[go: up one dir, main page]

RU138807U1 - ATMOSPHERE RADIO SOUNDING SYSTEM WITH PACKAGE METEOROLOGICAL INFORMATION TRANSMISSION - Google Patents

ATMOSPHERE RADIO SOUNDING SYSTEM WITH PACKAGE METEOROLOGICAL INFORMATION TRANSMISSION Download PDF

Info

Publication number
RU138807U1
RU138807U1 RU2013107294/07U RU2013107294U RU138807U1 RU 138807 U1 RU138807 U1 RU 138807U1 RU 2013107294/07 U RU2013107294/07 U RU 2013107294/07U RU 2013107294 U RU2013107294 U RU 2013107294U RU 138807 U1 RU138807 U1 RU 138807U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
arz
information
radiosonde
preflight
recording
Prior art date
Application number
RU2013107294/07U
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU138807U8 (en
Inventor
Вячеслав Элизбарович Иванов
Андрей Викторович Гусев
Олег Васильевич Плохих
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС"
Priority to RU2013107294/07U priority Critical patent/RU138807U8/en
Publication of RU138807U1 publication Critical patent/RU138807U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU138807U8 publication Critical patent/RU138807U8/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

Аэрологический радиозонд с пакетной передачей информации, содержащий собственно аэрологический радиозонд - АРЗ, отличающийся тем, что в состав АРЗ введен блок предполетной подготовки, состоящий из пульта предполетной подготовки и блока контроля и записи параметров АРЗ со следующими соединениями: пульт предполетной подготовки АРЗ через блок контроля и записи параметров АРЗ соединен двунаправленной шиной M1 со входами микроконтроллера АРЗ; блок предполетной подготовки выполнен отдельным конструктивом и соединен с АРЗ; а приемопередатчик АРЗ выполнен по схеме сверхрегенератора и включает в себя последовательно соединенные: формирователь и модулятор суперирующего напряжения, цепь автосмещения и СВЧ-автогенератор, нагруженный на антенну.An aerological radiosonde with packet information containing the aerologic radiosonde itself — ARZ, characterized in that a preflight training unit consisting of a preflight training unit and a control unit for recording and recording ARZ parameters with the following connections is introduced into the ARZ with the following connections: ARZ preflight preparation unit through the control unit and ARZ parameter records are connected by a bi-directional bus M1 with inputs of the ARZ microcontroller; preflight training unit is made by a separate construct and connected to ARZ; and the ARZ transceiver is designed according to a super-regenerator circuit and includes serially connected: a generator and a super-voltage modulator, an auto bias circuit and a microwave oscillator loaded on the antenna.

Description

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована при модернизации и разработке новых систем радиозондирования (СР) с ускоренной передачей телеметрической информации с борта аэрологического радиозонда (АРЗ) на наземную радиолокационную станцию (РЛС).The utility model relates to radio engineering and can be used in the modernization and development of new radiosonde (SR) systems with accelerated transmission of telemetric information from an aerological radiosonde (ARZ) to a ground-based radar station.

Общей проблемой при проектировании и эксплуатации СР является создание высокоточных систем измерения координат АРЗ, недорогих конструктивов АРЗ, обеспечивающих измерение с минимальной погрешностью метеорологических параметров атмосферы (МПА), надежную передачу телеметрической информации с борта АРЗ на наземную РЛС в оперативном радиусе действия системы АРЗ-РЛС. Самостоятельной проблемой при создании и эксплуатации СР является обеспечение надежной и точной передачи телеметрической информации о МПА с борта АРЗ на РЛС в условиях замирания сигнала радиозонда из-за его раскачивания и неравномерной диаграммы направленности антенны.A common problem in the design and operation of SRs is the creation of high-precision ARZ coordinate measurement systems, low-cost ARZ constructs that provide measurement with minimal error of atmospheric meteorological parameters (MPA), reliable transmission of telemetry information from the ARZ to the ground radar within the operational radius of the ARZ-radar system. An independent problem in the creation and operation of SRs is to ensure reliable and accurate transmission of telemetry information about MPA from the ARZ to the radar in conditions of fading of the radiosonde signal due to its swinging and uneven antenna pattern.

Отечественные системы радиозондирования атмосферы (СР) построены по угломерно-дальномерному методу измерения координат, скорости и направления движения радиозонда в свободной атмосфере. Измерение угловых координат: - азимута (β), угла места (ε), а, также, наклонной дальности (Rн) осуществляется радиоимпульсным методом с активным ответом. Особенно эффективным оказалось использование в составе радиозондов сверхрегенеративных приемопередатчиков-ответчиков (СПП). Интенсивное излучение СПП обеспечивает надежную передачу телеметрической информации и сопровождение по угловым координатам. Высокая чувствительность СПП к радиоимпульсному запросному сигналу позволяет сформировать ответный сигнал по дальности в виде короткой паузы в излучении СПП при пониженной мощности передатчика запросных радиоимпульсов РЛС. Весьма важным, в конечном счете, оказывается тот факт, что система определения координат и канал передачи телеметрической информации системы радиозондирования работают на одной несущей частоте (см. В.И. Ермаков и др. "Системы зондирования атмосферы", Гидрометеоиздат, 1977, с.247-249).Domestic atmospheric radiosounding (SR) systems are constructed using the goniometer-range measuring method for measuring coordinates, velocity and direction of radiosonde movement in a free atmosphere. The measurement of the angular coordinates: - azimuth (β), elevation angle (ε), and also inclined range (R n ) is carried out by a radio-pulse method with an active response. Especially effective was the use of super-regenerative transceiver-transponders (SPP) in the composition of radiosondes. Intensive SPP radiation provides reliable transmission of telemetric information and tracking along angular coordinates. The high sensitivity of the SPP to the radio pulse interrogation signal makes it possible to generate a range response signal in the form of a short pause in the radiation of the interferometer with a reduced transmitter power of the interrogation radar pulses. Ultimately, it turns out to be very important that the coordinate determination system and the telemetry information transmission channel of the radio sounding system operate at the same carrier frequency (see V.I. Ermakov et al. "Atmospheric Sensing Systems", Gidrometeoizdat, 1977, p. 247-249).

