Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 85
Текст из файла (страница 85)
13.7.7. Алгоритм выделения навигационного сообщения Выделение символов 9„, осуществляется в когерентном режиме работы 516 приемника. Из общей теории оптимального приема следует (см. п. 6.3.5), что в случае модуляции сигнала НС только символами навигационного сообщения (длительностью 20 мс) для оценки информационного символа необходимо сформировать сигнал (6.66), аналогичный синфазной компоненте коррелятора на длительности информационного символа (20 мс). Для формирования такого сигна- Аппаратура потребителей ла необходимо прежде всего осуществить синхронизацию по границам бит информационных символов (битовую синхронизацию). В СРНС ГЛОНАСС навигационное сообщение (символы которого следуют с частотой 50 бит/с) складывается по гное 2 с символами М-кода, следующими с частотой 100 Гц (см.
п. 11.3). Поэтому, прежде чем выделять символы навигационного сообщения, необходимо выделить символы М-кода, для чего следует также выполнить битовую синхронизацию М-кода. Пусть корреляторы АП имеют время накопления Т = 1 мс. Рассмотрим отсчеты синфазной компоненты коррелятора 1~ (следующие с частотой 1 кГц). Алгоритм выделения символов навигационного сообщения, основанный на обработке отсчетов 1~, условно представлен функциональной схемой рис. 13.21. Рис. 13.21.
Выделение символов навигационного сообщения Отсчеты 1~ с выхода коррелятора поступают в блок выделения импульсов тактовой частоты М-кода (/м, — — 50 Гц). Здесь фиксируются моменты смены знака отсчетов 1~ и после определенной статистической обработки формируются импульсы тактовой частоты 50 Гц, привязанные к моменту смены знака символов М-кода. Сформированные импульсы поступают: в блок формирования М-кода («дискретный генератор» М-кода), который формирует последовательность +1 или -1, чередующихся с частотой 50 Гц (т.е. в рассматриваемом варианте с Т = 1 мс формируется по десять +1 или — 1); в блок формирования импульсов символьной частоты ( /си —— 100 Гц), которые соответствуют границам символов навигационного сообщения (синхронизация по символам навигационного сообщения); в блок выделения символов М-кода, в котором формируются «пачки» отсчетов 1, соответствующие одному символу М-кода; границы символов задаются импульсами тактовой частоты 50 Гц, поступающими с одноименного блока.
517 Глава 13 Выделенные символы М-кода («пачки» отсчетов 1~) поступают в сумматор по шод 2, где они складываются с импульсами тактовой частоты, в результате чего снимается модуляция навигационного сообщения М-кодом. Поэтому на выходе данного сумматора формируются отсчеты 1)„в которых присутствует модуляция только навигационным сообщением.
Отсчеты 1(, поступают в сумматор со сбросом, интервал суммирования в котором определяется импульсами символьной частоты, которые привязаны к границам символов навигационного сообщения. Таким образом, в данном сумматоре производится дополнительное сглаживание флуктуационной составляющей отсчетов 1(, на интервале времени 20 мс. На выходе сумматора формируется последовательность +1, следующих с частотой 50 Гц, которая в дальнейшем подвергается декодированию с целью извлечения эфемеридной и другой информации, переданной в радиосигнале НС. 13.8.
Алгоритмы вторичной обработки информации На этапе вторичной обработки информации выполняется: определение координат и вектора скорости потребителя в результате решения навигационной задачи; декодирование навигационного сообщения; другие сервисные функции. 13.8.1. Оценка координат и вектора скорости потребителя В современной аппаратуре потребителя для получения оценки координат и вектора скорости потребителя используются сигналы от всех НС, находящихся в зоне видимости. В п. 6.4.2 показано, что в этом случае наиболее простое решение получается при использовании метода наименьших квадратов.
Введем вектор состояния потребителя х = ~ху ~Д'~' в системе координат ОХИ (см. п. 3.1) и вектор наблюдений оценок псевдо дальностей (формирует мых а блоке пеРаичиои обРаботки) У, „=~~, г гт „., гик . Тогла апгоРитм аычисления оценок вектора состояния потребителя записывается в виде (6.177) хг — — хг-;(Ни(хг)Н(хг)) Н'(хг)(У,г — Ь(хг)) с, (13.41) — скорость света. 518 где х„— начальная оценка (начальное приближение) вектора х),; Ь(х),), Н(х), ) = сН(х), ) — функции, определяемые в соответствии с (6.173), (6.181); с Аппаратура потребителей Для реализации алгоритма (13.41) необходима априорная информация о координатах спутников на момент проведения вычислений. Такая информация доступна в АП после декодирования навигационных данных. Получим соотношения для оценки вектора скорости потребителя.
