Система дифференциальной коррекии и мониторинга, страница 2

Он образуетсярадиосигналами L1 СДКМ и навигационными радиосигналами открытогодоступа ГЛОНАСС и GPS в диапазонах частот L1, L2, L3, L5.Спутники ГЕОСДКМСпутникиГлонасс - МL1 СДКМL1OFL2OFСпутникиГлонасс - КL1OFL2OFL3OCСпутникиGPSL1L2CL5Навигационная аппаратура потребителяРисунок 1 Интерфейс между ПКА и НАП системы СДКМРисунок 1 – Интерфейс от ПКА до НАП для СДКМОГ системы ГЛОНАСС содержит НКА модификации «Глонасс-М» и«Глонасс-К».

«Глонасс-М» излучают навигационные радиосигналы открытогодоступа с частотным разделением (OF) в двух частотных диапазонах: L1 и L2.НКА, находящиеся в противоположных точках одной и той же орбитальнойплоскости (антиподные НКА), могут излучать навигационные радиосигналыOF на одинаковых несущих частотах.Редакция 1 2011ИКД СДКМ13ОАО «Российские космические системы»НКА «Глонасс-К» первого этапа наряду с сигналами L1OF и L2OFдополнительно излучают в диапазоне L3 радиосигналы открытого доступаL3OC с кодовым разделением.Интерфейс сигналов L1OF и L2OF, излучаемых НКА модификации«Глонасс-М» и «Глонасс-К», регламентируется документом ИКД ГЛОНАСС«Навигационный радиосигнал в диапазонах L1, L2 открытого доступа счастотным разделением», 2010, редакция 5.2.Интерфейс сигнала L3OC, излучаемого НКА модификации «Глонасс-К»,регламентируется документом ИКД ГЛОНАСС «Навигационный радиосигнал вдиапазоне L3 с открытым доступом и кодовым разделением», 2011, редакция 1.СигналL1СДКМ,излучаемыйспутникаминаГСО,являетсяинформационным и передает дифференциальные поправки и данные оцелостности ГНСС потребителям навигационных радиосигналов.Редакция 1 2011ИКД СДКМ14ОАО «Российские космические системы»2Общие положения2.1Определение интерфейсного контрольного документа СДКМ2.1.1 Настоящий интерфейсный контрольный документ (ИКД)определяет параметры интерфейса радиосигналов, излучаемыхПКАСДКМ в диапазоне L1.2.2Согласование и изменение ИКД2.2.1 Разработчиком ИКД является ОАО «Российские космическиесистемы» – головная организация по созданию СДКМ.ОАО «Российские космические системы» несет ответственность заподготовку,согласование,изменение,сохранениеиофициальноепредставителямиФедеральногораспространение ИКД СДКМ.ИКДутверждаетсяполномочнымикосмического агентства и вступает в силу после утверждения руководителемФедерального космического агентства.В процессе совершенствования СДКМ могут изменяться отдельные еепараметры.РазработчикИКДнесетответственностьзасогласованиепредложенных изменений со всеми ответственными сторонами и за подготовкув случае необходимости новой редакции документа, содержащей изменения.Изменения и новые редакции ИКД вступают в силу после утвержденияруководителем Федерального космического агентства.Редакция 1 2011ИКД СДКМ15ОАО «Российские космические системы»3Подсистема космических аппаратов СДКМ3.1Структура подсистемы космических аппаратов СДКМ3.1.1 Полностью развернутая подсистема космических аппаратов(ПКА) СДКМ состоит из 3-х штатных КА на ГСО (см.

таблицу 1).Таблица 1 – Номинальные параметры ПКА СДКМПоложение КАна ГСОPRNЭксцентриситетНаклонение (o)Радиус (km)ГСОЛуч-5АЛуч-5БЛуч-5В167o В.Д.1410016o З.Д.1250095o В.Д.14000421644216442164Редакция 1 2011ИКД СДКМ16ОАО «Российские космические системы»Общая характеристика взаимодействия СДКМ и потребителя4Требования к задержке срабатывания сигнализации СДКМ приведены вприложении Приложение Г. Рекомендации по применению данных СДКМ внавигационномалгоритмеГЛОНАСС/GPS/СДКМ(соответственнодляфункций состояния спутников ГНСС, основных дифференциальных поправок иточных дифференциальных поправок). Данные о составных частях полнойзадержки срабатывания сигнализации как для наземного, так и длякосмического сегментов показаны на рисунке 2.Отказ спутника(псевдодальностьили сообщение)События вГНСС/СДКМСобытия уПотребителяПсевдодальность спутника Х,измеренная опорнойстанцией Y, ошибочнаИнформация оботказе, принятаяантеннойопорной станцииКосмическоеТТАНаземноеТТАНачальное событие1БортовоеТТАКонечноесобытиеФормированиесообщения и ожиданиедо следующей передачиНаземный сегментобнаруживает отказНачало передачисообщения СДКМtОкончаниеприемасообщения СДКМИнформация оботказе поступаетна антенну НАПОтображениепризнаканарушенияцелостности надисплее НАПОшибка псевдодальностидля спутника Х и ошибочныеданные на дисплее НАПВремя срабатывания сигнализации (ТТА)КонечноесобытиеНачальное событие1Рисунок 2 – Время срабатывания сигнализации СДКМСогласно рисунку 2, «начальное событие1» в ГНСС/СДКМ и «начальноесобытие1»у потребителя, означающие«отказспутника»считаютсяодновременными.

