Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
Наряду с рассмотренным выше кодовым разделением при выполнении фазовых измерений в GPS-приемниках возникает необходимость использования передаваемых со спутника гармонических несущих колебаний, которые в аппаратуре потребителя «очищаются» от модулирующих кодовых сигналов и от навигационного сообщения. Поскольку передача со всех GPS-спутников осуществляется на одних и тех же несущих частотах, То из-за взаимного влияния несущих колебаний, излучаемых различными спутниками, могут возникнуть нежелательные искажения сигналов, используемых при фазовых измерениях. С учетом этого наряду со структурной селекцией в GPS-приемниках предусматривается также дополнительная частотная селекция, применение которой базируется на том факте, что из-за доплеровского эффекта частоты сигналов, поступающие на вход приемника от различных спутников, оказываются различными. Расчетные н экспериментальные данные свидетельствуют о том, что значения доплеровских сдвигов частоты в системе GPS оцениваются величинами в несколько килогерц. Поэтому использование достаточно узкокополосных фильтров, подключаемых после устранения модуляции с полосой пропускания на уровне 100 Гц, позволяет достаточно эффективно решать задачу, связанную с отделением гармонических колебаний, излучаемых интересующим нас спутником.
60
от аналогичных колебаний, поступающих на вход приемника от других спутников.
1.7,5. Методы поиска, захвата и отслеживания сигналов, передаваемых различными спутниками
Используемые н геодезических GPS-приемниках методы наблюдений базируются на возможности оперативного обнаружения передаваемых конкретным спутником сигналов, их захвата и удержания на протяжении всею периода наблюдений. Для реализации такой возможности в приемник вводят устройства поиска, захвата и отслеживания сигналов, поступающих от подлежащего наблюдениям спутника.
Принцип действия системы поиска сигналов от нужного нам спутника основан на использовании описанных в подразделе 1.7.4. методов структурной и вспомогательной частотной селекции. При этом для формирования местного сигнала отклика, являющегося точной копией передаваемого с интересующего нас спутника сигнала, с помощью соответствующих автоматически работающих устройств производится последовательный перебор возможных вариантов структурных построений кодовых сигналов, их сдвига во времени, а также значений несущих частот с учетом их доплеровского сдвига. Принцип поиска сигналов, поступающих от конкретного спутника, поясняет упрощенная функциональная схема GPS-приемника (рис. 1.14).
ГІржінчисммії
Смеси ItJIb (п еремножнтепь)
Усилителе промежуточной іастоти
Детектор
Фильтр iiil'jBriix часіот
Модуля гор (фазовый) Генератор кодовых сигналов отклика
Синтезатор "іас"Ц1т
Блок управлених
генератором и линией задержки
Временной
селшюр
Опорный генератор
Клан управления сдвигом частот
Блок ynpaunt'Hiifl поиском
Пороговое ycTpofic reo
Рве. 1.14. Упрошенная функциональная схема, нот. мню тая принцип поиска сигналов в GPS-приемника*
61
Центральным узлом и ланной схеме является блок управления поиском, который выдаст команды дли работы блоков управления местным кодовым генератором и линией задержки, а также для блока управления сдвигом частоты.
По команде, поступающей от блока управления поиском, блок управления кодовым генератором осуществляет последовательное переключение структур кодовых сигналов, характерных для различных входящих в действующее «созвездие» GPS-спутников. Вместе с тем с помощью блока управления сдвигом частоты осуществляется подбор такой частоты местного генератора, которая согласуется с подверженной доплеровскому влиянию частотой принимаемого сигнала от интересующего нас спутника.
В результате работы отмеченных выше блоков управления удается на выходе фазового модулятора подобрать такой местный сигнал отклика, который характеризуется максимальной корреляционной взаимосвязью с принимаемым сигналом. Такое корреляционное соответствие обуславливает резкое увеличение сигнала на выходе смесителя, который существенно превышает уровень шума, в качестве которого можно рассматривать все поступающие на вход приемника сигналы от других спутников.
После соответствущего усиления, детектирования и фильтрации упомянутый сигнал подается на временной селектор, а с последнего -на пороговое устройство. С помощью временного селектора осуществляется выборка согласованного во времени сигнала от спутника с сигналом, формируемым в приемнике. В пороговом устройстве производится сравнение сигнала выборки с установленным в данной устройстве порогом. При превышении порогового значения в блок управления поиском поступает сигнал, свидетельствующий о захвате интересующего нас сигнала, на основе чего поиск прекращается или осуществляется переход к поиску очередного спутника.
На основе анализа работы системы поиска установлено, что число коммутируемых при поиске переборок возможных комбинаций формирования местного сигнала отклика исчисляется тысячами. В результате этого на поиск сигналов отдельных спутников может затрачиваться время от нескольких десятков секунд до нескольких минут.
