RU105737U1

RU105737U1 - NAVIGATION MODULE

Info

Publication number: RU105737U1
Application number: RU2010150069/28U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Сергеевич Лазин
Original assignee: Государственное учреждение "Войсковая часть 35533"
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-06-20

Abstract

Навигационный модуль, содержащий N антенн, антенный коммутатор на N входов и навигационный приемник, отличающийся тем, что в него введен датчик положения, при этом каждая из антенн подключена к одному из входов антенного коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом датчика положения, выход антенного коммутатора подключен к антенному входу навигационного приемника, информационный выход которого является выходом навигационного модуля. A navigation module containing N antennas, an antenna switch for N inputs and a navigation receiver, characterized in that a position sensor is inserted into it, each of the antennas connected to one of the inputs of the antenna switch, the control input of which is connected to the output of the position sensor, the antenna output the switch is connected to the antenna input of the navigation receiver, the information output of which is the output of the navigation module.

Description

Техническое решение относится к средствам навигации и позиционирования подвижных объектов на основе спутниковых радионавигационные системы (СРНС) ГЛОНАСС, GPS и других, а именно к навигационным модулям, предназначенным для использования в навигационной аппаратуре потребителей.The technical solution relates to navigation and positioning tools for moving objects based on satellite radio navigation systems (SRNS) GLONASS, GPS and others, namely, navigation modules intended for use in navigation equipment of consumers.

Известен навигационный модуль, содержащий приемник спутниковых радиосигналов с антенной, с выхода которого навигационно-временная информация поступает для последующей обработки (Вестник Электроники №4 (8), 2004 г., стр.22).Known navigation module containing a satellite receiver of radio signals with an antenna, the output of which navigation and time information is received for subsequent processing (Bulletin of Electronics No. 4 (8), 2004, p. 22).

