Глава 5. Радиотехнические системы средней и дальней навигации а-723

Одной из последних разработок в области бортовой аппаратуры средней и дальней навигации является изделие А-723. В его состав входят три приемных устройства А-723-3, А-723-4, А-723-5; блок обработки данных А-723-2; пульт управления и индикации А-723-7; блоки вторичных источников питания А-723-11 и А-723-12; блок стабилизации и защиты А-723-10; блок преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму А-723-14.

Блок А-723-3 предназначен для работы по сигналам импульсно-фазовых радионавигационных систем дальней навигации РСДН-3, РСДН-4, РСДН-10, ЛОРАН-С.

Радионавигационная система состоит из трех – пяти наземных станций и неограниченного количества бортовых приемных устройств типа А-723-3. Одна из наземных станций является ведущей, остальные – ведомыми. Наземные станции поочередно излучают пачки радиоимпульсов с заполнением несущей частотой 100 кГц (рис.17).

Ведущая (М)

t_w Ведомая (W)

t_x Ведомая (X)

t_y Ведомая (Y)

t_z Ведомая (Z)

T_M

Рис. 17. Временная последовательность излучения импульсов

( t_{w ,} t_x, t_y, t_z – суммарные задержки излучений ведомых станций)

Работа станции по сигналам этих РНС основана на разделении поверхностной и пространственной волн и обработке сигналов поверхностной волны. Исключение влияния пространственных волн на точность измерения навигационного параметра основано на том, что поверхностные радиоимпульсы проходят всегда кратчайшим путем и принимаются всегда первыми, в то время как пространственные сигналы проходят более длинным путем и поэтому запаздывают по отношению к поверхностным сигналам. Однако в результате многократного отражения от ионосферы и земли пространственный сигнал может попасть на передний фронт следующего поверхностного импульса. Для устранения этого влияния применяется фазовое кодирование, заключающееся в изменении фазы колебаний высокочастотного заполнения в каждом импульсе пачки на 180⁰ (рис. 18). При этом фазирование импульсов четных пакетов отличается от фазирования импульсов нечетных пакетов, и для устранения влияния пространственных волн используются два периода Т_М повторения пачек импульсов каждой станции.

первый интервал, четные пачки второй интервал, нечетные пачки

                  Ведущая

Ведомая                

Т_М Т_М

Рис. 18 Фазовые коды РНС ЛОРАН-С

Основные технические данные

Минимальное напряжение на входе блока …………………….2 мкВ

Динамический диапазон изменения сигнала, не менее …...110 дБ

Чувствительность приемного устройства при …….26 мкВ

Рабочая частота …………………………………………………..100 кГц

Полоса пропускания приемника в реж. ИЗМЕРЕНИЕ…34 – 36 кГц в реж. ПОИСК………….. 4 – 5 кГц

Мощность, потребляемая блоком, не более 40 Вт

Масса, не более……………………………………………………4,2 кг.

Блок А-723-4 предназначен для приема и предварительной обработки сигналов в радионавигационной системе ОМЕГА и Е-712.

РНС ОМЕГА является разностно-дальномерной системой, работающей в сверхдлинноволновом диапазоне (СДВ). Она предназначена для определения местоположения объекта практически в любой точке земного шара в любое время суток. Для этого используется СДВ диапазон, который характеризуется удовлетворительной для целей навигации стабильностью фазы и малым затуханием сигналов при распространении на большие расстояния. Наземные станции системы синхронизированы по частоте и фазе по сигналам системы точного времени. Нестабильность излучаемых частот примерно 10^-12. Восемь наземных станций обеспечивают навигацию в пределах всего земного шара. Среднеквадратическая ошибка определения места с учетом поправок на условия распространения радиоволн составляет днем около 1,8 км, ночью – 3, 5 км.

Работа в СДВ диапазоне позволяет получить значительную протяженность базовых линий. При базах, бóльших радиуса Земли, обеспечивается высокая точность системы в пределах всей рабочей зоны, поскольку дорожки, даже на большом удалении от базы, расширяются незначительно, что обусловливается кривизной земной поверхности.

Восемь станций системы поочередно излучают синхронизированные по фазе незатухающие колебания. Длительность сигнала, излучаемого каждой станцией, составляет от 0,9 до 1,2 с. Станции принято обозначать латинскими буквами от А но Н. Длительность паузы между сигналами станций составляет Т_п =0,2 с. Цикл работы, т.е. периодичность, с которой каждая станция излучает сигнал на одной частоте, равен 10 с. Передающие станции излучают поочередно сигналы на частотах 10,2, 11⅓ и 13,6 кГц, обеспечивающие определение радионавигационного параметра и устранение многозначности. Частота f_Т = 10,2 кГц используется для точного определения местоположения. При этом ширина дорожки вдоль линии базы равна приблизительно 14,7 км. Для получения первой шкалы устранения многозначности используются частоты 10,2 и 13,6 кГц. Первая разностная частота f_Г1 = 3,4 кГц. Дорожки первой шкалы устранения многозначности в три раза шире точных и составляют примерно 44 км вдоль линии базы. Для создания второй шкалы используются частоты 10,2 и 11⅓ кГц. Вторая разностная частота составляет 1133⅓ Гц. Дорожки второй шкалы устранения многозначности в девять раз шире точных и составляют 132 км вдоль линии базы.

