Яценков В.С. Основы спутниковой радионавигации (2003) (1151870), страница 25
Текст из файла (страница 25)
3.4. Интерфейс системы ГЛОНАСС Интерфейс системы подразумевает под собой перечень требований, описаний и технические стандарты сигналов, путем которых происходит передача информации от космического сегмента СНС ГЛОНАСС к сегменту потребителей. НКА используют для передачи информации шумоподобные фазоманипулированные сигналы, излучаемые на двух несущих частотах: И (1600 МГц) и Е2 (1250 МГц). Навигационные измерения в двух диапазонах частот позволяют свести к минимуму ионосферные погрешности. Интерфейс СНС ГЛОНАСС беззапросный, т.е.
НКА излучают радиосигналы на частотах ~1 и Е2 непрерывно, и любой приемник потребителя, находящийся в зоне радиовидимости НКА, в произвольный момент времени может получать от него навигационную информацию в пассивном режиме. В системе ГЛОНАСС используется частотное разделение каналов, Для НКА, находящихся на взаимно антиподных орбитальных позициях, можно применить одинаковые несущие частоты, поэтому при 24 действующих НКА минимальное число несущих частот в каждом диапазоне равно 12. Наземный или околоземный потребитель не может принимать сигналы одновременно от двух антиподных НКА, поэтому неоднозначность не возникает.
Космическому потребителю могут быть видны одновременно оба антиподных спутника. Но проблема неоднозначности достаточно легко решается за счет пространственной и доплеровской се- 121 Глава 3 лекции сигналов. Во-первых, невозможно создать такую широконаправленную антенну, которая была бы способна одинаково эффективно принимать сигналы спутников с разных направлений.
Поэтому используют разные направленные приемные антенны, подключенные к разным приемникам (1). Таким образом, происходит пространственное разделение сигналов. Во-вторых, поиск несущей частоты каждого НКА производится в довольно узкой полосе частот (около 1 кГц) около прогнозируемого значения, с учетом доплеровского сдвига. Для наземных объектов максимальный доплеровский сдвиг может достигать ~ 5 кГц, тогда как для низкоорбитальных космических объектов доплеровский сдвиг достигает ~ 40 кГц, что позволяет однозначно идентифицировать сигнал НКА по доплеровскому сдвигу.
В СНС ГЛОНАСС излучаются навигационные сигналы двух типов: стандартной п очности и высокой точности. Сигнал стандартной точности с тактовой частотой 0,511 МГц предназначен для использования гражданскими потребителями, находящимися в любой стране мира. Сигнал высокой точности с тактовой частотой 5,11 МГц модули- рован специальным (закрытым) кодом и не рекомендован к использованию без согласования с МО РФ. На практике это означает, что аппаратура потребителя, способная использовать закрытый код высокой точности может быть изготовлена и передана потребителю только с разрешения МО РФ. Использование этой аппаратуры также регламентируется соответствующими нормативными актами и должностными инструкциями. На частоте 11 излучаются сигналы стандартной и высокой точности, а на частоте Е2 (до модификации) — только высокой точности.
Таким образом, гражданским пользователям была недоступна двухчастотная коррекция ионосферной задержки распространения радиосигнала. В соответствии с планом модернизации СНС, на спутниках ГЛОНАСС-М реализовано предоставление сигнала стандартной точности и по каналу Е2. Это позволяет увеличить точность определений для гражданских пользователей. В системе ГЛОНАСС не используется режим преднамеренного ухудшения навигационных характеристик кода стандартной точности.
3.4.1 Физические параметры радиосигналов ГЛОНАСС Частотный план. Каждому спутнику системы присвоен не только системный номер, но и определенный частотный канал. Перечень рабочих частот, соответствующих номерам частотных каналов, образует план частот 122 Э ° 1 ° ' ° Сисгпема глобального позиционирования ГЛОНАСС Таблица 3.3 План частот СНС ГПОНАСС Номер канала Частота, МГц -01 1601,4375 1245,5625 1245,1250 1600,875 1600,3125 1244,6875 1599,75 1599,1875 1244,2500 1243,8125 1598,6250 1243,3?50 1598,0625 1242,9375 1602,00 1246,0 02 1603,125 1246,875 03 1603,6875 1247,3125 1604,25 1604,8125 1247,75 1248,1875 05 1605,375 1248,625 07 1605,9375 1249,0625 123 Первоначальный частотный план был несколько'иным, но было обнаружено, что излучение передатчиков НКА создает помехи наземным радиоастрономическим наблюдениям в полосе частот 1610,6...1613,8 МГц ~25) .
