Власов И.Б. ГНСС (studmaket) (1151932), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

6.9. íàñòîÿùåå âðåìÿ âåäåòñÿ áîëüøàÿ ðàáîòà ïî ñîãëàñîâàíèþ ÷àñòîòíûõ ïëàíîâ ÃËÎÍÀÑÑ è GPS, â õîäå êîòîðîé âîçìîæíû êîððåêòèðîâêè ïðèâåäåííûõ âûøå ÷àñòîòíûõ ïëàíîâ.Êîíòðîëüíûå âîïðîñû1. Òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê ñèãíàëàì ÃÍÑÑ.2. Êàêîé ñïîñîá ðàçäåëåíèÿ ñèãíàëîâ ÍÊÀ ïðèíÿò â ÃËÎÍÀÑÑ â íàñòîÿùåå âðåìÿ? Îñíîâíûå îñîáåííîñòè åãî ðåàëèçàöèè.3. Ôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû ñèãíàëîâ ÃËÎÍÀÑÑ: ñïåêòð, ìîùíîñòü â òî÷êàõ èçëó÷åíèÿ è ïðèåìà.4. Ñòðóêòóðà íàâèãàöèîííûõ ñèãíàëîâ è íàâèãàöèîííûõ ñîîáùåíèéÃËÎÍÀÑÑ.5. Ïðèíöèï ôîðìèðîâàíèÿ è ñîñòàâ ìîäóëèðóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ÃËÎÍÀÑÑ.6.

Êàêîãî òèïà ñèãíàë èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå äàëüíîìåðíîãî êîäàÃËÎÍÀÑÑ? Êàêîâû ïàðàìåòðû äàëüíîìåðíîãî êîäà ñòàíäàðòíîé òî÷íîñòè?7. ×åìó ðàâíà òàêòîâàÿ ÷àñòîòà íàâèãàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ?8. ×òî òàêîå «ìåòêà âðåìåíè»?9. Äëÿ ÷åãî èñïîëüçóåòñÿ ìåàíäð òàêòîâîé ñèíõðîíèçàöèè?10. Êàêèå îáúåìû èíôîðìàöèè ñîäåðæàò ñòðîêà, êàäð è ñóïåðêàäð íàâèãàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ? Êàêîâà äëèòåëüíîñòü ïåðåäà÷è êàæäîãî èõ ýòèõýëåìåíòîâ?11. Êàêóþ èíôîðìàöèþ ñîäåðæèò àëüìàíàõ, êàê îíà èñïîëüçóåòñÿ?12. Ñïîñîá ðàçäåëåíèÿ ñèãíàëîâ, ïðèíÿòûé â GPS.

Ôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû ñèãíàëîâ GPS.13. Ñòðóêòóðà íàâèãàöèîííûõ ñèãíàëîâ è íàâèãàöèîííûõ ñîîáùåíèé GPS.14. Ïðèíöèï ôîðìèðîâàíèÿ ìîäóëèðóþùåé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè GPS(íà ïðèìåðå Ñ/À-êîäà); ïàðàìåòðû Ð-êîäà.777. ÍÀÂÈÃÀÖÈÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ ÏÎÒÐÅÁÈÒÅËßÏîäñèñòåìà ÀÏ ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ïðèåìà ñèãíàëîâ îò ÍÊÀ, èçìåðåíèÿ íàâèãàöèîííûõ ïàðàìåòðîâ, âûäåëåíèÿ ñëóæåáíîé èíôîðìàöèè (âêëþ÷àþùåé ýôåìåðèäû è âðåìåííûå ïîïðàâêè) è ðåøåíèÿ çàäà÷è íàâèãàöèîííî-âðåìåííûõ îïðåäåëåíèé. Ïî èçìåðåííûì îòíîñèòåëüíî ÷åòûðåõ (èëèáîëåå) ÍÊÀ íàâèãàöèîííûì ïàðàìåòðàì – ïñåâäîäàëüíîñòè è ðàäèàëüíîéïñåâäîñêîðîñòè – îïðåäåëÿþòñÿ ïàðàìåòðû ÂÑ ïîòðåáèòåëÿ: òðè ïðîñòðàíñòâåííûå êîîðäèíàòû ïîòðåáèòåëÿ, òðè ñîñòàâëÿþùèå åãî ñêîðîñòè è ïîïðàâêè ê ôàçå è ÷àñòîòå åãî áîðòîâîãî ãåíåðàòîðà.