Известна система радиозондирования атмосферы радиолокационного типа «Метеорит-РКЗ» работающая в диапазоне частот 1780 МГц (см. Ермаков В.И., Кузенков А.Ф., Юрманов В.А. Системы зондирования атмосферы. Л.: Гидрометиздат, 1977. 304 с.; Ламповый радиозонд типа РКЗ снабжен сверхрегенеративным приемопередатчиком (СПП), который совместно с наземной РЛС «Метеорит» обеспечивает измерение угловых координат, наклонной дальности по запросному радиоимпульсу и передачу на РЛС метеорологической информации, которая осуществляется путем амплитудной манипуляции излучения СПП телеметрическим сигналом. Достоинством СР типа «Метеорит-РКЗ» является полная автономность работы, невысокая стоимость измерения МПА в оперативном радиусе действия до 250 км - ПРОТОТИП.The known atmospheric radiosounding system of the radar type "Meteorite-RKZ" operating in the frequency range 1780 MHz (see Ermakov V.I., Kuzenkov A.F., Yurmanov V.A. Atmospheric sounding systems. L .: Gidrometizdat, 1977. 304 s. .; The RKZ-type tube radio probe is equipped with a super-regenerative transceiver (SPP), which, together with the Meteorite ground-based radar, provides measurement of angular coordinates, oblique range from the requested radio pulse and transmission of meteorological information to the radar, which is carried out by amplitude manipulation . Ii CPR radiation telemetry signal type Advantage CP "meteorite-RHM" is a complete autonomy of operation, low cost measurement of MPA in the operational range of up to 250 km - PROTOTYPE.

Недостатком системы, является, низкая помехозащищенность СР при амплитудной модуляции телеметрическим сигналом излучения СПП, большой интервал передачи цикла метеорологической информации (цикла телеметрических частот измерительного преобразователя АРЗ) в течение 20 секунд, что снижает надежность и точность измерения МПА в условиях замирания сигнала АРЗ при его раскачивании.The disadvantage of the system is its low noise immunity during amplitude modulation by the telemetry signal of the SPP radiation, the long transmission interval of the meteorological information cycle (telemetry frequency cycle of the ARZ measuring transducer) for 20 seconds, which reduces the reliability and accuracy of MPA measurements under conditions of ARZ signal fading when it swings .

Технической задачей предлагаемой полезной модели является резкое уменьшение времени передачи метеорологической информации с борта АРЗ на приемную РЛС с повышением общей надежности, т.е. достоверности передаваемой информации.The technical task of the proposed utility model is to drastically reduce the transmission time of meteorological information from the ARZ to the receiving radar with an increase in overall reliability, i.e. reliability of the transmitted information.

Известные СР, находящиеся в эксплуатации на аэрологической сети Росгидромета РЛС типа АВК-1, МАРЛ, «Вектор-М» функционируют совместно с радиозондами типа МРЗ-3. Телеметрическая информация в АРЗ формируется в виде видеоимпульсов вторичного измерительного преобразователя (измерительного генератора), к которому последовательно подключаются сопротивление опорного (калибровочного) резистора, датчика температуры и датчика влажности. АРЗ передает информацию о МПА в течение одного цикла, длительность которого составляет Тц=20 сек., фиг.1. В течение этого интервала времени последовательно в течение 5 сек. передаются частоты каналов: частота опорного (калибровочного) канала с периодом Топ=0.7 мсек и частоты телеметрических (измерительных) каналов температуры и влажности, периоды которых изменяются в зависимости от состояния датчиков в пределах Tt=0.8-60.0 мсек., Тu=0.8-10.0 мсек. Передача частоты каждого канала происходит в течение 5 сек. Информация о МПА содержится в Y-параметре равном отношению периода опорной частоты Топ соответственно к периодам телеметрических частотами Tt, Тu:Known SRs that are in operation on the aerological network of Roshydromet radar type AVK-1, MARL, "Vector-M" operate in conjunction with radiosondes type MRZ-3. The telemetry information in the ARZ is formed in the form of video pulses of a secondary measuring transducer (measuring generator), to which the resistance of the reference (calibration) resistor, temperature sensor and humidity sensor are connected in series. ARP transmits the IPA during one cycle, whose duration is T p = 20 sec., 1. During this time interval, sequentially for 5 sec. Channel frequencies are transmitted: the frequency of the reference (calibration) channel with a period T op = 0.7 ms and the frequencies of the telemetric (measuring) channels of temperature and humidity, the periods of which vary depending on the state of the sensors within T t = 0.8-60.0 ms, T u = 0.8-10.0 ms The frequency transmission of each channel occurs within 5 seconds. Information about the MPA is contained in the Y-parameter equal to the ratio of the period of the reference frequency T op respectively to the periods of telemetric frequencies T t , T u :

