Научная статья на тему 'Процесс синхронизации синхронной радиолинии командно-измерительной системы'

Процесс синхронизации синхронной радиолинии командно-измерительной системы Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
291
156
Поделиться
Ключевые слова
ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО / ПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВО / СИНХРОНИЗАЦИЯ РАДИОЛИНИИ / МОДУЛЯЦИЯ / ЧАСТОТА / КОМАНДНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА / МАНИПУЛЯЦИЯ / ПРЯМОЙ КАНАЛ / ОБРАТНЫЙ КАНАЛ / RECEPTOR TRANSMITTING DEVICE RADIO SYNCHRONIZATION / MODULATION / FREQUENCY / COMMAND-MEASURING SYSTEM / MANIPULATION / DIRECT CHANNEL / BACK CHANNEL

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Бурков В.Д., Гинкул Д.И.

Освоение космоса не могло быть осуществлено без автоматизированного управления (радиотелеуправления) с Земли космическими аппаратами при помощи командно-измерительных систем. В данной статье рассматриваются принципы работы приемных и передающих устройств командной радиолинии, процесс синхронизации прямого «земля-борт» и обратного «борт-земля» каналов передачи информации. Выполнение функции приемо-передачи командно-программной информации от наземной станции командно-измерительной системы в системы космического аппарата и ответных (квитанционных) сообщений обеспечивается синхронной радиолинией с решающей обратной связью, реализованной в бортовой аппаратуре командно-измерительной системы. Рассмотрены принципы функционирования основных узлов модуляторов и демодуляторов (приемников и передатчиков) в двухсторонней радиолинии, основные принципы формирования потоков в радиолинии и способ синхронизации. В статье изложена суть проблемы синхронизации радиолинии, выбрано и обосновано средство ее решения в виде системы, которая обеспечивает одновременное выполнение в широкополосном режиме двусторонней передачи данных измерение радиальной скорости космического аппарата, измерение наклонной дальности до космического аппарата, автоматическое сопровождение космического аппарата по угловым координатам, измерение угловых координат. Наземная станция может работать с неориентированными объектами без интерференции и замираний, автоматически выбирая вид модуляции с большим уровнем сигнала. Бортовой приемник также периодически анализирует сигнал от двух антенн и выбирает максимальный. Решение поставленной задачи показано на схеме приемного устройства, которое обеспечивает вид модуляции в прямом канале, кодирование ортогональными сигналами, и эквивалентен двухпозиционной частотной телеграфии. Также на схеме передающего устройства радиолинии, которое обеспечивают вид модуляции в обратном канале, показана относительная фазовая телеграфия, техническая скорость передачи К кбит/с.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Бурков В.Д., Гинкул Д.И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Space exploration could not be achieved without automated control (radio remote control) of a spacecraft from Earth using the command-measuring systems. This article discusses the principles of receiving and transmitting devices performance, radio command synchronization process of the forward « surface-to-board » and reverse «board-to-surface» information channels. Execution of the two-way transfer of command and program information from the ground station of the command-measuring system to the spacecraft and Response (transaction) posts is provided by a synchronous radio link with a decision feedback equalizer implemented in the onboard equipment of the command-measuring system. The principles of operation of the basic units of modulators and demodulators (transmitter and receiver) in a two-way radio, the basic principles of flow in the radio and synchronization method are discussed. The article describes the problem of synchronization of the radio link, and means to solve it are selected and justified as a system that provides simultaneous execution of the measurement of the radial velocity of the spacecraft, the slant range to the spacecraft, automatic tracking of the spacecraft angular coordinates, the angular coordinates of the spacecraft in a wide-duplex data transmission. The ground station can operate the non-oriented objects without interference and fading, automatically selecting the modulation type with a high level signal. The on-board receiver also analyzes the signal from two antennas and selects the best one. The solution of this problem is shown in the scheme of the receiving device which provides a direct modulation type channel, coding of the the orthogonal signals, and is equivalent to a two-stage frequency telegraphy. The scheme also contains the data on the radio transmitter circuit which is provided in a reverse modulation type channel, relative phase telegraphy, technical transfer rate of K kbit/s.

