Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации и их применения (2000) (1151868), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Навиппционный 1.1 радиосигнал 1600 МГц — двухкомпонентный. На заданной несушей частоте в радиопередатчике формирукттся даа одинаковых по мощности шумоподобных фазоманипулнрованных навигационных радиосигнала "в квадратуре" (взаимный сдвиг по фазе на ~90'): узкополосный (стандартной точности, СТ) и широкополосный (высокой точности, ВТ). Узкополосный навигационный радиосигнал 1б00 МГц образуется посредством манипуляции фазы несущего колебаниа на 180' с помощью модулируюшей последовательности ПСП1, которая образуется сложением по модулю 2 трех двоичных сигналов (рис. 2.4): ° псевдослучайной последовательности дальномерного кода, передаваемой со скоро- стью 511 кбит/с; ° сигналов цифровой информации (ЦИ) навигационного сообщения, передаваемой со скоростью 50 бнт/с; ° меандрового колебания, передаваемого со скоростью 100 бнт/с [14). ПОП МВ ПСПД Рис.
2.4. формирование модулирующей последовательности Псевдослучайная последовательность дальномерного кода (ПСПД) представляет собой ПСП максимальной длины регистра сдвига с периодом повторения 1 мс. Она снимается с 7-то разряда 9-разрядного регистра. Образующий полипом зтого кода имеет вид О,(х)=1+х'+х'. Информации навигационного сообщения формируется в виде непрерывно следующих строк длительностью 2 с. В каждой двухсекундной строке на интервапе времени 1,7 с передаются 85 двоичных символов ЦИ, длительностью 20 мс и перемноженные на меандр, 8В ГЛАВА 2 имеющий длительность символов 10 мс.
Метка времени (МВ) имеет длительность 0,3 с и передается в конце каждого двухсекуидного интервала времени (в конце четных секунд). Метка времени содержит 30 двоичных символов длительностью 10 мс и представляет собой укороченную на один символ 31-символьную М-последовательность с характеристи- ческим полнномом О,(х)=1+к +х, Границы символов меандра, МВ и ЦИ когерентньь В приемнике с помощью мемщра осуществляется символьная синхронизация для МВ и с ее помощью — строчная и символьная синхронизация ЦИ.
Широкополосный навигапионный ралиосигиал 1600 МГц образуется посредством ма- нипуляции фазы несущего колебания на 180' периодической двоичной последовательностью ПСП2 с тактовой частотой Р»=5,11 МГц. Путем инвертирования ПСП2 передаются двончные символы ЦИ длительностью 20 мс. Навигационный 1.2 радиосигнал 1250 МГц, излучаемый НКА первой модификации,— одиокомпонентный широкополосный шумоподобный радиосигнал, образуемый посредством манипуляции фазы несущего колебания на 180' периодической двоичной ПСП2 (Р»=5,11 МГц) без инвертирования, т.е.
без передачи ЦИ. Навигационный Ь2 радиосигнал 1250 МГц, излучаемый НКА второй модификации, будет содержать два одинаховых по мощности шу- моподобных радиосигнала 1250 МГц в квадратуре: 1) узкополосный навигационный радио- сигнал 1250 МГц с ПСП! (Р,=0,511 МГц, Т1=1 мс); 2) широкополосный навигационный ра- диосигнал 1250 МГц с ПСП2 (Р»=5,! 1 МГц) без ЦИ. Поскольку частота инвертирования ПСП много меньше ее тактовой частоты, то шири- на основного "лепестка" огибающей спектра мощности шумоподобиого фазоманипулиро- ванного навигационного радиосигнала равна двойному значению тактовой частоты ПСП. Следовательно, ширина основного "лепестка" огибающей спектра мощности узкополосного навигационного радиосигнала равна 1,022 МГп, широкополосного — 10,22 МГц.
При проектировании СРНС ГЛОНАСС была выработана следующая "сетка" номи- нальных значений несущих частот для навигационных радиосигналов в двух диапазонах час- тот — верхнем (1.1) ! 600 МГц (индекс 1) и нижнем (1.2) 1250 МГц (индекс 2): 7;„» =,Г1,оМиЯ~Я,»=1602 0000 МГц; Я~=0,5625 МГц; А» =,6,о+846,'Хгд=1246,0000 МГц; 4Г»=0,4375 МГцД~»(Я»=9П, где Я вЂ” условный порядковый номер пары несущих частот 1; » и7з» для навигационных радио- сигналов 1600 МГц и 1250 МГц.
Радиопередатчики навигационных радиосигналов в НКА первой модификации излуча- ют навигационные радиосигналы иа переключаемых несущих частотах с номерами к=!,..., 24. Привелем значения крайних несущих частот навигационных радиосигналов: ~,=1602,5625 МГц;7ь„=16!5,5000 МГц; Д1=1246,4375 МГШ7» з»=1256,5000 МГц. Рабочие спектры навигационных радиосигналов на несущих частотах с номерами к=1,..., 24 занимают полосы частот: а) узкополосные навигационные радиосигналы 1602,0...1616,0 МГц; 6) широкополосные навигационные радиосигналы 1597,4...1620,6 МГц, 1241,3...1261,6 МГц.
