Поваляев А.А. Спутниковые радионавигационные системы (2008) (1151867), страница 6
Текст из файла (страница 6)
В этом случае МЦК генерирует прерывания СП через равныс промежутки времени (см. рис. !.3). Содержимое регистров временного хранения каналов, сформированное на интервале времени между этими регулярными прерываниями, сохраняется в МЦК до момента наступления очередного прерывания. Сигнал прерывания запускаст в СП задачу обработки прерывания, которая считывает в память СП содержимое регистров временного хранения тех каналов, которые к моменту этого прерывания завершили формирование значений корреляционных интегралов. Регистры временного хранения, из которых проведено считывание, процессор помечает как пустые. Это позволяет ему избежать повторного считывания одних и тех жс данных их регистра.
После заполнения регистра временного хранения новыми данными МЦК помечает этот регистр как полный. Содержимое регистров временного хранения каналов, которые к моменту очередного прерывания пе завершили формирование значений корреляционных интегралов, булст считаю в СП при выполнении последующих прерываний. Чтобы программа обработки прерываний успевала считывать в память СП содержимое регистров временного хранения до того, как в МЦК появятся новые значения корреляционных интегралов, регулярные прерывания должны повторяться с периодом, несколько меньшим, чем длительности наименьшего периода модулируюшего кода, искаженного максимально возможным доплсровским сдвигом частоты. Это означает, что прерывания должны идти с периодом, несколько меньшим, чем одна ! мс (с частотой несколько большей ! кГц).
Вследствие того, что значения корреляционных интегралов формируются в МЦК в случайные моменты времени, могут возникать случаи очень неравномерной загрузки СП при обработке прерываний. В некоторые из этих прерываний в СП будет считываться очень большое число корреляционных интегралов, и наоборот, могут возникать прерывания, лри обра- 23 Снутниновые радионавигационные системы ботке которых в СП не будет выведено ни одного корреляционного интеграла. Для выравнивания нагрузки на СП применяется увеличение частоты выполнения прерываний. В наиболее простом случае прерывания осуществляются с периодом, несколько большим, чем 0,5 мс (с частотой несколько меньшей, чем 2 кГц).
Во втором способе организации прерываний управляющие коды Се(!ы (г) и Сйс'(г) частот в каналах МЦК так же начинают применяться (начинают интегрироваться) только в моменты появления импульсов прерываний. Поскольку сигнал прерываний поступает в СП, моменты смены управляющих кодов частот в каналах МЦК становятся ему известными. Это позволяет организовать в СП так называемое «программное зеркало», под которым понимаются вычисления, ведущиеся в СП параллельно с вычислениями фаз опорных сигналов в МЦК. При этом в СП вычисляются сразу значения псевдодальностей и псевдофаз в разных каналах, привязанные к моментам прерываний (см. гл.
4). В результате во втором способе организации прерываний измерения псевдо- задержек и псевдофаз привязаны к моментам периодического сигнала прерываний и этот же сигнал может использоваться в качестве процесса собственных часов приемника. Регулярность моментов генерации прерываний и регулярность моментов использования в канальных петлях слежения управляющих кодов частот во втором способе организации прерываний, позволяет резко упростить структуру программного обеспечения СП. Однако использование этого способа приводит к увеличению задержек в петлях слежения.
Указанные задержки возникают при считывании содержимого регистров временного хранения из МЦК в СП и при применении управляющих кодов частот в МЦК. Задержки в петлях слежения, свойственные второму способу организации прерываний, могут быть резко уменьшены путем повышения частоты прерываний. При увеличении этой частоты сохраняются все преимущества второго способа организации прерываний и в то же время уменьшаются задержки в петлях слежения и разравнивается нагрузка на СП при осуществлении считывания содержимого регистров временного хранения из МЦК. Следует отметить, что повышение частоты прерываний увеличивает нагрузку на СП.
Это может привести к необходимости использования в приемнике более мощного СП. Сравнение способов организации прерываний СП показывает заметные преимущества второго способа организации прерываний. Единственный недостаток этого способа — увеличение задержки в петлях слежения, может быть преодолен путем увеличения частоты прерываний. При этом задержка в петлях слежения становится практически по- 24 Глана ! стоянной и известной на этапе проектирования приемника. Поэтому она может быть учтена при расчете фильтров петель слежения.
В связи с вышеизложенным далее будут рассматриваться алгоритмы формирования измерений псевдозадержек и псевдофаз, относящиеся к приемнику, использующему второй способ организации прерываний СП. Алгоритмы формирования измерений псевдозадержек и псевдофаз в приемнике, использующем первый способ организации прерываний, является более сложными (они могут рассматриваться в отдельной монографии).