Текст научной работы на тему «Процесс синхронизации синхронной радиолинии командно-измерительной системы»

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПРОДУКТОВ

ПРОЦЕСС СИНХРОНИЗАЦИИ СИНХРОННОЙ РАДИОЛИНИИ КОМАНДНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

В.Д. БУРКОВ, проф. каф. информационно-измерительных систем и технологий приборостроения МГУЛ, д-р техн. наук,

Д.И. ГИНКУЛ, асп. каф. информационно-измерительных систем и технологий приборостроения МГУЛ

burkov@mgul.ac.ru

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1, МГУЛ

Освоение космоса не могло быть осуществлено без автоматизированного управления (радиотелеуправления) с Земли космическими аппаратами при помощи командно-измерительных систем. В данной статье рассматриваются принципы работы приемных и передающих устройств командной радиолинии, процесс синхронизации прямого «Земля-Борт» и обратного «Борт-Земля» каналов передачи информации. Выполнение функции приемо-передачи команднопрограммной информации от наземной станции командно-измерительной системы в системы космического аппарата и ответных (квитанционных) сообщений обеспечивается синхронной радиолинией с решающей обратной связью, реализованной в бортовой аппаратуре командно-измерительной системы. Рассмотрены принципы функционирования основных узлов модуляторов и демодуляторов (приемников и передатчиков) в двухсторонней радиолинии, основные принципы формирования потоков в радиолинии и способ синхронизации. В статье изложена суть проблемы синхронизации радиолинии, выбрано и обосновано средство ее решения в виде системы, которая обеспечивает одновременное выполнение в широкополосном режиме двусторонней передачи данных измерение радиальной скорости космического аппарата, измерение наклонной дальности до космического аппарата, автоматическое сопровождение космического аппарата по угловым координатам, измерение угловых координат. Наземная станция может работать с неориентированными объектами без интерференции и замираний, автоматически выбирая вид модуляции с большим уровнем сигнала. Бортовой приемник также периодически анализирует сигнал от двух антенн и выбирает максимальный. Решение поставленной задачи показано на схеме приемного устройства, которое обеспечивает вид модуляции в прямом канале, кодирование ортогональными сигналами, и эквивалентен двухпозиционной частотной телеграфии. Также на схеме передающего устройства радиолинии, которое обеспечивают вид модуляции в обратном канале, показана относительная фазовая телеграфия, техническая скорость передачи К кбит/с.

Ключевые слова: приемное устройство, передающие устройство, синхронизация радиолинии, модуляция, частота, командно-измерительная система, манипуляция, прямой канал, обратный канал.

функций, обеспечивающих автоматизированное управление, осуществляется в совмещенном режиме. То есть выполнение этих функций осуществляется параллельно, причем, без ухудшения технических характеристик каждой функции. Точность измерения текущих навигационных параметров КА является достаточной для долгосрочного прогноза параметров орбиты КА любого целевого назначения. Совмещенный режим выгоден тактически и экономически, так как минимизируется время радиообмена с КА и сокращается объем аппаратуры, требуемой для реализации всех функций [2].

Выполнение функции приемо-пере-дачи командно-программной информации от НС КИС в системы КА и ответных (квитанционных) сообщений обеспечивается синхронной радиолинией с решающей обратной связью, реализованной в БА КИС.

В составе бортовой аппаратуры КИС имеется передающее устройство, которое, с

Освоение космоса не могло быть осуществлено без автоматизированного управления (радиотелеуправления) с Земли космическими аппаратами (КА) при помощи командно-измерительных систем (КИС) [1].

КИС является одной из важных систем космического аппарата. С ее помощью осуществляется контроль за функционированием и управление космическим аппаратом из ЦУП, а также осуществляется измерение его текущих навигационных параметров через обработку сигналов командной радиолинии.

