4. Навигационные радиосигналы (1151915), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Согласно действующему в настоящий момент частотному плану, для передачи сигналов НКА Глонасс-МиспользуетсядиапазонL11598,0625…1605,375МГц,идиапазонL21242,9375…1248,625 МГц [14]. При этом реализуется частотный метод разделениясигналов: каждый НКА использует пару литерных частот, одна из которых принадлежит диапазону L1, вторая – диапазону L2.Номинальные значения несущих частотидля k -ой пары определя-ются согласно следующему правилу:где k – литера, т.е. условный порядковый номер данной пары. С 2005 г. навсех запускаемых НКА используются литеры несущих частот k =-7...4 [11].
Литеры5-7 являются служебными и могут использоваться для проведения регламентных идругих работ с НКА.При этом для антиподных (находящихся в диаметрально противоположныхточках орбиты) НКА используются одинаковые литерные частоты, поскольку дляподавляющего большинства потребителей (сухопутных, морских, воздушных) одновременный прием сигналов антиподных НКА невозможен.Исключение составляют космические объекты, высота орбиты которого позволяет наблюдать антиподные НКА. Для различения их сигналов используется доплеровская селекция (ДСЧ сигналов антиподных НКА всегда имеет разные знаки).Все сигналы, излучаемые НКА ГЛОНАСС, формируются с помощью следующей сетки опорных частот F1…F10 (Гц), получаемой от общего синхронизатора:Все сигналы, излучаемые НКА ГЛОНАСС, привязаны к следующей сетке частот, формируемой общим синхронизатором.F1F25 МГц 200 КГцF350 КГцF4F5F610 КГц1 КГц100 ГцF750 ГцF8F910 Гц 1ГцF10F111/60 Гц1/1800ГцСигнал F1 является синусоидальным, остальные сигналы – импульсные.Чтобы для наземного наблюдателя частота опорного сигнала F1 при нулевомдоплеровском сдвиге, т.е.
в «траверзном» положении НКА составляла ровно 5 МГц,на борту с целью компенсации релятивистского «замедления» времени, возникающего при движении НКА по орбите, эта частота смещена на величину.F 2.18 10 3 Гц, т. е. составляет 499999999,782 Гц.Оцифровка отсчетов времени производится 32-разрядным последовательнымкодом с тактовой частотой 100 Гц.Мощность передатчика НКА в канале L1 составляет порядка 80Вт., в каналеL2 – порядка 40 Вт, коэффициент усиления передающей антенны НКА равен 10…12дБ. Соответственно, эффективная изотропная излучаемая мощность (ЭИИМ) сигнала в канале L1 составляет 30 дБВт, в канале L2 – 27 дБВт.
При этом мощность сигнала НКА, принимаемого изотропной линейно поляризованной антенной с коэффициентом усиления +3 дБ, расположенной на земной поверхности, в наихудшем случае (угол места НКА менее 5°) составляет:• не менее -161 дБВт для диапазона L1;• не менее -164 дБВт для диапазона L2.Суммарные потери, связанные с неидеальностью процедур модуляции в передатчике НКА и согласованной фильтрации в приемнике потребителя для частотных каналов с индексами -7 и +12, т. е. на краях рабочего диапазона, не превышают0,8 дБ.Спектральная плотность фазовых шумов немодулированной несущей удовлетворяет следующему условию: схема слежения за фазой, имеющая одностороннююшумовую полосу 10 Гц, обеспечивает погрешность слежения за фазой несущей нехуже 0,1 радиан (СКО).
Нетрудно рассчитать, что потенциальная точность дольномерных фазовых измерений при этом составляет примерно 1,5 % от длины волны, т.е. порядка 3 мм.Мощность внеполосного (за пределами полос шириной 0,511 МГц) излучениядля диапазонов частот П и 12 не превышает -40 дБ относительно мощности немодулированной несущей.Нормальные условия работы ГНСС предполагают одновременный приемсигналов от четырех и более НКА.
Очевидно, что с точки зрения оптимальной обработки сигнала каждого НКА, сигналы всех других НКА образуют внутрисистемнуюпомеху. В ГЛОНАСС ширина спектра сигнала и разнос литерных частот каналоввыбраны таким образом, что в рабочую полосу каждого канала могут попасть только боковые лепестки спектра другого сигнала.
