Власов И.Б. ГНСС (studmaket) (1151932), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Èìåþùèåñÿ ðàçëè÷èÿ â âèäàõ ìîäóëèðóþùèõ ÏÑÏ, ìåòîäå ðàçäåëåíèÿ ñèãíàëîâ ÍÊÀ è ñïîñîáàõ ïåðåäà÷è íàâèãàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ îïèñàíû äàëåå.6.1. Ôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû ñèãíàëîâ ÃËÎÍÀÑÑÍà ýòàïå ïðîåêòèðîâàíèè äëÿ ÃÍÑÑ ÃËÎÍÀÑÑ áûë ïðèíÿò ÷àñòîòíûé ìåòîä ðàçäåëåíèÿ ñèãíàëîâ ðàçëè÷íûõ ÍÊÀ: êàæäûé èç íèõèñïîëüçóåò ñâîþ ïàðó ëèòåðíûõ ÷àñòîò, îäíà èç êîòîðûõ ïðèíàäëåæèò äèàïàçîíó L1, äðóãàÿ äèàïàçîíó L2 [14].
Ïðè ýòîì ñïîñîáîïðåäåëåíèÿ íîìèíàëüíûõ çíà÷åíèé íåñóùèõ ÷àñòîò â âåðõíåì (èíäåêñ «1») è íèæíåì (èíäåêñ «2») äèàïàçîíàõ ñîñòîèò â ñëåäóþùåì:f1,0 = 1602,0000 ÌÃö; ∆ f1 = 0,5625 ÌÃö;f1,k = f1,0 +k∆ f1;f2,k = f2,0 + k∆ f2 ;f2,0 = 1246,0000 ÌÃö;∆ f2 = 0,4375 ÌÃö;f1,k / f2,k = 9/7,61ãäå k ëèòåðà (óñëîâíûé ïîðÿäêîâûé íîìåð) ïàðû íåñóùèõ ÷àñòîòf1,k è f2,k â äèàïàçîíàõ L1 è L2. Ïðè ýòîì êðàéíèì çíà÷åíèÿì ëèòåðk = 1 è k = 24 ñîîòâåòñòâîâàëè ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ íåñóùèõ ÷àñòîò:f1,24 = 1615,5000 ÌÃö;f1,1 = 1602,5625 ÌÃö;f2,1 = 1246,4375 ÌÃö;f2,24 = 1256,5000 ÌÃö.Îäíàêî, ïîñêîëüêó â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò ðàáî÷èõ ÷àñòîò ÃËÎÍÀÑÑ ðàñïîëàãàþòñÿ ðàáî÷èå ÷àñòîòû ñèñòåì ñïóòíèêîâîé ðàäèîñâÿçè (ïîëîñû ÷àñòîò 1559,0...1610,0 ÌÃö è 1215,0......1260,0 ÌÃö), âîçäóøíîé ðàäèîíàâèãàöèè (ïîëîñà ÷àñòîò 1559,0......1626,5 ÌÃö), à òàêæå âûäåëåííàÿ äëÿ íóæä ðàäèîàñòðîíîìèè ïîëîñà ÷àñòîò 1610,6...1613,8 ÌÃö, ïëàí èñïîëüçîâàíèÿ ðàäèî÷àñòîòâ èíòåðåñàõ ÃËÎÍÀÑÑ â êîíöå 1990-õ ãîäîâ áûë ïåðåñìîòðåí. ÷àñòíîñòè áûëî ó÷òåíî, ÷òî äàæå ïðè ïîëíîì ñîñòàâå îðáèòàëüíîé ãðóïïèðîâêè (24 ÍÊÀ) äëÿ ïîäàâëÿþùåãî áîëüøèíñòâàïîòðåáèòåëåé (ñóõîïóòíûõ, ìîðñêèõ, âîçäóøíûõ) â çîíå ðàäèîâèäèìîñòè íå ìîæåò íàõîäèòüñÿ áîëåå 12 ÍÊÀ.
