Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Максимальные тропосферные эффекты будут наблюдаться для объектов, раси -'т',. положенных вдоль лучей С и О. "ела т Из-за громоздкости единого авс формульного описания ослаб"еа ления радиосигналов и рефрак- ционных поправок при произ- а зг Рис. 5.3. Возможные области взаимного расположении потребители и НИСЗ вольном расположении П относительно НИСЗ при Нн)0 ограничимся частными случаями, соответствующими расположению потребителей выше ионосферы (область!), в тропосфере (область Н) и в ионосфере (область Н1), Область 1: ослабление в атмосфере и рефракционные поправки равны нулю. Область Н: справедливы формулы для ионосферных поправок, приведенные в $ 5.3, а при расчете эквивалентных длин пути сигнала в атмосфере гг, входящих в формулу (5.9), следует пРинЯть гг=(Ь,— Ь„)сзст1, где и„— хаРактеРистическаЯ высота атмосферы, состоящей только из молекул кислорода при расчете эквивалентной длины пути в кислороде, либо только из молекул воды при расчете эквивалентной длины пути в парах воды.
Тропосферные рефракционные поправки при измерении г и г должны быть меньше, чем в случае приземного расположения П. Степень уменьшения поправок зависит от высоты Н. и может быть рассчитана по формулам, приведенным, например, в (46]. Область Н1: тропосферные эффекты отсутствуют; ионосферные поправки к измерениям дальности и скорости могут быть приближенно определены как разности между поправками, соответствующими приземному расположению П, и ионосферными поправками, соответствующими расположению излучателя на высоте Н„. Другими величинами, которые зависит от высотного расположения П, являются углы раскрыва передающей гр, и приемной гри антенн.
В случае приземного расположения П требуемый угол раскрыва антенны НИСЗ [56] г(гз,. = 2агсз)п( сову„,„) + 28„ т, аз+ ~. (5,40) где у,„— минимальный угол возвышения антенны П, односторонний запас на стабилизацию антенны НИСЗ. Минимальный угол возвышения антенны П обычно определяется допустимым уровнем рефракционных атмосферных погрешностей и влиянием отражений от поверхности Земли. Угол раскрыва антенны П для приземного расположения грс. = 180' — 2у,. + 28а, (5.41) где (т„— запас на стабилизацию антенны П.
Угол раскрыва антенны гр связан с коэффициентом усиления О простым соотношением: О,„=2(1 — созгргг2) ', откуда следует, что увеличение гр ведет к уменьшению О. При расположении П на высоте Н. над поверхностью Земли простых соотношений типа (5.40) и (5.41) получить не удается, так как в этом случае на выбор углов раскрыва антенн гре и грв влияют допустимое увеличение мощности передающего устройства вв НИСЗ, допустимая кратность покрытия, допустимое отношение сигнал-шум иа выходе приемника, возможность приема сигналов, прошедших через атмосферу Земли, конструктивные соображения и т. д. Однако предельные (максимальные) значения углов и ср„можно найти из геометрического представления по следующим формулам: гсз+ 77, тр„„= 2агсз!п ' + 25с 1хз+ хх, (5. 42): А'з гйпмпх = 360 + 2()п — 2агеэ!п (5.43) ~й,+й„) В табл.
5.! приведены значения максимальных углов раскрыва антенн П и НИСЗ в зависимости от высоты обслуживаемого слоя Н. Односторонние запасы на стабилизацию антенн НИСЗ и П равны соответственно 1,5 и 2'. Увеличение углов тр, и гр„при высотном расположении П до предельных значений, определяемых формулами (5.42) и (5.43), приводит к уменьшению коэффициентов усиления антенн. Поэтому для сохранения для высотных П такого же отношения сигналшум, как и для приземных, необходимо увеличивать мощность передатчика НИСЗ.
Если Рв. — требуемая мощность излучения для обслуживания приземных Г1, то мощность излучения для обслуживания высотных П при том же отношении сигнал-шум можно рассчитать по формуле ~п, 'гх 1 пгп (5.44) где бос, 6., 6.» н 6, — ~оэффицие~ты )гснления гшредающих и приемных антенн при приземном и высотном расположении П; Таблица 0.1 ) !1 б Углы расирыва антенн ИИСЗ и высотного П И., км б сп Еп пм» 4 0 31,0 104,0 4 1000 Зб0 227 2000 40,4 2Б4 З000 40,0 270 Рггдс го и г — максимальные расстояния между НИСЗ и П при приземном и высотном его расположении.
При выводе (5.44) предполагалось, что П расположен выше ионосферы (Лп) 500 км), и из рассмотрения исключались трассы распространения радиоволн через ионосферу. На рис. 5.4 построены зависимости увеличения мощности передатчика НИСЗ, которое обеспечивает высотному П то же отношение сигнал-шум, что и приземному. Кривая 1 соответствует максимальным углам раскрыва антенн НИСЗ и П (табл. 5.1), кривая 2 — одинаковым коэффициентам усиления антенн П в случаях его приземного и высотного расположения.
