Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Описание нестабильности частоты ОГ в частотной области Так как р(~) и й;,(г) являются случайными функциями, то для описания их статистических характеристик принято использовать корреляционные функции и спектральные плотности мощности [2.7, 2.81. Более просто и корректно данный аппарат используется для стационарных процессов, поэтому будем полагать, что на рассматриваемых ограниченных интервалах времени исследуемые случайные процессы являются стационарными. Пусть р „(г) =М~Л) (к)Л) (~ — г)] — корреляционная функция случайного процесса Ли(г). Тогда двухсторонняя спектральная плотность мощности данного процесса определяется как преобразование Фурье от корреляционной функции 5,„) Г) = ~р.,(г)е-'" дт. 33 2-1026 Положим Л) (г) = а)р/(2л'сй).
Тогда для спектральной плотности мощности относительного отклонения частоты био, (~) с учетом (2.6) запишем Глава 2 (2.8) 5~,(~) = (2~~) 5 (~')= 1~5 (~), (2л') (2.9) где 5, (г') — спектральная плотность мощности фазы (д(г) . Из сопоставления (2.8) и (2.9) получаем (2.10) В технических характеристиках ОГ, как правило, приводятся экспериментально снятые характеристики спектральной плотности мощности фазовых шумов 5„(~).
Тогда, используя (2.10), можно рассчитать спектральную плотность мощности относительной нестабильности частоты. При теоретических исследованиях спектральную плотность мощности 5., (~) часто 12.1, 2.8, 2.9] аппроксимируют полиномом от ~, содержащим пять членов: 2 5„(У) = ~~" Ь.У, (2.11) а= — 2 где значения констант Ь, а = — 2,2 зависят от типа ОГ, а точнее — от вида спектральной плотности 5~„, (~) . Представление спектральной плотности мощности в виде (2.11) соответствует модели относительного отклонения частоты оь (~) в виде взвешенной суммы различных типов независимых шумов, которые вносят соответствую- щий вклад в итоговую нестабильность. В табл.
2.1 приведены данные типы шу- мов и соответствующие им значения параметра а . Таблица 2.1. Типы шумов, вносящих вклад в нестабильность ОГ 34 В то же время, используя известное соотношение между спектральной плотностью мощности процесса и его производной и учитывая (2.6), имеем Время. Шкалы времени Напомним, что под белым шумом понимают случайный процесс с постоянной (равномерной) спектральной плотностью мощности на всех частотах; фликкер-шум имеет спектральную плотность мощности, меняющуюся в зависимости от частоты как 1/~ в области низких частот ~ > ~,„; винеровский процесс определятся как интеграл от белого шума, а, следовательно, его спектральная плотность мощности пропорциональна 1/~ Заметим, что моделью (2.11) можно пользоваться лишь в ограниченной области частот ~';„< ~ < г' ш так, чтобы дисперсия относительного отклонения частоты ОГ была конечной и соответствующей реальным измерениям. Описание нестабильности частоты ОГ во временной области Вариация Алана используется для описания статистических свойств относительной нестабильности частоты во временной области.
Прежде всего отметим, что мгновенная частота ОГ ~,„(г), определяемая соотношением (2.5), не может быть реально измерена, так как любой измеритель измеряет некоторое усредненное значение. Поэтому рассмотрим среднее значение мгновенной частоты на некотором интервале [г)„Г), + г]: (2.12) С учетом (2.12) и (2.6) запишем выражение для среднего значения относительной нестабильности частоты, определенной для того же временного интервала, (2.13) Подставляя правую часть выражения (2.6) в (2.13), получаем (2.14) Числитель в (2.14) представляет собой набег (приращение) фазы на интервале времени ~Г)„Г~ + гГ) . Параметр Б) ), является случайной величиной, поэтому можно говорить о его среднем значении и дисперсии. Полагая процесс Ж), эргодическим, введем выборочное среднее значение и выборочную дисперсию (несмещенную): 35 Время.