Указанные функции реализуются командно-измерительной системой (КИС), включающей в себя бортовую аппаратуру (БА) и наземные станции (НС) КИС, и наземным комплексом управления (НКУ) КА, который включает в себя центр управления полетом (ЦУП) КА и группировку территориально разнесенных командно-измерительных пунктов (КИП), объединенных системой связи передачи данных. В КИС реализация

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2015

89

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПРОДУКТОВ

Рис. 1. Упрощенная структурная схема бортового передающего устройства Fig. 1. Simplified block diagram of the airborne transmission device

целью обеспечения сферичности диаграммы направленности БА КИС, работает на две диаметрально расположенные на КА антенны, создавая в эфире два радиосигнала. Сигнал одной из антенн БА преобразуется к ортогональному виду для исключения интерференции при приеме этих сигналов наземной станцией. Ортогональность достигается путем дополнительного модулирования фазы радиосигнала на (0, п) меандром полутактовой частоты FT/2. [3]

Генератор псевдослучайной последовательности (М-последовательности)

передатчика ГПСП ПРД тактируется сигналами F поступающими от ГПСП бортового приемника (ПРМ). ГПСП формирует расширяющую спектр A-разрядную последовательность длиной М символов. Сигнал начала последовательности ТПСП используется для формирования кадровой развертки. Этот сигнал делится на 64, формируя синхроимпульсы циклов обмена СИ. На первых пятнадцати СИ передается полезная информация I, на 16-м интервале передается маркерный сигнал МС.

Поток информации обратного канала БА КИС тактируется ТПСП и, проходя через мультиплексор МХ, складывается с М-после-довательностью. Мультиплексор подмешивает к информационному потоку на каждом 16-м СИ маркерный сигнал. Полученная смесь подается на модулятор. Модулятор передатчика представляет собой два фазовых

манипулятора: на 90о и 180о (п/2 и п манипуляторы).

На п/2-манипулятор подается сигнал синусоидальной несущей, сформированный из эталонной частоты _f,T , и на выходе его образуется широкополосный сигнал с остатком несущей. Широкополосная часть спектра содержит сигналы информации прямого канала, модулированные A-разрядной М-пос-ледовательностью. Сигнал несущей остается смодулированным.

Сигнал с таким спектром поступает в антенну А1. Этот же сигнал поступает на второй п-манипулятор, на управляющий (инвертирующий) вход которого поступает меандр полутактовой частоты FTn ГПСП ПРД. В результате сигнал промоделированной несущей «расщепляется» на две составляющие, а сигнал информации, модулированный М-последовательностью, дополнительно манипулируется полутактовой частотой. Результат перемножения М-последовательности с синфазной полутактовой частотой называется последовательностью М*.

Р

М*-М@— (условная форма записи).

2

Полученный сигнал излучается второй антенной А2 бортовой аппаратуры.

Можно показать, что без потери общности излученные бортовыми антеннами сигналы представимы в виде

V2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Uл, =-^-[cos(co0^)-M-/+sin(oL)0^)].

90

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2015

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПРОДУКТОВ

Рис. 2. Упрощенная структурная схема приемного устройства НС КИС Fig. 2. A simplified block diagram of the receiver of the ground station of CIS

UA2=UAX=^"[COS(G>oO-^+

+sin(m0/)-sign(sin[27r/7V2 •/)].

Эту запись можно интерпретировать следующим образом.

Антенна А1 излучает несущую, модулированную М-последовательностью с наложенной информацией I, и «повернутую» по фазе на 90о смодулированную несущую.

Антенна А2 излучает несущую, модулированную М-последовательностью с наложенной информацией I, и «повернутую» по фазе на 90о несущую, ^-манипулированную полутактовой частотой (две спектральные со ставляющие).

Сигналы в двух антеннах не интерферируют между собой, т.к. ортогональны в узком смысле - спектральные составляющие сигналов двух антенн не совпадают: спектральные линии широкополосных частей спектра с двух антенн разнесены на FT/2M, а в точках нахождения остатков несущих составляющие соответствующего широкополосного спектра отсутствуют.

