МПКG01S11/08
Способ синхронизации опорных и бортовых станций
широкополосной радионавигационной системы
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в широкополосных радионавигационных системах с шумоподобными сигналами.
Известен способ синхронизации бортовых станций наземной радионавигационной системы, заключающийся в том, что опорные станции синхронно излучают циклически повторяющиеся многочастотные сигналы в режиме частотно-временного разделения, а пассивные бортовые станции принимают сигналы опорных станций, осуществляют поиск принимаемых сигналов по времени запаздывания и синхронизацию опорных сигналов с принимаемыми сигналами с точностью до фазы высокочастотного заполнения радиоимпульсов [1].
Недостаток способа – значительное время, требуемое для поиска сигналов, а также невысокая точность синхронизации.
Известен способ синхронизации опорных и бортовых станций наземной радионавигационной системы, заключающийся в том, что ведомые опорные станции синхронизируются сигналами ведущей опорной станции и излучают сигналы такой же формы, но с фиксированной для каждой станции задержкой, а пассивные бортовые станции принимают сигналы ведущей и ведомых опорных станций и синхронизируются по каждой из них [2].
Недостатком данного способа является значительное время, требуемое для синхронизации опорных и бортовых станций, а также низкая помехозащищенность по отношению к помехам из-за многолучевости при распространении радиоволн в ионосфере.
Известен способ синхронизации опорных станций наземной радионавигационной системы, заключающийся в том, что опорные станции принимают сигналы космических аппаратов спутниковой радионавигационной системы, осуществляют привязку собственной шкалы времени к системной временной шкале спутниковой радионавигационной системы с использованием информации о точном времени, выделенной из принятых сигналов, и излучают в режиме временного разделения периодические импульсные сигналы с одной и той же частотой заполнения импульсов, а пассивные бортовые станции принимают сигналы опорных станций и синхронизируются по каждой из них [3].
Недостатком данного способа является значительное время, требуемое для синхронизации бортовых станций, а также низкая помехозащищенность бортовых станций по отношению к помехам из-за многолучевости при распространении радиоволн в ионосфере, ограничивающая дальность действия радионавигационной системы.
Предлагаемое изобретение призвано решить задачу сокращения времени синхронизации и повышения помехозащищенности по отношению к помехам из-за многолучевости (ионосферным отражениям).
Поставленная задача решается тем, что в способе синхронизации опорных и бортовых станций широкополосной радионавигационной системы, заключающемся в том, что каждая из n опорных станций принимает, демодулирует и декодирует сигналы космических аппаратов спутниковой радионавигационной системы, осуществляет привязку собственной шкалы времени к системной временной шкале спутниковой радионавигационной системы с использованием информации о точном времени, выделенной из принятых сигналов, а пассивные бортовые станции принимают сигналы выбранных опорных станций и синхронизируются по каждой из них, согласно изобретению, все опорные станции синхронно излучают периодически повторяющийся шумоподобный сигнал с минимальной частотной манипуляцией в режиме кодового разделения, цикл излучения содержит целое число периодов Tп повторения сигнала, а начало каждого цикла совпадает с началом соответствующей секунды системной шкалы времени, причем на каждом цикле излучения в течение паузы равной периоду Tп повторения каждая ведомая опорная станция принимает сигнал ведущей опорной станции, осуществляет кодовую и фазовую синхронизацию опорных генераторов тактовой и несущей частот соответственно, производит синхронизацию своего излучения путем компенсации известного запаздывания сигнала ведущей опорной станции с учетом вводимых поправок на распространение радиоволн, на каждом цикле излучения в течение паузы равной Tп ведущая опорная станция принимает одновременно сигналы от n–1 ведомых опорных станций, осуществляет контроль их синхронизации и формирует поправки к временным шкалам каждой ведомой станции, передаваемые бортовым станциям в формате собственного навигационного сигнала с использованием дополнительной цифровой модуляции шумоподобного сигнала, при этом бортовые станции осуществляют периодическую коррекцию своей временной шкалы с использованием сигналов космических аппаратов спутниковой радионавигационной системы.
вариант: аппаратуры потребителя
Пример конкретной реализации способа синхронизации
Рассмотрим реализацию предлагаемого способа синхронизации опорных и
бортовых станций применительно к широкополосной радионавигационной системе
(РНС) средневолнового диапазона (несущая частота 
) при числе опорных
станций (ОС), равном 4 (n =3), числе периодов
повторения шумоподобного сигнала (ШПС) в цикле излучения L = 25, периоде повторения ШПС Tп
= 40мс, длине кодовых последовательностей N = 214
– 1 = 16383.
Структурная схема РНС приведена на фиг. 1, где 1 и 2 – опорные станции
ОС1 и ОС2 (станции ОС3 и ОС4 имеют аналогичную структуру); 3 – бортовая станция
(БС) (структура других БС аналогична); 4 – навигационный космический аппарат
(НКА) (число НКА равно К); 51, 52 и 53 –
приемные антенны навигационной аппаратуры 
и
потребителей (НАП) спутниковой РНС;
71, 72 и 73 – приемо-синхронизирующие
устройства; 81 и 82 – приемо-передающие антенны опорных
станций; 91 и 92 – антенные коммутаторы; 101 и
102 – передающие устройства опорных станций; 113 –
приемная антенна БС; 123 – навигационный вычислитель БС.
Опорные станции формируют квазипериодические ШПС с минимальной частотной манипуляцией (МЧМ) со скважностью 25/24 в соответствии с диаграммой излучения, приведенной на фиг.2 а (цифры 1, 2, ..., 25 соответствуют номерам периодов ШПС в цикле излучения). Сигнал каждой ОС можно представить в виде
(1)
где 
– мощность сигнала (одинаковая для
ОС1 – ОС4); 
– центральная частота (начальная
фаза 
); 
–
навигационное сообщение; 
– функция,
определяющая закон угловой модуляции (изменения во времени фазового угла):
– кодовая псевдослучайная
последовательность (ПСП); T – длительность
элемента кодовой ПСП; N – длина кода {dik}, определяющая период повторения ШПС 
.
В качестве модулирующих кодовых ПСП для сигналов опорных станций ОС1 – ОС4 используются циклические сдвиги одной и той же М-последовательности длины N:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.