Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
Содержание первого, второго и третьего субкадра повторяется каждые 30 с. Что касается четвертого и пятого субкадров, содержащих достаточно большой объем информации об альманахе, включающем в себя краткую информацию о всем «созвездии» спутников, то они состоят из 25 страниц, на передачу которых затрачивается 12,5 мин.
Каждый субкадр начинается с телеметрического слова (TLM)1 содержащего сигнал синхронизации и некоторую диагностическую информацию. Второе слово в каждом субкадре представляет собой ключ, который в зарубежной литературе часто условно называют слоном передачи (HOW), которое используется для распознавания спутника и идентификации поступающей информации, а также для формирования показаний счета времени (Z-счет).
В первом субкадре передаются признаки отождествления и работоспособности спутника, коэффициенты полинома второй степени, моделирующего поправки к показаниям часов наблюдаемого спутника, информацию о календарном отсчете времени и некоторые другие признаки.
40
30 t
/ Субкадр ні 10 слов —Л
1 2 3 J 4 5 6 7 H 9 110
0.6 с
Слово m 30 бит
TlTlID
0,02 с
Рис. 1.7. Структура навигационного сообщения системы GPS
Во втором и третьем субкадрах содержится эфемеридный ряд данных с поправками к кеплеровым орбитам, позволяющий потребителю вычислять текущие координаты спутника, относящиеся к тому моменту времени, когда производится измерение расстояния до спутника. Содержание четвертого и пятого субкадров изменяется в каждом последующем кадре, причем информация начинает повторяться через каждые 25 кадров. Таким образом, суммарная информация этих субкадров состоит из 25 страниц, на передачу которых затрачивается 750 с, т. е. 12,5 мин.
Значительное количество страниц в четвертом субкадре резервируется для военного использования. В остальной частя содержится информация о поправках за влияние ионосферы, о показаниях времени UTC, а также данные альманаха, т.е. приближенная информация о всех спутниках с номерами, превышающими номинальное «созвездие».
Страницы пятого субкадра посвящены, главным образом, данным альманаха и статусу работоспособности первых 24 спутников, находящихся на орбитах.
Следует заметить, что идентичное содержание страниц четвертого и пятого субкадров передается по радиоканалу каждым спутником. Поэтому при отслеживании только одного спутника можно получить
4!
всю входящую в состав альманаха краткую информацию о всех находящихся на орбитах спутниках. Рассмотренное выше навигационное сообщение передастся с каждого спутника в цифровой форме на обеих несущих частотах (см. рис. 1.3).
1.5.6. Методы объединения и формы передачи радиосигналов со спутника в аппаратуру потребителя
Приведенная на рис. 1.3 упрощенная функциональная схема спутниковой аппаратуры свидетельствует о том, что со спутника излучаются радиоволны, объединяющие в себе различные типы сигналов. Рассмотрим вкратце принципы объединения таких сигналов, формы их передачи н требования, которые предъявляются к формированию суммарных радиосигналов.
Непосредственно из рис. 1.3 следует, что на первой стадии возникает необходимость объединения кодовых сигналов с навигационным сообщением, причем такое объединение для Р-кода и для С/А-кода производится раздельно с использованием сумматоров. Основным методом объединения кодовой последовательности с навигационным сообщением является бинарное суммирование, при котором одинаковые уровни чипов кода и сообщения обусловливают появление на выходе сумматора сигнала нулевого уровня, а при разных состояниях (1 и 0) - сигнал единичного уровня.
Для дальнейшей передачи отмеченных выше объединенных сигналов используется метод бинарной ларафазной модуляции несущих колебаний дециметрового диапазона. Сущность такого метода состоит в том, что при смене уровней объединенных кодовых сигналов (от 0 к 1 или от-1 к +1 ив обратном направлении) фаза несущих колебаний скачком изменяется на 180 градусов (рис. 1.8).
Если немодулированные несущие колебания представить в следующей аналитической форме:
t/ = t/„cos(//), (1•2I)
где U1n и/- амплитуда и частота несущих колебаний; і - текущее время, то модулированные колебания описываются в GPS системе соотношениями:
а) для частоты Ll
^!,=^^1(^00(0005(/,,/) + 0/^(/)0(/)5^(/,,/)); (1-22)
б) для частоты L2
42
и '¦
1 !смодулированные нссуїшк; колебания
—-——4.....-4 - 4-—---4— -т—*-
\ I \ I- \ I \ I \ I '
і і
Кодовый сигнал і
і '
юванные несущие кп л I
Модули лебаиия п
Рис. 1.8. При і щи Ii он норной ішрлфизиой модуляции несущих колебаний
где P(t),C/A{t) и 0(0 - последовательности бинарных состояний Р-ко-да, С/А-кода и навигационного сообщения, соответствующие уровням + ] или - I.
Описываемый уравнениями (1.22) объединенный сигнал подается в установленное на спутнике антенное устройство, с помощью которого модулированные радиосигналы дециметрового диапазона излучаются в направлении земной поверхности.
К формируемым на спутниках GPS-сигналам предъявляются следующие основные требования:
1. Все передаваемые со спутника тины сигналов должны быть когерентными, т.е. формироваться с помощью одного и того же бортового опорного генератора. Разность во времени передачи С/А-кода и P-кода не должна превышать 10 не.