Это не совсем так из-за различия характеристик приемников.Существует небольшое отличие из-за обработки в приемнике между временемискажения измеренной псевдодальности и временем отображения ошибочнойинформации. Из соображений упрощения восприятия на диаграмме это неотражено.Учитывая, что тропосферная задержка является локальным явлением, всепользователи рассчитывают свои собственные задержки в тропосфере.Редакция 1 201117ИКД СДКМОАО «Российские космические системы»Рекомендуемая модель для точного определения тропосферной задержкиприводится в приложении Приложение Д. Рекомендации по тропосферноймодели (на основе RTCA/DO–229D), хотя не исключается использование идругих моделей по усмотрению и под ответственность пользователя.Вклад многолучевости в ошибку определения местоположения являетсясущественным и затрагивает как наземные средства СДКМ, так и аппаратурупользователя.

В наземных средствах СДКМ борьба с многолучевым приемомоснована на максимально возможном уменьшении или подавлении этогоэффекта, чтобы минимизировать погрешности в сигналах. НАП также должнапредусматривать применение средств подавления данного эффекта.Система СДКМ использует специальный механизм для предотвращениялюбой неоднозначности при применении поправок. Этот механизм поясняетсяв п. 7.5.Система GPS использует систему координат WGS-84, а системаГЛОНАСС – «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ– 90.02).

Система СДКМ выдаетпоправки в системе координат WGS– 84 путем преобразования данных системыГЛОНАСС из системы координат ПЗ– 90.02 посредством матричного пересчета(см. Приложение И. Определение протоколов применения данных СДКМ).В сообщениях SBAS информация СДКМ для систем ГЛОНАСС и GPSпредставлена в единой шкале времени– GPS.Редакция 1 2011ИКД СДКМ18ОАО «Российские космические системы»5Интерфейс радиосигналов СДКМ5.1Структура радиосигнала L1 СДКМ5.1.1 Радиосигнал L1 СДКМ излучается тремя геостационарнымиспутниками СДКМ, антенна отклонена на север на 7 o от экватора.5.2Радиочастотные характеристики радиосигнала L1 СДКМ5.2.1 Несущая частота радиосигнала L1Используетсяшумоподобныйрадиосигналнанесущейчастоте1575,42 МГц с кодовым разделением между тремя спутниками СДКМ на ГСО.5.2.2 Стабильность несущей частотыКратковременнаянестабильностьнесущейчастотынавыходепередающей антенны спутника не более 5 × 10-11 при осреднении на интервалахвремени 1-10 с.5.2.3 Фазовые шумы несущейВ излучаемом радиосигнале L1 спектральная плотность фазовых шумовнемодулированной несущей такова, что в приемнике погрешность слежения зафазой несущей в цепи слежения с односторонней шумовой полосой 10 Гц будетсоставлять 0,1 радиан (1σ).5.2.4 Паразитные излученияВ излучаемом радиосигнале L1 паразитные составляющие внеполосногоизлучения любой частоты не менее, чем на 40 дБ ниже уровня мощностинемодулированной несущей.5.2.5 МодуляцияПередаваемоесообщение250 бит/ссосверточным кодированием500 симв/с суммируется «по модулю 2» с 1023-битным псевдослучайным кодомс тактовой скоростью 1,023 Мбит/с в секунду, который манипулирует фазурадиосигнала, образуя шумоподобный фазоманипулированный радиосигналРедакция 1 2011ИКД СДКМ19ОАО «Российские космические системы»BPSK.СимволысообщенияСДКМ(скоростьпередачи500бит/с)синхронизированы с периодом повторения 1 мс кода С/А.5.2.6 Спектр радиосигнала L1ОсновнойлепестокспектрарадиосигналаL1,излучаемогогеостационарным спутником СДКМ, будет занимать полосу частот шириной2,046 МГц.5.2.7 Доплеровское смещениеДоплеровскоепринимаемогоотсмещениенесущейгеостационарногочастотыспутникарадиосигналаСДКМL1,стационарнымпотребителем, обусловлено движением спутника, которое в худшем случае(в конце жизни спутника) составит не более 40 м/с относительно потребителя,и, соответственно, доплеровский сдвиг не более 210 Гц.5.2.8 ПоляризацияИзлучаемый геостационарным спутником радиосигнал L1 обладаеткруговой правосторонней поляризацией.

