ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Аналого-цифровой преобразователь БАМИ использует 2-битное квантование сигнала с частотой /', = 52 МГц. Многоканальный коррелятор. В БАМИ используется кодовое разделение сигналов, принимаемых от шести одновременно излучаемых НС, поэтому необходимо сформировать шесть групп корреляторов, соответствующих шести каналам обработки. Схема корреляторов одного канала обработки аналогична приведенной на рис. 13.7. Аппаратура приема и обработки сигналов БАМИ работает в двух режимах: обнаружение/синхронизация и измерение/извлечение информации. В режиме обнаружение/синхронизация корреляторы работают с временем накопления 3,15 мс, а в режиме измерение/извлечение информации время накопления составляет 1 мс.
Поиск и обнаружение сигналов. Поиск и обнаружение сигнала осуществляется по задержке и доплеровскому смещению частоты на интервале времени Т,6, = 0,6 с. Поиск по задержке производится с шагом, равным половине длительности символа ПСП ат = г,пспв/'2 = 0,4 мкс, а поиск по частоте с шагом 66 Гц при а /,' = 132 Гц.
Для обеспечения требуемых характеристик обнаружения ( Р, = 3 10 ) и неопределенности по частоте +66 Гц алгоритм обнаружения может заключаться в вычислении огибающей сигнала на выходе согласованного фильтра (коррелятора) Х„(Т) = 1ДТ)+ Ц, (Т) (где Т = 3,15 мс) с последующим накоплением отсчетов Х~(Т) для Ф = 1,К . Измерение псевдо дальности и псевдо скорости. В БАМИ требуется реализовать достаточно высокую точность измерения псевдо дальности и псевдо скорости с целью обеспечения требуемого уровня погрешностей эфемерид в МГНСС ГЛОНАС.
При построении следящих систем за псевдо задержкой и псевдо фазой сигнала необходимо учитывать характер взаимного движения НС, каждый из которых движется по слабо возмущенным траекториям. Изменение взаимных дальностей приведено на рис. 11.24, а изменение взаимных скоростей и ускорений — на рис. 11.27 и 11.28 соответственно. Из рис. 11.27, 11.28 следует, что на интервалах измерения псевдо дальности и псевдо скорости (Т„„ф -— 3,6 с) изменение взаимной скорости между НС можно считать линейным с максимальным значением производной (ускорением) 3...4 м/с'. 430 Подсистема космических аппаратов 1~, м/ -1000 -2000 -зооо -4ооо -500 -6000 Рис.
11.27. Графики изменения взаимных скоростей между НС кс Рис. 1128. Графики изменения взаимных ускорений между НС Таким образом, изменение взаимной дальности между НС может описываться уравнениями сИ ИК Ыа — = ~', — =а, — =О. Й а11 сй Для такой модели изменения дальности с целью минимизации динамической ошибки слежения необходимо строить следящую систему по дальности с астатизмом третьего порядка. Кроме того, учитывая высокие требования по точности измерения псевдо дальности и псевдо скорости, целесообразно использовать когерентную ком- 431 Глава 11 плексную систему слежения за задержкой и ф й сиги а, например такую, которая описана в и. 6.3.6.7 (рис.
6.36). Парамет ы комплексной следящей системы необходимо рассчитывать на отношение сиги /шум ф — 34...37 дБГц. Чс/аа При этом в качестве фазового дискриминатора можно использовать (6.42) (оптимальный для большого отношения сигнал1шум), а в качестве дискриминатора задержки — (6.46) (или (6.63)), Для уменьшения ошибки оценивания доплеровской частоты (пропорциональной оценке псевдо скорости) в ССФ можно использовать достаточно широкую полосу пропускания (ф~сф= 30...40 Гц) с целью уменьшения динамической ошибки оценивания, а снижение итоговой флуктуационной ошибки можно обеспечить вторичным сглаживанием оценок псевдодоплеровской частоты, например, используя алгоритм, описанный в п.