Их уровень составляет -48 дБ относительно главного лепестка, что существенно меньше, чем для ГНСС GPS (см. далее).На точность измерений влияет групповая задержка сигнала в бортовой аппаратуре НКА, т. е. задержка между сигналом на выходе бортового стандарта частоты иизлучаемым сигналом (измеряется в фазовом центре антенны). Она включает в себяпостоянную и случайную составляющие. Данные о величине постоянной составляющей передаются в составе НC и она может быть устранена в АП. Некомпенсируемая случайная составляющая не превышает 8нc.Излучаемый сигнал имеет правую круговую поляризацию. В секторе ±19° относительно оси симметрии диаграммы направленности передающей антенны коэффициент эллиптичности по полю не хуже 0,7.4.5.2 Структура навигационных сигналов и навигационных сообщений ГЛОНАСССпектр мощности навигационного радиосигнала практически полностьюопределяется наивысшей тактовой частотой модулирующей последовательности.Для используемых в ГЛОНАСС сигналов стандартной точности (СТ-код, подробнее см.
далее) ширина основного «лепестка» огибающей спектра мощностирадиосигнала равна 1,022 МГц, а для сигналов высокой точности ВТ-код -10,22МГц.Спектр мощности навигационного радиосигнала практически полностьюопределяется наивысшей тактовой частотой модулирующей последовательности.Для используемых в ГЛОНАСС сигналов стандартной точности («СТ- сигнал»,подробнее см. далее) ширина основного «лепестка» огибающей спектра мощности радиосигнала равна 1,022 МГц, а для сигналов высокой точности («ВТсигнал») – 10,22 МГц. (Иногда в литературе для обозначения СТ- сигнала используется аббревиатура «ПТ», т. е. «пониженная точность»).НКА «Глонасс-М» в диапазонах L1 и L2 излучают двухкомпонентныйсигнал, квадратурные (сдвинутые на 2 ) компоненты которого получены путем(ОФМ) на угол двумя псевдослучайными последовательностями – ПСП-1 (СТсигнал, тактовая частота 511 кГц) и ПСП-2 (ВТ сигнал, тактовая частота 5,11МГц). Благодаря использованию фазовых квадратур обеспечивалась ортогональность, т.
е. отсутствие взаимного влияния при передаче ПСП-1 и ПСП-2. Дополнительно обе квадратурные компоненты подвергаются ОФМ последовательностью символов навигационного сообщения (тактовая частота 50 Гц) и меандратактовой синхронизации (ТС, тактовая частота 100 Гц, см. ниже).Рассмотрим принципы формирования модулирующих последовательностейна примере ПСП-1.Эта ПСП образуется сложением по mod 2 трех двоичных сигналов:• дальномерного кода стандартной точности (СТ), представляющего собой последовательность максимальной длины (М-последовательность) с тактовой частотой511 кГц и периодом 1 мс (иногда в литературе для обозначения этого кода используется аббревиатура ПТ-код, т. е. код пониженной точности); навигационного сообщения (НС) с тактовой частотой 50 Гц, передаваемого спомощью ОФМ в виде строк длительностью 2 с;• сигнала тактовой синхронизации в виде меандра с частотой 100 ГцПроцесс формирования ПСП поясняется схемой рис.
4.9.Рис. 4.9 Схема формирования ПСП-1Рассмотрим более подробно структуру и параметры каждой из составляющихПСП1.Дальномерный код представляет собой М-последовательность, образующий полином которой имеет вид GД(х) = 1 х5 х9.Схема формирования дальномерного кода показана на рис. 4.10 а временнаядиаграмма, поясняющая его работу, - на рис.
4.11Рис.4.10 Схема формирования дальномерного кода1ссинхроимпульсыT =1 свремясинхроимпульсыT =10 мс10 мсвремя1 мссинхроимпульсыпериодаПСПДвремяL=511 символов; T =1 мс111111111111111111код ПСПД(511 символов)время =1,9569 мксРис. 4.1 Временная диаграмма дальномерного кода.Навигационное сообщение состоит из строк, кадров и суперкадров. Рассмотрим сначала структуру одной строки (структура кадра и суперкадра будет описанадалее).В каждой двухсекундной строке навигационного сообщения в интервале времени 1,7с передаются 85 двоичных символов длительностью 20 мс каждый. Поскольку используется относительная фазовая манипуляция, первый символ каждойстроки начальный («холостой»).
Последние восемь символов в каждой строке являются проверочными символами кода Хемминга, позволяющими исправлять одиночный ошибочный символ и обнаруживать два ошибочных символа в строке.В конце двухсекундной строки передается метка времени (MB) длительностью 0,3 с, позволяющая определять границы кодовых слов и их комбинаций, т.е.обеспечивающая строчную (цикловую) синхронизацию. MB представляет собой укороченную на один символ 31-символьную М-последовательность, порождающий полином которой имеет вид GМВ(x)= 1 х3 х5.Меандр тактовой синхронизации добавляется в сигнал для ускорения тактовой (символьной) синхронизации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
