Способ кодирования электромагнитного излучения и устройство кодирования

Изобретение относится к кодированию командных сообщений в многоканальных линиях связи и может быть использовано для наведения управляемых ракет на цель. Достигаемый технический результат - повышение точности кодирования за счет исключения формирования ложных командных сообщений. Способ кодирования электромагнитного излучения, при котором формируют многоканальные команды с времяимпульсной модуляцией в виде последовательности пар импульсов, характеризуется тем, что минимальное значение величины периода повторения пар импульсов должно быть больше удвоенного значения максимальной величины временного интервала между импульсами в парах, причем формируют последовательности пар импульсов в виде пачек, каждая из которых содержит не менее двух пар импульсов с равными временными интервалами между импульсами в парах. Устройство кодирования содержит передатчик, генератор импульсов, коммутатор и N идентичных каналов, в каждый из которых входит задатчик командных сообщений, шифратор, управляемый генератор импульсов. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способу и системам кодирования командных сообщений в многоканальных линиях связи, использующих непосредственно времяимпульсную модуляцию (ВИМ) либо с дополнительной амплитудной модуляцией (ВИМ-АМ) для наведения управляемых ракет на цель.

Известен способ измерения координат и устройство для его осуществления [Патент России №2223514 МКИ⁷ G 01 S 13/72], в описании изобретения которого [стр.10] приведен пример способа кодирования электромагнитного излучения (на входе приемника 1), при котором формируют двухканальные команды (по курсу и тангажу) с времяимпульсной модуляцией в виде последовательности пар импульсов, в которой временной интервал между импульсами в парах определяет признак принадлежности команд заданному каналу, а период повторения - величину командного сообщения (координат в системе теленаведения по лучу).

Известна аппаратура кодирования и уплотнения каналов [Основы радиоуправления/Под ред. Вейцеля В.А. и Типугина В.Н. М.: Советское радио, 1973 г., стр.246-248, рис.4.28]. Аппаратура (устройство) кодирования содержит две цепи, состоящие из последовательно соединенных источника (задатчика) командного сообщения, устройства сравнения, формирующего каскада и шифратора, выходы шифраторов из первой и второй цепи подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, третий вход которого соединен с выходом шифратора тактового сигнала, при этом вторые входы устройств сравнения из первой и второй цепи и вход шифратора тактового сигнала соединены с генератором тактовых импульсов, а выход сумматора подключен к передатчику.

Как следует из формирования модулирующего сигнала U_M(t) в радиолинии ВИМ-АМ [Основы радиоуправления/Под ред. Вейцеля В.А. и Типугина В.Н. М.: Советское радио, 1973 г., стр.239, рис.4.22, стр.248, рис.4.29], временной интервал между тактовым (ТИ) и рабочим (РИ) импульсами определяет величину командного сообщения U_кс(t), а стробирующие сигналы (ТС и PC) задают признак принадлежности сообщения заданному каналу. При дополнении тактовых и рабочих импульсов одним (а не двумя) стробирующими импульсами сформируются пары импульсов как в известном способе, при этом временной интервал между тактовым и рабочим импульсами, определяющий величину командного сообщения, эквивалентен периоду повторения этих пар импульсов.

Как следует из изложенного выше, в известном способе и устройстве, его реализующем, могут сформироваться ложные командные сообщения из-за образования ложных пар импульсов при достаточно близком временном расстоянии между соседними парами, что является их недостатком.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности кодирования за счет исключения формирования ложных командных сообщений.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе кодирования электромагнитного излучения, при котором формируют многоканальные команды с времяимпульсной модуляцией в виде последовательности пар импульсов, в которой временной интервал между импульсами в парах определяет признак принадлежности командного сообщения заданному каналу, а период повторения пар - величину командного сообщения, новым является то, что минимальное значение величины периода повторения пар импульсов должно быть больше удвоенного значения максимальной величины временного интервала между импульсами в парах, причем формируют последовательности пар импульсов в виде пачек, каждая из которых содержит не менее двух пар импульсов с равными временными интервалами между импульсами в парах.

Устройство кодирования, реализующее этот способ, содержит передатчик, генератор импульсов и N идентичных каналов, в каждый из которых входит задатчик командных сообщений и шифратор; в него дополнительно введены коммутатор, а в каждый канал - управляемый генератор импульсов, при этом в каждом канале выход задатчика командных сообщений соединен с первым входом управляемого генератора импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен ко входу шифратора, выход которого соединен, соответственно, с одним из N входов коммутатора, соединенного с передатчиком.