6.4.2.1. Итоговые оценки псевдо дальности и псевдо скорости формируются в конце интервала измерения псевдо дальности/псевдо скорости и используются далее в сети НС для уточнения эфемерид НС. Алгоритмы обнаружения и оценивания псевдо дальности и псевдо скорости реализуются процессором, входящим в состав блока формирования и обработки сигналов (см.
рис. 11.22). Аппаратура передачи сигналов Аппаратура передачи сигнала (АПС) предназначена для формирования кодовых псевдослучайных последовательностей, предназначенных для измерения дальности между НС, генерирования колебания несущей частоты, модуляции несущего колебания и усиления мощности сформированного радиосигнала до требуемого уровня. Обобщенная схема АПС приведена на рис. 11.29, где обозначено: БФОС вЂ” блок формирования и обработки сигналов; БФКП вЂ” блок формирования кодовых последовательностей; БФСП вЂ” блок формирования сигнала передатчика; УМ вЂ” усилитель мощности. БФОС Сигналы управления ~ К антенне -- .Ь. Рис. 11.29.
Обобщенная схема аппаратуры формирования сигналов Блок формирования кодовых последовательностей содержит набор регистров и постоянных запоминающих устройств, которые в совокупности формируют необходимые ПСП. Все временные и структурные параметры ПСП задаются и контролируются процессором, входящим в состав БФОС. Блок формирования сигнала передатчика выполняет функции генерирова- ния колебания несущей частоты, модуляции несущего колебания и его усиления. Схема БФСП приведена на рис. 11.30. 432 Подсистема космических аппаратов Рнс. 11.30. Схема блока формирования сигнала передатчика Блок формирования сигнала передатчика состоит из синтезатора на основе схемы ФАПЧ, квадратурного фазового модулятора (КФМ) и усилителя (У). Выходная частота синтезатора /;„„, = 885/,',/'2 = 2212,5 МГц.
Ослабление паразитных дискретных составляющих в спектре выходного сигнала в полосе частот ~ 200 МГц должно быть не менее 70 дБ относительно уровня сигнала несущей частоты, а уровень шумовых составляющих — не более: — 75 дБ/Гц при отстройке на 100 Гц; — 85 дБ/Гц при отстройке на 1,0 кГц; — 90 дБ/Гц при отстройке на 10,0 кГц. Для исключения скачков фазы выходного модулированного сигнала на л использован квадратурный фазовый модулятор.
На два квадратурных входа модулятора поступают две одинаковые ПСП (ПСП1 и ПСП2), сдвинутые друг относительно друга на половину символа. В результате скачки фазы выходного сигнала модулятора не будут превышать и/'2. Следовательно, глубина паразитной амплитудной модуляции выходного сигнала БФСП не превысит 30%, что важно для обеспечения нормального режима работы усилителя мощности.
Усилитель БФСП поднимает мощность выходного сигнала до 10мВт. Выходной усилитель мощности аппаратуры передачи сигналов, конструктивно вынесенный из БФОС (см. также рис. 11.22), имеет следующие параметры: центральная частота 2212,5 МГц; полоса пропускания ~ 20 МГц; выходная мощность не менее 75 Вт (70 Вт на входе антенны); коэффициент усиления 39 дБ. Среднее за цикл энергопотребление БАМИ не более 65 Вт, масса приборов БАМИ не более 25 кг. 11.7.4. Бортовое синхронизирующее устройство Бортовое синхронизирующее устройство предназначено для решения следующих задач: непрерывной выдачи высокостабильных синхрочастот в системы спутника; формирования, хранения и выдачи бортовой шкалы времени. Он обеспечивает формирование сигналов стандартной точности и сетки импульсов синхрочастот, Гц: 433 5 000 000 200 000 50 000 10 000 1000 100 ~6............