Figure 00000002
Figure 00000002

Обработка и выдача метеорологической информации осуществляется в ЭВМ наземной РЛС путем вычисления температуры и влажности по величинам принятых периодов Tоп, Tt, Тu, известным коэффициентам калибровки измерительного преобразователя АРЗ и датчиков с циклом 20 сек. При таком методе передачи телеметрической информации возникают следующие проблемы:Processing and issuing of meteorological information is carried out in a ground-based radar computer by calculating temperature and humidity from the values of the received periods T op , T t , T u , known calibration coefficients of the ARZ measuring transducer and sensors with a cycle of 20 sec. With this method of transmitting telemetric information, the following problems arise:

- большой интервал времени получения метеорологической информации (20 сек) создает проблему его устойчивого приема при замираниях сигнала на больших удалениях радиозонда, поскольку интервал замирания сигнала обычно составляет порядка 2-5 сек. Появление хотя бы одного замирания сигнала в цикле (в течение 20 секунд) передачи информации не позволяет вычислить Y-параметры и получить результат измерений.- a large time interval for obtaining meteorological information (20 sec) creates the problem of its stable reception during signal fading at large distances of the radiosonde, since the signal fading interval is usually about 2-5 seconds. The appearance of at least one signal fading in a cycle (within 20 seconds) of information transfer does not allow calculating the Y-parameters and obtaining the measurement result.

- другая проблема возникает при попадании частоты телеметрических сигналов, вызванных паразитной амплитудной модуляции излучения передатчика АРЗ в полосу пропускания канала угловой автоматики РЛС и нарушении устойчивости автосопровождения АРЗ по угловым координатам.- another problem arises when the frequency of telemetric signals caused by spurious amplitude modulation of the radiation of the ARZ transmitter falls into the passband of the radar automation channel of the radar and the stability of the ARZ auto-tracking along angular coordinates is disturbed.

- третья проблема связана с ограничениями в существующих СР на максимальное значение периода телеметрических частот измерительного преобразователя (ИП) АРЗ равное Ттел. макс=60.0 мсек. Период телеметрических частот ИП определяется сопротивлением соответствующего датчика АРЗ. Это ограничение не позволяет использовать современные датчики температуры с малой постоянной времени на основе бусинковых терморезисторов обладающих большим сопротивлением (порядка 2-4 МОм) на низких температурах порядка минус 80-90°С, т.к. период телеметрических частот в этом случае ИП значительно превышает допустимую величину Ттел. макс=60.0 мсек. и наземной РЛС не обрабатывается.- the third problem is associated with restrictions in existing SRs on the maximum period of the telemetric frequencies of the ARZ measuring transducer (IP) equal to T ph. max = 60.0 ms The period of the telemetric frequencies of the SP is determined by the resistance of the corresponding ARZ sensor. This limitation does not allow the use of modern temperature sensors with a small time constant based on bead thermistors with high resistance (of the order of 2-4 MΩ) at low temperatures of the order of minus 80-90 ° C, because the period of telemetric frequencies in this case, the IP significantly exceeds the permissible value of T tel. max = 60.0 ms and ground radar is not processed.

- дополнительные трудности возникают при приеме импульсного телеметрического сигнала в приемном устройстве РЛС при изменении периода видеоимпульсов в значительных пределах Ттел=1,5-60,0 мсек, поскольку изменяется их скважность, постоянная составляющая сигнала в десятки раз, что затрудняет работу порогового устройства измерителя периода импульсов.- additional difficulties arise when receiving a pulsed telemetric signal in the radar receiver when the period of video pulses changes within a significant range of T bodies = 1.5-60.0 ms, since their duty cycle is changed, the constant component of the signal is tens of times, which complicates the operation of the threshold device of the meter pulse period.

Техническим результатом предлагаемого решения является:The technical result of the proposed solution is:

- повышение надежности телеметрической информации передаваемой с борта АРЗ на наземную РЛС;- improving the reliability of telemetric information transmitted from the aircraft to the ground radar;

- повышение точности измерения координатно-телеметрической информации (КТИ) передаваемой с борта АРЗ на наземную РЛС;- improving the accuracy of measuring coordinate telemetry information (CTI) transmitted from the ARZ to the ground radar;

- получение новых характеристик измеряемых параметров атмосферы, например, турбулентности атмосферы;- obtaining new characteristics of the measured atmospheric parameters, for example, atmospheric turbulence;

- а главное это существенное снижение времени передачи МПА с борта АРЗ, т.е. количество измерений МПА в единицу времени резко возрастает..- and most importantly, this is a significant reduction in the time of transmission of MPA from the ARZ, i.e. the number of MPA measurements per unit time increases sharply ..

