital formation block of the navigation signal 2 serves to generate I- and Q-components of the desired navigation signal at an intermediate frequency. Digital information with the required signal parameters is supplied from the external device to the
Узел интерфейса обмена 6 и узел формирования сигналов ПСП 7 могут быть выполнены аналогично прототипу.The
Узел синтеза сигналов 8 имеет синтезатор частоты 11, который, используя в качестве опорной частоты сигнал внутреннего кварцевого ОГ 10, формирует сигнал гетеродина FГ (он же FГcos), из которого при помощи фазовращателя 13 получается второй опорный сигнал FГsin, необходимый для квадратурного преобразования частоты. При помощи делителя Д 12 из сигнала гетеродина FГ получается частота синхронизации FТ для формирования сигналов ПСП и тактовой частоты FТ для ЦС 1…ЦС n 14. Частота и фаза сигналов в одном канале для ЦС1 и ЦС2 14 с разницей фазы в 90°, полученной при помощи фазовращателя 13, задаются таким образом, чтобы формируемые на выходе ЦС1 и ЦС2 14 цифровые сигналы соответствовали I- и Q-составляющим формируемого сигнала от НКА на ПЧ с учетом доплеровского сдвига частоты. Сигналы с ЦС1 и ЦС2 14 подаются на входы модуляторов M1 и М2 15 соответственно. На вторые входы модуляторов M1 и М2 15 подается сигнал ПСП1, а на выходе получается модулированный цифровой сигнал. С выходов модуляторов M1 и М2 15 сигнал поступает на соответствующие ЦАП для преобразования сигнала из цифровой формы в аналоговую. Таким образом, получаются I- и Q-составляющие навигационного сигнала на промежуточной частоте с учетом доплеровского сдвига, модулированного дальномерным кодом от выбранного НКА.The
Аналогичная парная генерация I- и Q-составляющих сигнала от одного НКА на ПЧ происходит во всех каналах формирования сигналов в узле синтеза сигналов.A similar pairwise generation of the I- and Q-components of the signal from one NKA on the inverter occurs in all channels of signal formation in the signal synthesis node.
Сформированные I- и Q-составляющие навигационного сигнала с каждого канала суммируются в соответствующих сумматорах ∑I и ∑Q 17. Выходы сумматоров ∑I и ∑Q 17 являются выходами узла синтеза сигналов.The generated I- and Q-components of the navigation signal from each channel are summed in the corresponding adders ∑ I and ∑ Q 17. The outputs of the adders ∑ I and ∑ Q 17 are the outputs of the signal synthesis unit.
Далее суммы I- и Q-составляющих (∑I и ∑Q) для всей формируемой группы навигационных сигналов проходят через фильтры 9 и поступают на вход преобразователя частоты вверх 3, на другие входы которого подаются опорные сигналы (FГ cos и FГ sin), для преобразования суммы I- и Q-составляющих (∑I и ∑Q) в навигационный сигнал на частоте излучения заданной СРНС. После преобразователя частоты вверх 3 сигнал ослабляется аттенюатором 4 до уровней реальных сигналов от НКА (или до любого другого требуемого уровня). После чего сигнал излучается излучателем 5, либо подается по высокочастотному кабелю непосредственно на антенный вход приемника навигационного сигнала.Further, the sums of I- and Q-components (∑ I and ∑ Q ) for the entire group of navigation signals formed pass through the
Использование раздельного синтеза I- и Q-составляющих от одного НКА позволяет использовать для преобразования частоты вверх принцип квадратурного преобразования, где на выходе не требуются фильтры для подавления зеркального канала, что улучшает имитационные характеристики формирователя навигационных сигналов за счет более равномерного ГВЗ. В качестве группы функциональных узлов требуемых для формирования одной пары I- и Q-составляющих навигационного сигнала (ЦС1 и ЦС2 14, M1 и М2 15, соответствующие ЦАП 16) можно использовать квадратурный синтезатор на принципе прямого цифрового синтеза (например, AD9854ASQ), позволяющий значительно сократить массогабаритные параметры и значительно упростить схемотехническую реализацию. Сохраненное при этом разделение общей схемы управления формированием сигналов на самостоятельные узлы интерфейса обмена цифровой информацией, формирования сигналов ПСП и синтеза сигналов на ПЧ позволяет отказаться от встроенной ЭВМ в имитаторе и задавать параметры требуемого навигационного сигнала во внешнем устройстве, что существенно сокращает массогабаритные характеристики схемной реализации устройства (например, в виде модуля в конструктиве «Евромеханика») и упрощает его использование в составе любой испытательной или навигационной аппаратуры различного назначения.The use of separate synthesis of I- and Q-components from one satellite makes it possible to use the quadrature conversion principle for up-converting frequencies, where the output does not require filters to suppress the mirror channel, which improves the simulation characteristics of the navigational signal shaper due to a more uniform GVZ. As a group of functional nodes required for the formation of one pair of I- and Q-components of the navigation signal (DS1 and