Óêðóïíåííàÿ ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ÀÏ ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà â âèäå, ïðèâåäåííîì íà ðèñ. 7.1.Êàê ñëåäóåò èç ñõåìû, ñîâðåìåííàÿ ÀÏ ñîäåðæèò ñëåäóþùèå îñíîâíûå ôóíêöèîíàëüíûå óçëû.1. Ðàäèî÷àñòîòíûé áëîê, îáåñïå÷èâàþùèé:• ïðèåì ñèãíàëîâ ÍÊÀ;Ðèñ. 7.1. Óêðóïíåííàÿ ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ÀÏ78• èõ óñèëåíèå è ïðåäâàðèòåëüíóþ ôèëüòðàöèþ;• àíàëîãî-öèôðîâîå ïðåîáðàçîâàíèå ñèãíàëîâ íà âûõîäå ïðèåìíèêà;• ôîðìèðîâàíèå îïîðíûõ, ñèíõðîíèçèðóþùèõ è äðóãèõ ñèãíàëîâ.2. Ïðîöåññîð ïåðâè÷íîé îáðàáîòêè, ðåøàþùèé ñëåäóþùèå îñíîâíûåçàäà÷è:• îïòèìàëüíóþ (ñîãëàñîâàííóþ) ôèëüòðàöèþ ñèãíàëîâ ÍÊÀ, ðåàëèçóåìóþ ñ ïîìîùüþ ìíîãîêàíàëüíîé êîððåëÿöèîííîé îáðàáîòêè;• ïîèñê è îáíàðóæåíèå ñèãíàëîâ âûáðàííîãî ñîçâåçäèÿ ÍÊÀ;• ñëåæåíèå çà ñèãíàëàìè è èçìåðåíèÿ ÐÍÏ;• äåìîäóëÿöèþ íàâèãàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ.3.

Íàâèãàöèîííûé ïðîöåññîð, îáåñïå÷èâàþùèé:• äåêîäèðîâàíèå íàâèãàöèîííîãî ñîîáùåíèÿ;• ðåøåíèå îñíîâíîé íàâèãàöèîííî-âðåìåííîé çàäà÷è – îïðåäåëåíèåïàðàìåòðîâ ÂÑ ïîòðåáèòåëÿ;• óïðàâëåíèå ðåæèìàìè ðàáîòû è ïàðàìåòðàìè êàê ñîáñòâåííûìè, òàêè äðóãèõ óçëîâ ÀÏ;• êîíòðîëü êà÷åñòâà ÍÂÎ è ðàáîòîñïîñîáíîñòè àïïàðàòóðû;• âûïîëíåíèå ðàçëè÷íûõ ñåðâèñíûõ ôóíêöèé, çàâèñÿùèõ îò íàçíà÷åíèÿ àïïàðàòóðû è ðåæèìà åå ðàáîòû.Êðîìå òîãî, â ñîñòàâ ÀÏ ìîãóò âõîäèòü âñïîìîãàòåëüíûå óñòðîéñòâà:èíòåðôåéñíûå, óïðàâëåíèÿ è èíäèêàöèè, ïèòàíèÿ è äð.Ïðèâåäåííîå âûøå ðàçäåëåíèå âû÷èñëèòåëüíûõ ñðåäñòâ ÀÏ íà ïåðâè÷íûé è íàâèãàöèîííûé ïðîöåññîð îò÷àñòè ÿâëÿåòñÿ äàíüþ òðàäèöèè èèñïîëüçóåòñÿ â îñíîâíîì â ìåòîäè÷åñêèõ öåëÿõ.

