ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 60
Текст из файла (страница 60)
В теории спутниковой навигации энергетические характеристики условий приема сигналов в аппаратуре потребителя принято характеризовать параметром а,1„, —— Р„/Фо, представляющим собой отношение мощности полезного сигнала на входе высокочастотной части приемника Р„к спектральной плотности (односторонней) внутреннего шума приемника М . Учитывая, что У =1сй Т, где То =290К, 1с=1,38 10 ~' — постоянная Больцмана; к — ко- 384 Подсистема космическик аппаратов эффициент шума приемника, и полагая й =2,5, получаем 7У'0 = — 201,5 дБВт/Гц; д,~„~ — — 101од(д,~„~ ) = — 161+ 201,5 = 40,5 дБГц. Мощность радиосигнала, принимаемого потребителем от НС «ГлонассМ», на выходе приемной линейно поляризованной антенны с коэффициентом усиления +3 дБ и при угле места 5' составляет не менее — 161 дБВт для частот диапазона П и не менее — 167 дБВт для частотного диапазона Е2 с последующим доведением до уровня не менее — 161 дБВт.
На рис. 11.6 приведены зависимости минимальной мощности сигнала в частотных диапазонах П и Е2, принятого потребителем, находящимся на поверхности Земли, от угла возвышения НС 11.31. Угол возвышения НС, град 30 45 60 75 90 ез -156 а -158 о о -160 о 5 -162 в -164 о. Рис. 11.6.
Зависимости минимальной мощности сигнала от угла возвышения НС Наблюдаемое экспериментально увеличение уровня принимаемого сигнала может быть обусловлено следующими причинами: отклонением высоты НС от номинального значения; ошибками угловой ориентации НС; изменением коэффициента усиления передающей антенны НС по азимутальным направлениям и по частотному диапазону; вариациями выходной мощности передатчика НС из-за технологических причин, колебаний температуры и т.
д.; уменьшением потерь при распространении радиосигнала в атмосфере. Полагают 111.2], что максимальный уровень принимаемого радиосигнала НС «Глонасс» не превышает — 155,2 дБВт (потери в атмосфере 0,5 дБ, погрешность угловой ориентации НС 1' в сторону увеличения мощности сигнала). 11.3. Характеристики модулирующих последовательностей Навигационный радиосигнал, передаваемый каждым НС, представляет собой многокомпонентный фазоманипулированный сигнал.
13-1028 385 /лава !1 Для получения высокой точности измерений задержки сигнала излучаемый сигнал модулируется дальномерным кодом стандартной точности (СТ- код), представляющим собой периодическую последовательность максимальной длины (см. и. 5.4.2). Для диапазона П тактовая частота формирования дальномерного кода /,', = 511 кГц (скорость передачи символов 511 кбит/с), период повторения Т„= 1 мс. Для передачи навигационной (служебной) информации используется модуляция двоичной последовательностью (кодом служебной информации (СИ- код)) с тактовой частотой /;„= 50 Гц (скорость передачи символов 50 бит/с).
Для обеспечения безошибочной работы фазового демодулятора в приемнике сигналов СРНС передаваемый сигнал подвергается относительной фазовой манипуляции (см. п. 5.6.2), а для обеспечения процессов синхронизации в приемнике (см. и. 5.7) вводятся: модуляция меандровым колебанием (М-кодом) с тактовой частотой /„'„= = 100 Гц (скорость передачи символов 100 бит/с); код метки времени (МВ-код), представляющий собой двоичную псевдослучайную последовательность (М-последовательность) с тактовой частотой /'„= 100 Гц (скорость передачи символов 100 бит/с).
Упрощенная схема формирования модулирующей последовательности в ГЛОНАСС показана на рис. 11.7, где ФОК формирователь относительного кода. Из рисунка видно, что модулирующий навигационный сигнал (двоичная последовательность) формируется двумя способами. В первом происходит сложение по птод 2 трех двоичных сигналов: дальномерного кода стандартной точности (СТ-код); кода служебной информации (СИ-кода); меандрового колебания (М-кода). Результирующая двоичная последовательность поступает на модуляцию несущего колебания в течение 1,7 с каждого двухсекундного интервала спутникового времени.
~дк ~з Рис. 11.7. Схема формирования модулирующей последовательности В течение оставшихся 0,3 с этого интервала модулирующая последовательность формируется сложением по пзод 2 двух последовательностей: дальномерного СТ-кода и кода метки времени (МВ-кода). 386 Подсистема космических аппаратов Рассмотрим особенности формирования указанных двоичных последовательностей. Дальномерный СТ-код представляет собой М-последовательность (псевдослучайная последовательность (ПСП)).
Эта сравнительно короткая ПСП (длина 1=511 элементов) обеспечивает быстрый поиск дальномерного сигнала и приемлемую точность измерения дальности до НС. Порождающий полином СТ-кода В (х)=1+х +х . Схема, поясняющая принцип формирования дальномерного кода ПСП и различных синхроимпульсов, показана на рис. 11.8. Сннхронмпульсы Эталоннаа частота 5 МГц Рис. 11.8. Схема формирования дальномерного кода Как видно из рисунка, последовательность двоичных сигналов ПСП снимается с седьмого разряда девятиразрядного регистра сдвига. Начальным символом в периоде ПСПД является первый символ в группе 111111100, повторяющийся через 1 мс.