Ïîýòîìó â öåëÿõñîêðàùåíèÿ øèðèíû äèàïàçîíà áûëî ïðèíÿòî ðåøåíèå äëÿ âçàèìíî àíòèïîäíûõ (íàõîäÿùèõñÿ â äèàìåòðàëüíî ïðîòèâîïîëîæíûõòî÷êàõ îðáèòû) ÍÊÀ èñïîëüçîâàòü îäèíàêîâûå ëèòåðíûå ÷àñòîòû,÷èñëî êîòîðûõ â êàæäîì äèàïàçîíå ÷àñòîò ñîêðàùåíî äî 12. Êðîìåòîãî, èñïîëüçóåìàÿ ïîëîñà ÷àñòîò áûëà ñìåùåíà «âíèç»: ñ 2005 ã.íà âñåõ çàïóñêàåìûõ ÍÊÀ èñïîëüçóþòñÿ ëèòåðû íåñóùèõ ÷àñòîòk = 7...4 [11].Ñîâïàäåíèå ëèòåðíûõ ÷àñòîò âçàèìíî àíòèïîäíûõ ÍÊÀ äîëæíîó÷èòûâàòüñÿ â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ÀÏ óñòàíàâëèâàåòñÿ íà äðóãèõÊÀ, âûñîòà îðáèòû êîòîðûõ ïîçâîëÿåò îäíîâðåìåííî «âèäåòü» àíòèïîäíûå ÍÊÀ.
Äëÿ ðàçäåëåíèÿ ñèãíàëîâ â ýòèõ ñèòóàöèÿõ äîëæíàèñïîëüçîâàòüñÿ ïðîñòðàíñòâåííàÿ (çà ñ÷åò ôîðìû äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè àíòåííû ÀÏ), à òàêæå äîïëåðîâñêàÿ ñåëåêöèÿ ñèãíàëîâ. Âîçìîæíîñòü òàêîé ñåëåêöèè ñëåäóåò èç òîãî, ÷òî äëÿ íàçåìíûõ îáúåêòîâ äîïëåðîâñêèé ñäâèã, îáóñëîâëåííûé ñîáñòâåííûì äâèæåíèåì ÍÊÀ, ìîæåò èìåòü ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ ±5 êÃö, à äëÿíèçêîîðáèòàëüíûõ êîñìè÷åñêèõ îáúåêòîâ äî ±40 êÃö, ïðè ýòîìäîïëåðîâñêèé ñäâèã ÷àñòîòû äëÿ àíòèïîäíûõ ÍÊÀ âñåãäà èìååò ïðîòèâîïîëîæíûé çíàê.Âñå ñèãíàëû, èçëó÷àåìûå ÍÊÀ ÃËÎÍÀÑÑ, ïðèâÿçàíû ê ñëåäóþùåé ñåòêå ÷àñòîò, ôîðìèðóåìîé îáùèì ñèíõðîíèçàòîðîì, Ãö:F1F2F3F4F5 F663335⋅10 200⋅10 50⋅10 10⋅10 103 10062F750F810F9 F10F111 1/60 1/1800Ñèãíàë F1 ÿâëÿåòñÿ ñèíóñîèäàëüíûì, îñòàëüíûå ñèãíàëû èìïóëüñíûå.×òîáû äëÿ íàçåìíîãî íàáëþäàòåëÿ ÷àñòîòà îïîðíîãî ñèãíàëà F1ñîñòàâëÿëà ðîâíî 5 ÌÃö, íà áîðòó äëÿ êîìïåíñàöèè ðåëÿòèâèñòñêîãî «çàìåäëåíèÿ» âðåìåíè, âîçíèêàþùåãî ïðè äâèæåíèè ÍÊÀ ïîîðáèòå, ýòà ÷àñòîòà ñìåùåíà íà âåëè÷èíó ∆F = 2,18⋅103 Ãö, ò.
