Сигналы спутниковых навигационных систем

СИГНАЛЫ  СПУТНИКОВЫХ  НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

  3.1.  Назначение  сигналов  в  спутниковых   навигационных системах (СНС)

Сигналы, излучаемые навигационными космическими аппаратами (НКА) СНС  GPS  и   ГЛОНАСС,  в аппаратуре потребителей (АП)  используются  для:

           1. Осуществления раздельного приема сигналов поступающих на одной частоте одновременнно от нескольких (многих)  НКА.

          2. Подавления помех от сигналов НКА,  поступающих в пункт приема из-за переизлучения   расположенными вблизи объектами. 

3. Определения навигационного  параметра - квазидальности,  обусловленной взаимным положением антенн на  приемном  пункте (подвижном объекте) и навигационном космическом аппарате, по результатам измерений  временных интервалов между метками времени, вырабатываемыми на приемном пункте и моментами приема сигналов от НКА.

          4. Передачи сообщений,  содержащихся в запоминающем устройстве (ЗУ) компьютера НКА  в  ЗУ компьютера  на приемном  пункте.

            Сообщения, передаваемые  с  НКА  на  судовые  приемоизмерители (ПИ)    СНС GPS и ГЛОНАСС используются для:

             -   для  определения сдвига шкалы времени  НКА относительно шкалы системного времени;

             -  обеспечения расчета  (на приемном  пункте)  координат  НКА, перемещающегося   по  заданной  траектории; 

             - составления прогноза расположения спутников   системы относительно приемного пункта;            

  - уменьшения  погрешностей  навигационного  параметра, вызываемых изменяющимися условиями  распространения  радиоволн.

        Сигналы КА  современных СНС представляют собой непрерывные последовательности элементарных посылок колебаний с частотами  Мгц  и Мгц (GPS) Мгц ,Мгц (ГЛОНАСС),  чему соответствуют длины излучаемых  волн см и см .  Длительности посылок в СНС GPS  с частотами   и   равны соответственно 1  и 0,1 микросекунд.  В СНС ГЛОНАСС длительности посылок соответственно   и  мкс.

Сигнал i-го спутника,  используемый в морских приемоиндикаторах СНС GPS,  может быть представлен  выражением

где   -  закон формирования  цифровой последовательности  Голда;

 -  цифровой код для передачи  служебных данных и  команд, управляющих НКА.

  -  начальная фаза колебаний.

Код  Голда

 формируется сложением по модулю двух последовательностей  

с   периодом  1  мс   и тактовой частотой 1,023 Мгц.

 -  длина  одного символа кода Голда;

 -число  символов, определяющее фазовый  сдвиг  кода Голда  данного i-го НКА. 

Соответственно, нечетные полуволны в каждой из посылок (в зависимости от номера посылки в последовательности) могут быть положительными  или отрицательными (см. рис. 5.1), что обуславливается   кодом    фазовой манипуляци  высокочастотных (ВЧ)   заполнений   в  посылках.

Сигналы, излучаемые  КА  современных СНС представляют собой  колебания с частотами   1575,42 Мгц, 1227,8 Мгц (GPS) и  1602,5625 …1615,5 Мгц, 1246,4375 …1256,5 Мгц (ГЛОНАСС)

   псевдослучайные последовательности радиоимпульсов

 Реализация указанных назначений  осуществлялась  и  осуществляется  различным образом  в  зависимости  от типа СРНС  (низкоорбитальных   и  среднеорбитальных),  в которых  используются  и  различные  виды   сигналов  с   различающимися  параметрами.

Общим  свойством   сигналов,   излучаемых  с навигационных  ИСЗ,  является   использование  частот    УКВ  или СВЧ    диапазона,   при  которых   радиоволны   способны  распространяться   из   космического  пространства сквозь  ионосферные   слои   до  земной   поверхности.

В  качестве  наиболее   простых  рассмотрим  сигналы  низкоорбитальных  СРНС  и принцип  получения  навигационных  параметров  при  использовании этих  сигналов.