 íàñòîÿùåå âðåìÿ àêòèâíî âåäóòñÿ ðàçðàáîòêè ïîëíîñòüþ ïðîãðàììíûõ íàâèãàöèîííûõ ïðèåìíèêîâ, â êîòîðûõ âñå ôóíêöèè ïåðâè÷íîãî è íàâèãàöèîííîãî ïðîöåññîðîâ ðåàëèçóþòñÿ â âèäå åäèíîãî îäíîýòàïíîãî àëãîðèòìà (ðàçä. 7.4).Ðàññìîòðèì îñíîâíûå ôóíêöèè è ïðèíöèïû òåõíè÷åñêîé ðåàëèçàöèèïåðå÷èñëåííûõ ýëåìåíòîâ ÀÏ.7.1. Ðàäèî÷àñòîòíûé áëîê7.1.1.

ÀíòåííàÀíòåííà ÀÏ ðåøàåò äâå îñíîâíûå çàäà÷è:• ïðèåì ñèãíàëîâ ÍÊÀ (â èäåàëå – âñåõ ðàäèîâèäèìûõ â òî÷êåïðèåìà);• ðåæåêöèþ ïîìåõîâûõ ñèãíàëîâ, âîçíèêàþùèõ ïðè ìíîãîëó÷åâîì ðàñïðîñòðàíåíèè, à òàêæå ïîìåõ îò äðóãèõ èñòî÷íèêîâ.Ïîñêîëüêó òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûå ê àíòåííå ñ ïîçèöèé íàèëó÷øåãî ðåøåíèÿ óêàçàííûõ çàäà÷, ïðîòèâîðå÷àò äðóã äðóãó, íàïðàêòèêå èñïîëüçóåòñÿ ñëåäóþùèé êîìïðîìèññ. ÄÍ àíòåííû ôîðìèðóåòñÿ èñõîäÿ èç òîãî, ÷òî â ðàáî÷åå ñîçâåçäèå öåëåñîîáðàçíî79âêëþ÷àòü ÍÊÀ, íàáëþäàåìûå ïîä óãëàìè ìåñòà β ≥ 5°. Ìåíüøèåóãëû ìåñòà (òàê íàçûâàåìûå «óãëû ìàñêè») ñ÷èòàþòñÿ íåðàáî÷èìè,ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî èìåííî ïîä ýòèìè óãëàìè íàõîäèòñÿ áîëüøèíñòâî èñòî÷íèêîâ ïîìåõ.

Íèæå ïðèâåäåíà òèïîâàÿ çàâèñèìîñòü îòóãëà ìåñòà β êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ àíòåííû G (îòíîñèòåëüíî èçîòðîïíîãî èçëó÷àòåëÿ ñ êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèåé):Óãîë ìåñòà, β . . . . . . . . . . . . 0...5°Êîýôôèöèåíòóñèëåíèÿ G, äÁ . . . . . . . . . . . . –7,5...–55...10°≥ – 4,510...15° ≥ 15°≥ –2,5≥ –2Ïðè ýòîì êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ àíòåííû íå äîëæåí çàâèñåòüîò àçèìóòà – îí äîëæåí îñòàâàòüñÿ ïîñòîÿííûì âî âñåì äèàïàçîíåóãëîâ 0…360°.×àùå âñåãî â ÀÏ èñïîëüçóþò ïðîñòûå â èçãîòîâëåíèè è íåäîðîãèå ìèêðîïîëîñêîâûå àíòåííû, îáëàäàþùèå ìèíèìàëüíûìè ìàññîãàáàðèòíûìè ïàðàìåòðàìè.