å.ñîñòàâëÿåò 499999999,782 Ãö.Îöèôðîâêà îòñ÷åòîâ âðåìåíè ïðîèçâîäèòñÿ 32-ðàçðÿäíûì ïîñëåäîâàòåëüíûì êîäîì ñ òàêòîâîé ÷àñòîòîé 100 Ãö.Ýôôåêòèâíàÿ èçëó÷àåìàÿ ìîùíîñòü ñèãíàëà â êàíàëå L1 ñîñòàâëÿåò 30 Âò, â êàíàëå L2 21 Âò. Ïðè ýòîì ìîùíîñòü ñèãíàëà ÍÊÀ,ïðèíèìàåìîãî èçîòðîïíîé ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííîé àíòåííîé ñ êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ +3 äÁ, ðàñïîëîæåííîé íà çåìíîé ïîâåðõíîñòè, â íàèõóäøåì ñëó÷àå (óãîë ìåñòà ÍÊÀ ìåíåå 5°) ñîñòàâëÿåò: íå ìåíåå 161 äÁ/Âò äëÿ äèàïàçîíà L1; íå ìåíåå 167 äÁ/Âò äëÿ äèàïàçîíà L2.Ñóììàðíûå ïîòåðè, ñâÿçàííûå ñ íåèäåàëüíîñòüþ ïðîöåäóð ìîäóëÿöèè â ïåðåäàò÷èêå ÍÊÀ è ñîãëàñîâàííîé ôèëüòðàöèè â ïðèåìíèêå ïîòðåáèòåëÿ äëÿ ÷àñòîòíûõ êàíàëîâ ñ èíäåêñàìè 7 è +12,ò.
å. íà êðàÿõ ðàáî÷åãî äèàïàçîíà, íå ïðåâûøàþò 0,8 äÁ.Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ôàçîâûõ øóìîâ íåìîäóëèðîâàííîé íåñóùåé óäîâëåòâîðÿåò ñëåäóþùåìó óñëîâèþ: ñõåìà ñëåæåíèÿ çà ôàçîé, èìåþùàÿ îäíîñòîðîííþþ øóìîâóþ ïîëîñó 10 Ãö, îáåñïå÷èâàåò ïîãðåøíîñòü ñëåæåíèÿ çà ôàçîé íåñóùåé íå õóæå 0,1 ðàäèàí(ÑÊÎ). Íåòðóäíî ðàññ÷èòàòü, ÷òî ïîòåíöèàëüíàÿ òî÷íîñòü äàëüíîìåðíûõ ôàçîâûõ èçìåðåíèé ïðè ýòîì ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 1,5 %îò äëèíû âîëíû, ò. å. ïîðÿäêà 3 ìì.Ìîùíîñòü âíåïîëîñíîãî (çà ïðåäåëàìè ïîëîñ øèðèíîé 0,511 ÌÃö)èçëó÷åíèÿ äëÿ äèàïàçîíîâ ÷àñòîò L1 è L2 íå ïðåâûøàåò 40 äÁîòíîñèòåëüíî ìîùíîñòè íåìîäóëèðîâàííîé íåñóùåé.Íîðìàëüíûå óñëîâèÿ ðàáîòû ÃÍÑÑ ïðåäïîëàãàþò îäíîâðåìåííûé ïðèåì ñèãíàëîâ îò ÷åòûðåõ è áîëåå ÍÊÀ.