За счет более равномерного ГВЗ реализация данного технического решения позволяет создать устройство, обладающее лучшими имитационными характеристиками. Применение единых микросхем, для формирования модулированных I и Q составляющих НС на ПЧ, позволяет создать устройство с минимальной аппаратной избыточностью и малыми габаритами, что позволит легко встраивать его в стороннею аппаратуру обеспечивая формирование набора сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS, соответствующих вектору состояния космического аппарата, движущегося по произвольной траектории во всем диапазоне скоростей, вплоть до второй космической скорости включительно, в том числе с учетом влияния дестабилизирующих факторов космического пространства.Due to a more uniform GVZ, the implementation of this technical solution allows you to create a device that has the best simulation characteristics. The use of unified microcircuits for the formation of modulated I and Q components of the NS on the inverter allows you to create a device with minimal hardware redundancy and small dimensions, which makes it easy to integrate it into third-party equipment providing the formation of a set of signals from the GLONASS and GPS satellite navigation systems corresponding to the state vector of the spacecraft moving along an arbitrary trajectory in the entire range of speeds, up to and including the second space velocity, including taking into account the influence of des the tabulating factors of outer space.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102510A RU2697811C2 (en) | 2018-01-22 | 2018-01-22 | Simulator of radio navigation signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102510A RU2697811C2 (en) | 2018-01-22 | 2018-01-22 | Simulator of radio navigation signals |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018102510A RU2018102510A (en) | 2019-07-22 |
RU2018102510A3 RU2018102510A3 (en) | 2019-07-24 |
RU2697811C2 true RU2697811C2 (en) | 2019-08-20 |
Family
ID=67513065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018102510A RU2697811C2 (en) | 2018-01-22 | 2018-01-22 | Simulator of radio navigation signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2697811C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU212303U1 (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-14 | Акционерное общество "Челябинский Радиозавод "Полет" | Control re-radiator of radar signals, simulating the Doppler shift of the carrier frequency of the signal |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5621646A (en) * | 1995-01-17 | 1997-04-15 | Stanford University | Wide area differential GPS reference system and method |
US5841396A (en) * | 1996-03-08 | 1998-11-24 | Snaptrack, Inc. | GPS receiver utilizing a communication link |
WO2004070415A1 (en) * | 2003-02-03 | 2004-08-19 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | A method for evaluating and controlling a radar installation |
JP2004309307A (en) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Hitachi Ltd | Satellite simulation system |
RU2318189C1 (en) * | 2006-08-24 | 2008-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОПАРК "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА" (ООО "ТП РЭ") | Method for determining inaccuracy of navigational equipment |
RU2328016C2 (en) * | 2002-02-04 | 2008-06-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Process and device for checking location devices using auxiliary data |
RU123976U1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-01-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | NAVIGATION RADIO SIGNALS SIMULATOR |
RU2498225C1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-11-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Method for determining error of shaping of pseudorange of navigation signal |