В диапазоне частот 1600 МГц и 1250 МГц согласно Регламенту радиосвязи выделе- ны полосы частот: а) для спутниковой радиосвязи (Космос — Земля) 1559,0...1610,0 МГц; 1215,0...1260,0 МГц'„б) для воздушной радионавигации 1559,0...1626,5 МГц. ВАКР-87 распределил полосу частот 1610,6...1613,8 МГц для радиоастрономии иа пер- вичной основе. Чтобы снизить и в дальнейшем полностью исюпочить радиопомехи ралиоте- СПУТНИКОВАЯ РАДИОНАВИГАЦИОННАЯ СИСТВМА ГЛОНАСС лескопам в диапазоне частот 1610,6...1613,8 МГц со стороны навигационных радиосигналов системы ГЛОНАСС, в 1993 г, принято решение. согласно которому для 24-х штвтиых НКА в системе ГЛОНАСС будут использоваться следующие номера (8) несущих частот: 1) до 1998 г.
8 1,,15; 4 21,...,24; 2) с 1998 г. до 2005 г. 8=1, ...,12; 3) с 2005 г. я= — 7,...,4. На первом зтапе (до 1998 г.) в радиоастрономнческой полосе практически нет спектров узкополосных навигационных радиосигналов 1600 МГп, а к 2005 г. из радиоастрономической полосы будут выведены и спектры широкополосных навипшионных радиосигналов.
Третий зтал будет реализован за счет применения НКА второй модификации, в которой передатчики навигационньгх радиоснпшлов могут излучать навигационные радиосигналы на любой паре переключаемых несущих частот с номерами к — 7,0,...„<-12. Широкополосные навигационные радиосигналы в системе ГЛОНАСС предназначены для использования санкционированными потребителями н имеют защиту от несанкционированного использования. Узкополосный навигационный радиосигнал в системе ГЛОНАСС является открытым и предназначен для гражданских потребителей. Но в отличие от системы ОРБ параметры зтого сигнала не искажаются с помощью процедуры селекгивного доступа, и точность навигации для потребителей преднамеренно не ухудшается.
2.3.4. Навигационное сообщение Для навигационных радиосигналов цифровая информация (ЦИ) навигационного сообщения формируется иа борту НКА на основе данных, передаваемых от НКУ системы иа борт НКА с помощью радиотехнических средств. Передаваемая в навигационных радиосюпналах ЦИ структурирована в виде строк, кадров и суперкадров.
В узкополосном навигационном радиосигнале 1600 МГц строка ЦИ имеет длительность 2 с (вместе с МВ) и содержит 85 двоичных символов длительностью по 20 мс, передаваемых в относительном коде. Первый символ каждой строки является начальным ("холостым") для относительного кода. Последние восемь символов в каждой строке явлюотся проверочными символами кода Хемминга, позволяющие исправлять одиночный ошибочный символ и обнаруживать два ошибочных символа в строке. Кадр содержит 15 строк (30 с), суперкадр 5 кадров (2,5 мин).
В составе каждого кадра передается полный объем оперкпшиой ЦИ и часть альманаха системы. Полный альманах передается в пределах суперкадра. Оперативная ЦИ в кадре относится к НКА, излучающему швигационный ршшосигнав, и содержит: признаки достоверности ЦИ в кадре; время начала кадра гд эфемеридвую информацию — координаты и производные координат НКА в прямоугольной геоцеитрической системе координат на момент времени О, частотно-временные поправки (ЧВП) на момент времени Е в виде относительной поправки к несущей частоте навигационного радиосигнала и поправки к БШВ НКА; время аь Время ги к которому "привязаны" ЭИ и ЧВП, кратно 30 мин от начала суток.
Альманах системы содержит: время, к которому относится альманах; параметры орбиты, номер пары несущих частот и поправку к БШВ для каждого штатного НКА в ОГ (24 НКА); поправку к ШВ системы относительно ШВ страны, погрешность поправки не более 1 мкс. Альманах системы необходим в НАП для планирования сеанса навигации (выбор оптимального созвездия НКА) и для приема навигационных радиосигналов в системе (прогноз доплеровского сдвига несущей частоты).
Оперативная ЦИ необходима в НАП в сеансе навигации, так как ЧВП вносятся в результаты измерений, а ЭИ используется при определении координат н вектора скорости потребителя. ГЛАВА 2 зо Узкополосные навигационные радиосигналы в системе ГЛОНАСС обеспечивают более оперативный прием (обновление) альманаха за счет более короткой длительности суперкадров (2,5 мин) ло сравнению с системой ОРЗ (12,5 мии) (12]. 2.3.5. Радионавигационное поле Навигационные радиосигналы, излучаемые штатными НКА, образуют радионавигационное поле в околоземном пространстве. В СРНС ГЛОНАСС каждый штатный НКА излучает навигационные радиосигналы ! б00 МГц и 1250 МГц в сторону Земли с помощью передающих антенн, рабочая часть диаграммы направленности (ДН) которых имеет ширину 24ь=38' [12] н "освещает" диск Земли с избытком до высоты Ье над поверхностью.
Рабочую часть ДН можно представить в виде конусного радиолуча с углом 24Ь при вершине. Очевидно, что зшае (Ье+г)/(Н+г), где г=б400 км — радиус Земли; Н=19100 км — высота орбиты НКА, При де=19', Ье = 2000 км. Прн полной ОГ (24 штатных НКА) радионавигационное поле на высотах Ьз )ге 2000 км непрерывно в пространстве, т.е. потребитель в любой точке этого пространства "освещается" радиолучами не менее чем от четырех НКА, образующих по отиошеншо к нему удовлетворительное по геометрическому факгору созвездие для оперативного автономного определения координат и вектора скорости. На высотах Аьйе радионавигационное поле становится дискретным в пространстве, Космические обьекты на высотах Ьз<Ь<Н "освещены" радиолучами от необходимого для оперативной навипшии созвездия (ие менее четырех НКА, включая НКА ниже местного горизонта) не везде, а только при нахождении в оцределеиных областях пространства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