Для решения этой задачи предлагается система аэрологический радиозонд с пакетной передачей информации, содержащий собственно аэрологический радиозонд - АРЗ и блок предполетной подготовки АРЗ, состоящий из пульта предполетной подготовки и блока контроля и записи параметров АРЗ со следующими соединениями: пульт предполетной подготовки АРЗ через блок контроля и записи параметров АРЗ соединен двунаправленной шиной M1 со входами микроконтроллера АРЗ; блок предполетной подготовки выполнен отдельным конструктивом и соединен с аэрологическим радиозондом на время ввода формата пакетной информации, также по желанию заказчика может быть решен программно в микроконтроллере АРЗ; приемо-передатчик аэрологического радиозонда выполнен по схеме сверхрегенератора и включает в себя последовательно соединенные: формирователь и модулятор суперирующего напряжения, цепь автосмещения и СВЧ-автогенератор, нагруженный на антенну.To solve this problem, an aerological radiosonde system with packet data transmission is proposed that contains the aerological radiosonde itself — ARZ and the ARZ pre-flight preparation unit, consisting of the pre-flight preparation console and the ARZ parameters monitoring and recording unit with the following connections: ARZ pre-flight preparation console through the monitoring and recording unit ARZ parameters are connected by a bidirectional M1 bus with the inputs of the ARZ microcontroller; the preflight preparation unit is made by a separate construct and connected to the upper-air radio probe for the time of entering the packet information format; it can also be decided programmatically in the ARZ microcontroller at the request of the customer; The upper-air radiosonde transceiver is designed according to a super-regenerator circuit and includes serially connected: a generator and a super-voltage modulator, an auto bias circuit and a microwave oscillator loaded on the antenna.

На фиг.1 приведена структурная схема аэрологического радиозонда с пакетным методом передачи телеметрической информации, на которой показано:Figure 1 shows the structural diagram of the aerological radiosonde with a batch method for transmitting telemetric information, which shows:

1 - метеорологические параметры атмосферы (МПА), а именно: температура, давление, влажность и др.; 2 - аэрологический цифровой радиозонд (АРЗ); 3 - блок первичных и вторичных преобразователей МПА (БПВП); 4 - микроконтроллер АРЗ (МК); 5 - устройство сопряжения; 6 - вычислитель; 7 - формирователь и модулятор суперирующего напряжения сверхрегенеративного приемо-передатчика (СПП); 8 - цепь автосмещения (АС); 9 - СВЧ автогенератор СПП; 10 - блок предполетной подготовки (БПП) АРЗ; 11 - блок контроля и записи параметров АРЗ; 12 - пульт предполетной подготовки (ППП); 13 - наземная РЛС.1 - meteorological parameters of the atmosphere (MPA), namely: temperature, pressure, humidity, etc .; 2 - aerological digital radiosonde (ARZ); 3 - block of primary and secondary converters MPA (BPVP); 4 - microcontroller ARZ (MK); 5 - interface device; 6 - calculator; 7 - shaper and modulator of the super-voltage super-regenerative transceiver (SPP); 8 - auto-bias circuit (AC); 9 - microwave oscillator SPP; 10 - block preflight training (BPP) ARZ; 11 - control unit and recording parameters ARZ; 12 - pre-flight training console (IFR); 13 - ground radar.

АРЗ 2 в целом по фиг.1 имеет следующие соединения. Метеорологические параметры атмосферы МПА1 соединены с метеовходами АРЗ 2, выход которого через антенну А1 радиоканалом соединен с антенной А2 РЛС13; блок предполетной подготовки АРЗ 10 содержит пульт предполетной подготовки 12, который через блок контроля и записи параметров АРЗ 11 двунаправленной шиной M1 соединен с вычислителем и формирователем ПТИ 6 АРЗ 2; метеовходы АРЗ 2 соединены с блоком первичных и вторичных преобразователей МПАЗ, выходы которого через устройство сопряжения 5 соединены с вычислителем и формирователем ППИ6, выход которого через СПП4, затем через цепь АС СПП8 и СВЧ-АГ СПП9 соединены с антенной А1, которая и является выходом АРЗ 2.ARZ 2 as a whole in FIG. 1 has the following compounds. The meteorological parameters of the atmosphere MPA1 are connected to the weather inputs of ARZ 2, the output of which through the antenna A1 via a radio channel is connected to the antenna A2 of the radar13; the pre-flight preparation unit ARZ 10 comprises a pre-flight preparation unit 12, which is connected to the calculator and shaper PTI 6 ARZ 2 through the control unit and recording parameters of the ARZ 11 with a bi-directional bus M1; ARZ 2 weather inputs are connected to the MPAZ primary and secondary converters block, the outputs of which through the interface device 5 are connected to the calculator and shaper PPI6, the output of which is through SPP4, then through the AS SPP8 and SHF-AG SPP9 circuits are connected to the A1 antenna, which is the ARZ output 2.

На фиг.2 изображены временные диаграммы, поясняющие принцип передачи телеметрической информации в серийной СР типа АВК-МРЗ. На фиг.1 изображен полный временной цикл Тц работы измерительного генератора радиозонда МРЗ-3, включающий временные интервалы опорного канала Топ, канала температуры Тt, канала влажности Тu, канала давления Тд серийной СР типа АВК-МРЗ.Figure 2 shows timing diagrams explaining the principle of transmitting telemetric information in a serial SR type AVK-MP3. Figure 1 shows the complete time cycle T c of the measuring generator of the MRZ-3 radiosonde, including the time intervals of the reference channel T op , the temperature channel T t , the humidity channel T u , the pressure channel T d of the serial CP type AVK-MRZ.