На схеме опущен кодер относительности, который инвертирует выходной сим-

вол кодера, если на входе информационная «1», и сохраняет выходной символ кодера, если на входе информационный «0». Такой вид модуляции называется относительной фазовой телеграфией (ОФТ), или модуляцией противоположенными (инверсными) сигналами. Это определяет структуру демодулятора в наземном приемнике [4].

Сигнал от двух антенн БА принимается радиоприемным устройством наземной станции. Упрощенная структурная схема наземного приемного устройства показана на рис. 2.

Сигнал с выхода УПЧ с номинальной частотой 32 МГц поступает на АЦП, который тактируется частотой 9,9 МГц. Фильтр с полосой ~ 2 МГц вырезает третью зону Найквиста, в которую переносится полезный сигнал. В режиме обнаружения этот сигнал подвергается свертке с кодами М и М одновременно в двух каналах. Результат свертки фильтруется фильтрами с полосой 200 кГц, накрывающими диапазон неопределенности по доплеровской частоте. Оба этих сигнала поступают на обнаружитель.

В обнаружителе записывается в память реализация входного сигнала длительностью примерно 1 мс, и затем копия сигнала

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2015

91

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПРОДУКТОВ

Ft от ПРМ

Рис. 3. Упрощенная структурная схема наземного передающего устройства Fig. 3. A simplified block diagram of terrestrial transmitters

в машинном времени проверяется на свертку со всеми позициями кода ПСП со сдвигами на 250 нс. Полученный массив сверток анализируется с целью выявить максимальный уровень свернутого сигнала. В результате обнаружитель реализует восемь гребенчатых фильтров (4 в канале М и 4 в каналеМ) в диапазоне ± 70 кГц от несущей частоты с парциальными полосами порядка 1,6 кГц.

Если превышение порога не зафиксировано, процедура повторяется с новой копией сигнала, записанной в процессе обработки на предыдущем цикле. Таким образом, процесс обнаружения происходит непрерывно.

При превышении установленного порога в одном из каналов производится проверка на данной частоте (подтверждение), а затем уточнение сдвига по частоте по пяти соседним каналам путем интерполяции. Полученная оценка доплеровского сдвига частоты используется как начальная установка частоты несущей в канале скорости.

Описанный алгоритм обнаружения не использует остаток несущей частоты ни в канале М, ни в канале М .

По окончании процесса обнаружения включаются кольца слежения за несущей и задержкой. Дискриминационные характеристики колец построены так, что сигналы ошибки в них независимы, и кольца можно замыкать одновременно. Кольца слежения за несущей и задержкой на схеме рис. 2 не раз-

вернуты, т.к. для рассмотрения процесса выделения сигналов информации существенно лишь наличие синхронизации по коду.

Пусть в результате процедуры обнаружения выбран режим слежения по коду М.

Кольцо слежения за сигналом несущей замыкается следующим путем: входной сигнал через АЦП и фильтр П = 2 МГ ц свертывается с сигналом гетеродина, модулированного кодом М, формируемым ГПСП 9р. Свернутый сигнал через мультиплексор MX попадает в центральный фильтр с полосой 5 кГц. Сигнал на частоте F содержащий информационные составляющие КИС, поступает в блок кольца частотной автоподстройки (ЧАП). В нем информация КИС сворачивается, и производится слежение по частоте выделенной несущей F_Петля ЧАП замыкается подачей сигнала Гнес на перемножитель с кодом М. Сигнал F содержащий информацию КИС, поступает на кольцо ФАП по несущей, построенное по схеме Костаса. Это кольцо следит за фазой сигнала F частота которого не содержит доплеровского сдвига несущей, а смещена от номинального значения F0 только на величину ошибки в кольце ЧАП. С выхода ГУН ФАП (на схеме - DDS) отфильтрованный сигнал с частотой и фазой F0 поступает в канал измерения скорости, где исключается ошибка ЧАП и формируются оценки радиальной скорости.