Отечественная РНС Е-712 построена по тому же принципу, что и РНС ОМЕГА.

Основные технические данные:

Минимальное напряжение на входе блока ….…………………………….1 мкВ

Чувствительность приемного устройства при ………..(2,50,5) мкВ

Диапазон рабочих частот…………………………………………….. 10÷17 кГц

Полоса пропускания приемника……………………………………...(203) Гц

Мощность, потребляемая блоком, не более……………………………...15 Вт

Масса, не более ……………………………………………………………3,5 кг.

Блок А-723-5 предназначен для работы в качестве радиоприемного устройства радионавигационной системы средней радионавигации МАРС-75. Блок обеспечивает:

• прием, селекцию и усиление сигналов РНС МАРС-75, поступающих от антенного блока;

• формирование частных функций взаимной корреляции между принимаемыми и опорными сигналами по фазовому (синусному) и синхронному (косинусному) каналам;

• преобразование напряжений частных функций корреляции (ЧФК) в цифровую форму – двоичный код;

• формирование последовательности импульсов измерительного радиотехнического сигнала (ИРС) для обеспечения контроля работоспособности блока и вычисления корректирующих поправок по амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристикам антенного блока и блока А-723-5.

Радионавигационная система МАРС-75 предназначена для определения положения подвижных объектов, удаленных от наземных станций на расстояние до 1000 км, при среднеквадра-тической ошибке определения местоположения подвижного объекта в пределах рабочей зоны РНС не более 350 м. РНС МАРС-75 относится к гиперболическим радионавигационным системам и работает одновременно с тремя или четырьмя наземными станциями.

РНС МАРС-75 излучает сложный многочастотный сигнал в диапазоне 64 – 92 кГц. Длительность цикла излучения Т_ц составляет 4,5 с, длительность такта _т = 1,5 с.

За время такта каждая наземная станция излучает 23 частотные компоненты сигнала. Длительность излучения каждой частотной компоненты 40 мс, пауза – 20 мс. Интервал между соседними по порядковому номеру компонентами сигнала около 1200 Гц. Порядок чередования частотных компонент определяется кодовыми каналами.

Всего в РНС МАРС-75 предусмотрено 18 кодовых и 9 частотных каналов, т.е. число частотно-кодовых каналов составляет 162. В зависимости от номера частотно-кодового канала изменяются несущие частоты всех 23 частотных компонент сигнала, а огибающая частотных посылок (длительность тактов, циклов, посылок и пауз) остается неизменной. Излучаемые наземными станциями частотные компоненты сигнала нормированы по фазе и амплитуде.

При трехстанционном варианте РНС МАРС-75 каждая из станций излучает сигнал (такт) в отведенное время один раз за цикл излучения. При четырехстанционном варианте третья ведомая станция ВМ 3 излучает сигнал в тактах первой (ВМ 1) или второй (ВМ 2) ведомых станций, но с другим кодом, что обеспечивает возможность разделения сигналов, одновременно излучаемых станциями.

Основные технические данные:

Минимальное напряжение сигнала на входе блока …………………….1 мкВ

Динамический диапазон изменения сигнала, не менее……………….. 80 дБ

Рабочая частота ……………………………………………………. 64 – 92 кГц

Полоса пропускания УПЧ на уровне 3 дБ……………………от 70 до 130 Гц

Мощность, потребляемая блоком, не более …………………………… 20 Вт

Масса, не более …………………………………………………………..3,6 кг.

Блок А-723-2 – блок обработки данных (БОД) предназначен для работы в качестве вычислителя. Он обеспечивает вычисления по алгоритмам первичной и вторичной обработки информации, выдает сигналы управления, обеспечивает обмен данными с периферийными устройствами изделия, пультом управления и индикации, навигационными комплексами и другими устройствами, внешними по отношению к БОД.

БОД представляет собой микроЭВМ, реализующую систему команд мини-ЭВМ М6000 с добавлением пяти дополнительных команд. Общее построение ее аналогично общепринятому и состоит из основных частей: процессора, ОЗУ, ПЗУ, таймера.

Основные технические данные:

Система команд…………………………Система команд мини-ЭВМ М6000

с добавлением пяти команд

Быстродействие…………………………Эффективное быстродействие процес-

сора 220 000 операций в секунду

Объем ОЗУ………………………………4К 16-разрядных слов

Объем ПЗУ……………………………. 64К 16-разрядных слов

Система обмена…………………………обмен с ПУИ и НК – последовательный

биполярный код с 32-разрядными

словами с тактовой частотой F_T= 50 кГц

и паузой между словами 4F_T.

