Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В системе «Навсат» навигационные сигналы формируются не на борту НИСЗ, как в системе «Навстар», а на региональном наземном центре управления, в зоне действия которого в данный момент находится НИСЗ. Это приводит к упрощению бортовой аппаратуры НИСЗ, а также к затруднении> несанкционированного использования системы. Сигнаяы, сформированные на наземном центре, будут переизлучаться спутником-ретранслятором При ретрансляции происходит преобразование частоты навигационных сигналов.
Нестабильность бортового генератора НИСЗ расщирнет диапазон частотного поиска сигналов на П и увеличивает среднеквадратические погрешности (СКП) измерения псевдодальности и псевдоскорости. Для ослабления влияния нестабильности частоты бортового генератора в кадр передаваемой со спутника информации включаются параметры коррекции генератора. 7! Ионосферная погрешность измерения РНП будет компенсироваться алгоритмически с использованием информации, передаваемой в кадре навигационного сигнала; излучение второй частоты в системе не предусмотрено.
Информационное сообщение помимо ионосферных поправок (64 бит) и поправок к частоте генератора (14 бит) содержи~ эфемериды (376 бит), слово начала цикла (42 бит), маркер сообщения (6 бит), идентификатор НИСЗ (5 бит), техническое состояние НИСЗ (8 бит) и резерв (161 бит), всего 700 бнт информации. Резерп предусмотрен для дополнительных команд и для использования кодов, исправляющих ошибки в сооб|ценнях. Энергетические характеристики н ожидаемая точи о ст ь.
Излучаемая мощность передатчика НИСЗ Р=100 Вт, коэффициент усиления передающей антенны 11,5 дБ; мощность сигнала, принимаемого на П, прн нулевом усилении приемной антенны и шумах приемника — 199 дБВт/Гц составляет — 176 дБВт Ожидаемыс СКП измерения псевдодальности и скорости ее изменения составляк>т 2 м н 0,727 м!с соответственно. Ожидаемая СКП местоопределения 10 м. Дальнейшее совершенствование сигналов системы «Навсат» связано с изменением концепции построения гражданской навигационной системы, вызванным заменой требования глобальное~и системы более гибким требованием обеспечения на начальном этапе создания системы ее региональности (при ограниченном объеме аппаратуры) и воэможности наращивания ее до глобальной на заключительном этапе Улучшенный таким образом вариан~ системы «Навсат» будет базироваться иа другой баллистической структуре.
Сеть НИСЗ предложено создавать на основе 6 геостацнонарных НИСЗ и 12 НИСЗ, расположенных на шести двенадцатичасовых высокоэллиптических орбитах с наклонением 64'. Вследствие изменения сети НИСЗ изменен и формат навига. цнонных сигналов: период излучения сигналов всеми спутниками системы разбивается теперь на 9 временных окон, каждое из которых отводится соответствующей паре спутников; увеличены защитные интервалы до 105 мс; уточяены длительности каждой из трех компонент сигнала н объем передаваемой информации. Принцип построения сигнала остается прежним 4лп ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА СТРУКТУРЫ СИГНАЛОВ В АКТИВНЫХ ВАРИАНТАХ СРНС Основные требования, предъявляемые к сигналам как пассивных, так и активных СРНС, перечислены в $ 4.1, но к сигналам активных СРНС предъявляется ряд дополнительных требований, обусловленных особенностями построения активных систем. В отличие от пассивных СРНС, обладающих неограниченной пропускной способностью (под пропускной способностью здесь понимается число П, обслуживаемых системой в единицу времени), пропускная способность активных систем ограничена и существеино различна для двух вариантов их построения: с регуляриым доступом к ретранслятору НИСЗ или со случайным (см.
рис. ! .2) . На пропускную способность активных систем с регулярным доступом к ретранслятору НИСЗ влияют следующие факторы: пропускные способности запросного и навигационного (П— НИСЗ вЂ” НЦН) радиоканалов; скорость обработки данных в НЦН; пропускная способность канала передачи данных потребителю. Результирующая пропускная способность системы ограиичивается пропускной способностью наименее производительного 72 ее участка. Обычно таким участком является навигационный радиоканал, пропускная способность которого невелика (едипицы потребителей в секунду), так как оиа существенно зависит от иавигациоиного сигнала, выбираемого с учетом дополнительных требований к тактическому использованию радиоканала.
Пропускная способность активных систем со случайным доступом к ретранслятору ИСЗ ограничивается в основном взаимными помехами между сигналами различных объектов. Пример такой системы и ее анализ будет приведен в $ 6.4. Таким образом, к сигналам активных СРНС предъявляется дополнительное требование — обеспечение возможности реализации высокой пропускной способности системы. Другим важным требованием, характерным для активной системы, является обеспечеиие возможности совмещения активной радиолииии со связной или с радиолинией пассивной ГРНС.
Наличие ретранслятора в радиоканале активной СРНС, соединяющего две радиолииии; П вЂ” ИСЗ и ИСЗ вЂ” НЦН, также влияет иа выбор сигналов, в частности, иа способ разделения сигналов различных П. Следует отметить, что требование разделимости сигналов от различных излучающих объектов предъявляется как к сигналам пассивных сетевых СРНС, так и к сигналам П активных систем, однако число разделяемых П существенно отличается, поэтому и конкретные решения в активных и пассивных системах также различны. Подробно вопросы разделения излучений в пассивных и активных СРНГ рассматриваются в гл. 6.
