Яценков В.С. Основы спутниковой радионавигации (2003) (1151870), страница 31
Текст из файла (страница 31)
4.3. Сегмент потребителей Сегмент потребителей ОР8, аналоги~но сегменту потребителей ГЛОНАСС, состоит из приемников и некоторых дополнительных устройств, таких как антенны, интерфейс с исполнительными устройствами, а также вспомогательного программного обеспечения. В простейшем случае приемник получает от НКА навигационные данные, встроенный вычислитель решает навигационную задачу и выводит на дисплей абсолютные значения координат. Однако для большинства применений столь скромных возможностей недостаточно.
Области применения ОР8 на сегодняшний день: ° военные задачи (точное целеуказание и целенаведение, позиционирование); ° авиация (прокладка курса, позиционирование, автоматическая посадка); ° морской транспорт (прокладка курса, позиционирование); ° наземный транспорт (прокладка маршрута, контроль движения); ° геодезия и картография (кадастровые съемки, картографирование и т.п.); ° строительство (мосты, тоннели, продуктопроводы); ° сельское хозяйство (разметка и обработка сельхозугодий); ° добыча полезных ископаемых; ° спасательные работы; ° системы безопасности (поиск похищенных автомобилей и грузов и т.п.); ° службы точного времени; ° частное использование в быту (туризм, охота, хобби).
Система глобального позиционирования ИАУЯТАЯ, США В соответствии с областью применения конструкции и возможности приемников ОРИ могут значительно отличаться. Так, например, приемники для частного применения, как правило, не измеряют высоту и не вычисляют составляющие вектора скорости в режиме реального времени, тогда как системы автоматизированной посадки выполняют эти измерения обязательно. С другой стороны, существуют приемные устройства ОРЯ, единственной задачей которых является получение сигналов точного времени и образцовой частоты. Наиболее часто подобные устройства используются в системах мобильных коммуникаций, а также для проведения технических измерений и научных экспериментов. 4.4. Интерфейс системы 6Р8 ИАЧЗТАВ.
Интерфейс системы подразумевает под собой перечень требований, описаний и технические стандарты сигналов, путем которых происходит передача информации от космического сегмента ЙРЯ к сегменту потребителей. Навигационные НКА используют для передачи информации две частоты: ~1 и Е2. Все НКА вещают на одинаковых частотах и используется кодовое разделение каналов. Интерфейс системы ОРЗ беззапросный, т.е. НКА излучают радиосигналы на частотах /1 и 12 непрерывно, и любой приемник потребителя, находящийся в зоне радиовидимости НКА, в произвольный момент времени может получать от него навигационную информацию в пассивном режиме.
В общей сложности излучаются три псевдослучайных дальномерных кода: Р-код, являющийся основным дальномерным кодом. Псевдослучайный дальномерный Р-код, индивидуальный для каждого НКА, далее мы будем обозначать, как РЯ, где / — индивидуальный номер НКА. РЯ представляет собой последовательность длиной 7 дней, со скоростью передачи 10,23 Мб/с. Эта последовательность формируется сложением по модулю 2 двух подпоследовательностей, обозначаемых, как Х1 и Л2;; их длина соответственно 15,345,000 и 15,345,037 элементов. Последовательность М2; формируется из последовательности Х2 избирательной задержкой на длительность от 1 до 37 элементов, что позволяет сформировать 37 индивидуальных последовательностей Р-кода длиной 7 дней.
Из них 32 варианта используются НКА, остальные 5 зарезервированы для иных целей (например, для наземных передатчиков - псевдолитов и т.п.). Взаимосвязь между кодовыми последовательностями и номером НКА показана в табл. 4.1. 159 %У ° В Глава 4 Таблица 4.1 Набор кодовых последовательностей Задержка кода, разрядав Номер НКА Номер ПСП С/А (02;) С/А (Х2;) 1620 4000 ЗЮ? 171 0 4222 4Ю8 1744 4333 599 4377 199 18 1455 4355 2Ю10 6 139 1131 4344 198 140 1454 4340 141 ЗЮ10 9 2Ю3 10 1626 4342 10 251 10 4343 10 ЗЮ4 11 252 12 5®6 12 12 1750 254 6Ю7 13 ?Ю8 14 255 1764 13 13 13 14 14 256 1772 15 1775 15 15 257 8®9 16 1776 16 9Ю10 16 258 16 17 1156 469 17 194 18 1467 18 18 470 18 2Ю5 1633 19 471 19 19 396 1715 472 20 20 20 20 497 4?3 21 1746 21 598 21 21 160 Определение кодовой после- довательности Первые 10 разрядов восьмеричного* кода С/А Первые 12 разрядов восьмеричного кода Р е ' Ф Система глобального позиционирования ИА УВТАЯ, США Определение кодовой после- довательности Задержка кода, разрядов Номер НКА Номер ПСП С/А (62;) (Х2;) С/А 22 22 22 474 22 1763 699 23 23 24 24 23 509 24 512 23 193 1063 496 24 1706 5Ю 7 25 513 25 25 1743 26 26 26 514 698 26 1761 28 28 8Ю10 28 516 28 1774 29 29 196 29 859 29 1127 30 30 31 31 297 30 860 3Ю8 31 861 1453 31 1625 499 32 862 32 32 32 1712 5Ю10 33 863 33 1745 4®10 34 950 1713 34** 1 Ю7 35 947 1134 35 36 948 36 2Ю8 36 1456 4®10 37 950 37 1713 4343 В восьмеричной системе для первых 10 разрядов кода С/А, показанных в этой колонке„первая цифра (1) представляет "1" для первого разряда, и последние три цифры являются соответствующим восьмеричным представлением остальных 9 разрядов.