Из сравнения ! и 2 следует, что увеличение мощности передатчика НИСЗ существенно зависит от изменения коэффициента усиления антенны П, Поэтому увеличивать срл не всегда целесообразно. Для более объективного выбора углов раскрыва антенн НИСЗ и П можно воспользоваться одним из следуюрцих критериев. 1. Обеспечение заданной вероятности Р и одновременной взаимной радиовидимости П и не менее чем и, спутников системы при их общем числе ап. 2. Минииум мощности Р, при заданных Р,"„и отношении сигналшум на входе приемника г),„.
3. Минимум мощности Р, при заданных Р "и суммарных погпп решностях измерения квазидальности о„квазискорости о, либо ошибки места а.. Оптимальные задачи формулируются следующим образом. Найти значения 6„6п из условий, соответствующих приведенным критериям: Р"„" = 1,[ р,(6„6п)) — сопз1, где Р, — вероятность взаимной радиовидимости П и НИСЗ; 2) Рп,р, =) [ с).„6,) -мш!и, Р„„"= ), [ Р1 ( 6„6п) [ — сон з(; 3) Ртрс=(з(о. 6с, 6п) — х-ппп, Р„,'= ),[ Р~(6„6п)~ — сопз1, I и бгрб УРРО ГЛХз удул гж Ип, км 90 Рис. 0.4, Требуемое увеличение мощности передатчика НИСЗ дчи обеспечении вы- сотных потребителей: Н,=эо ООО км, 1...= ЬЗ, 7= ШОО МГп а а в зависимости от критерия может быть о„о; или а .
Приведенные формулы (5.44) и графики на рис. 5.4 дают решение первой из указанных задач в случае заданного значения Р:, соответствующего максимально возможным значениям пп н "Р'ь 91 ГЛАВА 6 СПОСОБЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ АК МЕТОДЫ УПЛОТНЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ В СЕТЕВЫХ СРНС Особенности разделения сигналов в СРНС. Условие одновременной работы нескольких НИСЗ вЂ” излучателей сигналов в сетевой пассивной СРНС предъявляет специфические требования к передаче радионавигационных сигналов.
В каждой точке околоземного пространства формируется групповой (суммарный) радионавигационный сигнал, представляющий собой сумму сигналов от нескольких НИСЗ. Образование группового сигнала можно рассматривать как операцию уплотнения радиоканала много.- спутниковой РНС. В приемнике потребителя (П) осуществляется операция, обратная уплотнению: из группового сигнала выделяются сигналы отдельных НИСЗ. Такая операция называется разделением сигналов. Операция уплотнения — разделения сигналов характерна для многоканальных радиолиний систем передачи информации (109(, в которых уплотняющее устройство, как правило, входит в передающее устройство.
Поэтому в таких системах можно применять как линейные, так и нелинейные способы уплотнения, а соответственно — и разделения каналов. Существенным отличием в возможностях уплотнения-- разделения сигналов сетевых СРНС является отсутствие специального уплотняющего устройства, параметры которого можно было бы выбирать тем или иным способом.
Сигналы отдельных спутников объединяются во всех точках околоземного про- ' странства путем суперп |~инин, т. е. операция уплотнения в принципе только линейна. Кроме того, она однозначна. Поэтому, рассматривая операцию разделения сигналов от различных НИСЗ, осуществляющую отображение пространства группового сигнала в „ пространство уплотняемых сигналов, на основе теории линейных преобразований (98) можно сделать вывод о том, что в пассивных СРНС операция разделения сигналов также линейна.
К линейным методам разделения относятся такие, при которых разделение сигналов выполняется линейными устройствами с постоянными или переменными параметрами. Известно [109), что . для линейного разделения каналов при линейном уплотнении необходимым и достаточным условием является линейная независимость канальных сигналов, а следовательно, их ортогональность, поскольку систему линейно независимых функций линейным преобразованием всегда можно сделать ортогональной. Известные способы линейного разделения сигналов основываются на использовании следующих видов селекции: пространственной, временнбй, частотной, структурной (разделение по форме сигналов). 92 Пространственная селекция.
Предполагает разделение излучений от различных НИСЗ с помощью остронаправленных антенн (с шириной луча в единицы и доли градуса), устанавливаемых на П. Размещение остронаправленных антенн на движущихся объектах не всегда возможно, и, следовательно, способ пространственной селекции в сетевой пассивной СРНС, рассчитанной на широкий класс П, неприемлем. Однако его с успехом можно использовать в НПН, причем применение остронаправленных антенн на НПН позволяет кроме селекции излучений спутников существенно повысить энергетический потенциал радиолинии.
Временная селекция. Обеспечивается неперекрывающимися между собой во времени импульсами, при этом форма сигналов от различных НИСЗ и их спектры могут полностью совпадать. Излучению каждого НИСЗ при временном разделении отводится определенное временное окно, отделяющееся от предыдущего защитным интервалом (6.1) Т, = Л(Г+ ЛС+ Л(„:+ Лг обусловленным разницей во времени распространения радиосигналов Л(, от НИСЗ до наиболее удаленного и до ближайшего П, погрешностью синхронизации Л(, излучений НИСЗ в системе и изменением времени прохождения радиосигналов от НИСЗ до П вследствие движения П Л(,„и НИСЗ Л(»с (за цикл излучения всех НИСЗ Тэ ). Пикл излучения всех п„НИСЗ системы Т, при временном разделении излучений составляет (6.2) Т' =п»(Т,+Т,), где ҄— длительность излучения каждого НИСЗ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
