RU97113472A - Глобальная космическая система определения местоположения и радионавигации, радиомаяк и приемник, используемые в данной системе - Google Patents

Claims (36)

1. Глобальная система, предназначенная для радионавигации и радиоопределения местоположения, отличающаяся тем, что она содержит сегмент наземного базирования, сегмент космического базирования и сегмент пользователей, при этом сегмент наземного базирования включает в себя следующие элементы: глобальную сеть радиомаяков на земной поверхности, излучающих однонаправленные радиосигналы с широким спектром в направлении пользовательских спутников, причем каждый из этих радиомаяков передает сообщение, содержащее код идентификации; центр управления, предназначенный для формирования планов функционирования для определенных пользовательских спутников и их передачи при пролете этих спутников над ведущими радиомаяками; центр обработки, предназначенный для приема дистанционных измерений, отсортированных центром управления, разделения дистанционных измерений на две группы, одна из которых содержит дистанционные измерения, необходимые для процедур обработки, осуществляемых в центре обработки, а другая содержит дистанционные измерения, требуемые пользователям услуг, предоставляемых указанной системой; при этом сегмент космического базирования включает в себя ведущие спутники и пользовательские спутники, причем ведущие спутники участвуют совместно в работе системы, а пользовательский сегмент состоит из пользовательских радиомаяков и пользовательских приемников и связанных с ними стационарных и мобильных станций.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что использует наземные радиомаяки различных типов, в числе которых радиомаяки построения орбит, положение которых точно известно и которые непрерывно передают сигнал и периодически передают данные своего местоположения, пользовательские радиомаяки, включая радиомаяки определения местоположения, положение которых в общем случае неизвестно при вводе их в обслуживание, ведущие радиомаяки, которые передают полезную информацию и планы функционирования на определенные пользовательские спутники и/или к принимающей части системы.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что выходные сигналы, формируемые при обработке в центре обработки, включают точные данные для построения орбит и процедурные команды для пользовательских спутников, точные данные пространственного положения пользовательских спутников, характерные параметры ионосферы, коэффициенты времени для радиомаяков относительно системного времени, вырабатываемого центром обработки; причем указанные данные распределяются частично пользователям услуг, предоставляемых упомянутой системой, и возвращаются в центр управления, который использует их для формирования планов их работы и программирования, и для обеспечения стандартных орбит для станций дистанционных измерений и дистанционного управления, использующих услуги, предоставляемые упомянутой системой.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что ведущие спутники оснащены специальным приемником, соединенным с высокостабильным генератором; предназначенным для обработки сообщений, передаваемых ведущими радиомаяками, при этом необработанные измерения, осуществляемые этим приемником, и данные, полученные от радиомаяков, форматируются в форме дистанционных измерений, принимаемых наземным пунктом, причем центр обработки используется в качестве конечного адресата.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что ведущие спутники имеют орбиты квази-гелиосинхронного типа, возможно, вместе с маловысотными околоземными орбитами и/или геостационарными орбитами.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для пользовательских спутников не является обязательной передача их дистанционных измерений центру обработки, а также не является обязательной обработка сообщения, переданного ведущими радиомаяками.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что пользовательские спутники могут находиться на орбите любого типа и одновременно могут формировать часть сегмента космического базирования и сегмента пользователей системы.

8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что пользовательские радиомаяки главным образом представляют собой радиомаяки для определения местоположения и радиомаяки для определения времени.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что радиомаяки подсоединены к микрокомпьютеру, используемому для программирования параметров радиомаяков и для проверки корректности их функционирования.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что микрокомпьютер соединен с локальными измерительными датчиками, такими как датчики метеоданных, датчики необработанных данных измерений глобальной космической системы навигации или датчики дифференциальной коррекции глобальной космической системы навигации, датчики коэффициентов времени, датчики определения состояния различных элементов, входящих в состав радиомаяка, для обеспечения дистанционной диагностики неисправностей в центре управления, датчики калибровки.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что радиомаяки выполнены как одночастотные или как двухчастотные.

12. Система по п. 1, отличающаяся тем, что включает в себя прецизионные радиомаяки.

13. Система по п. 1, отличающаяся тем, что два радиомаяка, которым выделен идентичный псевдошумовой код и которые номинально будут отслеживаться одним спутником, селектируются по дальности, превышающей диаметр круга наблюдаемости для упомянутого спутника.

14. Система по п. 1, отличающаяся тем, что сигналы несущих частот, передаваемые радиомаяками, модулируются коротким кодом расширения спектра (опорным кодом).

15. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит одночастотные или двухчастотные приемники.

16. Система по п. 1, отличающаяся тем, что прецизионные радиомаяки выполнены как двухчастотные, причем каждая передаваемая несущая частота модулирована длинным кодом расширения спектра (прецизионным кодом) и коротким кодом (опорным кодом).

17. Система по п. 1, отличающаяся тем, что включает в себя орбитальные приемники или приемники, размещенные вблизи земной поверхности (стационарные или мобильные).

18. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит следующие приемники: базовые приемники, дешевые навигационные приемники, дешевые приемники навигации и определения пространственного положения, приемники навигации и определения пространственного положения, приемники навигации, определения орбиты и прецизионного определения пространственного положения, приемники смешанного типа, обеспечивающие обработку сигналов, передаваемых радиомаяками системы и спутниками, входящими в созвездие глобальной космической навигационной системы.

19. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит приемники, обеспечивающие обработку только опорных кодов, и приемники, обеспечивающие обработку опорных кодов и прецизионных кодов одновременно (прецизионные приемники).

20. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит прецизионную подсистему текущего контроля дрейфа орбитальных атомных часов.

