Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Код служебной информации накладывается на дальномерные коды путем сложения по модулю 2. Следует отметить, что все частоты (несущие частоты, тактовые частоты кодов и др.) в СРНС получают от синтезаторов частот, в основе которых лежит спутниковый эталон частоты или бортовой опорный генератор аппаратуры потребителя. Индивидуальные отличия сигналов систем «СРЯ» н «ГЛОНАСС». Применяемые в СРНС сигналы отличаются по дальномерным кодам и по признакам опознавания спутников. Сигналы системы «О».
В этой системе в качестве грубого кода используется код Голда„который формируется из двух М-последовательностей Р~(х) и Р,(х) с образующими полиномамн вида Р,(х) = 1+х'+х', Рз(х) =1+я'+хз+х +х +к +х'. Обе М-последовательности имеют одинаковые тактовую частоту и период. Для получения дальномерного кода эти последовательности складываются по модулю 2: Р (г) = Р~(г) Ю Ръ (г) = Рф) Ю Рз(г + пт ), где л,— число символов, задающее фазовый сдвиг кода 1-го спутника.
Включение члена л;т„в дальномерный код связано с принятой в системе «ОРБ» кодовой (структурной) селекцией сигналов спутников. В основе выделения ПШС требуемого НИСЗ лежит образование корреляционной функции (КФ) с формируемым в аппаратуре потребителя кодом, соответствующим выбранному спутнику. Поэтому коды, присвоенные каждому из спутников, должны быль ортогональными, т.е. давать КФ, близкую к нулю, и обладать малым уровнем боковых «лепестков» КФ для уменьшения взаимных помех. Ортогональность кодов достигается выбором и, в выражении (3.9), т.е. сдвигом кода по фазе. Из всей совокупности кодов Голда (1025) выбирают 37 и присваивают их соответствующим спутникам системы.
Параметры грубого кода имеют следующие значения: Т = 1 мс, т„= 1 мкс, тактовая частота Р, = ге/10, где Ре = 10,23 МГц — частота эталонного генератора, из которой умножением на 154 и 120 формируются частоты диапазонов Ь> и Ц. Точный код системы «ОРИ» обеспечивает однозначное и примерно на порядок более точное, чем при грубом коде, определение дальности. Период повторения точного кода — около 267 суток а длительность элемента кода т = 0,1 мкс. При таком коде усложняется его поиск и возрастает сложность аппаратуры потребители из-за большого числа элементов кода У,. Большая длительность кода в сочетании с отсутствием сведений об образующих полиномах обеспечивают защиту точного кода от несанкционированного использования. Тактовая частота точного кода равна Ре = 10,23 МГц.
Служебная информация передается кодом„тактовая частота которого значительно меньше, чем у дальномерных кодов. При этом длительность элемента кода служебной информации в 20 раз больше длительности элемента грубого дальномерного кода. Служебная информация передается со скоростью 50 бит!с. Кадр служебной информации передается в течение 30 с. Для передачи альманаха требуется 12,5мин (25 кадров).
Этот интервал определяет время обновления альманаха в аппаратуре потребителей при отсутствии априорной информации, т.е. время готовности к автономной работе. Сигналы системы «ГЛОНАСС». В этой системе используется частотный метод разделения сигналов, излучаемых разными НИСЗ. Сигналы спутников идентифицируются по их несущей частоте. В диапазонах С> и С, частоты, на которых излучаются сигналы, формируются по общему правилу:у»= Д+ кА7, где)« — номинальное значение несущей частоты; Ь)'= 0,5МГц — интервал между несущими частотами соседних по частоте спутников; й = 1,2,...,24. Общий для всех НИСЗ системы «ГЛОНАСС» грубый дальномерный код формируется с помощью образующего полинома Р(х) = 1+х'+х' Грубый дальномерный код имеет Т„„= 1 мс при длительности элемента кода т„= 2 мкс. Тактовая частота равна 511 кГц.
Точный дальномерный код подобен аналогичному коду системы «ОРБ>>. Тактовая частота кода 5,11 МГц, а т„= 0,2 мкс. Сигнал служебной информации передается так же, как в системе «ОРЯ», только время передачи альманаха составляет 2,5 мин. 3.4. Аппаратура потребителей СРНС Основные функции аппаратуры потребителей (АП).
Рассматриваемая аппаратура выполняет следующие операции: выбор четырех, 60 необходимых для работы квазидальномерной системы НИСЗ из числа наблюдаемых потребителем; расчет ожидаемых значений навигационных данных для выбранных НИСЗ; поиск сигналов выбранных спутников; выделение эфемеридной информации; измерение временной задержки и доплеровскнх частот сигналов; обработка результатов измерений и данных об эфемеридах для определения координат н скорости потребителя; оценка точности полученного навигационного решения. аарллл~.с р рб у рается по критерию минимума геометрического фактора на основании хранящегося в памяти аппаратуры альманаха и грубых данных о местоположении от системы счисления пути нли другой грубой навигационной системы.