Недостатком навигационного модуля является то, что точность позиционирования существенно зависит от ориентации антенны навигационного модуля в пространстве: наибольшая точность получения координат достигается при ориентации антенны, обеспечивающей прием сигналов из верхней полусферы в телесном угле ±85°. При других положениях антенны точность определения координат снижается, а при некоторых расположениях антенны относительно созвездия навигационных спутников вычисление координат приемником может оказаться невозможным из-за приема очень слабого сигнала.The disadvantage of the navigation module is that the positioning accuracy substantially depends on the orientation of the antenna of the navigation module in space: the highest accuracy of obtaining coordinates is achieved with the orientation of the antenna, which provides reception of signals from the upper hemisphere in a solid angle of ± 85 °. At other positions of the antenna, the accuracy of determining the coordinates decreases, and at some locations of the antenna relative to the constellation of navigation satellites, it may not be possible to calculate the coordinates of the receiver due to the reception of a very weak signal.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является навигационный модуль по патенту на ПМ №94695, RU, в который с целью обеспечения получения навигационно-временной информации на выходе навигационного модуля в условиях неопределенности его ориентации в пространстве введены N антенн, антенный коммутатор на N+1 вход, распределитель импульсов с N+2 выходами, устройство синхронизации, два регистра сдвига, схема сравнения, четыре элемента ИЛИ, восемь элементов И, элемент НЕ и RS-триггер, при этом каждая из антенн подключена к одному из входов антенного коммутатора, выход которого подсоединен к антенному входу навигационного приемника, информационный выход которого соединен с входом устройства синхронизации и одним из входов второго элемента И, другой вход которого соединен с выходом элемента НЕ, выход второго элемента И соединен с информационными входами регистров сдвига, один выход устройства синхронизации соединен с входом распределителя импульсов и с входом опроса схемы сравнения, N+2 выход распределителя импульсов соединен с входом элемента НЕ и одним из входов третьего и восьмого элементов И, 1,2…N+1 выходы распределителя импульсов соединены с соответствующими управляющими входами антенного коммутатора и входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним из входов первого элемента И, другой вход которого подключен к тактовому выходу устройства синхронизации, выход первого элемента И соединен с одним из входов четвертого и пятого элементов И, другие входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами RS-триггера, выходы четвертого и пятого элементов И соединены с одним из входов соответственно второго и третьего элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с выходом третьего элемента И, другой вход которого соединен с тактовым выходом устройства синхронизации, выходы второго и третьего элементов ИЛИ соединены с тактовым входом соответственно первого и второго регистров сдвига, выход первого регистра сдвига соединен с одним из входов шестого элемента И, выход второго регистра сдвига - с одним из входов седьмого элемента И, другие входы шестого и седьмого элементов И подключены соответственно к прямому и инверсному выходам RS-триггера, R и S входы RS-триггера подключены к соответствующим выходам схемы сравнения, информационные входы которой соединены с соответствующими разрядами регистров сдвига, выходы шестого и седьмого элементов И соединены с входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с другим входом восьмого элемента И, выход которого является выходом навигационного модуля.Closest to the proposed technical solution is the navigation module according to the patent for ПМ No. 94695, RU, in which N antennas, an antenna switch for N + 1 input are introduced in order to obtain navigation-time information at the output of the navigation module in the conditions of uncertainty of its orientation in space , a pulse distributor with N + 2 outputs, a synchronization device, two shift registers, a comparison circuit, four OR elements, eight AND elements, a NOT element and an RS trigger, with each antenna connected to one of the inputs the antenna switch, the output of which is connected to the antenna input of the navigation receiver, the information output of which is connected to the input of the synchronization device and one of the inputs of the second element And, the other input of which is connected to the output of the element NOT, the output of the second element And is connected to the information inputs of the shift registers, one the output of the synchronization device is connected to the input of the pulse distributor and to the input of the polling comparison circuit, N + 2 the output of the pulse distributor is connected to the input of the element NOT and one of the inputs of the the third and eighth elements And, 1,2 ... N + 1 the outputs of the pulse distributor are connected to the corresponding control inputs of the antenna switch and the inputs of the first OR element, the output of which is connected to one of the inputs of the first element And, the other input of which is connected to the clock output of the synchronization device, the output of the first element And is connected to one of the inputs of the fourth and fifth elements of And, the other inputs of which are connected respectively to the inverse and direct outputs of the RS trigger, the outputs of the fourth and fifth elements of And are connected to one and from the inputs of the second and third OR elements, respectively, the other inputs of which are connected to the output of the third AND element, the other input of which is connected to the clock output of the synchronization device, the outputs of the second and third OR elements are connected to the clock input of the first and second shift registers, the output of the first shift register connected to one of the inputs of the sixth element And, the output of the second shift register - with one of the inputs of the seventh element And, the other inputs of the sixth and seventh elements And are connected respectively to the direct and inverse outputs of the RS-flip-flop, R and S inputs of the RS-flip-flop are connected to the corresponding outputs of the comparison circuit, the information inputs of which are connected to the corresponding bits of the shift registers, the outputs of the sixth and seventh AND elements are connected to the inputs of the fourth OR element, the output of which is connected to another input the eighth element And, the output of which is the output of the navigation module.

Принцип работы навигационного модуля основан на сравнении навигационно-временной информации, получаемой на выходе навигационного приемника при последовательном подключении к его входу антенн, по разному ориентированных в пространстве, и выбора наилучшей по заданному критерию качества информации для передачи ее на выход модуля.The principle of operation of the navigation module is based on a comparison of the navigation-time information received at the output of the navigation receiver by sequentially connecting antennas differently oriented in space to its input and selecting the best information quality according to a given criterion for transmitting it to the output of the module.

Недостатком навигационного модуля-прототипа является сложность схемотехнической реализации.The disadvantage of the prototype navigation module is the complexity of the circuitry implementation.

Целью технического решения является создание навигационного модуля, обеспечивающего получение навигационно-временной информации на выходе навигационного модуля в условиях неопределенности его ориентации в пространстве при упрощенной схемотехнической реализации.The purpose of the technical solution is to create a navigation module that provides navigation and time information at the output of the navigation module in the conditions of uncertainty of its orientation in space with a simplified circuitry implementation.