Эллиптичность излучения не более2 дБ в направлениях, отклоненных от оси передающей антенны в пределахугла 9,1 .5.2.9 Уровеньмощностирадиосигнала,принимаемогопотребителемРадиосигнал L1 С/А от геостационарного спутника СДКМ, обладающиймощностью излучения 43  3 Вт, принимаемый у поверхности Землиизотропной (0 дБ) антенной с правосторонней круговой поляризацией, будетиметь мощность не менее минус 158,5 дБВт при угле возвышения спутникаболее 5O. Максимальный уровень принимаемого радиосигнала составит неболее минус 155 дБВт при приеме той же антенной.При номинальной мощности излучения зависимость уровня мощностирадиосигнала L1 C/A, принимаемого у поверхности Земли изотропнойантенной (с коэффициентом усиления равным 1), от угла возвышенияРедакция 1 201120ИКД СДКМОАО «Российские космические системы»представлена в таблице 2 для приземных потребителей в северных и южныхширотах, расположенных вдоль меридиана, над которым расположен спутникСДКМ на ГСО.Таблица 2 - Зависимость уровня мощности радиосигнала L1, принимаемого уповерхности Земли, от угла возвышения КА на ГСО при нахождениипотребителя на одном меридиане со спутникомПриземный потребительв южных широтахПриземный потребительв северных широтахУгол возвышения(градусы)515253545556575859085756555453525155Уровень мощностисигнала(дБВт)-157,0-156,7-156,5-156,3-156,1-156,1-156,1-156,2-156,6-156,9-157,1-157,7-158,5-159,4-160,3-161,1-161,8-162,3-162,7Расчетные зоны обслуживания геостационарных КА СДКМ представленына рисунке 3.Редакция 1 2011ИКД СДКМ21ОАО «Российские космические системы»Рисунок 3 – Расчетные зоны обслуживания геостационарных КА СДКМГраница зоны обслуживания геостационарных КА СДКМ определяласьпо уровню сигнала (не менее минус 158,5 дБВт) и углу места (не менее 5градусов) для самого худшего случая.5.2.10 Корреляционные потериКорреляционныепотерирадиосигналаL1,обусловленныенеидеальностью модуляции и фильтрации радиосигнала на спутнике, непревышают 1 дБ.5.3C/A коды в радиосигнале L1 СДКМ5.3.1 ТребованияС/Акоды,используемыеврадиосигналепринадлежать семейству 1023-битовых кодов Голда.L1СДКМ,должныРедакция 1 2011ИКД СДКМ22ОАО «Российские космические системы»5.3.2 Формирование C/A кодовC/A коды являются кодами Голда и формируются посредствомсуммирования«помодулю2»двух1023-битовыхпсевдослучайныхпоследовательностей G1 и G2, образуемых двумя 10-триггерными регистрами,у которых разные обратные связи (см.

рисунки 4 и 5): для G1 от триггеров 3 и10; для G2 от триггеров 2, 3, 6, 8, 9, 10.С/А коды можно обозначать тремя способами:1) номером PRN:2) задержкой G2, выраженной в чипах (см. рисунок 4);3) начальным состоянием регистра, формирующего G2 (см. рисунок 5).5.3.3 С/А коды СДКМСДКМ использует 3 допустимых кода С/А, их номера обозначены 125,140 и 141.

В таблице 3 для данных кодов С/А приведены значения задержки G2(кодовой задержки).+1Тактыкода23456789 10G1(t)G1 КодерНачало+все «1»G1(t)G2(t+niTc)СчетчикЗадержка G2123456789 10ШлюзСТАРТG 2 Кодер+Рисунок 4 – Программируемая задержка G2G2(t+niTc)Редакция 1 2011ИКД СДКМ23ОАО «Российские космические системы»+1Тактыкода2345678910G1(t)G1 КодерВсе «1»+НачалоСостояние G2G1(t)G2(t+niTc)Начальное состояние G212345678910G2(t+niTc)+G 2 КодерРисунок 5 – Программируемое начальное состояние G2Таблица 3 – Допустимые С/А коды СДКМЗадержка G2 Начальное Первые 10 чипов(Чипы)состояние G2СДКМ125235107607011404561653012414149914110366PRNПримечание:Начальное состояние G2 и первые 10 чипов G2 СДКМ записаныследующим образом: первая цифра слева представляет «0» или «1» для первогочипа, следующие три цифры в8-ричной системе счета представляютостальные 9 чипов.