Код служебной (навигационной) информации (СИ-код) представляет собой преобразованную цифровую последовательность навигационных данных, передаваемых аппаратурой НС потребителям системы ГЛОНАСС. Навигационные данные а, (рис. 11.7) подвергаются помехоустойчивому кодированию (см. п. 5.5.2) в соответствии с кодом Хэмминга (85,77) (кодовое расстояние равно четырем). Выходные символы о,. кодера преобразуются в относительный код по правилу (5.25) С, = Ь, Ю С,, где С, — последовательность символов в относительном коде (длительность рассматриваемых символов Т,„ =20 мс). Таким образом, в канале передачи навигационной информации используется ОФМ-сигнал, что исключает явление обратной работы, когда символы цифровой информации, соответствующие 1, идентифицируются как символы, соответствующие О, и наоборот.
387 Подсистема космических аппаратов Сннхро льсы Т=10 мс Меанд Т =10 мс Т =10 мс С Рис. 11.10. Формирование символов навигационной информации, кода .01 и кода метки времени Рис. 11.10 иллюстрирует формирование символов навигационной информации (СИ-кода), кода 01, формирующегося в результате сложения по птос1 2 СИ- кода меандрового колебания (см. рис. 11.7), и кода метки времени (МВ-кода). 11.4. Навигационные сообщения в СРНС ГЛОНАСС 11.4.1. Общие сведения По своему содержанию навигационные сообщения, передаваемые каждым НС ГЛОНАСС, содержат оперативную и неоперативную навигационную информацию (НИ).
Иногда применительно к ним используют термин «служебные сообщения» или «служебная информация» (СИ). Потребителям ГЛОНАСС они необходимы для планирования и осуществления навигационных определений. Оперативная информация Номер строки в кадре (1 ... 15) Время начала кадра в пределах суток (ч, мин, с) ..
Опорное время ОИ . Относительный сдвиг частоты сигнала......... Сдвиг БШВ относительно СШВ.......,......, Координаты НС (ПЗ-90) . Составляющие скорости НС .. Сь гл Х„,У„,У„ Х„, У„, У„ 389 Глава 11 х„,у„,2„ Е„ П1, П2, ПЗ ЬТ„~ е„ А ° в г в С„ Эксцентриситет Аргумент перигея Грубый сдвиг БШВ Признак состояния НС .. Оперативная НИ (ОИ) относится к данному НС и содержит: оцифровку меток времени спутника; оценки сдвига БШВ относительно СШВ и отличия несущей частоты излучаемого радиосигнала от номинального значения; эфемериды и др.
Неоперативная НИ содержит альманах системы: данные о состоянии всех НС (альманах состояния), оценки сдвига БШВ каждого НС относительно СШВ (альманах фаз), параметры орбит всех НС системы (альманах орбит), сдвиг шкалы времени системы ГЛОНАСС относительно 13ТС (Я)) и др. Поток НИ состоит из непрерывно повторяющихся суперкадров, кадров в строк (рис. 11.11). На рисунке использованы следующие сокращения: КХ— код Хэмминга; М — метка времени.
В нижней части рисунка показан порядок нумерации разрядов служебных сообщений. Границы строк, кадров и суперкадров у различных НС синхронны с погрешностью не более 2 мс. Структура передаваемой навигационной информации в СРНС ГЛОНАСС оптимизирована таким образом, что объем суперкадра весьма невелик 7 500 бит, из них 620 резервные (в бРБ 37 500 и 2 750 бит соответственно). Каждый суперкадр состоит из кадров, в нем передается полный объем неоперативной информации альманаха для двадцати четырех НС. 390 Составляющие ускорения НС.........
Возраст ОИ Признаки исправности; смены ОИ; 1ь; кадра .. Оеоперативная информация (альманах) Календарный номер суток (4 г.).............. Поправка СШВС к ШВ ГЭВЧ (на начало Ж~ ) . Номер НС................................ Номер (литер) частоты НС.................. Долгота первого восходящего узла (ПЗ-90) . Момент прохождения восходящего узла .. Поправка к среднему наклонению (63') .. Поправка к среднему драконическому периоду ращения НС (12 час) Скорость изменения драконического периода...
тс п о и ~А ~Лп Л1„ об- А гА и Подсистема космических аппаратов Номер строки в кадре Номер кадра в суперкадре 2с 1 7с 85 бит Озс Оперативная кх Мв НИ для КХ мв пе едающего НС кх мв Неоперативная НИ альманах 30 с для НС с № 1...5 кх мв Опе ативная МВ КХ НИ для КХ МВ пе едающего НС КХ МВ Неоперативная НИ альманах ц 15 для НС с № 6...10 МВ КХ МВ Опе ативная НИ для КХ МВ КХ пе едаюшего НС МВ КХ Неоперативная НИ альманах 30 с х 5 = =2,5 мин КХ МВ КХ МВ для НС с № 1...15 Опе ативная 15 КХ МВ НИ для КХ МВ пе едаюшего НС Неоперативная НИ альманах !Ч 15 для НС с № 16..20 КХ МВ МВ КХ Опе ативная МВ КХ НИ для пе едающего НС КХ МВ Неоперативная НИ (альманах) для НС с № 21...24 14 0 Резерв КХ МВ Резерв КХ МВ 15 0 85 84....................9 8...1 1...30 Номер раарада Ннформалноявые енмволы м времени Снмволы кола Хеммннга в отноенаелвном 6ндвонаном коде в отнеенеельном ендвончном коде в езроке Рис.
11.11. Структура суперкадра навигационного сообщения ГЛОНАСС 391 Каждый кадр состоит из 15 строк и содержит полный объем ОИ для конкретного НС (строки 1 ... 4) и четверть альманаха. В пределах суперкадра ОИ и строка 5 (системные данные) в каждом кадре повторяются. Структура навигационного кадра (с 1-го по 4-й) показана на рис. 11.11. Здесь заштрихованные области представляют собой резерв, предусмотренный на случай изменений и дополнений в структуре навигационного сообщения Глава 11 Информационная строка кадра длительностью 2 с (100 бит) разделена, как показано на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
