195384. lajstromszámú szabadalom • Eljárás mozgó objektumok helyzetének meghatározására műholdas navigációs vevőérzékelő felhasználásával és vételi elrendezés az eljárás foganatosítására
1 195.384 2 A találmány tárgya eljárás mozgó objektumok helyzetének meghatározására műholdas navigációs vevőérzékelfí felhasználásánál, amelynek során a műhold által előirt frekvencián szakaszosan kisugárzott jeleket érzékeljük, egy előírt állandó frekvenciához képest történő megváltozásából adódó Doppler frekvenciát fázis-zárt hurokáramkörrel meghatározzuk, a vett jel szintjét folyamatosan figyeljük és a jel eltűnésekor a fázis-zárt hurokmáramkör frekvencia alapjelet egy az objektum pillanatnyi adataiból és a műhold pálya adataiból számítással extrapolált Doppler alapjellel pótoljuk. A találmány tárgyát képezi ezenkívül az eljárás foganatisítására alkalmas vételi elrendezés is, amelynek vevőérzékelője tartalmaz fázis-zárt hurokáramkört, amely keverőbői, képz-frekvenciás erősítőből, fázisdetektorból, ehhez hozzárendelt referencia oszcillátorból, a fázisdetektor kimenetéhez csatlakoztatott bemenetű feszültségvezéreit oszcillátorból és ennek kimenete, valamint a keverő második bemenete közé kapcsolt frekvenciasokszorozóból áll, és tartalmaz a középfrekvenciás erősítőhöz kapcsolt bemenetű bemeneti jelszint érzékelőt, Doppler frekvenciát erősítő egységet, amelynek bemenete a keverő második bemenetéhez kapcsolódik és a bemeneti jelszint érzékelő bemenetével összekapcsolt bemenetű, a navigációs műhold helyzetéről információt kijelölő blokkot, ahol a Doppler frekvenciát erősítő egység, a bemeneti jelszint érzékelő és a navigációs műhold helyzetéről információt kijelölő blokk számítógép bemenetéivel kapcsolódik. Ilyen típusú műholdas navigációs vevőérzékelőt ismertet a 612.575 lajstromszámú SU szerzői tanúsítvány. Az utóbbi időben a hajókormányzás gyakorlatában széles körben alkalmazzák a műholdas navigációs rendszereket. Az egyik ilyen rendszerhez öt mesterséges hold tartozik, amelyek 1075 km magasságban poláris pályán keringenek. Mindegyik mesterséges hold körülbelül 107 perc alatt fordul meg a föld körül. Ez az idő módosulhat attól függően, hogy a hajó milyen szélességi körön helyezkedik el, és a mesterséges holdak milyen pályán keringenek. Amikor a mesterséges hold felbukkan a horizonton, akkor a hajón lévő műhold-vevőkészülék automatikusan ráhangolódik a műhold adására, veszi annak jeleit és a vételt egészen addig követi, amíg a műhold el nem tűnik a horizonton. A műholddal való kapcsolattartás 10-18 percig tart, és ez az idő függ a műhold magassági szögétől. A műhold 399,968 MHz és 149,988 MHz fix frekvenciákon sugároz. A műhold az információt ± 60°-os löketű fázismoduláció segítségével közvetíti. A műhold által küldött üzenet 2 perces intervallumokból áll. A kétperces intervallum magában foglalja az időjelzést, a szinkronizációs kódot, és pontos információt aműholdminden páros perc elején elfoglalt helyzetéről. A műhold pályán való mozgása következtében a hajó tartózkodási pontjában fg = ± 10 kHz Doppler frekceniaeltolódás jön létre, ha a névleges frekvencia a 399, 968 MHz és fg = ± 3,75 kHz, ha a névleges frekvencia 149, 988 MHz. A hivatkoztatott szerzői tanúsítványban ismertetett vevőérzékelő folyamatosan méri a Doppler eltolódást olymódon, hogy a vett frekvenciát összehasonlítja egy nagystabilitású kvaregenérátor referencia frekvenciájával. Az egymást követő időintervallumokhoz tartózó Doppler frekvenciák integrálásával a Doppler mérések halmaza