Î÷åâèäíî, ÷òî ñ òî÷êè çðåíèÿ îïòèìàëüíîé îáðàáîòêè ñèãíàëà êàæäîãî ÍÊÀ, ñèãíàëûâñåõ äðóãèõ ÍÊÀ îáðàçóþò âíóòðèñèñòåìíóþ ïîìåõó.  ÃËÎÍÀÑÑøèðèíà ñïåêòðà ñèãíàëà è ðàçíîñ ëèòåðíûõ ÷àñòîò êàíàëîâ âûáðàíû òàêèì îáðàçîì, ÷òî â ðàáî÷óþ ïîëîñó êàæäîãî êàíàëà ìîãóòïîïàñòü òîëüêî áîêîâûå ëåïåñòêè ñïåêòðà äðóãîãî ñèãíàëà. Èõ óðîâåíü ñîñòàâëÿåò 48 äÁ îòíîñèòåëüíî ãëàâíîãî ëåïåñòêà, ÷òî ñóùåñòâåííî ìåíüøå, ÷åì äëÿ ÃÍÑÑ GPS (ñì. äàëåå).Íà òî÷íîñòü èçìåðåíèé âëèÿåò ãðóïïîâàÿ çàäåðæêà ñèãíàëà â áîðòîâîé àïïàðàòóðå ÍÊÀ, ò. å. çàäåðæêà ìåæäó ñèãíàëîì íà âûõîäå63áîðòîâîãî ñòàíäàðòà ÷àñòîòû è èçëó÷àåìûì ñèãíàëîì (èçìåðÿåòñÿâ ôàçîâîì öåíòðå àíòåííû).
Îíà âêëþ÷àåò â ñåáÿ ïîñòîÿííóþ èñëó÷àéíóþ ñîñòàâëÿþùèå. Äàííûå î âåëè÷èíå ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé ïåðåäàþòñÿ â ñîñòàâå ÍÈ è îíà ìîæåò áûòü óñòðàíåíà âÀÏ. Íåêîìïåíñèðóåìàÿ ñëó÷àéíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ íå ïðåâûøàåò 8 íñ.Èçëó÷àåìûé ñèãíàë èìååò ïðàâóþ êðóãîâóþ ïîëÿðèçàöèþ.  ñåêòîðå ±19° îòíîñèòåëüíî îñè ñèììåòðèè äèàãðàììû íàïðàâëåííîñòè ïåðåäàþùåé àíòåííû êîýôôèöèåíò ýëëèïòè÷íîñòè ïî ïîëþ íåõóæå 0,7.6.2. Ñòðóêòóðà íàâèãàöèîííûõ ñèãíàëîâè íàâèãàöèîííûõ ñîîáùåíèé ÃËÎÍÀÑÑÑïåêòð ìîùíîñòè íàâèãàöèîííîãî ðàäèîñèãíàëà ïðàêòè÷åñêèïîëíîñòüþ îïðåäåëÿåòñÿ íàèâûñøåé òàêòîâîé ÷àñòîòîé ìîäóëèðóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè.
Äëÿ èñïîëüçóåìûõ â ÃËÎÍÀÑÑ ñèãíàëîâ ñòàíäàðòíîé òî÷íîñòè (ÑÒ-êîä, ïîäðîáíåå ñì. äàëåå) øèðèíàîñíîâíîãî «ëåïåñòêà» îãèáàþùåé ñïåêòðà ìîùíîñòè ðàäèîñèãíàëàðàâíà 1,022 ÌÃö, à äëÿ ñèãíàëîâ âûñîêîé òî÷íîñòè ÂÒ-êîä 10,22 ÌÃö. ïðîöåññå ðàçâèòèÿ ñèñòåìû ìåíÿëèñü è ïðîäîëæàþò ìåíÿòüñÿñîñòàâ èíôîðìàöèè è ñòðóêòóðà íàâèãàöèîííûõ ñèãíàëîâ ÃËÎÍÀÑÑ.Ðàññìîòðèì îñíîâíûå ýòàïû ýòîãî ïðîöåññà.Íàõîäÿùèåñÿ â ýêñïëóàòàöèè â íàñòîÿùåå âðåìÿ ÍÊÀ ÃËÎÍÀÑÑè ïåðâûå ýêçåìïëÿðû ÃËÎÍÀÑÑ-Ì èñïîëüçóþò ñèãíàëû â äèàïàçîíàõ L1 è L2, ñòðóêòóðà è ïàðàìåòðû êîòîðûõ íåñêîëüêî ðàçëè÷àþòñÿ, ïîýòîìó ïîäðîáíî ðàññìîòðèì ñèãíàëû äèàïàçîíà L1, à çàòåì êîðîòêî îòëè÷èÿ ñèãíàëîâ äèàïàçîíà L2. äèàïàçîíå L1 èçëó÷àåìûé ñèãíàë ïîäâåðãàåòñÿ îòíîñèòåëüíîé ôàçîâîé ìàíèïóëÿöèè (ÎÔÌ) íà óãîë π äâóìÿ ïñåâäîñëó÷àéíûìè ïîñëåäîâàòåëüíîñòÿìè ÏÑÏ1 è ÏÑÏ2.