21. Система по п. 1, отличающаяся тем, что последовательность передач от пользовательских радиомаяков (если они есть) управляется на основе суточного цикла, описываемого посредством "Week Words" (кодовые слова недели).

22. Система по п. 1, отличающаяся тем, что электрические и антенные характеристики всех наземных радиомаяков сходны, за исключением радиомаяков, предназначенных для прецизионного текущего контроля дрейфа орбитальных атомных часов, имеющих антенны с направленными диаграммами, вместо антенн с диаграммой типа полусферы, радиомаяков локальных автономных ячеек, которые имеют диаграмму направленности антенны определенного типа.

23. Система по п. 1, отличающаяся тем, что при интерферометрическом построении изображений с использованием спутников-носителей радиолокаторов с синтезированной апертурой, упомянутая система может быть использована для точного текущего контроля деформаций местности, покрытой сеткой радиомаяков, сигналы которых принимаются приемником упомянутой системы, установленной на спутниках - носителях РЛС.

24. Система по п. 1, отличающаяся тем, что с использованием движущихся по орбитам или геостационарных спутников, имеющих на борту приемник упомянутой системы, упомянутая система обеспечивает получение прецизионной информации о отклонениях по времени для часов радиомаяков, в частности, радиомаяков для определения данных времени.

25. Система по п. 1, отличающаяся тем, что навигационные спутники типа GNSS2 используют приемник упомянутой системы для решения своих навигационных задач и для формирования таблиц параметров орбит и эфемерид, передаваемых пользователям упомянутых спутников типа GNSS2.

26. Система по п. 1, отличающаяся тем, что включает в себя локальные автономные ячейки радиомаяков и приемников, причем эти ячейки соединены по радиоканалу с ведущими или пользовательскими спутниками.

27. Радиомаяк, предназначенный для использования в системе по любому из пунктов 1-26, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один датчик локальных данных (28), управляющий компьютер (29), соединенный с упомянутым датчиком данных, генератор опорного сигнала (21), управляемый упомянутым осциллятором, модуль генерирования и передачи сигнала (22, 23) для каждой передаваемой несущей частоты, управляемой генератором опорного сигнала, причем этот модуль содержит генератор несущей частоты (24, 26), генератор короткого кода расширения спектра (25, 27), блок форматирования данных (31, 32), управляемый управляющим компьютером, причем упомянутые данные модулируют упомянутый короткий код в полосе модулирующих сигналов посредством интегратора (35, 36), а полный сформированный блок данных модулирует несущую посредством модулятора (33, 34), антенну (37, 38), соединенную с модулятором через радиочастотный усилитель.

28. Радиомаяк по п.27, отличающийся тем, что несущие частоты, передаваемые радиомаяком, определены для данной системы.

29. Радиомаяк по п.27, отличающийся тем, что он передает двухчастотный сигнал или одночастотный сигнал.

30. Радиомаяк по п.27, отличающийся тем, что он выполнен в виде прецизионного радиомаяка, причем по меньшей мере один из двух модулей генерирования и передачи сигнала содержит генератор длинного кода расширения спектра (53, 54), интегратор (47, 48), обеспечивающий модуляцию упомянутого длинного кода сообщением с выхода блока форматирования данных, модулятор несущей (49, 50), использующий длинный код, интегрированный с данными, фазовращатель на π/4 (51, 52) для упомянутой модулированной несущей, сумматор (55, 56), интегрирующий несущую, модулированную длинным кодом, в квадратуре с несущей, модулированной коротким кодом.

31. Радиомаяк по п.27, отличающийся тем, что он выполнен в виде прецизионного радиомаяка, предназначенного для передачи длинных кодов на частоте, выделенной для данной системы.

32. Приемник для использования в системе по любому из пп.1 - 26, отличающийся тем, что он содержит для каждой принимаемой несущей частоты от одной до четырех приемных антенн (100, 101), от одного до четырех модулей приема на радиочастоте и преобразования на промежуточную частоту (102, 103), соединенных с аналого-цифровым преобразователем (104, 105), причем указанные модули соответствуют несущей частоте, принимаемой от упомянутой системы, по меньшей мере одну специализированную интегральную схему (СИС) (98, 99), предназначенную для обработки короткого кода расширения спектра, модулирующего принимаемую несущую, причем упомянутые СИС обеспечивают обработку коротких кодов упомянутой системы, а также упомянутый приемник содержит блок микропроцессора (109), взаимосвязанный с СИС и с памятью (109), а также с блоком цифрового интерфейса (110), генератор (111), в частности управляющий модулями приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту, СИС и блоком микропроцессора.

33. Приемник по п.32, отличающийся тем, что модуль приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту (131) соединен с каждой антенной в случае приемников с параллельной архитектурой радиочастотного тракта.

34. Приемник по п.32, отличающийся тем, что единственный модуль приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту (117) подсоединен ко всем антеннам через быстродействующий переключатель (116) в случае приемников с последовательной архитектурой радиочастотного тракта.

35. Приемник по п. 32, отличающийся тем, что в случае его выполнения в виде приемника смешанного типа один из модулей приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту (151) предназначен для работы на одной из двух частот, используемых в упомянутой системе, в то время как другой модуль приема радиочастотного сигнала и преобразования на промежуточную частоту (151) предназначен для работы в одной из частотных полос, используемых для передачи спутниками, входящими в созвездие глобальной спутниковой навигационной системы.

36. Приемник по п.32, отличающийся тем, что он выполнен в виде приемника прецизионного типа, при этом по меньшей мере одна из двух систем приема предназначена для приема длинных кодов от упомянутой системы на несущих частотах упомянутой системы, СИС (175, 176), связанные по меньшей мере с одной из двух приемных систем, обеспечивают одновременно обработку коротких кодов и длинных кодов, связанных с упомянутой приемной системой.