adódik, amely betöltődik a számítógép memóriájába a hajó kiszámolt helyeiével együtt. A működés során alapvető problémák származhatnak abból, ha a műhold jelének vétele bármely okból (külső zavar vagy fading) megszakad. A zavar megszűnése után ugyanis a műhold jele már nem ugyanazon a frekvencián vehető, mint ícözvetlnül a zavar keletkezése előtt volt, ennek oka a műhold és az objektum relatív elmozdulásában van, amely relatív elmozdulás a Doppler frekcenciaváltozást előidézi. A hivatkoztatott vevőérzékelőben a jel elvesztése esetén a Doppler frekvenciát előre megadott időpontokra extrapolálják. Ehhez az extrapoláláshoz a hajó pillanatnyi helyzetét és a műhol mozgását veszik figyelembe, és a vevőérzékelőt a mindenkor várható frekvenciára állítják be. Ha az extrapolálás helyes, akkor a jel megjelenésekor annak vétele azonnal: lehetővé válik. Az ismert vevőérzékelőben kialakított extrapolációs megoldás azonban nem veszi figyelembe azt a tényt, hogy a hajó illetőleg a vevőérzékelőt tartalmazó mozgó objektum saját maga is változó irányú mozgást végez, vagy végezhet és ez a mozgás befolyásolja a Doppler frekvencia értékét. Ha az extrapolálás nem elegendően pontos, akkor a műhold jelének az ismételt megjelenését a vevőérzékelő nem érzékeli és a vétel megszakad, illetve a jel megkeresésére hosszú időre van szükség, és ez az idő az egyébként is rövid vételi időből veszik el, eredménye pedig a helymeghatározás pontosságának csökkenése. A Doppler frekvencia kiérzékelésén alapuló ismert helymeghatározási módszer pontosságát szintén befolyásolja az körülmény, hogy az objektum önmaga is gyorsuló illetve változó mozgást végezhet, az objektum mozgásából adódó kismértékű frekvenciaeltolódás végsősoron a helymeghatározás pontosságát csökkenti. A találmány feladata olyan eljárás és annak foganatosítására alkalmas vételi elrendezés létrehozása, amely mozgó objektumok esetében a vételi jel ideiglenes elvesztése után képes a vételi jelre gyorsan és nagy pontossággal rátalálni, továbbá amely a helymeghatározáshoz képes figyelembe venni az objektum valóságos mozgásának a Doppler frekvenciára gyakorolt hatását. A kitűzött feladat megoldásához eljárást hoztunk létre mozgó objektumok helyzetének meghatározására műholdas navigációs vevőrzékelő felhasználásával, amelynek során a műhold által előírt frekvencián szakaszosan kisugárzott jeleket érzékeljük, egy előírt állandó frekvenciához képest történő megváltozásából adódó Doppler frekvenciát fázis-zárt hurokáramkörrel meghatározzuk, a vett jel szintjét folyamatosan figyeljük és a jel eltűnésekor a fázis-zárt hurokáramkör frekvencia alapjelét egy az objektum pillanatnyi adataiból és a műhold pályája adataiból számítással extrapolált Doppler alapjellel pótoljuk és a találmány szerint az objektum mindenkori helyzetében méijük annak mozgási adatait és az objektum statikus és változó értékeit és Doppler alapjelként a fázis-zárt hurokáramkörben ezt az időben változó alapjelet használjuk fel. Az eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál a műhold jeleit több egymástól elkülönített vevőérzékelővel figyeljük és a Doppler alapjel időbeni változó értékét a legtökéletesebb minőségű vétel alapján határozzuk meg. A találmány szerinti eljárás során tehát figyelembe vesszük az objektum mozgási adatait is, ebből határozzuk meg a Doppler frekvencia várhrtó értékét, ezáltal a hivatkozott extrapolálás pontosabbá válik, a jel ismételt megjelenésekor a rátalálási valószínűség 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