-
2018
- 2018-01-22 RU RU2018102510A patent/RU2697811C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5621646A (en) * | 1995-01-17 | 1997-04-15 | Stanford University | Wide area differential GPS reference system and method |
US5841396A (en) * | 1996-03-08 | 1998-11-24 | Snaptrack, Inc. | GPS receiver utilizing a communication link |
RU2328016C2 (en) * | 2002-02-04 | 2008-06-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Process and device for checking location devices using auxiliary data |
WO2004070415A1 (en) * | 2003-02-03 | 2004-08-19 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | A method for evaluating and controlling a radar installation |
JP2004309307A (en) * | 2003-04-07 | 2004-11-04 | Hitachi Ltd | Satellite simulation system |
RU2318189C1 (en) * | 2006-08-24 | 2008-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОПАРК "РАДИОЭЛЕКТРОНИКА" (ООО "ТП РЭ") | Method for determining inaccuracy of navigational equipment |
RU123976U1 (en) * | 2012-03-26 | 2013-01-10 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | NAVIGATION RADIO SIGNALS SIMULATOR |
RU2498225C1 (en) * | 2012-06-19 | 2013-11-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Method for determining error of shaping of pseudorange of navigation signal |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU212303U1 (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-14 | Акционерное общество "Челябинский Радиозавод "Полет" | Control re-radiator of radar signals, simulating the Doppler shift of the carrier frequency of the signal |
RU2800773C1 (en) * | 2023-04-05 | 2023-07-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Digital simulator of signals of n-element gnss antenna array |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018102510A3 (en) | 2019-07-24 |
RU2018102510A (en) | 2019-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kaplan et al. | Understanding GPS/GNSS: principles and applications | |
US5619212A (en) | System for determining position from suppressed carrier radio waves | |
US4870422A (en) | Method and system for determining position from signals from satellites | |
US4667203A (en) | Method and system for determining position using signals from satellites | |
US5384574A (en) | System for determining position from suppressed carrier radio waves | |
US4912475A (en) | Techniques for determining orbital data | |
CN102176029B (en) | Global positioning system (GPS) direct and multipath signal simulator and simulation method | |
US4860018A (en) | Continuous wave interference rejection for reconstructed carrier receivers | |
CN108955729A (en) | The test method of dynamic satellite network Satellite autonomous orbit determination and time synchronization | |
Yao et al. | Next-Generation GNSS Signal Design | |
US7847730B2 (en) | Software defined navigation signal generator | |
Gladyshev et al. | A hardware-software complex for modelling and research of near navigation based on pseudolites | |
RU123976U1 (en) | NAVIGATION RADIO SIGNALS SIMULATOR | |
AU602198B2 (en) | Techniques for determining orbital data | |
RU2697811C2 (en) | Simulator of radio navigation signals | |
Florio et al. | LEO-Based Coarse Positioning Through Angle-of-Arrival Estimation of Signals of Opportunity | |
CN209446772U (en) | A kind of Beidou three generations satellite-signal simulation system | |
CN104614737A (en) | Dynamic signal simulation method of QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) spread-spectrum satellite | |
US20120188126A1 (en) | Synthetic Aperture Antenna Device for Transmitting Signals of a Satellite Navigation System Comprising a Carrier and Means for Determining its Trajectory | |
Shin et al. | Development of end-to-end numerical simulator for next generation gnss signal design | |
Chen et al. | Local high-precision differential positioning technology based on commercial communication satellites | |
Paik et al. | Advanced Ranging Instrumentation | |
Daita | Behavioral VHDL implementation of coherent digital GPS signal receiver | |
Siboniyo | FPGA-based data acquisition system for GNSS receiver for LEO-satellites applications | |
Shan et al. | Simulating GPS radio signal to synchronize network-a new technique for redundant timing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200123 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210406 |