Òàêàÿ àíòåííà ñîñòîèò èç äâóõ ïëîñêèõ ïðîâîäíèêîâ, ðàçäåëåííûõ ñëîåì äèýëåêòðèêà. Íèæíèé ïðîâîäíèê çàçåìëåí (ñîåäèíåí ñ «ìàññîé» ÀÏ), âåðõíèé ÿâëÿåòñÿèçëó÷àòåëåì. Àíòåííà ðàññ÷èòûâàåòñÿ äëÿ ðàáîòû íà íèæíåé ðåçîíàíñíîé ìîäå, êîòîðàÿ èçëó÷àåòñÿ, â îñíîâíîì, â íàïðàâëåíèè âåðòèêàëüíîé îñè. Äèàãðàììà íàïðàâëåííîñòè ýòîé àíòåííû îáåñïå÷èâàåò â âåðõíåé ïîëóñôåðå âñåíàïðàâëåííûé ïðèåì ïðàâîé êðóãîâîé ïîëÿðèçàöèè.Êðîìå ìèêðîïîëîñêîâûõ, â ñïåöèàëüíûõ âèäàõ ÀÏ íàøëè ïðèìåíåíèå ñïèðàëüíûå, êîëüöåâûå, ùåëåâûå è äðóãèå âèäû àíòåíí, â÷àñòíîñòè, ôàçèðîâàííûå àíòåííûå ðåøåòêè.

 ïîñëåäíåì ñëó÷àåíàâèãàöèîííûé ïðîöåññîð îñóùåñòâëÿåò ôóíêöèþ óïðàâëåíèÿ ïîëîæåíèåì ÄÍ.Ïðèìåðû êîíñòðóêöèé ÀÏ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 7.2.Îáû÷íî àíòåííûé ìîäóëü ÀÏ – èíòåãðèðîâàííîå óñòðîéñòâî, âêîòîðîå êðîìå ñîáñòâåííî àíòåííû âõîäÿò óñòðîéñòâî çàùèòû âõîäà (ÓÇ), ìàëîøóìÿùèé âõîäíîé óñèëèòåëü (ÌØÓ) è ïîëîñîâîéôèëüòð (ÏÔ).Óñòðîéñòâî çàùèòû âõîäà – íåëèíåéíûé ýëåìåíò, ïðåäîòâðàùàþùèé âîçäåéñòâèå íà ïîñëåäóþùèå êàñêàäû ñèãíàëîâ ñ ïèêîâîé ïëîòíîñòüþ ìîùíîñòè 69 êÂò/ì2 è áîëåå â òå÷åíèå 10 ìñ, èëè íåïðåðûâíîãî ñèãíàëà ñ ïëîòíîñòüþ ìîùíîñòè 348 Âò/ì2. Ïîòåðè ñèãíàëà â ÓÇ íå äîëæíû ïðåâûøàòü 1 äÁ.Êîýôôèöèåíò øóìà ÌØÓ Kø íå äîëæåí ïðåâûøàòü 4 äÁ (ó ñîâðåìåííîé àïïàðàòóðû îáû÷íî íå áîëåå 2,5 äÁ), êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñîñòàâëÿåò 26…30 äÁ, ÷òî ïðàêòè÷åñêè èñêëþ÷àåò âëèÿíèå80Ðèñ. 7.2.

Ïðèìåðû êîíñòðóêöèé àíòåíí ÀÏ:à – ïàññèâíûå ìèêðîïîëîñêîâûå àíòåííû; á – àíòåííà ãåîäåçè÷åñêîé ÀÏ ñ ïîíèæåííûì óðîâíåì áîêîâûõ ëåïåñòêîâ; ⠖ àíòåííû ñèñòåì íàâåäåíèÿ àðòèëëåðèéñêèõ ñíàðÿäîâ; 㠖 ñïèðàëüíàÿ àíòåííà ñ ïðèåìíèêîìøóìîâ ïîñëåäóþùèõ êàñêàäîâ ïðèåìíèêà íà åãî èòîãîâóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü.Ïîëîñîâîé ôèëüòð äîëæåí îáåñïå÷èâàòü ôèëüòðàöèþ ñèãíàëîââ ïîëîñå ïîðÿäêà 60 ÌÃö (îòíîñèòåëüíî íåñóùåé) è ïîäàâëåíèåïîìåõ è øóìîâ, äåéñòâóþùèõ âíå óêàçàííîé ïîëîñû. Äîïóñòèìûåïîòåðè â ÏÔ – íå áîëåå 2 äÁ, ñëåäîâàòåëüíî, îáùèå ïîòåðè â àíòåííîì ìîäóëå íå ïðåâûøàþò 3 äÁ.817.1.2.