Сигнал на кольцо слежения за задержкой с выхода фильтра П=2 МГц в нижнем по

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

92

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2015

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПРОДУКТОВ

Рис. 4. Упрощенная структурная схема бортового приемного устройства Fig. 4. A simplified block diagram of the onboard receiver

схеме перемножителе с кодом М сворачивается в две составляющие, разнесенные на Fr Разность этих составляющих, равная FT отфильтрованная в фильтрах с частотами настройки F0 - Fm и F0+Fm, поступает на ФАП ССЗ, опорным сигналом для которого является сигнал FT с выхода ГПСП 9р. Кольцо ССЗ, таким образом, состоит из двух связанных петель: внутренняя - ФАП ССЗ и ГПСП 9р и внешняя - опорный код М от ГПСП 9р, свертка со входным кодом М, выделение сигнала FT и ФАП ССЗ.

Если в результате процедуры обнаружения выбран режим слежения по коду М*, функциональное назначение кодов М и М* от ГПСП 9р меняется местами. Чтобы не накапливать дополнительные шумы несвертки из ортогонального канала, узкополосные фильтры коммутируются в зависимости от режима работы.

9-разрядный ГПСП 9р выдает сигналы ТПСП, синхронные концам символов информации. ТПСП производит опрос интегратора со сбросом подключенного к квадратурному каналу ФАП по несущей, темп интегрирования задается сигналом FT от ГПСП 9р. Интегратор входит в состав канала выделения информа-

ции КИС (на схеме рис. 2 не развернут), там же выделяется сигнал маркера МС.

Выше были описаны процедуры обнаружения, слежения и выделения целевой информации. Как можно заметить, аппаратно-программное построение блока обработки таково, что во всех этих процедурах параметры, содержащиеся в остатках несущей частоты принимаемого сигнала, не используются. Наличие остатков несущей частоты только создает при свертке дополнительные помехи, суммарная мощность которых не зависит от наличия или отсутствия модуляции остатка несущей. Именно это обеспечивает возможность использовать часть мощности сигнала для приема дополнительной информации.

Упрощенная структурная схема наземного передающего устройства показана на рис. 1, 3. [5]

Генератор ПСП передатчика тактируется сигналом FT, имеющим доплеровский сдвиг той же величины, но противоположенного знака, что и FT приемника НС КИС. ГПСП формирует две последовательности: код М и код М, представляющий сумму по модулю 2 последовательности М и синфазной

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2015

93

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПРОДУКТОВ

полутактовой частоты Fm. Эти последовательности коммутируются в мультиплексоре МХ тактированными символами информации. Тактирование производится импульсами начала последовательности ТПСП. Кодируемый сигнал содержит последовательность М при передаче информационного символа «0» и последовательность М* при передаче информационного символа «1».

Информация, кодированная таким образом, поступает на п-манипулятор несущей частоты, которая формируется, опираясь на сигнал эталонной частоты f наземной станции.

Кодирование такого типа называется модуляцией ортогональными сигналами. (Коды М и М* ортогональны в узком смысле). Формирователь кодовой развертки на схеме не показан.

На схеме показаны отдельными блоками устройства введения доплеровских поправок по тактовой частоте и по несущей частоте прямого канала.

Эти устройства формируют частоты несущей и тактовой с упреждением, чтобы на бортовой приемник эти частоты приходили без доплеровских смещений. Для работы формирователя используются суммарные доплеровские смещения в обратном канале - поправка потактовая в системе слежения за задержкой, поправка по несущей - в канале слежения за несущей с учетом отличия несущих частот в прямом и обратном каналах.

Сигнал на бортовое приемное устройство поступает от одной из двух бортовых антенн через антенный коммутатор. Усиленный сигнал промежуточной частоты оцифровывается в АЦП и после фильтра с полосой 2 МГц поступает на два перемножителя свертки. На один перемножитель поступает код М, на другой - код М*. Коды вырабатываются генераторами псевдослучайной последовательности приемника ГПСП ПРМ.

Выходные сигналы перемножителей свертки фильтруются двумя фильтрами с полосой ~ 5 кГц, настроенными на центральную частоту F Сигналы фильтров аддитивно складываются и поступают на обнаружитель. Поскольку ожидается, что доплеровского сдвига нет, то независимо от передаваемого

символа информации на выходе сумматора будет иметь место сигнал.