В предлагаемом изобретении заявленный способ реализуется следующим образом. Формируют последовательность импульсов с ВИМ, при этом последовательность образуют в виде пар импульсов. Временной интервал между импульсами в парах (τ) определяет признак принадлежности команды конкретному каналу, т.е. τ=const в каждом из N каналов. Величину командного сообщения задают периодом повторения (Т) этих пар, т.е. Т=var в каждом из N каналов. Изменение периода повторения относительно среднего значения, соответствующего нулевому значению командного сообщения, прямо пропорционально изменению величины командного сообщения. При этом минимальное значение величины периода повторения пар импульсов (Т_min) должно быть больше удвоенного значения максимальной величины временного интервала (τ_max) между импульсами в парах, формируемых в одном из N каналов.

Это следует из того, что Т=var, т.е. изменяется в интервале Т_min...Т_max, при этом для исключения формирования ложных команд требуется выполнить условие

откуда

Как следует из выражения (2), (Т_min-τ_max) - это допустимый минимальный временной интервал между вторым импульсом из предыдущей пары и первым из последующей как из своего канала, так и из соседних (в момент переключения каналов).

Таким образом, две пары импульсов содержат одно значение командного сообщения, три пары - два и т.д. При формировании последовательности импульсов с ВИМ, например с временным разделением каналов, количество импульсов в каждом канале должно быть не менее двух пар, при этом для повышения помехоустойчивости во всех каналах или в каких-то отдельно выбранных количество пар, т.е. количество повторов дискретных значений командных сообщений, можно увеличить до требуемой величины. Таким образом формируют последовательности импульсов в виде пачек, каждая из которых содержит не менее двух пар импульсов с равными временными интервалами между импульсами в парах.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами (фиг.1, 2, 3 и 4). На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства кодирования, где: 1 - генератор импульсов (ГИ), 2а, 2б,..., 2n - соответственно первый (К1), второй (К2), ... N-ный (KN) каналы, 3 - задатчик командного сообщения (КС), 4 - управляемый генератор импульсов (УГИ), 5 - компаратор (КМ), 6 - формирователь пилообразного напряжения (ФПН), 7 - формирователь импульсов (ФИ), 8 - шифратор (Ш), 9 - сдвиговый регистр (СР), 10 - внутренний генератор импульсов (ВГИ), 11 - первая логическая схема «ИЛИ» (ЛС1), 12 - коммутатор (КТ), 13 - передатчик (П).

На фиг.2 приведена структурная электрическая схема коммутатора 12 для двухканального устройства кодирования, где: 14а, 14б - формирователи сигналов переключения соответственно первого (ФСП1) и второго (ФСП2) каналов, 15а, 15б - первая и вторая логические схемы «И» (Л1 и Л2) соответственно первого и второго каналов, 16 - схема задержки (СЗ), 17 - третья логическая схема «И» (ЛЗ), 18 - счетчик импульсов (СИ), 19 - схема совпадения (СС), 20 - формирователь импульсного сигнала (ФИС), 21 - «RS» триггер (Т), 22 - вторая логическая схема «ИЛИ» (ЛС2).

На фиг.3 приведены эпюры сигналов на элементах устройства кодирования (фиг.1), где "а" - сигнал на выходе формирователя пилообразного напряжения 6 (сплошная линия) и задатчика командного сообщения (пунктир), "б" - сигнал на выходе формирователя импульсов 7, ″в″ - сигнал на выходе шифратора 8.

На фиг.4 приведены эпюры сигналов на элементах коммутатора 12 (фиг.2), при N=2, где "г" - сигнал на первом входе коммутатора 12, "д" - сигнал на выходе схемы задержки 16, "е" - сигнал на первом выходе "RS" триггера 21, "ж" - сигнал на выходе третьей логической схемы "И" 17, "з" - сигнал на выходе схемы совпадения 19.

В устройстве кодирования в каждом из N каналов выход задатчика командного сообщения 3 соединен с первым входом управляемого генератора импульсов 4. Выход управляемого генератора импульсов 4 соединен со входом шифратора 8. Из каждого N-ного канала вторые входы управляемых генераторов импульсов 4 подключены к выходу генератора импульсов 1, а выходы шифраторов 8 соединены, соответственно, с одним из N входов коммутатора.