Ïðèåìíîå óñòðîéñòâîÏðèåìíèêè ÀÏ ñòðîÿòñÿ èñêëþ÷èòåëüíî ïî ñóïåðãåòåðîäèííîéñõåìå, îáû÷íî ñ äâóõêðàòíûì ïðåîáðàçîâàíèåì ÷àñòîòû. Ïåðâàÿïðîìåæóòî÷íàÿ ÷àñòîòà âûáèðàåòñÿ ðàâíîé 100…200 ÌÃö, âòîðàÿ –10…40 ÌÃö. Ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ òðàêòà óñòðîéñòâà ïðåîáðàçîâàíèÿ ÷àñòîòû (ÓÏ×) âûáèðàåòñÿ ñ ó÷åòîì ïîëíîé øèðèíû ñïåêòðàíàâèãàöèîííîãî ñèãíàëà, êîòîðàÿ äëÿ ÃËÎÍÀÑÑ ñîñòàâëÿåò 14 ÌÃö.Ñèãíàëû âñåõ ÍÊÀ ÃËÎÍÀÑÑ óñèëèâàþòñÿ îáùèì òðàêòîì, çàäà÷à ÷àñòîòíîãî ðàçäåëåíèÿ ñèãíàëîâ ðåøàåòñÿ íå â ïðèåìíèêå, à ïóòåì èñïîëüçîâàíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ îïîðíûõ ÷àñòîò ïðè îïòèìàëüíîé ôèëüòðàöèè.Îöåíèì îáùèé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ, êîòîðûé äîëæåí îáåñïå÷èâàòü ïðèåìíèê ÀÏ. Èçâåñòíî [2], ÷òî ñòàíäàðòíîå çíà÷åíèåìîùíîñòè íàâèãàöèîííîãî ñèãíàëà íà âõîäå ïðèåìíèêà ñîñòàâëÿåò–161 äÁÂò. Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü âíóòðåííåãî øóìà ïðèåìíèêàïðè Kø = –2,5 äÁ ðàâíà –201,5 äÁÂò/Ãö, ñîîòâåòñòâåííî ìîùíîñòüøóìà â ïîëîñå ïðîïóñêàíèÿ 14 ÌÃö ðàâíà –131 äÁÂò, à îòíîøåíèåñèãíàë/øóì q = 10 log (Pc /Pø) = –31 äÁ.

Òàêèì îáðàçîì, â øèðîêîïîëîñíîì òðàêòå ïðèåìíèêà ïîëåçíûé ñèãíàë èìååò ìîùíîñòü â1000 ðàç ìåíüøå, ÷åì ìîùíîñòü ñîáñòâåííîãî øóìà, íà êîòîðóþ èñëåäóåò îðèåíòèðîâàòüñÿ ïðè âûáîðå êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ïðèåìíèêà. Ïðè ýòîì ðóêîâîäñòâóþòñÿ ñëåäóþùèìè ñîîáðàæåíèÿìè.Ñèãíàë ñ âûõîäà ïðèåìíèêà ïîñòóïàåò íà àíàëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü (ÀÖÏ), ñòàíäàðòíîå çíà÷åíèå ïîðîãà ñðàáàòûâàíèÿìëàäøåãî ðàçðÿäà UÀÖÏ ≈ 0,1…0,5 Â; ïðèìåì UÀÖÏ = 0,25 Â.Èç êóðñà ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîòåõíèêè èçâåñòíî, ÷òî îïòèìàëüíîå çíà÷åíèå ïîðîãà êâàíòîâàíèÿ ãàóññîâñêîãî øóìà áëèçêî ê çíà÷åíèþ åãî ñðåäíåãî êâàäðàòè÷åñêîãî îòêëîíåíèÿ σø, ïîýòîìó ïðèìåì σø = UÀÖÏ = 0,25 Â.