Поставленная цель достигается тем, что в навигационный модуль, содержащий N антенн, антенный коммутатор на N входов и навигационный приемник, введен датчик положения, при этом каждая из антенн подключена к одному из входов антенного коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом датчика положения, выход антенного коммутатора подключен к антенному входу навигационного приемника, информационный выход которого является выходом навигационного модуля.This goal is achieved by the fact that in the navigation module containing N antennas, an antenna switch for N inputs and a navigation receiver, a position sensor is introduced, each of the antennas connected to one of the inputs of the antenna switch, the control input of which is connected to the output of the position sensor, output the antenna switch is connected to the antenna input of the navigation receiver, the information output of which is the output of the navigation module.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема навигационного модуля;Figure 1 presents the structural electrical diagram of the navigation module;

Навигационный модуль содержит антенны Ан.1, Ан.2,…Ан.N, по разному ориентированные в пространстве, антенный коммутатор 1, датчик положения 2 и навигационный приемник 3.The navigation module contains antennas An.1, An.2, ... An.N, differently oriented in space, antenna switch 1, position sensor 2 and navigation receiver 3.

Навигационный модуль работает следующим образом. В статическом положении к входу навигационного приемника 3 посредством антенного коммутатора 1 подключена одна из антенн, диаграмма направленности которой в соответствии с ориентацией датчика положения 2 направлена в верхнюю полусферу. При изменении пространственного положения навигационного модуля изменяется и пространственная ориентация датчика положения 2, на выходе которого появляется сигнал, поступающий на управляющий вход антенного коммутатора 1, который подключает к входу навигационного приемника 3 другую антенну, ориентированную в верхнюю полусферу. По сравнению с известным навигационным модулем (патент на ПМ №94695, RU) переключение антенн достигается простым техническим средством. Это позволяет получить заявленный технический результат: упростить схемотехническую реализацию навигационного модуля.The navigation module operates as follows. In a static position, one of the antennas is connected to the input of the navigation receiver 3 through the antenna switch 1, the radiation pattern of which, in accordance with the orientation of the position sensor 2, is directed to the upper hemisphere. When changing the spatial position of the navigation module, the spatial orientation of the position sensor 2 also changes, at the output of which a signal arrives at the control input of the antenna switch 1, which connects to the input of the navigation receiver 3 another antenna oriented in the upper hemisphere. Compared with the known navigation module (patent for PM No. 94695, RU), antenna switching is achieved by a simple technical means. This allows you to get the claimed technical result: to simplify the circuitry implementation of the navigation module.

При реализации навигационного модуля целесообразно использовать серийно выпускаемые миниатюрные элементы антенного коммутатора 1 и датчика положения 2. Например, для реализации навигационного модуля с 4-мя антеннами могут быть использованы следующие элементы: антенный коммутатор РЕ42641 фирмы Peregrine Semiconductor Corp. на 4-е входа и оптический датчик на 4-е положения компании ROHM, представленный в журнале «Компоненты и технологии», №10, 2009 г., стр.60. Датчик определяет изменение положения объекта на 90° вверх, вниз, влево и вправо.When implementing the navigation module, it is advisable to use commercially available miniature elements of the antenna switch 1 and position sensor 2. For example, to implement the navigation module with 4 antennas, the following elements can be used: antenna switch PE42641 from Peregrine Semiconductor Corp. on the 4th input and an optical sensor on the 4th position of the company ROHM, presented in the journal "Components and Technologies", No. 10, 2009, p. 60. The sensor detects a change in the position of the object 90 ° up, down, left and right.

При использовании модуля в составе носимого навигатора целесообразно использовать плоские антенны, размещаемые на разных сторонах корпуса навигатора.When using the module as part of a portable navigator, it is advisable to use flat antennas placed on different sides of the navigator’s case.

Claims

A navigation module containing N antennas, an antenna switch for N inputs and a navigation receiver, characterized in that a position sensor is inserted into it, each of the antennas connected to one of the inputs of the antenna switch, the control input of which is connected to the output of the position sensor, the antenna output the switch is connected to the antenna input of the navigation receiver, the information output of which is the output of the navigation module.