Îðòîãîíàëüíîñòü,ò. å. îòñóòñòâèå âçàèìíîãî âëèÿíèÿ ïðè ïåðåäà÷å ÏÑÏ1 è ÏÑÏ2,îáåñïå÷èâàåòñÿ áëàãîäàðÿ èñïîëüçîâàíèþ ôàçîâûõ êâàäðàòóð, ò. å.äâóõ êîìïîíåíò íåñóùåé, ñäâèíóòûõ ïî ôàçå íà 90°.Ïåðâàÿ ÏÑÏ îáðàçóåòñÿ ñëîæåíèåì ïî mod2 òðåõ äâîè÷íûõ ñèãíàëîâ: äàëüíîìåðíîãî êîäà ñòàíäàðòíîé òî÷íîñòè (ÑÒ), ïðåäñòàâëÿþùåãî ñîáîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ìàêñèìàëüíîé äëèíû (Ì-ïîñëåäîâàòåëüíîñòü) ñ òàêòîâîé ÷àñòîòîé 511 êÃö è ïåðèîäîì 1 ìñ (èíîãäàâ ëèòåðàòóðå äëÿ îáîçíà÷åíèÿ ýòîãî êîäà èñïîëüçóåòñÿ àááðåâèàòóðà ÏÒ-êîä, ò.
å. êîä ïîíèæåííîé òî÷íîñòè);64 ñèãíàëà íàâèãàöèîííîé èíôîðìàöèè (ÍÈ) ñ òàêòîâîé ÷àñòîòîé50 Ãö, ïåðåäàâàåìîãî ñ ïîìîùüþ ÎÔÌ â âèäå ñòðîê äëèòåëüíîñòüþ 2 ñ; ñèãíàëà òàêòîâîé ñèíõðîíèçàöèè â âèäå ìåàíäðà ñ ÷àñòîòîé100 Ãö.Ïðèíöèï ôîðìèðîâàíèÿ ÏÑÏ1 ïîÿñíÿåòñÿ ðèñ. 6.1.Ðèñ. 6.1. Ñõåìà ôîðìèðîâàíèÿ ìîäóëèðóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè (ÏÑÏ1)Ðàññìîòðèì áîëåå ïîäðîáíî ïðèíöèï ôîðìèðîâàíèÿ êàæäîé èçåå ñîñòàâëÿþùèõ.Äàëüíîìåðíûé êîä ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé Ì-ïîñëåäîâàòåëüíîñòü,êîòîðàÿ äëÿ ÑÒ-êîäà èìååò âèäGä ( x) = 1 ⊕ x5 ⊕ x9 .Ñõåìà ôîðìèðîâàíèÿ äàëüíîìåðíîãî êîäà ïîêàçàíà íà ðèñ. 6.2,à âðåìåííàÿ äèàãðàììà, ïîÿñíÿþùàÿ åãî ðàáîòó, íà ðèñ. 6.3.Âòîðàÿ ÏÑÏ ôîðìèðóåòñÿ ïî àíàëîãè÷íîìó ïðèíöèïó, îäíàêîâ íåé èñïîëüçóåòñÿ Ì-ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ñ òàêòîâîé ÷àñòîòîé5,11 ÌÃö è ïåðèîäîì 1 ìñ, îáðàçóþùàÿ äàëüíîìåðíûé êîä âûñîêîé òî÷íîñòè (ÂÒ).