Ïîëàãàÿ, ÷òî ìîùíîñòü âíóòðåííåãî øóìà,ðàâíàÿ –131 äÁÂò, ðàññåèâàåòñÿ íà íàãðóçêå 50 Îì, íåòðóäíî ïîäñ÷èòàòü, ÷òî äëÿ âûïîëíåíèÿ ïîñëåäíåãî ðàâåíñòâà íåîáõîäèì êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïðèåìíèêà ïîðÿäêà 100 äÁ.7.1.3. Àíàëîãî-öèôðîâîé ïðåîáðàçîâàòåëüÐàäèîñèãíàë ñ âûõîäà ïðèåìíèêà ïîñòóïàåò íà âõîä ÀÖÏ, ãäåïîäâåðãàåòñÿ äèñêðåòèçàöèè ïî âðåìåíè è êâàíòîâàíèþ ïî óðîâíþ.

Äëÿ ñèãíàëà ÃËÎÍÀÑÑ, øèðèíà ñïåêòðà êîòîðîãî (ïî ïåðâûìíóëÿì êðàéíèõ ñèãíàëîâ) ñîñòàâëÿåò 14 ÌÃö, â ñîîòâåòñòâèè ñ òåîðåìîé Êîòåëüíèêîâà äëÿ ïîëîñîâûõ ñèãíàëîâ, ìèíèìàëüíàÿ ÷àñòîòà äèñêðåòèçàöèè fä = 14 ÌÃö. Íà ïðàêòèêå fä îáû÷íî âûáèðàþò82Ðèñ. 7.3. Ïðèíöèï ðàáîòû äâóõáèòíîãî ÀÖÏíåñêîëüêî áîëüøåé – ïîðÿäêà 40 ÌÃö (ýòî çíà÷åíèå ïðèìåðíî ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìàëüíîé ÷àñòîòå äèñêðåòèçàöèè ñèãíàëà, ìîäóëèðîâàííîãî Ð-êîäîì GPS).Äëÿ êâàíòîâàíèÿ ïî óðîâíþ â ñòàíäàðòíîé ÀÏ îáû÷íî èñïîëüçóþò îäíîóðîâíåâûé (îäíîáèòíûé) èëè òðåõóðîâíåâûé (äâóõáèòíûé) ÀÖÏ.  îäíîáèòíîì ÀÖÏ íà âûõîäå ôèêñèðóåòñÿ ëèøü çíàêâõîäíîãî ðàäèîñèãíàëà: Uâûõ = sign(Uâõ).

 äâóõáèòíîì ÀÖÏ èñïîëüçóþòñÿ òðè ïîðîãîâûõ óðîâíÿ – íóëåâîé è ðàñïîëîæåííûå ñèììåòðè÷íî îòíîñèòåëüíî íåãî óðîâíè L è –L, âåëè÷èíà êîòîðûõ, êàêóæå ãîâîðèëîñü, âûáèðàåòñÿ èç óñëîâèÿ | L | ≈ σø. Ëîãèêó ðàáîòûÀÖÏ èëëþñòðèðóåò ðèñ. 7.3 [2].7.1.4. Îïîðíûé ãåíåðàòîð è ñèíòåçàòîð ÷àñòîòÎïîðíûé ãåíåðàòîð âûðàáàòûâàåò ñèãíàë, çàäàþùèé øêàëó âðåìåíè ÀÏ. Èç ýòîãî ñèãíàëà ôîðìèðóåòñÿ ñåòêà îïîðíûõ ÷àñòîò, íåîáõîäèìûõ äëÿ ðàáîòû ðàçëè÷íûõ óçëîâ ÀÏ. Òðåáîâàíèÿ ê ñòàáèëüíîñòè îïîðíîãî ãåíåðàòîðà â ïîñëåäíèå ãîäû çíà÷èòåëüíî óæåñòî÷èëèñü.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)