(Например, первые 10 разрядов кода С/А для псевдослучайной последовательности Ма1 выглядят так: 11 00100000). ** Коды С/А 34 и 37 одинаковые " ПСП с 33-й по 37-ю зарезервированы для иных применений (например, наземных передатчиков, псевдолитов). Ю вЂ” "исключающее или" в двоичной алгебре. 161 Первые 10 разрядов восьмеричного* кода С/А Первые 12 разрядов восьмеричного кода Р Глава 4 У-код, применяемый вместо Р-кода при включении режима предотвращения преднамеренных помех и несанкционированного доступа к информации А/Я (Ап1!вроог!пц).
У-код представляет собой закрытый Р-код, и доступен для расшифровки только лицензированными пользователями, имеющими соответствующий ключ. Поэтому У-код принято обозначать как Р(У) код. Использование У-кода определяется специальными документами 1С0-ОРЯ-203, 1С0-6РЯ-224 и 1С043РЯ-225.
Открытый код С/А (Соагве/Асс!ийоп, "грубый захват"), который сначала использовался лицензированными пользователями для первичного вхождения в режим слежения и последующего захвата точного Р или Р(т) кода. Сейчас код С/А находится в распоряжении мирового сообщества для использования в целях позиционирования. Предусмотрена возможность преднамеренного снижения точности определения координат по коду С/А до уровня 100 м. В настоящее время преднамеренное снижение точности не используется, но может быть вновь введено по решению правительства США.
НКА, начиная с серии "В!осК!1" и далее, способны излучать "некорректные" версии С/А и Р(У) кодов для защиты пользователей от приема недостоверных навигационных сигналов, которые могут быть сформированы в результате выхода из строя бортовой системы синтезирования относительных частот. Эти два "некорректных" кода получили название нестандартного С/А (МЯС) и нестандартного У (МЯУ). Коды ИЯС и МЯУ не предназначены для использования потребителями (ЗРЯ и не входят в стандартный интерфейс.
Кодовые последовательности образуют однозначные неразделимые пары, состоящие из соответствующих С/А и Р последовательностей (табл. 4.1). 4.4.1. Физические параметры радиосигналов ОРЯ Частотный план. Сигналы ~=каналов излучаются в пределах двух полос шириной 20,46МГц с центральными частотами ~1 и Е2. Несущие частоты для каналов И и 12 когерентно формируются из одного источника опорной частоты на борту НКА. С точки зрения наземного наблюдателя номинальная частота этого источника составляет 10,23 МГц.
Для компенсации релятивистских эффектов, возникающих при движении НКА по орбите, эта частота смещается на некоторую величину ЛИ= -4,4647-10, эквивалентную изменению скорости передачи Р-кода на величину И = -4,5674.10 з Гц. Данное смещение соответствует реальной частоте бортового источника 10,22999999543 МГц. 162 Система алобальноао позиционирования ИА МВТАК США Частота канала (1 соотносится с частотой бортового источника 10, как (1 = 154 ~~, а частота Е2 = 120 $0. В соответствии с релятивистской поправкой, на борту НКА формируются частоты 1.1з=1575,41999929622 МГц и Е2э — — 1227,5999994516 МГц, которые с точки зрения наземного потребителя соответствуют 1Л = 1575,42 МГц и 1.2 = 1227,6 МГц.
Кроме постоянных релятивистских эффектов, компенсируемых на борту НКА, на номинальные значения частот принимаемых потребителем сигналов воздействует переменное по частоте и знаку доплеровское смещение. Оно имеет максимальное положительное значение, когда НКА движется из-за горизонта навстречу потребителю, постепенно уменьшается и становится равным нулю, когда положение НКА на небосклоне достигает апогея по отношению к наблюдателю.
Затем доплеровское смещение меняет знак и увеличивается по мере движения НКА к горизонту. Чем ближе к точке зенита с точки зрения наблюдателя проходит орбита НКА, тем больше величина доплеровского смещения. Корреляционные потери. Корреляционные потери при приеме сигнала определяются, как разность энергии сигнала, излучаемого передатчиком в полосе 20,46 МГц и энергии сигнала, принятой идеальным корреляционным приемником в той же полосе частот. Для каналов ~ 1 и Е2 наихудшее значение корреляционных потерь имеет место, когда несущая частота модулируется суммой Р(т') кода и навигационного сообщения. В этом случае корреляционные потери определяются следующими составляющими: 1. Неидеальность модуляции в передатчике НКА — 0,6 дБ; 2.
Искажение формы сигнала в приемнике вследствие прохождения через фильтр 20,46 МГц — 0,4 дБ. 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 20,46 МГц для частот ~ 1 и Е2 не превышает -40 дБ относительно мощности немодулированных несущих. Квадратура фазы. Два компонента сигнала (1, модулированные двумя различными битовыми последовательностями (код С/А плюс данные и код Р(т) плюс данные) должны находиться находиться в фазовой квадратуре с точностью ИОО миллирадиан со сдвигом несущей С/А относительно Р на 90'.
Если вести речь о фа- 163 Глава 4 зе несущей Р, случай, когда РЯ = О, понимают как "нулевой угол фазы". Генератор кодов Р(У) и С/А управляет фазами соответствующих выходных сигналов по следующему принципу: если РЯ = 1, происходит сдвиг на 180' несущеФ Р; если 0(г) = 1, несущая С/А опережает Р на 90', если 6(т) = О, то несущая С/А отстает на 90' (таким образом, когда б(г) меняет состояние, происходит реверс на 180' несущей С/А). Результирующие номинальные составные фазы сигнала, как функция от двоичных значений модулирующих сигналов показаны в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
