Сигналы и сообщения СНС ГЛОНАСС

1Сигналы радионавигационной системы ГЛОНАССЧастоты сигналов в поддиапазоне L1: fгдеff0102K1= f + КΔf и в поддиапазоне L2: f011= 1602 МГц; Δf = 562,5 кГц, для поддиапазона L1;K2= f + КΔf ,0221= 1246 МГц; Δf = 437,5 кГц, для поддиапазона L2;2Отношение рабочих частот L1 и L2 f / f = 7/9.K2K1K = –7, –6, … 6.Поляризация – правая круговая.Мощность радиосигнала, принимаемого потребителем от НКА ГЛОНАСС-М, на выходеприемной антенны с коэффициентом усиления +3 дБ и при угле места 5° составляет не менееминус 161 дБВт для поддиапазона L1 и не менее минус 167 дБВт для поддиапазона L2Формирование модулирующей последовательности и дальномерного кодаМодулирующая последовательность – сумма по модулю 2 трех двоичных сигналов:- псевдослучайного дальномерного кода, передаваемого со скоростью 511 кбит/с;- навигационного сообщения, передаваемого со скоростью 50 бит/с;- вспомогательного меандрового колебания, передаваемого со скоростью 100 бит/с.Рис.

1. Структура регистра сдвига, формирующего дальномерный кодРис. 2. Схема формирования дальномерного кода ПСПД и синхроимпульсов2Формирование навигационного сообщенияНавигационное сообщение передается строками по 2 с : 1,7 с – цифровая информация, 0,3 с –двоичный код метки времени.Цифровая информация – сумма по модулю 2 двух двоичных последовательностей:- последовательности символов цифровой информации навигационного сообщения вотносительном коде с длительностью символов 20 мс;- последовательности меандра с длительностью символов 10 мс.Двоичный код метки времени – укороченная ПС последовательность длиной 30 символов сдлительностью символов 10 мс, соответствующая образующему полиному g(х) = 1 + х3 + х5Рис.

3. Структурная схема формирования последовательности данныхСтруктура навигационного сообщенияОперативная информация:• оцифровку меток времени НКА;• сдвиг шкалы времени НКА относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС;• относительное отличие несущей частоты излучаемого навигационного радиосигнала отноминального значения;• эфемериды НКА и другие параметры.Неоперативная информация содержит альманах системы, включающий в себя:• данные о состоянии всех НКА системы (альманах состояния);• сдвиг шкалы времени каждого НКА относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС(альманах фаз);• параметры орбит всех НКА системы (альманах орбит);• сдвиг шкалы времени системы ГЛОНАСС относительно UTC(SU) и другие параметры.Навигационное сообщение передается в виде потока цифровой информации (ЦИ), состоящей изсуперкадров , кадров и строк с проверочными символами кода ХеммингаСтруктура суперкадраСуперкадр имеет длительность 2,5 мин и состоит из 5 кадров длительностью 30 с.

Каждый кадрсостоит из 15 строк длительностью 2 с.В пределах каждого суперкадра передается полный объем неоперативной информации(альманах) для всех 24 НКА системы ГЛОНАСС.3Рис. 4. Структура суперкадраНомер кадра в суперкадре12345Номера НКА, для которых в данном кадре передается альманах1–56 – 1011 – 1516 – 2021 - 24Оперативная информация навигационного сообщения и эфемериды НКАСлово m - номер строки в навигационном кадре;Слово tК - время начала кадра внутри текущих суток, исчисляемое в шкале бортового времени.В 5 старших разрядах записывается количество целых часов, прошедших с начала текущихсуток. В 6 средних разрядах записывается количество целых минут, а в младшем разряде количество 30-секундных интервалов, прошедших с начала текущей минуты.Начало суток по бортовому времени спутника совпадает с началом очередного суперкадра;4Слово Вn – признак недостоверности кадра n-го НКА.

Аппаратурой потребителя анализируетсятолько старший разряд этого слова, "1" в котором обозначает факт непригодности данногоспутника для проведения сеансов измерений:Слово tb – порядковый номер временного интервала внутри текущих суток по шкалесистемного времени ГЛОНАСС, к середине которого относится передаваемая в кадреоперативная информация. Длительность данного временного интервала и, следовательно,максимальное значение слова tb определяются значением слова P1;Слово P – признак режима работы НКА по частотно-временной информации, зависит отспособа передачи (ретрансляции) параметров τс, и τGPS;Слово Р1 – признак смены оперативной информации; признак сообщает величину интервалавремени между значениями tb (0, 30, 45 или 60 мин) в данном и предыдущем кадрахСлово Р2 – признак нечетности ("1") или четности ("0") числового значения слова tb (дляинтервалов 30 или 60 минут);Слово Р3 - признак, состояние "1" которого означает, что в данном кадре передается альманахдля 5-ти спутников системы, а состояние "0" означает, что в данном кадре передается альманахдля 4-х спутников;Слово Р4 – признак того, что на текущем интервале времени tb средствами подсистемыконтроля и управления на НКА заложена (1) или не заложена (0) обновленная эфемеридная иличастотно-временная информация.Слово NT – текущая дата, календарный номер суток внутри четырехлетнего интервала, начинаяс 1-го января високосного годаСлово n – номер НКА, излучающего данный навигационный сигнал и соответствующий егорабочей точке внутри орбитальной группировки ГЛОНАСС;Слово FT – фактор точности измерений, характеризующий в виде эквивалентной ошибкипрогнозируемую ошибку измерения псевдодальности, обусловленную набором данных(эфемеридная и частотно-временная информация), излучаемых в навигационном сообщении намомент времени tb.