Обнаружитель осуществляет поиск порции кода, при котором наступает свертка. Если уровень свертки превышает установленный порог, то формируется сигнал «Зхв. обнаружителя», по которому замыкается кольцо слежения по задержке. [6]

Выходы перемножителей свертки также суммируются, и полученный сигнал фильтруется двумя фильтрами, разнесенными на величину тактовой частоты FT. Разность частот этих фильтров содержит сигнал ошибки для кольца ССЗ.

Если на входе присутствует символ с кодом М, то на выходе М-перемножителя имеем сигнал с частотой F который поступает на обнаружитель, а на выходе М*-пере-множителя имеются две узкополосные составляющие, разнесенные на FT.

Если входной сигнал меняется на символ с кодом М*, то спектральные картины на выходе перемножителей меняются местами. Таким образом, независимо от передаваемой информации всегда присутствует сигнал на выходе обнаружителя и всегда формируется сигнал ошибки для ССЗ, или, пользуясь профессиональной терминологией, происходит свертка сигналов информации.

Однако на выходе парциальных фильтров с частотой F0 сигналы меняются местами при смене символа информации. Детектируя и вычитая друг из друга эти сигналы, получаем биполярный сигнал, знак которого соответствует передаваемому символу. Этот сигнал поступает на интегратор со сбросом, который тактируется сигналами канала М-последовательности ТПСП, формируемыми ГПСП ПРМ. Перед сбросом опрашивается знак накопленной в интеграторе суммы. Знак суммы идентифицируется нулем или единицей информации. [7]

Выше рассмотрены принципы функционирования основных узлов модуляторов и демодуляторов (приемников и передатчиков) в двухсторонней радиолинии. Для лучшего понимания нижеследующих разделов опишем кратко процесс синхронизации в системе.

Инициатива по вхождению в связь принадлежит бортовой аппаратуре. По про-

94

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2015

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПРОДУКТОВ

грамме включаются бортовой передатчик и бортовой приемник. Бортовой передатчик (рис. 1) излучает сигнал через две своих антенны. Пока сигнал приемником не обнаружен, антенны перестраиваются самим приемником каждые 2 секунды. ГПСП приемника и связанный с ним напрямую ГПСП передатчика тактируются эталонной частотой 1 МГц.

Наземный приемник (рис. 2) производит поиск обоих видов сигнала (М и М-последова-тельностей) одновременно. При обнаружении любого сигнала включаются кольца слежения по несущей и задержке кодовой последовательности. (Одновременно включается система сопровождения объекта по углам, которая на упрощенной схеме (рис. 2) не показана).

После синхронизации следящих колец в наземном приемнике измеряются доплеровские смещения по несущей частоте и тактовой частоте. Доплеровские поправки через устройство формирования поправок (рис. 3). вводятся в ГПСП и формирователь несущей частоты ПК НС КИС. Поправки вводятся таким образом, чтобы скомпенсировать доплеровское смещение в прямом канале, и частоты, принимаемые бортовым приемником, были бы близки к своим номинальным значениям. После этого включается излучение наземного передатчика.

Обнаружение сигнала бортовым приемником запускает формирование кадровой синхронизации на борту и включает бортовое кольцо слежения за задержкой. По достижении синхронизации в кольце тактовая частота ГПСП передатчика через мультиплексор МХ1 (рис. 4) переключается на частоту ГПСП приемника и далее оба ГПСП работают на единой тактовой частоте синхронно, имеют одинаковую разрядность, но различные образующие полиномы. Сдвиг между начальными состояниями ГПСП, необходимый для расчета дальности, измеряется в приемнике БА КИС и передается на Землю служебной посылкой. Отклонение по частоте несущей бортовым приемником не отслеживается, но его структура инвариантна к небольшим отклонениям частоты несущей от номинального значения. [8]