50 10 1 9.......... 1 ~~о......... 1160 А......, 1/1800 Технические характеристики БСУ: Номинальное значение выходной частоты, МГц ...................... Точность хранения шкалы времени, нс Относительная нестабильность стандарта частоты за сутки ... 5 20 (1...5) 10 434 Сигнал частоты 1, формируется в виде гармонического, остальные в импульсном виде. Кроме того, БСУ формирует сигналы временных интервалов. Оцифровка времени производится 32-разрядным двоичным последовательным кодом с частотой 100 Гц.
В состав БСУ входят атомный стандарт частоты (3 комплекта) и устройство формирования синхрочастот и шкал времени. Атомный стандарт частоты состоит из цезиевого генератора, атомно- лучевой трубки и системы автоподстройки частоты. Цезиевый генератор предназначен для генерирования колебаний с частотой 5 МГц. Атомно-лучевая трубка совместно с системой автоподстройки частоты служит для стабилизации высокостабильных колебаний частоты 5 МГц. В состав устройства формирования синхрочастот и шкал времени входят блоки синусоидальных усилителей и устройство формирования. С атомного стандарта частоты высокостабильный сигнал частоты 5 Мгц поступает на блок синусоидальных усилителей, а затем к внешним потребителям и на устройство формирования, которое выдает потребителям сетку синхрочастот и код времени.
Работает БСУ в штатном или в дежурном режимах. В дежурном режиме аппаратура обеспечивает выдачу сетки частот, необходимой аппаратуре спутника на этапах ожидания, начальной ориентации, приведения в точку, при хранении спутника на орбите, в аварийной ситуации. В этом режиме в качестве задающего используется кварцевый генератор. При штатном функционировании аппаратура обеспечивает выдачу сигналов высокой стабильности.
В штатный режим спутник включается по командам с ПКУ после окончания проверок аппаратуры спутника. Если расхождение бортовой и наземной шкал времени превышает установленную норму, то по команде с ПКУ производится фазирование и коррекция бортовой шкалы. При выходе из строя эталона частот потребителю выдается сигнал «недостоверность фазы». Переход из штатного режима в дежурный производится по командам блока управления спутника. Подсистема космических аппаратов Ослабление дискретных боковых составляющих спектра выходного сигнала в полосе + 20 кГц по отношению к основной составляющей 5 МГц, дБ . Масса, кг . Энергопотребление, Вт .
более 90 107 100 11.7.5. Бортовой комплекс управления 435 В состав БУК входят следующие системы и приборы: бортовая аппаратура командной системы (АКС); бортовой цифровой вычислительный комплекс; бортовая телеметрическая система (БТС); блок управления (БУ). Аппаратура командной системы предназначена для выполнения следующих задач: измерения параметров орбиты спутника в радио и оптическом диапазонах (совместно с ПКУ); исполнения разовых команд для управления системами спутника; обработки временных программ выдачи навигационной информации; приема, формирования и передачи сигналов бортовой шкалы времени; передачи телеметрической информации; ретрансляции информации обмена между наземными средствами.
Конструктивно АКС состоит из блоков НЧ, ВЧ, криптозашиты, антеннофидерной системы и комплекта оптических уголковых отражателей. Антеннофидерная система содержит слабонаправленные антенны на прием и передачу и направленную передающую антенну, которая используется при штатной ориентации спутника. Бортовой цифровой вычислительный комплекс предназначен для решения следующих задач: запоминания и обработки навигационной информации; формирования навигационных кадров и выдача их в БНП; контроля состояния БНП и переключения его комплектов; запоминания и выдачи кодов временных программ и скачков в командноизмерительную систему; приема, формирования и выдачи сигналов «Вызов наземного комплекса управления»; автономного тестового контроля работоспособности аппаратуры БЦВК с выдачей сообщения по телеметрическим каналам; формирования и передачи «отчета БЦВК» по навигационному каналу при аварийной ситуации в БЦВК и снятии спутника с эксплуатации (для анализа ситуации на наземных станциях); пересчета информации об изменении задержки дальномерного сигнала и переключения комплектов БНП; формирования в навигационном кадре признака непригодности спутника к использованию потребителями при отказе БУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
