Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1142025), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Более подробно о системе ГЛОНАСС с НС «Глонасс-М» — в гл. 14. 380 Подсистема космических аппаратов 11.2.2. Характеристики излучаемых навигационных радиосигналов Частотные каналы. В системе ГЛОНАСС номинальное значение рабочих частот радиосигналов НС: /;, = А, +/сф;, где 1= 1,2 — номер диапазона час/с тот; к =1,24 — номер частотного канала (литер); /о, = 1602 МГц; До~ = = 1246 МГц; Л/;= 562,5 кГц; ф~ =437,5 кГц. Отношение /~~ / /д — — 7/9. Канал й=О не предназначен для использования потребителями системы ГЛОНАСС.
Он применяется наземной подсистемой управления для проверки резервных спутников на орбите при восполнении орбитальной группировки. Сведения о распределении частотных каналов к = 1,24 между спутниками, расположенными в орбитальных рабочих точках с номерами т = 1,24, содержатся в альманахе системы. В табл. 11.2 показано соответствие номинальных значений несущих частот /',, для двух диапазонов каналам Й =1,24. Таблица 11.2. План частот Частота, МГц Частота, МГц Номер канала Номер канала 1604,25 04 1247,75 1598,0625 1242,9375 -07 1604,8125 1605,375 1248,1875 1248,625 05 1598,625 1243,375 1243,8125 -06 06 -05 1599,1875 1605,9375 1249,0625 07 1244,25 1599,75 -04 1249,5 1606,5 08 1244,6875 -03 1600,3125 1607,0625 1607,625 1249,9375 1259,375 1245,125 09 1600,875 -02 10 1245,5625 1601,4375 -01 1250,8125 1608,1875 1246,0 00 1602,0 1251,25 1608,75 12 1246,4375 01 1602,5625 1251,6875 1609,3125 13 1246,875 02 1603,125 1247,3125 03 1603,6875 381 Навигационные СТ-сигналы с тактовой частотой 511 кГц занимают в частотном диапазоне Ы полосу шириной (1598,0625...1609,3125)+ 0,511 МГц.
Внеполосные излучения каждым НС за пределами полосы, отведенной для навигационных радиосигналов ГЛОНАСС, не превышают -40 дБ относительно мощности Р немодулированной несущей. Навигационные ВТ-сигналы с тактовой частотой 5,11 МГц занимают в частотном диапазоне сигналов П полосу шириной (1598,0625...1609,3125)+5,11 МГц. Соотношение спектральных характеристик сигналов в системах ГЛОНАСС и ОРЯ показано на рис. 11.5. Глава 11 1575,42 1590,0625 1 1609,3125 20 мгц 10 555 Рис.
11.5. Спектральные характеристики сигналов ГЛОНАСС и ОРЯ Все радиосигналы (стандартной и высокой точности в диапазонах П и 1.2 ), формируемые на борту каждого НС, когерентны, так как формируются от общего БЭВЧ. При этом спектральная плотность фазовых шумов немодулированной несущей такова, что схема слежения за фазой сигнала с односторонней шумовой полосой 10 Гц обеспечивает точность слежения за фазой несущей не хуже сг=0,1 рад. Номинальное значение частоты БЭВЧ с точки зрения потребителя, находящегося на поверхности Земли, равно 5 МГц. Для компенсации релятивистских эффектов (см.
п. 7.4) частота, формируемая БЭВЧ, смещена относительно 5 МГц на ф'= 2,18 10 з Гц (соответствует номинальной высоте НС, равной 19 100 км). Фактические значения рабочих частот сигналов каждого НС могут отличаться от номинальных значений ~', на относительное значение, не превышающее +2 10 ". В настоящее время предусматривается поэтапное изменение частотного диапазона ГЛОНАСС с тем, чтобы с 2005 г.
все находящиеся в эксплуатации навигационные спутники системы ГЛОНАСС использовали в качестве рабочих только каналы частот к = — 7...+6. Более подробно об изменении плана частот — в гл. 14. Характеристики поляризации излучаемых сигналов. Спиральные антенные элементы спутников ГЛОНАСС формируют радиосигнал, который имеет правую круговую поляризацию. При этом коэффициент эллиптичности по полю не хуже 0,7 в обоих диапазонах излучения и в секторе излучения +19' относительно оси симметрии диаграммы направленности (ДН) бортовой передающей антенны НС. Эти параметры сигнала учитываются при конструировании приемных антенн потребителей СРНС и при учете поляризационных потерь сигнала в радиолинии.
382 Подсистема косчических аппаратов Характеристики модуляции сигналов. В системе ГЛОНАСС используются сложные фазоманипулированные сигналы (общие сведения приведены в п. 5.4). Фазовая манипуляция несущей осуществляется на л радиан с максимальной погрешностью не более +0,2 рад. Для манипуляции используется цифровая последовательность 0 и 1, представляющей собой сумму по шод 2 трех цифровых последовательностей: дальномерного кода, символов навигационного сообщения и М-кода (манчестерский код, или иначе, меандровая последовательность). В зависимости от качества модуляции может измениться стандартный вид излучаемого сигнала, что обусловливает появление потерь при корреляционной обработке сигналов в аппаратуре потребителя, которые часто называют корреляционными потерями.
Наибольшие корреляционные потери, вызванные искажением формы псевдослучайного двоичного сигнала в приемнике, составляют не более 0,2 дБ, а обусловленные неидеальностью модулятора передатчика НС вЂ” 0,6 дБ 11.3]. Групповая задержка радиосигнала в аппаратуре НС. Групповая задержка радиосигнала в аппаратуре НС обусловлена зависимостью фазовой характеристики передающего тракта от частоты (фазочастотная характеристика).