Переключение тактовой частоты ГПСП бортового передатчика приводит к появлению

одиночного переходного процесса в кольце слежения за задержкой наземного приемника. Параметры колец выбраны таким образом, что этот переходный процесс не оказывает влияния на слежение, т.к. он заканчивается раньше начала режима измерения дальности. Появление захвата в бортовом приемнике включает аппаратуру формирования кадровой развертки. В частности, формируется интервал, на котором бортовой приемник имеет возможность сравнить уровни сигналов, поступающих от двух антенн, с тем, чтобы выбрать антенну с максимальным сигналом. Кадровая развертка устанавливает этот интервал в тот момент, когда в прямом канале не передается полезная информация. Когда маркерный сигнал принимается наземным приемником, он, в свою очередь, запускает кадровую развертку наземной станции. После этого двусторонняя радиолиния полностью готова к работе во всех режимах и передаче информации в каналах «Земля»

- «Борт» и «Борт» - «Земля». [9]

Материал настоящей статьи свидетельствует об образовании системы, которая обеспечивает одновременное выполнение в широкополосном режиме двусторонней передачи данных, измерение радиальной скорости КА, измерение наклонной дальности до КА, автоматическое сопровождение КА по угловым координатам, измерение угловых координат. Наземная станция может работать с неориентированными объектами без интерференции и замираний, автоматически выбирая вид модуляции с большим уровнем сигнала. Бортовой приемник также периодически анализирует сигнал от двух антенн и выбирает максимальный.

Вид модуляции в обратном канале

- относительная фазовая телеграфия, техническая скорость передачи К кбит/с. Сигналы информации промодулированы кодом с базой М. Остаток несущей не используется и необходим только для совместимости с наземными средствами прошлых лет разработки.

Вид модуляции в прямом канале

- кодирование ортогональными сигналами и эквивалентен двухпозиционной частотной телеграфии [10]. Характеристики прямого канала передачи информации почти такие же, как в обратном канале. Скорость передачи

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 1/2015

95

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ И ДРЕВЕСНЫХ ПРОДУКТОВ

К кбит/с, для сигнала информации, промоду-лированного кодом с базой М, смодулированная несущая отсутствует.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ.

Библиографический список

1. Галантерник, М.Ю. Командно-измерительные системы и наземные комплексы управления наземными аппаратами / М.Ю. Галантерник, А.В. Гориш, А.Ф. Калинин. - М.: Росавиакосмос, 2003. - 197 с.

2. Радиотехника // Издательское предприятие редакции журнала «Радиотехника» - 1998. - № 4.

3. Варакин, Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами / Л.Е. Варакин - М.: Радио и связь, 1985. - 193 с.

4. Гинкул Д.И. Возможность передачи телеметрической информации в обратном радиоканале командно-изме-

рительной системы на основе метода прямой манипуляции несущей частоты» / Д.И. Гинкул // Вестник МГУЛ

- Лесной вестник. - 2013. - №2 (94). - С. 156-160.

5. Спутниковая связь и вещание: Справочник - 3-е изд. / Л.Я. Кантор, В.А. Бартенев, Г.В. Болтов, В.Л. Быков и др.; под ред. Л.Я. Кантора. - М.: Радио и связь, 1997.

- 528 с.

6. Диксон, Р.К. Широкополосные системы / Р.К. Диксон.

- М.: Связь, 1979. - 297 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение - 2-е изд. / Б. Скляр - М.: Вильямс, 2007. - 1104 с.

8. Методические указания по разработке командно-изме-ригельных систем для перспективных КА - Железногорск.: СФУ - 2012. - № 6.

9. Тарасенко, Ф.П. Прикладной системный анализ: Учеб. пособие / Ф.П. Тарасенко. - М.: КноРус, 2010. - 224 с.

10. Гаврилова, Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем / Т.А. Гаврилова, В.Ф. Хорошевский. - СПб.: Питер, 2001. - 384 с.