Поиск сигналов. После выбора спутников в аппаратуре потребителя вырабатываются опорные коды, аналогичные дальномерным кодам тех НИСЗ, прием сигналов которых ожидается потребителем. Поиск этих сигналов основан на нахождении максимума КФ принятого и опорного кодов. При грубом дальномерном коде Голда процедура поиска требует просмотра !023 вариантов сдвига кода (на т,) и порядка (О вариантов несущих частот (при Рх„ = ~5 кГц и полосе пропускания доплеровского фильтра ! кГц). Для уменьшения затрат времени на поиск используются приближенные значения задержки кода и Р„полученные по грубым данным о местоположении.
Поиск осложняется малым уровнем сигнала (табл. 3.2). Заметим, что поиск сигнала по колу в системе «ГЛОНАСС» не требуется. Это способствует ускорению поиска. и ь~а~~ч.~ и фр~ Ь р< дальности до НИСЗ извлекается нз задержки принимаемого кода, например кода ! Прм — КОр Р(г — бь) относительно опорного кода. При слежении за (-м спутником управляемый генератор кода (УГК) (рнс. 3.9) в момент О! УГК соответствующий (прн ЬТ = О) моменту излучения сигнала НИСЗ, формирует код Лл лтя Р,(г — т), тактовая частота которого задается ~ЙЙ~~ опорным генератором (ОГ).
Этот код подается на коррелятор Рн«.3.9. Структурная схема (Кор), куда с приемника (Прм) поступает измерителя дальности АП также принятый сигнал НИСЗ. Сигнал ошибки с выхода коррелятора пРопоРционален сдвигУ бл — т подаваемых на КоР кодов и после УсРеднення в фильтре используется для изменения временного положения формируемого в УГК кода. Процесс продолжается до совпадения кодов по времени (т = бь), после чего измеритель времени (ИВ) определяет сдвиг опорного кода, используя для этого число л элементов кода, на которое потребовалось сдвинуть опорный код. 61 Из сказанного следует, что входящий в АП измеритель дальности представляет собой следящий радиодальномер с фазоманипулированным сигналом. Основной элемент любого следящего радиодальномера— временной дискриминатор (ВД) (рис.
3.10,а) построен по двухканальной корреляционной схеме, каждый канал которой содержит перемножитель и интегратор. Для получения дискриминационной характеристики, имеющей вид производной КФ, в качестве опорных сигналов перемножителей корреляторов служат две кодовые последовательности Р(г — т), сдвинутые друг относительно друга на длительность элемента кода т„, которые формируются генератором кода (ГК). Схема задержки (СЗ) управляет задержкой опорного кода. Для упрощения допустим, что дальномерным кодом РЯ является семизначный код Баркера, Будем считать, что поиск сигнала закончен и схема поиска и захвата (СПЗ) выдает сигнал на экстраполятор (Э) (схема, содержащая интеграторы, число которых равно степени астатизма следящего измерителя), с помощью которого СЗ сдвигает опорные коды до грубого совпадения с дальномерным кодом принимаемого сигнала спутника, когда т = гя.
Договоримся, что при перемножении соответствующих коду видеоимпульсов одинаковой полярности перемножители формируют положительные видеоимпульсы, а при разнополярных сигналах — отрицательные видеоимпульсы (рис. 3.10,б). Знаки «ч-» и «-» соответствуют фазам 0 и 180' фазоманипулированного сигнала Рис. 3.10. Структурная схема следящего измерителя задержки принимаемого кода (а) и видеосигналы в ее характерных точках (б) В каждом из корреляторов код принятого задержанного на гя сигнала умножается на код опорного сигнала, сдвинутого на т. Результаты перемножения интегрируются и вычитаются. Полученный таким образом сигнал ошибки пропорционален разности накопленных импульсов в точках 4 и 5 каналов ВД. В приведенном примере число положительных импульсов в верхнем канале больше, чем в нижнем, и экстраполятор с помощью СЗ сдвигает кодовую последовательность в сторону увеличения т. Задержка т изменяется до тех пор, пока сигнал ошибки не станет равным нулю, т.
е. до сдвига опорных кодов в каналах относительно гл на ~ 0,5т„. При этом Я=сс=сфл. ~и ° ° ° ° .ирр * р, ° .р плеровском сдвиге частоты Ги, извлекается с помощью системы ФАПЧ или АПЧ (рис. 3.11). После замыкания цепи слежения за кодом принятый сигнал с линейного тракта приемника (ЛТП) демодулнруется при умножении на соответствующий данному НИСЗ код и поступает на дискриминатор следящей системы. Опорный сигнал с частотой у'„„+ р; формируется управляемым генератором (УГ). Сигнал ошибки фильтруется и управляет частотой УГ. В установившемся режиме частота Е; = р'„, и ее значение с выхода измерителя частоты (ИЧ) используется как мера скорости. Рис.
3.12. Структурная схема устройства выделении служебной информации АП Рис. 3Д 1. Структурная схема измерителя скорости АП Вы еление сл жебной ин о ма ии. После установления слежения за кодом и несущей частотой принимаемый сигнал с ЛТП (рис.
3.12) поступает на коррелятор (Кор). На втором входе Кор действует модулированный по фазе дальномерным кодом сигнал, несущая частота которого формируется схемой слежения за несущей (ССН) (входящей в состав измерителя скорости), а модулирующий код берется со схемы слежения за задержкой (ССЗ) (входящей в измеритель дальности). Этот код управляет фвзовым модулятором.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