Данная групповая задержка определяется как задержка между излучаемым радиосигналом (измеряется в фазовом центре передающей антенны НС) и выходным сигналом бортового стандарта частоты. Считается, что детерминированная составляющая групповой задержки радиосигнала потребителю не важна, так как может быть заранее скомпенсирована, и не влияет на ошибки определения системного времени. Максимальное значение случайной составляющей групповой задержки радиосигнала в бортовой аппаратуре НС «Глонасс» не превышает + 8 нс, а для НС «Глонасс-М» — + 2 нс. Внутрисистемные помехи.
В зоне видимости потребителя СРНС всегда находится более четырех спутников, каждый из которых излучает радиосигналы. Так как спектры сигналов не являются строго ограниченными по частоте функциями, при обработке сигнала одного из спутников сигналы других спутников мешают и их относят к внутрисистемным помехам. Уровень последних зависит от используемых типов сигналов и принятого в системе метода разделения сигналов. В системе ГЛОНАСС используется частотное разделение сигналов. Частотный разнос между номинальными значениями несущих частот в диапазоне П равен 562,5 кГц и выбран таким образом, что с учетом длительности элементарной посылки сигнала г, =1/511 мс помеховые радиосигналы от спутников, находящихся в зоне радиовидимости, могут мешать приему обрабатываемого сигнала только вторыми и последующими лепестками спектра.
При этом доля мощности одного ближайшего по частоте помехового сигнала относительно полезного составляет примерно 2 10 ~, т. е. не превышает — 48 дБ, что и определяет уровень внутрисистемных помех СРНС ГЛОНАСС. 383 Глава 11 Внутрисистемные помехи в СРНС бР8 существенно больше. В 0РЯ используется кодовое разделение сигналов, и уровень внутрисистемных помех определяется значением максимального бокового лепестка кроскорреляционной функции используемых кодов. Для кодов Голда длиной 1023 элемента, применяемых в бРЯ, уровень максимального бокового лепестка относительно величины полезного сигнала составляет примерно 7.10 ~ ( — 21,6 дБ).
Энергетические характеристики навигационной радиолииии. В 11.31 определено, что мощность радиосигнала, принимаемого потребителем от НС «Глонасс», на выходе приемной линейно поляризованной антенны с коэффициентом усиления + 3 дБ и при угле места 5' составляет не менее минус 161 дБВт для частотного диапазона П . Формирование такого сигнала обеспечивается при следующих основных характеристиках навигационной радиолинии: мощность сигнала передатчика Р, = 64 Вт (18 дБВт); коэффициент усиления передающей антенны спутника б, = 10 дБ (по цен- тру ДН) и б, =12 дБ (в углах +15'); эффективная мощность излучаемого сигнала Рб„,„=Р,б, =28 и 30 дБВт для двух указанных направлений соответственно; потери в свободном пространстве Е =201я (Я/4лЯ)дБв 184,2 дБ (для угла места НС 5') и 182,2 дБ (для угла места 90 ) для Я = 18,6 см (средняя часть диапазона частот системы ГЛОНАСС); затухание в атмосфере Е„= 2 дБ; поляризационные потери Х„,„= 1 дБ; прочие потери Е„р =3...4 дБ.
Таким образом, мощность сигнала на входе приемной антенны Р,„, = Рб„— Ег — 1.„— Е„„— 1,„р = — 161...— 163 дБВт (для угла места спутника 5'). При коэффициенте усиления антенны б, =+ 3 дБ на ее выходе (а, следовательно, на входе высокочастотной части приемника) получаем Р„= Р, б, = — 159...— 161 дБВт. В теории спутниковой навигации энергетические характеристики условий приема сигналов в аппаратуре потребителя принято характеризовать параметром а,1„, —— Р„/Фо, представляющим собой отношение мощности полезного сигнала на входе высокочастотной части приемника Р„к спектральной плотности (односторонней) внутреннего шума приемника М .
Учитывая, что У =1сй Т, где То =290К, 1с=1,38 10 ~' — постоянная Больцмана; к — ко- 384 Подсистема космическик аппаратов эффициент шума приемника, и полагая й =2,5, получаем 7У'0 = — 201,5 дБВт/Гц; д,~„~ — — 101од(д,~„~ ) = — 161+ 201,5 = 40,5 дБГц. Мощность радиосигнала, принимаемого потребителем от НС «ГлонассМ», на выходе приемной линейно поляризованной антенны с коэффициентом усиления +3 дБ и при угле места 5' составляет не менее — 161 дБВт для частот диапазона П и не менее — 167 дБВт для частотного диапазона Е2 с последующим доведением до уровня не менее — 161 дБВт. На рис. 11.6 приведены зависимости минимальной мощности сигнала в частотных диапазонах П и Е2, принятого потребителем, находящимся на поверхности Земли, от угла возвышения НС 11.31.
Угол возвышения НС, град 30 45 60 75 90 ез -156 а -158 о о -160 о 5 -162 в -164 о. Рис. 11.6. Зависимости минимальной мощности сигнала от угла возвышения НС Наблюдаемое экспериментально увеличение уровня принимаемого сигнала может быть обусловлено следующими причинами: отклонением высоты НС от номинального значения; ошибками угловой ориентации НС; изменением коэффициента усиления передающей антенны НС по азимутальным направлениям и по частотному диапазону; вариациями выходной мощности передатчика НС из-за технологических причин, колебаний температуры и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