(минимальна σ = 1 м при FT = 1, максимальна σ = 512 м при FT = 14);Слово Δτn – смещение излучаемого навигационного радиосигнала поддиапазона L2относительно навигационного радиосигнала поддиапазона L1 для n-го НКА Δτ = t – t ,nгде t , t – аппаратурные задержки в соответствующих поддиапазонах;f1f2f1f2Слово М – модификация НКА, излучающего данный навигационный сигнал. Значение "00"означает НКА ГЛОНАСС, "01" – НКА ГЛОНАСС-М ;Слово γ (t ) - относительное отклонение прогнозируемого значения несущей частотыnbизлучаемого навигационного радиосигнала n-го спутника от номинального значения на моментвремени t , вычисляемое с учетом гравитационного и релятивистского эффектовbСлово τ (t ) - сдвиг шкалы времени n-го спутника t относительно шкалы времени системыn bnГЛОНАСС t , равный смещению по фазе ПСПД излучаемого навигационного радиосигнала ncго спутника относительно системного опорного сигнала на момент времени tτ (t ) = t (t ) - t (t );nbcbnbbСлово l - признак недостоверности кадра n-го НКА; l = 0 свидетельствует о пригодностиnnспутника для навигации; l = 1 означает факт непригодности данного спутника для навигации.nСлова x (t ), y (t ), z (t ) – координаты n-го НКА в системе координат ПЗ-90 на момент t ;nbnbnbb (t ), z (t ) – составляющие вектора скорости n-го НКА в системе координатСлова x (t ), yn bn bn bПЗ-90 на момент времени t ;bСлова x (t ), y (t ), z (t ) – составляющие ускорения n-го НКА в системе координат ПЗ-90n bn bn bна момент времени t , обусловленные действием Луны и Солнца;b5Слово E - характеризует "возраст" оперативной информации, то есть интервал времени (вnсутках), прошедший от момента расчета (закладки) оперативной информации до моментавремени t для n-го спутника.

Слово E формируется на борту НКАbnНеоперативная информация навигационного сообщения, альманах системы ГЛОНАССНеоперативная информация (альманах) включает в себя:• данные о шкале времени системы;• данные о шкале времени каждого спутника;• данные об элементах орбит и техническом состоянии всех спутников системы.Слово τ - поправка к шкале времени системы ГЛОНАСС относительно UTC(SU).

Поправка τccAдана на начало суток с номером N ;Слово N –номер четырехлетнего периода, первый год первого четырехлетия соответствует41996 году.Слово τ – поправка на расхождение системных шкал времени GPS(TGPSсоответствии со следующим выражением: Tгде ΔΤ − целая часть, а τGPSGPS–TГЛ= ΔΤ + τGPS) и ГЛОНАСС (Т ) вГЛGPS,- дробная часть расхождения шкал времени, выраженного всекундах. Целая часть расхождения ΔΤ определяется потребителем из навигационногосообщения системы GPS;AСлово N - календарный номер суток внутри четырехлетнего периода, начиная с високосногогода, к которым относятся поправка τ и данные альманаха системы (альманах орбит и альманахcфаз);AСлово n - условный номер спутника в системе, который соответствует номеру занимаемойспутником рабочей точки;Слово НnA - номер несущей частоты навигационного радиосигнала, излучаемого спутником сномером nA;AСлово λ- долгота в системе координат ПЗ-90 первого внутри суток с номером NnAAвосходящего узла орбиты спутника с номером n ;AAСлово tλn - время прохождения первого внутри суток с номером N восходящего узла орбитыAспутника с номером n ;Слово ΔiAnA- поправка к среднему значению наклонения орбиты для спутника с номером n наAмомент tλn (среднее значение наклонения орбиты принято равным 63°);Слово ΔТAnA- поправка к среднему значению драконического периода обращения спутника сAномером n на момент времени tλn (среднее значение драконического периода обращенияспутника принято равным 43200 с);Слово Δ TСлово εAnAnСлово MnAnAA- эксцентриситет орбиты спутника с номером n на момент времени tλn ;AСлово ωA- скорость изменения драконического периода обращения спутника с номером n ;AA- аргумент перигея орбиты спутника с номером n на момент времени tλn ;– признак модификации n-го НКА"01" - ГЛОНАСС-М;(1); "00" - ГЛОНАСС,6Слова В1 и В2 - коэффициенты линейного полинома для определения величины ΔUT1расхождения всемирного UT1 (время Гринвичского меридиана с учетом движения полюса) икоординированного времени UTC(SU) государственного стандарта Российской Федерации:ΔUT1 = UT1 - UTC(SU).АСлово B1 – величина ΔUT1 на начало суток с номером N , измеряется в секундах.Слово B2 – скорость изменения параметра ΔUT1, измеряется в секундах за средние солнечныесутки (с/ссс).АΔUT1 = В1 + В2*(N - N ),TСлово KP – признак ожидаемой секундной коррекции шкалы UTC на величину ±1 с, какпоказано в таблице:Информация о секундной коррекции UTCВ конце текущего квартала коррекции UTC не будетВ конце текущего квартала будет коррекция на плюс 1 с.В конце текущего квартала будет коррекция на минус 1 с.KP000111Признак KP помещается в навигационный кадр не позднее, чем за 8 недель до проведениякоррекции.