Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Реконфигурация рассмотренной орбитальной группировки ГЛОНАСС допускается в связи с ограниченными запасами топлива для двигательных установок спутника только в крайних случаях и проводится в целях оптимизации структуры и используемых частот (в целях повышения точности навигационных определений и обеспечения электромагнитной совместимости с другими системами). Орбитальные маневры проводятся на этапе установки новых спутников после их выведения на орбиту. При этом один НС остается в точке выведения, а два других разводятся в соседние рабочие точки (предварительно возможен перевод уже функционирующих НС в новую рабочую точку). 11.2.
Радиосигналы в СРНС ГЛОНАСС 11.2.1. Виды используемых сигналов Каждый спутник системы ГЛОНАСС излучает фазоманипулированные навигационные радиосигналы в диапазоне П (-1600 МГц) и Ь2 (-1250 МГц). В СРНС ГЛОНАСС используется частотное разделение сигналов различных спутников в каждом из диапазонов. При этом спутники ГЛОНАСС, находящиеся в противоположных точках орбиты (антиподные НС), т.е. невидимые приземными потребителям одновременно, обычно передают навигационные радиосигналы на одинаковых частотах (см., например, рис.
11.2), что позволяет более рационально использовать частотный диапазон. 379 Глава 11 В СРНС ОРИ, в отличие от СРСН ГЛОНАСС, сигналы всех НС в каждом из частотных диапазонов Е1 и Е2 излучаются на одной несущей частоте, при этом используется кодовое разделение сигналов, т.е. сигнал каждого НС имеет свой дальномерный код.
В радиолинии частотного диапазона Е1 спутники системы ГЛОНАСС излучают навигационные радиосигналы двух типов: стандартной и высокой точности (СТ- и ВТ-сигнал соответственно), которые позволяют выделить два соответствующих канала навигационного обслуживания — каналы стандартной и высокой точности. Сигнал стандартной точности предназначен для использования гражданскими потребителями, и предоставляемое им обслуживание доступно всем владельцам аппаратуры потребителей ГЛОНАСС. Сигнал высокой точности модулирован специальным кодом и не рекомендован к использованию без согласования с МО РФ, поэтому рассматриваемые каналы можно называть открытыми и закрытыми. Иногда в иностранной литературе применительно к указанным навигационным каналам используют обозначения СЯА (СЬаппе1 о( з1апйагд ассцгасу) и СНА (СЬаппе1 оК 1нуЬ ассигасу) соответственно.
В отличие от сигнала стандартной точности системы бРЯ в системе ГЛОНАСС не предусматривается его принудительное загрубление, хотя иногда применительно к нему используется обозначение ПТ-сигнал (сигнал пониженной точности). Однако имеющиеся более низкие по сравнению с ВТ- сигналом характеристики точности можно отнести к этапу выбора параметров сигнала при разработке системы, что не связано с политикой поставщиков навигационного обслуживания в системе ГЛОНАСС на этапе ее эксплуатации.
Поэтому всем пользователям ГЛОНАСС доступны измерения координат местоположения и скорости с высокой точностью. В дальнейшем более подробно будут рассмотрены структура и характеристики СТ-сигнала, передаваемого в диапазоне Е1. В радиолинии диапазона Е2 с НС «Глонасс» в настоящее время передается только ВТ-сигнал, поэтому гражданские потребители не могут использовать метод двухчастотной компенсации ионосферных погрешностей. Этот существенный, с точки зрения гражданских потребителей, недостаток присущ и системе бРБ. В декабре 2003 г. с космодрома «Байконур» был запущен НС новой модификации «Глонасс-М». Он передает навигационный СТ-сигнал не только в диапазоне Е1, но и в диапазоне Е2.
Параметры СТ-сигнала в диапазоне Е2 полностью аналогичны параметрам СТ-сигнала в диапазоне Е1, излучаемого этим же НС. Отличие СТ-сигналов в диапазонах Е1 и Е2 НС «Глонасс-М» от СТ- сигнала в диапазоне Е1 НС «Глонасс» состоит только в некоторых дополнительных параметрах навигационного сообщения. Остальные параметры (мощность сигнала у поверхности земли, структура сигнала и др.) идентичны. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