ÏÑÏ1 è ÏÑÏ2 ôîðìèðóþòñÿ êîãåðåíòíî îò6566Ðèñ. 6.2. Ñõåìà ôîðìèðîâàíèÿ äàëüíîìåðíîãî êîäàÐèñ. 6.3. Âðåìåííàÿ äèàãðàììà äàëüíîìåðíîãî êîäà ÃËÎÍÀÑÑîáùåãî ñòàíäàðòà ÷àñòîòû. Äîïóñòèìûé èíòåðâàë ìåæäó ôðîíòàìèñèìâîëîâ íå ïðåâûøàåò 6 íñ. Èñïîëüçîâàíèå ÂÒ-êîäà ðåãëàìåíòèðóåòñÿ Ìèíèñòåðñòâîì îáîðîíû ÐÔ, ïîýòîìó åãî ñòðóêòóðà îôèöèàëüíî íå îïóáëèêîâàíà.Íàâèãàöèîííàÿ èíôîðìàöèÿ ñòðóêòóðèðîâàíà â âèäå ñòðîê,êàäðîâ è ñóïåðêàäðîâ.
Ðàññìîòðèì ñíà÷àëà ñòðóêòóðó îäíîé ñòðîêè (ñòðóêòóðà êàäðà è ñóïåðêàäðà áóäåò îïèñàíà äàëåå). êàæäîé äâóõñåêóíäíîé ñòðîêå íàâèãàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ âèíòåðâàëå âðåìåíè 1,7 ñ ïåðåäàþòñÿ 85 äâîè÷íûõ ñèìâîëîâ äëèòåëüíîñòüþ 20 ìñ êàæäûé. Ïîñêîëüêó èñïîëüçóåòñÿ îòíîñèòåëüíàÿôàçîâàÿ ìàíèïóëÿöèÿ, ïåðâûé ñèìâîë êàæäîé ñòðîêè íà÷àëüíûé(«õîëîñòîé»). Ïîñëåäíèå âîñåìü ñèìâîëîâ â êàæäîé ñòðîêå ÿâëÿþòñÿ ïðîâåðî÷íûìè ñèìâîëàìè êîäà Õåììèíãà, ïîçâîëÿþùèìè èñïðàâëÿòü îäèíî÷íûé îøèáî÷íûé ñèìâîë è îáíàðóæèâàòü äâà îøèáî÷íûõ ñèìâîëà â ñòðîêå. êîíöå äâóõñåêóíäíîé ñòðîêè ïåðåäàåòñÿ ìåòêà âðåìåíè (MB)äëèòåëüíîñòüþ 0,3 ñ, ïîçâîëÿþùàÿ îïðåäåëÿòü ãðàíèöû êîäîâûõñëîâ è èõ êîìáèíàöèé, ò. å.
îáåñïå÷èâàþùàÿ ñòðî÷íóþ (öèêëîâóþ)ñèíõðîíèçàöèþ. MB ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óêîðî÷åííóþ íà îäèí ñèì67âîë 31-ñèìâîëüíóþ Ì-ïîñëåäîâàòåëüíîñòü, ïîðîæäàþùèé ïîëèíîìêîòîðîé èìååò âèä g = 1 + õ3 + õ5.Ìåàíäð òàêòîâîé ñèíõðîíèçàöèè äîáàâëÿåòñÿ â ñèãíàë äëÿ óñêîðåíèÿ òàêòîâîé (ñèìâîëüíîé) ñèíõðîíèçàöèè.  ïðèíöèïå, èíôîðìàöèþ î òàêòîâîé ÷àñòîòå ÍÈ ìîæíî èçâëå÷ü èç íåå ñàìîé, ôèêñèðóÿ ìîìåíòû ñìåíû çíàêà ìîäóëèðóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè,Ïðîáëåìà ñîñòîèò â òîì, ÷òî â ðåàëüíûõ èíôîðìàöèîííûõ ïîñûëêàõ ñèìâîëû 0 è 1 íåðàâíîâåðîÿòíû è ìîæåò âîçíèêíóòü ñèòóàöèÿ,êîãäà çíàê ïîñûëêè íå ìåíÿåòñÿ äëèòåëüíîå âðåìÿ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