На фиг.3 изображен фрагмент структуры цифрового пакета телеметрической информации АРЗ.Figure 3 shows a fragment of the structure of the digital package of telemetric information ARZ.

На фиг.4 приведена структура информационного пакета.Figure 4 shows the structure of the information package.

Указанные узлы и блоки СР могут быть выполнены на следующих элементах: датчики температуры и влажности 3 могут быть выполнены, например, по патентам РФ №2162238, №2162239, №2242752; датчик давления 3 может быть выполнен на основе датчиков МР см. КАТАЛОГ фирмы МОТОРОЛА, 2007 г; измерительный преобразователь может быть реализован по патенту №53462;The specified nodes and blocks of the SR can be performed on the following elements: temperature and humidity sensors 3 can be performed, for example, according to the patents of the Russian Federation No. 2162238, No. 2162239, No. 2242752; pressure sensor 3 can be performed on the basis of MR sensors; see CATALOG of MOTOROLA company, 2007; a measuring transducer can be implemented according to patent No. 54462;

устройство сопряжения 5, вычислитель и формирователь ПТИ 6, формирователь и модулятор суперирующего напряжения СПП 9 могут быть выполнены на микроконтроллере МК 4, который может быть реализован, например, на микросхемах семейства LPC2101FBD48, см. Микроконтроллеры АРМ7. Пер. с англ. - М.: «Додека-XXI», 2006.; цепь автосмещения АС СПП 8, СВЧ-АГ СПП 7, антенна А1 могут быть выполнены по материалам патентов РФ №2172965, №2214614, №2470323, патентов на полезные модели №50682, №49283, №56001; штатная аэрологическая РЛС 13 может быть использована типа АВК-1, МАРЛ, «Вектор-М», (см. Иванов В.Э., Фридзон М.Б., Ессяк С.П. «Радиозондирование атмосферы.the interface device 5, the calculator and former of the PTI 6, the generator and modulator of the supervising voltage SPP 9 can be performed on the microcontroller MK 4, which can be implemented, for example, on microcircuits of the LPC2101FBD48 family, see ARM7 microcontrollers. Per. from English - M .: "Dodeca-XXI", 2006 .; auto-bias circuit AS SPP 8, Microwave-AG SPP 7, antenna A1 can be made according to the materials of Russian patents No. 2172965, No. 2214614, No. 2470323, patents for utility models No. 50682, No. 49283, No. 56001; standard aerological radar 13 can be used of the type AVK-1, MARL, "Vector-M" (see Ivanov V.E., Fridzon MB, Yesyak SP "Radio sounding of the atmosphere.

Предлагаемый аэрологический радиозонд с пакетной передачей телеметрической информации работает следующим образом.The proposed aerological radiosonde with packet transmission of telemetric information works as follows.

На входе СР действуют метеорологические параметры атмосферы (МПА) 1: температура, влажность, давление. В состав аэрологического радиозонда АРЗ 2 входят: блок первичных (датчиков) и вторичных (измерительных) преобразователей МПА 3, микроконтроллер АРЗ МК 4, в состав которого соответственно входят - устройство сопряжения 5, вычислитель и формирователь пакетной телеметрической информации (ПТИ) 6, формирователь и модулятор суперирующего напряжения СПП 9, в состав СПП входят цепь автосмещения АС СПП 8, СВЧ-автогенератор СВЧ-АГ СПП 7 и приемопередающая антенна А1. В состав устройства предполетной подготовки УПП АРЗ 10 входят блок контроля и записи параметров АРЗ 11 и пульт предполетной подготовки АРЗ 12.At the inlet of the SR, the meteorological parameters of the atmosphere (MPA) 1: temperature, humidity, pressure. The ARZ 2 aerological radiosonde includes: a block of primary (sensors) and secondary (measuring) transducers MPA 3, a microcontroller ARZ MK 4, which accordingly includes an interface device 5, a transmitter and a shaper of packet telemetry information (PTI) 6, a shaper, and SPP 9 supervising voltage modulator; SPP includes the autoset circuit AC SPP 8, the microwave autogenerator SHF-AG SPP 7 and the transceiver antenna A1. The structure of the pre-flight preparation device for SCP-ARZ 10 includes a control unit for recording and recording the parameters of the ARZ 11 and a pre-flight preparation console for the ARZ 12.