Мощность, потребляемая блоком..……90 Вт

Масса, не более…………………………3,7 кг.

Блок А-723-7 – пульт управления и индикации (ПУИ) предназначен для осуществления диалога оператора с приемо-индикатором (ПИ).

Посредством ПУИ производится:

• индикация навигационных параметров (геодезических координат, линейных и угловых уклонений от линии заданного пути, путевой скорости, даты, времени и др.)

• ввод в запоминающее устройство ПИ исходных данных и проверка правильности их введения

• коррекция введенных данных

• индикация сигналов предупредительного характера.

Лицевая панель (рис.19) состоит из индикационного поля (основное и дополнительное табло), трех переключателей (ЯРК, АВТ-РУЧ и переключателя режимов) и наборного поля, состоящего из четырнадцати кнопок.

На основном табло расположено одиннадцать индикаторов, семь точек и одиннадцать транспарантов (СЕВ, ЮГ, ТОЧН, , ЗАП, ВОСТ, ОТКАЗ, СТОП, СЧИСЛ, СИНХР, ЗОНА).

На дополнительном табло расположено два индикатора и две лампы состояния (ОТ, НА).

На индикационном поле высвечивается информация, получаемая пультом от БОД.

Переключатель режимов осуществляет включение изделия и обеспечивает смену выводимой на индикационное поле информации.

Переключатель ЯРК предназначен для дискретного изменения яркости свечения индикационного поля и обеспечивает десять градаций яркости.

Переключатель АВТ-РУЧ предназначен для перехода с автоматического выполнения программы на ручное.

С помощью наборного поля производится ввод информации с ПУИ на БОД.

Основные технические данные:

Обмен с блоком А-723-2……………..……..последовательный биполярный код

с 32-разрядными словами с тактовой

частотой F_T= 50 кГц и паузой между

словами 4F_T.

Мощность, потребляемая блоком………….30 Вт

Масса……………………………………….. 2,1 кг.

Рис. 19. Пульт управления и индикации (ПУИ) изделия А-723

Блок А-723-10 – устройство защиты изделия от аварий в первичных и вторичных цепях питания, от всплесков и провалов в бортовых сетях 27В и 115В 400 Гц. Блок обеспечивает включение изделия по внешней команде, обдув блоков изделия и формирует ряд вторичных питающих напряжений.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Напряжение питания, В……………………………………………	+
Кратковременно, в течение с, В………………………………	0  +80
Напряжение питания 400 Гц……………………………………...
Кратковременно, в течение с, В…………………………………	0  134
Кратковременно, в течение 0,1 с, В	0 180
Внимание! Одновременное отклонение по двум сетям не допускается!
Ток потребления по сети 27В, А…………………………………….	5,5
Ток потребления по сети 115В 400Гц, А……………………………	0,5
Кратковременно, в течение с, А…………………………………
Выходные напряжения, В:……………………………………………
……………………………………………
……………………………………………
…………………………………………….
Пульсации напряжения на выходе источников +12,6В, -12,6В,-5В, мВ ……………………………………………………………………..	50
Напряжения на выходах ГТ-7Т и РАЗРЕШЕНИЕ …………………	В уровнях питания микросхем с питанием +5 В.
Габариты блока, мм ………………………………………………….	237х130х62
Масса, кг ……………………………………………………………..	1,8

Блок А-723-11 – источник вторичного электропитания.

Входное напряжение………………………………………….. +27 В,

Выходные напряжения и токи:

по первому каналу + 5  0,15 В ……….………………..7,0 А

по второму каналу + 5  0,15 В …………….………….. 2,0 А

Блок А-723-12 – источник вторичного электропитания .

Входное напряжение ………………………………………….+27В,

Выходные напряжения и токи:

по первому каналу + 5 В  3% ………………….……… 2,2 А

по второму каналу + 12,6 В  3% ………………….…..1,0 А

по третьему каналу - 12,6 В  3% ……………………...1,0 А

Блок А-723-14 – аналогово-цифровой преобразователь, предназначенный для преобразования сигналов аналоговых датчиков курса, скорости и высоты в цифровую форму.

Блок сопрягается с выходными сигналами штатных датчиков курса, скорости и высоты, имеющими выходные элементы следующих типов:

1. сельсин с максимальным линейным напряжением статорных обмоток 606В или 363,6В 400 Гц для датчика курса;

2. синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) с максимальным напряжением 303 или 80,8В 400 Гц для датчика курса;

3. СКВТ с максимальным напряжением 80,8В 400 Гц, для датчика скорости;

4. потенциометр с максимальным значением напряжения постоянного тока +60,6 В для датчиков скорости и высоты.