1.4. Свойство частот и интервалов времени навигационного приемника Реальные значения дискретов тактовой бр,в (1) и промежуточной д(,„,„(~) частот синтезаторов частоты МЦК определяются частотой (1) задающего генератора (ЗГ) приемника. Частота этого генератора нестабильна и поэтому реальные дискреты частоты бр,в (!) и дг(!) отклоняются от своих номинальных значений бр,ь „и д(кн „,, и точное значение реальных дискретов частоты неизвестно. Однако при этом фазы сигналов тактовой и промежуточной частот будут формироваться в МЦК так, как будто ЗГ приемника работает строго на своей номинальной частоте. Действительно, регистры фазы МЦК накапливают (интегрируют) коды промежуточной и тактовой частот.
Накопление осуществляется с шагом, равным периоду сигнала дискретизации, который также формируется из сигнала ЗГ приемника. Увеличение частоты ЗГ приводит к росту дискрета частоты и пропорциональному уменьшению периода сигнала дискретизации, и наоборот. В результате приращения фаз сигналов реальных частот на реальных периодах дискретизации равно приращениям фаз сигналов номинальных частот на номинальных периодах дискретизации. Для пояснения рассмотрим рис.1.4, где показаны два сигнала, номинальная частота которых равна 8 Гц.
Реальные частоты этих сигналов отличны от их номинальных значений. Положим, что каждый их этих сигналов используется в качестве источника интервалов времени. Тогда 8 периодов каждого из этих сигналов будут задавать интервал времени, который следует трактовать как ! с. Различие частот сигналов приводит к тому, что длительность этих секундных интервалов будет различной. Однако приращение фазы обоих сигналов на интервале времени «своей» секунды будет одинаковым и равным 8 циклам.
Эти же 8 циклов будут наблюдаться на интервале истинной секунды, который формируется сигналом с частой, равной номинальному значению 8 Гц. 25 Спутниковые радпопавпгавпопп ы е гастевы Сигнал Сигнал Рис. 1.4. Приращения фаз сигналов на интервалах времени, определяемых этими же сигналами Далее, для удобства, будем отмеченное свойство называть свойством частот и интервалов времени (СЧИВ). СЧИВ справедливо для любого интервала времени при условии, что границы интервала определяются сигналом, сформированным из сигнала ЗГ приемника.
В частности, это свойство справедливо и для интервала времени между прерываниями, поскольку сигнал прерываний также формируется из сигнала ЗГ приемника. Глава 2 ВРЕМЯ, ЧАСЫ, ПОКАЗАНИЯ ЧАСОВ И НАВИГАЦИОННЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ПОКАЗАНИЯМ ЧАСОВ 2.1. Время и его количественное определение как показаний часов Термин «время» в монографии везде трактуется как идеальное, абсолютно равномерно текущее время. Для его обозначения используется символ к Понятие идеального времени ~ используется в монографии только для описания событий, происходящих во времени.
Моменты идеального времени наступления неких событий А и В обозначаются в монографии как ~„и ~в . Количественные значения идеального времени г в моменты ~к и га при этом никак не определяется. Для описания событий, происходящих во времени, используется только понятие совпадения или несовпадения моментов времени !х и Гв. Для определения количе- огненного значения времени используется понятие показаний часов. Описание содержательного значения этого понятия приводится ниже. В практике определение количественного значения времени всегда осуществляется с помощью часов, под которыми понимается совокупность средств и действий, направленных на определение количественного значения времени на основе наблюдения за фазой некоторого периодически повторяющегося процесса.
В качестве такого процесса могут использоваться колебания маятника, сигнал электрического генератора, вращение Земли, определяющее то, что называют всемирным временеч, движение Земли вокруг Солнца, определяющее эфемеридное время, либо излучение атомов при их переходе между разными энергетическими уровнями, определяющее атомное время. Далее процесс, лежащий в основе работы часов, для краткости будем называть процессом этих часов.
Под количественным определением времени будем понимать определение для каждого момента числа, обозначающего значение времени в этот момент. Указанное число будем называть показаниями соответствующих часов на рассматриваемый момент времени. Как известно, разные часы идут с разной точностью. Точность часов определяется стабильностью процесса этих часов. Поэтому возникает необходимость выделить среди известных природных процессов наиболее стабильный и использовать показания часов, построенных на его основе, в качестве эталонных. Среди множества известных природных процсссов. на каждой стадии своего развития, человечество выби- 27 Спутниковые радионавигаяионные системы рвет некоторый процесс, который используется для построения эталонных часов. Первоначально в качестве такого процесса использовалось вращение Земли.
Со временем, по мере повышения требований к точности, в качестве процесса эталонных часов стали использовать движение Земли вокруг Солнца. В настоящее время, в соответствии с международными соглашениями, в качестве процесса эталонных часов используется излучение цезиевого атомно-лучевого стандарта. Секунда, как единица времени, определена равной 9192631770 периодам излучения атома цезия-!33, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями его основного состояния. Однако, если сравнивать показания двух эталонных часов, использующих разные экземпляры устройства, осуществляющего счет периодов излучения атомов цезия-!33, то со временем и зти часы начнут расходиться. Происходит это потому, что любой периодический процесс, используемый для определения времени, обладает нестабильностью и эта нестабильность приводит к тому, что со временем даже очень точные часы расходятся.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