Блок предполетной подготовки 10 предназначен для ввода информация о первичных параметрах АРЗ (рабочей частоты передатчика, калибровочных коэффициентов датчиков) и контроля его функционирования перед запуском. С помощью пульта предполетной подготовки АРЗ 12, блока контроля и записи параметров АРЗ информация загружается через интерфейс ввода-вывода типа RS-232 в микроконтроллер МК 4 радиозонда АРЗ 2. Метеорологические параметры атмосферы МПА 1, например, температура, влажность, давление воздействуют на блок первичных (датчиков) и вторичных (измерительных) преобразователей АРЗ 3, выходные электрические сигналы которого в виде уровня напряжения, частоты или длительности видеоимпульсов подаются на вход устройства сопряжения 5, с выхода которого в виде цифрового кода поступают на вычислитель и формирователь пакетной телеметрической информации (ПТИ) 6 микроконтроллера 4. В вычислителе 6 происходит статистическая обработка телеметрической информации, полученная от каждого датчика в течение одного цикла измерения равного 2 секундам. Каждый цикл измерения обеспечивает в течение 2 секунд определение всех МПА. Далее в процессоре МК 4 формируется цифровой пакет телеметрической информации, фиг.2. В структуру пакета вводится ряд служебной информации обеспечивающей синхронизацию телеметрических каналов внутри пакета и синхронизацию текущего потока пакетов, который далее поступает на вход СПП АРЗ. СПП содержит генератор и модулятор суперирующего напряжения 9, цепь автосмещения 8, СВЧ-автогенератор и приемопередающую антенну А1.Preflight preparation unit 10 is designed to enter information on the primary parameters of the ARZ (operating frequency of the transmitter, calibration coefficients of the sensors) and control its operation before launch. Using the ARZ 12 preflight preparation console, the ARZ parameters monitoring and recording unit, information is downloaded via the RS-232 type I / O interface to the MK 4 microcontroller of the ARZ 2 radiosonde. Meteorological atmospheric parameters MPA 1, for example, temperature, humidity, pressure, affect the primary unit (sensors) and secondary (measuring) transducers ARZ 3, the output electrical signals of which in the form of a voltage level, frequency or duration of video pulses are fed to the input of the interface device 5, the output of which is in the form The digital code is supplied to a calculator and a generator packet telemetry information (PTI) 6 microcontroller 4. The calculator 6 occurs statistical processing telemetry data obtained from each sensor during a measurement cycle of 2 seconds. Each measurement cycle provides within 2 seconds the determination of all MPA. Next, in the processor MK 4 is formed a digital packet of telemetric information, figure 2. A number of overhead information is introduced into the packet structure, which ensures synchronization of telemetric channels within the packet and synchronization of the current packet stream, which is then fed to the input of the ARP. The SPP contains a generator and a modulator of a super-voltage 9, an auto-bias circuit 8, a microwave oscillator, and a transceiver antenna A1.

Генератор и модулятор суперирующего напряжения реализованы в структуре МК 4, их параметры регулируются программно. Принцип работы СПП и методы модуляции его излучения подробно описаны в патентах РФ №2172965, №2214614, №2470323, патентах на полезные модели №50682, №49283, №56001.The generator and modulator of the supervising voltage are implemented in the structure of MK 4, their parameters are regulated by software. The principle of operation of the SPP and methods for modulating its radiation are described in detail in RF patents No. 2172965, No. 2214614, No. 2470323, utility patents No. 50682, No. 49283, No. 56001.

Сигнал излученный АРЗ 2, содержащий телеметрическую информацию в пакетном виде принимается антенной А2 РЛС 13.The signal emitted by ARZ 2 containing telemetry information in a packet form is received by the antenna A2 of the radar 13.

Для обеспечения необходимой точности преобразования телеметрической информации, выработки точного времени циклов работы радиозонда, стабилизации суперирующей (поднесущей) частоты СПП и величины ее модуляции, синхронизации сигналов в АРЗ 2 используется микроконтроллер МК 4. При использовании процессора МК 4 осуществляется программная реализация всех необходимых функций для работы радиозонда. Программирование МК 4, ввод-вывод технологической информации при производстве и эксплуатации АРЗ осуществляется по последовательному интерфейсу RS-232. Применение МК в аэрологическом радиозонде позволяет осуществить современные более эффективные методы модуляции параметров поднесущей частоты, например, - бинарную частотную (ЧИМ) и фазовую (ФИМ) импульсную модуляцию суперирующей частоты (BPSK). Осуществление ЧИМ и ФИМ суперирующей частоты с помощью МК осуществляется программно. В этом случае прием и демодуляция телеметрического сигнала наземной РЛС намного упрощается т.к. опорный сигнал необходимый для нормальной работы частотного или фазового детектора в канале телеметрии приемного устройства РЛС достаточно просто синхронизируется при стабильной частоте суперирующих импульсов. Важнейшей задачей МК 4 является формирование пакетного режима передачи телеметрической информации. Передача пакетов производится в одностороннем (симплексном) режиме от радиозонда к аэрологическому комплексу. Битовая информация передаются известным методом частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) поднесущей (суперирующей) частоты СПП.To ensure the necessary accuracy of converting telemetric information, generating the exact time of the radiosonde operation cycles, stabilizing the super-power (subcarrier) frequency of the SPP and the magnitude of its modulation, synchronizing signals in ARZ 2, the MK 4 microcontroller is used. When using the MK 4 processor, all necessary functions are programmed to work radiosonde. MK 4 programming, input-output of technological information during the production and operation of ARZ is carried out via the RS-232 serial interface. The use of MC in an aerological radiosonde allows implementing modern more effective methods of modulating the parameters of the subcarrier frequency, for example, binary frequency (PFM) and phase (PIM) pulse modulation of the superficial frequency (BPSK). The implementation of the PFM and PIM superficial frequency using MK is carried out programmatically. In this case, the reception and demodulation of the telemetric signal of the ground-based radar is much easier. the reference signal necessary for the normal operation of the frequency or phase detector in the telemetry channel of the radar receiver is quite simply synchronized with a stable frequency of superimposing pulses. The most important task of MK 4 is the formation of a batch mode for transmitting telemetric information. Packets are transmitted in one-way (simplex) mode from a radiosonde to an aerological complex. Bit information is transmitted by the well-known method of pulse frequency modulation (PFM) subcarrier (superimposed) frequency SPP.