Примеры выполнения задатчика командного сообщения 3 и шифратора 8 приведены на фиг.1, при этом выполнение каналов 2а...2n идентично.

Генератор импульсов 1 и внутренний генератор импульсов 10, например стабилизированные по частоте генераторы импульсов. Задатчик командного сообщения 3 может быть выполнен как аналого-цифровой преобразователь, а компаратор 5 - цифровой компаратор. Формирователь пилообразного напряжения 6, например счетчик импульсов. Формирователь импульсов 7, например, ждущий мультивибратор. Передатчик 13 может быть выполнен как в прототипе. Сдвиговый регистр 9, логические схемы «ИЛИ» 11 и 22, логические схемы «И» 15а, 15б и 17, счетчик импульсов 18 и «RS» триггер 21 - обычные цифровые элементы. Схема совпадения 19 выполняется как обычная логическая схема, выделяющая из двоичного числа на выходе счетчика импульсов 18 импульс, соответствующий нужному количеству пар импульсов. Формирователь импульсного сигнала 20, например, ждущий мультивибратор. Схема задержки 16, например, последовательно включенные сдвиговый регистр и внутренний генератор импульсов (см. на фиг.1 блоки 9 и 10).

Заявленное устройство кодирования работает следующим образом. Задатчик командного сообщения 3 формирует сигнал, который в аналоговом виде изображен пунктиром на фиг.3 (эпюра "а"). Этот сигнал поступает на первый вход компаратора 5. Формирователь пилообразного напряжения 6, например, счетчик импульсов, осуществляет счет количества импульсов, поступающих с выхода генератора импульсов 1 на его счетный «С» вход. Сигнал на выходе формирователя пилообразного напряжения 6 в аналоговом виде изображен сплошной линией на фиг.3 (эпюра "а"). Этот сигнал поступает на второй вход компаратора 5. В момент равенства величин этих двух сигналов на выходе компаратора изменяется логический уровень, из которого формирователь импульсов 7 формирует импульс требуемой длительности, приведенный на фиг.3 (эпюра "б"), который поступает на вход установки в нуль (вход «R») формирователя 6 и устанавливает все разряды (на его выходе) в нулевое состояние. После окончания импульса процесс повторяется вновь.

Таким образом, на выходе управляемого генератора импульсов 4 формируются с заданной длительностью импульсы, период повторения Т которых прямо пропорционален величине командного сообщения (эпюра "б" на фиг.3).

Этот сигнал поступает в шифратор 8 на информационный вход (вход «D») сдвигового регистра 9 и сдвигается вправо (в сторону старших разрядов) импульсами, поступающими на вход «С» с выхода внутреннего генератора импульсов 10. Таким образом, сдвиговый регистр 9 осуществляет задержку импульсов (эпюра "б" фиг.3) на величину τ. Эти задержанные и не задержанные импульсы поступают на соответствующие входы логической схемы «ИЛИ» 11, на выходе которой формируются пары импульсов с интервалом τ=τ₁ и периодом повторения Т (эпюра "в" фиг.3).

Аналогично формируются пары импульсов с интервалом τ₂ и периодом повторения Т во втором канале 2б, а затем в третьем (τ₃) и т.д. вплоть до N канала 2n с интервалом τ_n и периодом Т.

Пары импульсов с периодом Т из N каналов поступают на соответствующие N входы коммутатора 12. Например, для двухканального коммутатора - на входы соответственно формирователей сигналов переключения 14а и 14б, а также первые входы логических схем «И» первой 15а и второй 15б. Эпюра сигнала на входе формирователя сигнала переключения 14а приведена на фиг.4 (эпюра "г"). Этот сигнал, задержанный на время τ в схеме задержки 16 (эпюра "д" на фиг.4) поступает на первый вход третьей логической схемы «И» 17, на второй вход которой поступает сигнал с выхода первой логической схемы «И» 15а. Сигналы с выхода «RS» триггера 21 (эпюра "е" на фиг.4) и со второго выхода формирователя сигнала переключения 14б (единичный логический уровень), поступающие соответственно на второй и третий входы логической схемы «И» 15а разрешают прохождение импульсов с первого входа на ее выход. Таким образом, на выходе третьей логической схемы «И» 17 сформируются одиночные импульсы с периодом повторения Т (эпюра "ж" на фиг.4).