Шкалы времени Данное выражение позволяет анализировать влияние различных типов шумов (см. табл. 2.1) на вариацию Алана и ее изменение при изменении усреднения г. 2.6. Синхронизация шкал времени в СРНС Синхронизация системной шкалы времени и 11ТС(Я5). Показания системной шкалы времени ГЛОНАСС привязывается к шкале Госэталона Всемирного координированного времени РФ 11ТС(Я1), причем между этими шкалами времени существует постоянный сдвиг на целое число часов, обусловленный особенностями функционирования ПКУ: гглонАсс — — гцгс<вц1+03 ч 00 мин. Показания системной шкалы времени корректируется одновременно с коррекциями на целое число секунд показаний шкал 1.1ТС, планово проводимыми Службой Всемирного времени [1.2~.
Эти коррекции осуществляются в 00ч00мин00 с в полночь с 30 июня на 1 июля или с 31 декабря на 1января по мере необходимости. Текущая привязка СШВ к 1.1ТС(ЯЗ) осуществляется с погрешностью, не превышающей 1 мкс. Синхронизация бортовых шкал времени НС осуществляется в ПКУ в результате сверки показаний с показаниями СШВ и коррекцииазаний (непосредственной и алгоритмической) [1.4, 1.5]. Сверка шкал времени в СРНС позволяет определить значение ухода БШВ относительно СШВ. В зависимости от процедуры нахождения величины псевдодальности до 1-го НС различают пассивные (СРНС ОРИ) и активные (СРНС ГЛОНАСС) методы сверки шкал времени. Активный (запросный) метод более прост и позволяет получать более точные результаты, но требует установки дополнительной аппаратуры.
В процессе сверки по принятым в ПКУ навигационным сигналам от каждого НС по данным навигационного сообщения определяется значение времени в БШВ на момент излучения сигнала спутником ~~щв . При приеме сигнала в ПКУ определяется расчетное время приема в БШВ в соответствии с формулой ~Бшв ~Бшв + ~.~~рас + ~~р.э + ~~ат + ~~ап > где Л㠄— время распространения сигнала от ~-го НС до ПКУ; Ля~,— уход БШВ из-за релятивистских эффектов, рассчитываемый с точностью до единиц наносекунд (см. п.
7.4); Лг„— сдвиг определяемой БШВ из-за рефракции радиоволн в атмосфере (см. п. 7.3); Л~,„— прочие аппаратурные бор- Глава 2 товой аппаратуры и приемника потребителя) и методологические погрешности (см. п.7.6). Для этого в ПКУ осуществляются высокоточные определения составляющих Л~ „Л~~,, Л~„, Л~„, с использованием дополнительных инст- рументальных средств. Уход БШВ относительно СШВ определяется при сравнении расчетного времени ~~ьщв с известным системным временем ~сщв приема того же сигнала.
Коррекция БШВ производится при ее уходе относительно СШВ, превышающем допустимые значения. Коррекция выражается в совмещении временных интервалов в БШВ и СШВ (процедура фазирования БШВ) и (или) в уточнении их оцифровки (процедуры коррекции кода БШВ на целое число единиц времени). Фазирование обеспечивает точность совмещения шкал времени до десятков наносекунд. Длительные наблюдения за расхождением БШВ и СШВ позволяют установить его закономерность и прогнозировать на требуемый момент времени с соответствующей точностью. В СРНС ГЛОНАСС/ОРИ, управляемых с ограниченных территорий, необходимость прогнозирования БШВ и ее ухода обусловлена тем, что непосредственная коррекция БШВ (воздействие системы управления на БШВ) может производиться только эпизодически, когда НС находится в зоне видимости СТИ.
Прогнозирование систематической составляющей ухода обеспечивает возможность осуществления алгоритмической коррекции БШВ, при которой задается модель ухода БШВ, а корректировке подлежат ее параметры, т.е. частотно-временные поправки, которые закладываются в память ЭВМ спутника с помощью специальных станций ПКУ и в дальнейшем передаются потребителям совместно с эфемеридной информацией. Более подробно алгоритмический метод коррекции БШВ описан в п. 7.7.
Синхронизация шкалы времени потребителя. Нахождение потребителем бортового времени НС и соответственно системного времени СРНС осуществляется с использованием навигационной информации, передаваемой в излучаемом НС радиосигнале. При этом может быть реализовано несколько способов синхронизации шкалы времени потребителя, отличающихся точностью [1.61: расчет поправки к шкале времени потребителя на основе псевдо- дальномерных измерений; использование меток времени, передаваемых в навигационном сигнале; применение дальномерных кодов, передаваемых в навигационном сигнале НС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