Поскольку информационная полоса частот координатно-телеметрической информации не превышает ΔF<0,5 Гц [1], ее обновление осуществляется с темпом не реже один раз в две секунды. Вносимая в радиоканал избыточность позволяет исправлять отдельные битовые ошибки, которые могут возникать вследствие воздействия помех, и многократно дублировать пакеты для борьбы с замираниями сигнала (в основном из-за пространственных колебаний АРЗ). Скорость передачи данных в канале составляет 2,4 кбит/с. Способ кодирования бит - самосинхронизирующийся код типа - Манчестер 2. Пакет передается без изменений в течении 2 сек. По окончанию передачи текущего пакета, сразу начинается передача нового пакета. Временных пауз между пакетами нет. Пакет состоит из двух частей. Первая часть - оперативно изменяющаяся информация. Вторая часть - дополнительная информация, которая передается гораздо реже.Since the information frequency band of coordinate-telemetric information does not exceed ΔF <0.5 Hz [1], its updating is carried out at a rate of at least once every two seconds. The redundancy introduced into the radio channel makes it possible to correct individual bit errors that may occur due to interference and to duplicate packets repeatedly to combat signal fading (mainly due to spatial oscillations of the ARZ). The data transfer rate in the channel is 2.4 kbps. The bit encoding method is a self-synchronizing type code - Manchester 2. The packet is transmitted unchanged for 2 seconds. At the end of the transfer of the current packet, immediately begins the transfer of a new packet. There are no temporary pauses between packets. The package consists of two parts. The first part is the rapidly changing information. The second part is additional information, which is transmitted much less frequently.

Всегда передается номер параметра и его значение. Структура одного из вариантов информационного пакета, передаваемого АРЗ, показана на фиг.3. Общая длина пакета равна 30 байт×8=240 бит. Для скорости передачи 2400 бит/с это означает, что за 2 секунды передается 20 одинаковых пакетов. Таким образом, телеметрическая информация в пакете передается в 200 раз быстрее, чем в известном режиме. Такая избыточность позволяет обойтись без помехоустойчивого кодирования. Восстановление ошибочных битов выполняется путем корреляционного анализа нескольких смежных пакетов. В теле пакета передаются данные телеметрического канала, это - первичные данные измерений (температура, влажность, давление и т.п.), и дополнительные вспомогательные данные в резервном канале. Важно отметить, что пакетный метод передачи информации с борта радиозонда позволяет использовать в качестве первичных преобразователей метеорологические датчики любого типа, отвечающих требованиям по точности градуировки статической характеристики преобразования (СХП), сохранности, динамическим параметрам.The parameter number and its value are always transmitted. The structure of one of the options for the information packet transmitted by the ARZ is shown in FIG. 3. The total packet length is 30 bytes × 8 = 240 bits. For a transmission speed of 2400 bps, this means that 20 identical packets are transmitted in 2 seconds. Thus, telemetric information in a packet is transmitted 200 times faster than in the known mode. Such redundancy eliminates the need for error-correcting coding. Error bit recovery is performed by correlation analysis of several adjacent packets. The telemetry channel data is transmitted in the packet body, this is the primary measurement data (temperature, humidity, pressure, etc.), and additional auxiliary data in the backup channel. It is important to note that the batch method of transmitting information from the radiosonde allows using any type of meteorological sensors as primary transducers that meet the requirements for the accuracy of calibration of the static conversion characteristic (SHP), safety, and dynamic parameters.

Таким образом, применение пакетной передачи телеметрической информации в радиолокационные СР позволяет:Thus, the use of packet transmission of telemetric information in radar SR allows you to:

- уменьшить длительность цикла передачи информации до 1-2 сек, тем самым повысить надежность приема телеметрической информации в условиях сильных замираний сигнала АРЗ;- reduce the duration of the information transfer cycle to 1-2 seconds, thereby increasing the reliability of receiving telemetric information in conditions of strong fading ARZ signal;

- снизить уровень паразитной амплитудной модуляции (ПАМ) сигнала АРЗ за счет более однородного характера ПТИ и повысить устойчивость автоматического сопровождения АРЗ по угловым координатам.- reduce the level of parasitic amplitude modulation (PAM) of the ARZ signal due to the more uniform character of the IPR and increase the stability of automatic ARZ tracking in angular coordinates.

- снять ограничения на длительность периодов измерительного преобразователя АРЗ и расширить возможность применения различных типов датчиков МПА.- remove restrictions on the duration of the periods of the ARZ measuring transducer and expand the possibility of using various types of MPA sensors.

Таким образом, при использовании предлагаемого в материалах заявки пакетного метода передачи телеметрической информации с борта АРЗ на наземную РЛС указанные выше недостатки серийных СР устраняются, что, в конечном счете, существенно повышает эксплуатационные характеристики отечественной СР.Thus, when using the package method proposed in the application materials for transmitting telemetry information from the ARZ to the ground-based radar, the above-mentioned shortcomings of serial SRs are eliminated, which, ultimately, significantly increases the operational characteristics of the domestic SR.