Кроме того, на первичной основе полоса частот 1610,6...1625,5 МГц выделена спутниковой службе распределения и службе мобильной космической связи при работе в направлении "Земля-борт", а полоса частот 1613,8...1626,6 МГц на вторичной основе выделена службе мобильной космической связи в направлении 'борт-Земля". Поэтому мероприятия по модернизации СНС ГЛОНАСС включают в себя, начиная с сентября 1993г., поэтапное смещение и сокращение занимаемого системой диапазона частот. Общее число рабочих частот сокращается до двенадцати. План частот, определенный на сегодняшний день интерфейсным контрольным документом ~4~, приведен в табл. 3.3.
Глава 3 Ориентировочно до 2005 г. работающие спутники ГЛОНАСС будут использовать каналы с номерами 1г = 1...12. Каналы 0 и 13 будут использоваться как технологические. Так, канал 0 применяется наземным сегментом управления для проверки резервных спутников на орбите при восполнении орбитальной группировки. Начиная с 2005 г. все находящиеся в эксплуатации НКА ГЛОНАСС будут использовать каналы с номерами 1г = — 7...+4, а каналы +5 и +6 будут использоваться лишь как технологические в ограниченные периоды времени (при восполнении орбитальной группировки). Если вернуться к табл. 3.1, то можно видеть, что спутники, работающие на одном частотном канале, имеют системные номера, отличающиеся на 4.
Например, это 17-й и 21-й спутники третьей орбитальной плоскости, использующие пятый частотный канал. Распределение номеров каналов между спутниками входит в состав альманаха системы (неоперативная информация). Номинальные значения несущих частот для поддиапазонов П и 1.2 определяются выражениями: 1И = 11+ ы4, 4а = 1г+ 16~1г где 1г — номер частотного канала; ~~ — — 1602 МГц — несущая частота поддиапазона И; Л1~ — — 562,5 КГц; 1г = 1246 МГц — несущая частота поддиапазона 12; Ь1г = 437,5 КГц.
Несущие частоты для каналов 1.1 и 1.2 когерентно формируются из одного источника опорной частоты на борту НКА. С точки зрения наземного наблюдателя номинальная частота этого источника составляет 5 МГц. Для компенсации релятивистских эффектов, возникающих при движении НКА по орбите, эта частота смещается на некоторую величину ЬУ~1= — 4,36.10 или И= — 2,18.10 Гц, и равна 124 Система глобального позиционирования ГЛОНАСС 4,99999999782 МГц. Это значение соответствует номинальной орбите высотой 19100 км. Отношение несущих частот, излучаемых каждым НКА системы составляет 4~2 / $~1 = 7/9. Допускается отклонение фактических значений несущих частот от номинальных значений на величину, не превышающую 210 . Навигационные сигналы стандартной точности с тактовой частотой 511 Кгц занимают в частотном диапазоне ~ 1 полосу шириной (1598,0625...1605,375)Ю,511 МГц (рис.
3.4). Эти значения отличаются от прежних значений, приведенных в ряде изданий, в связи с изменением частотного диапазона, отведенного для СНС ГЛОНАСС. глондсс 1805,375 1598,0825 1575,42 Рис. 3.4. Спектральные характеристики сигналов СНС ГЛОНАСС Корреляционные потери. Корреляционные потери определяются как разность энергии сигнала, излучаемой передатчиком НКА в полосах (1598,0625...1605,375)+0,511 МГц, (1242,9375...1248,625)Ю,511 МГц и энергии сигнала, принятой идеальным корреляционным приемником в тех же полосах частот.
Корреляционные потери наиболее велики, когда несущая частота лежит на краях полосы частот (каналы — 7 и +12). В этом случае корреляционные потери определяются следующими составляющими: неидеальность модуляции в передатчике НКА — 0,6 дБ; искажение формы сигнала в приемнике вследствие прохождения через фильтр 0,511 МГц — не более 0,2 дБ. Для каналов с другими номерами корреляционные потери, обусловленные искажением формы псевдослучайного сигнала, уменьшаются по мере удаления от краев полосы частот.
125 Глава 3 Фазовые шумы несущей. Спектральная плотность фазовых шумов немодулированной несущей такова, что схема слежения за фазой, имеющая одностороннюю шумовую полосу 10 Гц, обеспечивает точность слежения за фазой несущей не хуже 0,1 радиан (среднеквадратическое значение). Внеполосное излучение.
Мощность внеполосного излучения за пределами полос шириной 0,511 МГц для частот ~1 и Е2 не превышает — 40 дБ относительно мощности немодулированных несущих. Внутрисистемные радиопомехи В случае полной системы в зоне видимости потребителя всегда находится более четырех НКА, излучающих радиосигналы. При обработке сигнала от одного спутника сигналы других спутников можно рассматривать, как помеху. Разность частоты между каналами в диапазоне 1.1 равна 562,5 кГц, а в диапазоне 12 — 437,5 кГц и выбрана таким образом (21, что с учетом длительности элемента сигнала тз = 1/511 мс, сигналы от иных спутников, находящихся в зоне радиовидимости, могут помешать приему полезного сигнала только вторым и последующими лепестками спектра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