Эти импульсы поступают на счетный вход (вход «С») счетчика импульсов 18, который считает количество импульсов и формирует в двоичном параллельном коде на выходе число, соответствующее количеству пар импульсов на входе формирователя сигнала переключения 14а. Задаваясь требуемым количеством пар импульсов на выходе первой логической схемы «И» 15а (например, тремя), соответственно, формируют из логических сигналов, поступающих с разрядов счетчика 18 на входы схемы совпадения 19, на ее выходе импульс с единичным логическим уровнем.

Следовательно, в момент достижения требуемого количества пар импульсов на выходе первой логической схемы «И» 15а (эпюра "г" на фиг.4), на выходе схемы совпадения 19 формируется импульс (эпюра "з" на фиг.4), который по входу «R» обнуляет счетчик импульсов 18, выставляет по входу «R» на прямом входе «RS» триггера 21 нулевой логический уровень (эпюра "е" на фиг.4), запрещающий прохождение импульсов через первую логическую схему «И» 15а и, поступая на вход формирователя импульсного сигнала 20, формируют на его выходе импульс с нулевым логическим уровнем длительностью, равной Т_min, согласно выражению (2).

Таким образом, несмотря на то, что на втором входе логической схемы «И» 15б присутствует импульс с единичным логическим уровнем с инверсного выхода «RS» триггера 21, на выходе логической схемы «И» 15б появятся импульсы лишь после окончания импульса с нулевым логическим уровнем длительностью Т_min на ее третьем входе.

Весь процесс, изложенный выше, повторяется для второго канала и заканчивается поступлением импульса на «S» вход «RS» триггера 21 с выхода формирователя сигнала переключения 14б. Далее все повторяется вновь для первого канала и т.д.

С выходов первой и второй логических схем 15а и 15б соответственно, сигналы поступают на первый и второй входы логической схемы «ИЛИ» 22, на выходе которой поочередно выделяются три пары импульсов из первого канала (эпюра "г" на фиг.4), а затем, например, аналогично три пары из второго канала и т.д.

Сигнал с выхода второй логической схемы «ИЛИ» 22 далее поступает на передатчик 13, где преобразуется в электромагнитное излучение.

Коммутатор 12 для N каналов можно выполнить аналогично, как и для двух каналов, при этом вместо «RS» триггера 21 с двумя состояниями применяют устройство с N состояниями, например, состоящее из последовательно включенных N-входовой логической схемы «ИЛИ», счетчика N импульсов и дешифратора многоразрядного двоичного числа N в одноразрядное N число. Например, при N=10 двоично-десятичное число с выхода счетчика импульсов дешифратором преобразуется в десятичное.

Следовательно, в способе кодирования электромагнитного излучения, за счет того что минимальное значение величины периода повторения пар импульсов должно быть больше удвоенного значения максимальной величины временного интервала между импульсами в парах, причем формируют последовательности пар импульсов в виде пачек, каждая из которых содержит не менее двух пар импульсов с равными временными интервалами между импульсами в парах, исключено формирование ложных командных сообщений.

Введение в устройство кодирования коммутатора, а в каждый канал - управляемого генератора импульсов исключило формирование ложных импульсов.

1. Способ кодирования электромагнитного излучения, при котором формируют многоканальные команды с времяимпульсной модуляцией в виде последовательности пар импульсов, в которой временной интервал между импульсами в парах определяет признак принадлежности командного сообщения заданному каналу, а период повторения пар - величину командного сообщения, отличающийся тем, что минимальное значение величины периода повторения пар импульсов должно быть больше удвоенного значения максимальной величины временного интервала между импульсами в парах, причем формируют последовательности пар импульсов в виде пачек, каждая из которых содержит не менее двух пар импульсов с равными временными интервалами между импульсами в парах.

2. Устройство кодирования, содержащее передатчик, генератор импульсов и N идентичных каналов, в каждый из которых входит задатчик командных сообщений и шифратор, отличающееся тем, что в него дополнительно введены коммутатор, а в каждый канал - управляемый генератор импульсов, при этом в каждом канале выход задатчика командных сообщений соединен с первым входом управляемого генератора импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен ко входу шифратора, выход которого соединен соответственно с одним из N входов коммутатора, соединенного с передатчиком.