Введем ,и вектор Ч =~1У, Р' Р,' Г~ и вектор наблюдений оценок псевдо доплеровских т частот у у» — — Я» /~ » ...~„», для которого запишем уу» = Ч,6»/Л+ пу», (13.42) и где Ч,6» — — ~Д, » Д~ » ...Д»»~, Д,» — скорость сближения (удаления) потребителя с 1-м НС; Я вЂ” длина волны радиосигнала; ну „— вектор погрешностей оценки псевдо доплеровского смещения частоты. Учитывая, что Д, =соя(а,)(~'„— Р'„)+соьЯ)(Ку уу)+сов(у,)(Р Ру)+Г, где соя(а,), соьф), сов(~;) — направляющие косинусы линии потребии тель — 1-й НС; Ч, = Р; 1' 'у',1 — вектор скорости 1-го НС; наблюдения (13.42) можно представить в виде у» = (АЧ, » + ЙЧ» )/Л + и (13.43) где соя(а() сов(р() соя(у,) соя(й2) сов(~02) СОБ(~2) А= сов(а~ ) соя(Д„) сов(у2 ) Из (13.43), используя метод наименьших квадратов (см.
п. 6.4.2), находим оценку вектора скорости потребителя Ф~ =(Н'(х~(Н(х,)) В (х~)(у~~А — АМ,~). (13.44) 519 Если известны дисперсии шумов оценок псевдо дальности и псевдо доплеровского смещения частоты, то соответствующие матрицы дисперсий шумов можно учесть в алгоритмах (13.41), (13.44), аналогично тому, как это сделано, например, в (6.178). Глава 13 13.8.2. Расчет вектора состояния НС на основе неоператнвной информации (альманаха) Алгоритм расчета параметров движения НС по данным альманаха используется при выборе оптимального созвездия, расчете целеуказаний для поиска навигационного радиосигнала выбранного НС. В основу алгоритма положена модель невозмущенного движения спутников (кеплерово движение см. в гл. 3).
Исходные данные для расчета: Х вЂ” календарный номер суток внутри четырехлетнего периода от начала ближайшего високосного года, на которые даны оскулирующие элементы орбиты НС; г~„— время прохождения восходящего узла, ближайшего к началу суток с номером Х~, с; ˄— долгота восходящего узла в системе координат ПЗ-90 на момент 1,„, рад; А ЛԄ— поправка к среднему значению наклонения орбиты на момент 1,„, л А рад (г =63'); ЛТ„" — поправка к среднему значению драконического периода обращения НС, с (Т = 43200 с); е„— эксцентриситет орбиты на момент ~,„; А А ℄— аргумент перигея, рад; 1„, — текущее время, на которое рассчитывается вектор параметров движения навигационного спутника, с; Ж„, — номер суток внутри четырехлетнего периода, на которое рассчитывается вектор кинематических параметров.
Координаты движения НС в системе координат ПЗ-90 рассчитывают в последовательности выполнения следующих шагов 11.3] (индексы А и п опущены): 1. Определение текущих значений классических (кеплеровских) элементов и некоторых других элементов орбиты: +Ж; Т =Т +ЛТ; и=2х~Т~; а =Дп где и — среднее движение НС; а — большая полуось орбиты НС; г =3,1415926536; ц = 398600,44. 2. Внесение поправок на несферичность Земли: 1 = 1+(Я вЂ” )Л1„„, 520 Аппаратура потребителей ~п ~п + ~п~~пп ~ 86400 Л~ — Л7 + г г (13.45) 7/2 ае г Л = -10 ~ — ') соф) ~ а ) 180 86400 7(г ш„=5 — ' (5сов И вЂ” 1) 180 86400 а, = 6378,136 км — экваториальный радиус Земли.
З. Расчет эксцентрической аномалии на текущий момент времени проводится при рекуррентном решении уравнения Кеплера (3.17): Е( ) =М+еяп Е(1 Средняя аномалия М эпохи г, определяется в соответствии с уравнением (3.15): М=п (~„„— т), где г = сг + БТп — время прохождения перигея, которое можно определить как сумму времени прохождения восходящего узла и времени БТп движения НС от восходящего узла до перигея. Учитывая привязку времени гг к суткам с номером Ж, а времени г, к суткам с номером У„,, с учетом (13.36) уравнение для средней аномалии принимает вид М=п (Л1„„— Бтп).
Время БТп можно определить из уравнений Кеплера (3.14), (3.15), (3.17) следующим образом. Пусть Еп — эксцентрическая аномалия, соответствующая истинной аномалии 9= в„'. Тогда в соответствии с (3.15) ®Г1 Е„= 2Агс18 Тогда для интервала времени БТп справедливо соотношение 521 Из уравнения (3.17) для эксцентрической аномалии Е„можно определить среднюю аномалию: М„= Еп — еяп(Еп) . (13.46) Глава 13 О, ау„* <л, БТ„= М„/и+ Рекуррентное уравнение (13.46) решается с начальным условием Е = М, Й = 0,1... до тех пор, пока не будет выполняться условие 1о) ,(/с+1) Е(й) -8 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