Claims (1)

Аэрологический радиозонд с пакетной передачей информации, содержащий собственно аэрологический радиозонд - АРЗ, отличающийся тем, что в состав АРЗ введен блок предполетной подготовки, состоящий из пульта предполетной подготовки и блока контроля и записи параметров АРЗ со следующими соединениями: пульт предполетной подготовки АРЗ через блок контроля и записи параметров АРЗ соединен двунаправленной шиной M1 со входами микроконтроллера АРЗ; блок предполетной подготовки выполнен отдельным конструктивом и соединен с АРЗ; а приемопередатчик АРЗ выполнен по схеме сверхрегенератора и включает в себя последовательно соединенные: формирователь и модулятор суперирующего напряжения, цепь автосмещения и СВЧ-автогенератор, нагруженный на антенну.
Figure 00000001
An aerological radiosonde with packet information containing the aerologic radiosonde itself — ARZ, characterized in that a preflight training unit consisting of a preflight training unit and a control unit for recording and recording ARZ parameters with the following connections is introduced into the ARZ with the following connections: ARZ preflight preparation unit through the control unit and ARZ parameter records are connected by a bi-directional bus M1 with inputs of the ARZ microcontroller; preflight training unit is made by a separate construct and connected to ARZ; and the ARZ transceiver is designed according to a super-regenerator circuit and includes serially connected: a driver and a modulator of a supervising voltage, an auto-bias circuit, and a microwave oscillator loaded on the antenna.
Figure 00000001
RU2013107294/07U 2013-02-19 2013-02-19 AEROLOGICAL RADIO PROBE WITH PACKET TRANSMISSION OF METEOROLOGICAL INFORMATION RU138807U8 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013107294/07U RU138807U8 (en) 2013-02-19 2013-02-19 AEROLOGICAL RADIO PROBE WITH PACKET TRANSMISSION OF METEOROLOGICAL INFORMATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013107294/07U RU138807U8 (en) 2013-02-19 2013-02-19 AEROLOGICAL RADIO PROBE WITH PACKET TRANSMISSION OF METEOROLOGICAL INFORMATION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU138807U1 true RU138807U1 (en) 2014-03-27
RU138807U8 RU138807U8 (en) 2014-08-20

Family

ID=50343144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013107294/07U RU138807U8 (en) 2013-02-19 2013-02-19 AEROLOGICAL RADIO PROBE WITH PACKET TRANSMISSION OF METEOROLOGICAL INFORMATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU138807U8 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571870C1 (en) * 2014-09-08 2015-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" Atmospheric sounding radar system
RU2576023C1 (en) * 2014-08-05 2016-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" Unified atmosphere radio sounding system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576023C1 (en) * 2014-08-05 2016-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" Unified atmosphere radio sounding system
RU2571870C1 (en) * 2014-09-08 2015-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" Atmospheric sounding radar system

Also Published As

Publication number Publication date
RU138807U8 (en) 2014-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5672975A (en) Two-wire level transmitter
EP2591321B1 (en) Calibration of a distance measuring device
US4631538A (en) Single frequency multitransmitter telemetry system
US4630314A (en) Meteor burst communication system
EP3270111B1 (en) A method and a system for test and calibration of wireless consumption meters
CN105549379A (en) Synchronous measurement apparatus based on high precision time reference triggering and method thereof
CN104730502A (en) Arbitrary height analog device of pulse-system radio altimeter
CN104596359B (en) Wireless initiator based on satellite time transfer and WIFI communication
CN109459775A (en) A kind of transmission tower deformation monitoring system that low rate is transmitted at a distance and method
RU138807U1 (en) ATMOSPHERE RADIO SOUNDING SYSTEM WITH PACKAGE METEOROLOGICAL INFORMATION TRANSMISSION
CN109581369A (en) The radar altimeter of non-homogeneous multichannel perseverance difference frequency system
CN204405834U (en) A kind of pulse regime radio altimeter arbitrary height analogue means
US9151687B2 (en) Measuring apparatus
RU2529177C1 (en) System for radio probing atmosphere with packet transmission of meteorological information
US20170168154A1 (en) A method, a system, a transponder, and a position detection apparatus for a precise measurement of a position
US8279110B2 (en) Method and device for determining the angle of bearing in a TACAN type radionavigation system
RU2571870C1 (en) Atmospheric sounding radar system
RU106395U1 (en) DIGITAL RADIO PROBE WITH SUPERREGERATIVE RECEIVER
CN205656744U (en) Disconnected signal wireless transmission system during earthquake in well
KR100907249B1 (en) Time Information Estimation Method Considering Clock Drifting Effect in Radiodetermination
RU2576023C1 (en) Unified atmosphere radio sounding system
CN110071851B (en) System and method for measuring flight test data delay
RU146511U1 (en) DEVICE FOR MONITORING METEO-STOP AND TRANSMITTING METEO-INFORMATION ON SATELLITE CHANNELS
RU2787777C1 (en) Radar system for sounding the atmosphere with a phase-modulated telemetry channel
Plokhikh et al. Packet method of data transmission in radar and radio navigation upper-air sounding systems

Legal Events

Date Code Title Description
TH1K Reissue of utility model (1st page)
TK1K Correction to the publication in the bulletin (utility model)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG1K- IN JOURNAL: 9-2014 FOR TAG: (54)

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20150220