SYNCHRONIZATION PROCESS SYNCHRONOUS RADIO COMMAND-MEASURING SYSTEM Burkov V.D., Prof. MSFU, Dr. Sci. (Tech.); Ginkul D.I., pg. MSFU

burkov@mgul.ac.ru

Moscow State Forest University (MSFU), 1st Institutskaya st., 1, 141005, Mytischi, Moscow reg., Russia

Space exploration could not be achieved without automated control (radio remote control) of a spacecraft from Earth using the command-measuring systems. This article discusses the principles of receiving and transmitting devices performance, radio command synchronization process of the forward « surface-to-board » and reverse «board-to-surface» information channels. Execution of the two-way transfer of command and program information from the ground station of the commandmeasuring system to the spacecraft and Response (transaction) posts is provided by a synchronous radio link with a decision feedback equalizer implemented in the onboard equipment of the command-measuring system. The principles of operation of the basic units of modulators and demodulators (transmitter and receiver) in a two-way radio, the basic principles offlow in the radio and synchronization method are discussed. The article describes the problem ofsynchronization of the radio link, and means to solve it are selected and justified as a system that provides simultaneous execution of the measurement of the radial velocity of the spacecraft, the slant range to the spacecraft, automatic tracking of the spacecraft angular coordinates, the angular coordinates of the spacecraft in a wide-duplex data transmission. The ground station can operate the non-oriented objects without interference and fading, automatically selecting the modulation type with a high level signal. The on-board receiver also analyzes the signal from two antennas and selects the best one. The solution of this problem is shown in the scheme of the receiving device which provides a direct modulation type channel, coding of the the orthogonal signals, and is equivalent to a two-stage frequency telegraphy. The scheme also contains the data on the radio transmitter circuit which is provided in a reverse modulation type channel, relative phase telegraphy, technical transfer rate of K kbit/s.

Keywords: receptor transmitting device radio synchronization, modulation, frequency, command-measuring system, manipulation, direct channel, back channel.

References

1. Galanternik M.Yu., Gorish A.V, Kalinin A.F. Komandno-izmeritel ’nye sistemy i nazemnye kompleksy upravleniya nazemnymi apparatami. [Command-and-measuring systems & ground control complex terrestrial apparatuses]. Moscow: Rosaviakosmos, 2003. 197 p.

2. ZhurnalRadiotekhnika [Journal Radio Engineering]. Izdatel’skoe predpriyatie redaktsii zhurnala «Radiotekhnika». 1998. № 4.

3. Varakin L.E. Sistemy svyazi s shumopodobnymi signalami [Communication systems with noise-like signals]. Moscow: Radio i svyaz’, 1985. 193 p.

4. Ginkul D.I. Vozmozhnost’peredachi telemetricheskoy informatsii v obratnom radiokanale komandno-izmeritel’noy sistemy na osnove metoda pryamoy manipulyatsii nesushchey chastity [The ability to transmit telemetry information in the reverse command radio channel measurement system on the basis of direct manipulation of the carrier frequency]. Moscow state forest university bulletin - Lesnoy vestnik. 2013. № 2 (94). pp. 156-160.

5. Kantor L.Ya., Bartenev V A., Boltov G.V, Bykov V.L. i dr.Sputnikovaya svyaz ’ i veshchanie: Spravochnik [Satellite Communications and Broadcasting: A Handbook]. Moscow: Radio i svyaz’, 1997, 528 p.

6. Dikson R.K. Shirokopolosnye sistemy [Broadband systems]. Moscow: Svyaz’. 1979. 297 p.

7. Sklyar B. Tsifrovaya svyaz’. Teoreticheskie osnovy i prakticheskoe primenenie [Digital communication. Theoretical basis and practical application]. Moscow: Vil’yams, 2007. 1104 p.

8. Metodicheskieukazaniyaporazrabotkekomandno-izmeritel’nykhsistem dlyaperspektivnykhkosmicheskikhapparatov [Guidelines on development of command and measuring systems for future spacecraft]. Zheleznogorsk: SFU. 2012. № 6.

9. Tarasenko F.P. Prikladnoy sistemnyy analiz: Ucheb.posobie [Applied System Analysis: A Tutorial]. Moscow: KnoRus, 2010. 224 p.

10. Gavrilova T.A., Khoroshevskiy V.F. Bazy znaniy intellektual’nykh sistem. [Knowledge base of intelligent systems]. St. Petersburg: Piter, 2001. 384 p.

96

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2015