В $6.4 иа примерах конкретных вариантов активных СРНС проводится анализ требований, предъявляемых к сигналам активных ГРНС. ГЛАВА 5 ЭНЕРГЕТИКА НАВИГАЦИОННЬ$Х РАДИОЛИНИЙ ТЛ. ТРЯБОЯАНИЯ, ЛРБДЪЯВЛЯБМЫБ К НАВИГАЦИОННЫМ РАДИОЯИНИЯМ Навигационная радиолииия (НРЛ) предназначена для передачи навигационных сигналов от передающей станции к пункту приема. В зависимости от того, пассивиа или активна оиа (см. $ !.3), рассматривается радиолииия пассивной системы или радиолиния с ретрансляцией радионавигационных сигналов. В гл. 4 показано, что для обеспечения современных требоваиий к СРНС сигнал должен иметь сложную структуру, позволяющую удовлетворигь ряду противоречивых требований.
Поэтому к навигационным радиолиииям СРНС предъявляются повышеииые требования, основными из которых являются обеспечение в месте приема высокого энергетического потенциала и минимум искажения фазовых соотношений навигационного радиосигнала. Методы реализации первого из указанных требований в СРНС и в линиях космической радиосвязи существенно различаются.
Если в линиях радиосвязи для повышения энергетического потенциала применяются остронаправленные антенны, то в СРНС такие антенны неприемлемы, так как при фиксированном числе НИСЗ это привело бы к значительному уменьшению рабочей зоны системы. Особенностью является также и то, что радионавигационное поле СРНС должно охватывать все околоземное пространство для обслуживания и высотных потребителей (Г1), в связи с чем углы раскрыва антенн НИСЗ и П должны быть еще больше и, следовательно, энергетический потенциал радиолинии будет еще ниже. Второе из требований, предъявляемых к НРЛ СРНС,— сохранение фазовых соотношений в радионавигационном сигнале — специфично для РНС, поскольку навигационная информация как дальномерная, так и эфемеридная содержится в фазе принимаемого сигнала.
Поэтому для выполнения требований к НРЛ при их проектировании должны учитываться более тонкие физические эффекты. В связи с этим при рассмотрении энергетики навигационных радиолиний основное внимание уделим таким вопросам, как исключение рефракционных ошибок, распределение мощности между каналами измерения дальности и скорости на различных частотах при двухчастотном способе измерения, энергетические расчеты для высотных П и выбор углов раскрыва антенн П и НИСЗ.
А2. ОЬЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛРЯМОЙ И РЕТРАНСЛЯЦИОННОЙ РАДИОЛИНИЙ СРНС Навигационная радиолиния (НРЛ) пассивной СРНС. Пропускная способность такой радиолинии (см. риг. 4.1), оцениваемая, как н ранее (см. $ 1.3), числом одновременно определяющихся П, не ограничена. Передающая и приемная антенны, характеризуемые коэффициентами усиления мощности бп,р и Ст„р по отношению к изотропному излучателю, соединены с передатчиком и приемником фидерами, имеющими коэффициенты передачи мощности т1„пр и т)„р.
Передатчик НИСЗ характеризуется эффективной мощностью Рп„, на частоте 1. Мощность, излучаемая передающей антенной в ЗацаННОМ НанйаВЛЕ1ННИ, Рпвп — Рпврт)пер~пер. Трасса распространения характеризуется суммарным ослаблением энергии радиосигналов Гд между передающей и приемной антеннами: (д =Гот'.„п, где (.о--ослабление радиосигналов в свободном пространстве; Г„п — дополнительные потери, обусловленные затуханием сигналов в атмосфере Земли и другими возмущающими факторами. Мощность сигнала на входе приемника Р, Р„„ т)„ б„ Гд аРп,, (5.1) где а=6„,рСт.рт)„,рт1прГд ' имеет смысл коэффициента пеРедачи радиолинии. Если задается минимальное отношение сигнал-шум на входе приемника вТ„=Р,УР„„а определяется необходимая мощность Р., то в (5.1) необходимо заменить ее значением Р,в=11,вРн.„, где Р„, „„— мо1цность шума, приведенного к входу приемника, и преобразовать (5.!) к виду (5.2) Рпвг=ц т)вт~ н вт Формулы (5.! ) и (5.2) являются исходными при проектировании радиолиний СРНС 156, 54, 109].
Количественные оценки составляющих суммарного затухания и мощности шума Р„, „„ даны в $5.3. Навигационная радиолиния активной системы. Предназначена для передачи навигационных сигналов, излучаемых П, через ретранслятор спутника на НЦН, где производится определение координат П. Анализ активных НРЛ имеет особенности, обусловленные сравнительно низким энергетическим потенциалом НРЛ, что требует учитывать тонкие эффекты (такие, как случайность фаз переизлучаемых сигналов), а также когерентность ретрансляции Навигационная радиолнния активной системы состоит из двух участков, связанных ретранслятором НИСЗ: П вЂ” НИСЗ и НИСЗ вЂ” НЦН.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
