Материал: 2430

L1

ФМ

90

ФМ

C/A код

И

Навигационное

Эталонныйгенератор основнойчастоты

Д

Антенна

сообщение

AS

P-код

L2

ФМ

Рис. 10.13. Схема формирования радиосигнала GPS [42]

В

спутниках нового поколения Block

IIR-M и

Block IIF

(см. табл. 10.2) предусмотрена передача нового сигнала на частоте L5

А

с пон женными оносферными задержками и усложненного L2C на

с рованная частота (см.

.10.4), по которой они и различаются.

табл

Поскольку для косм ческ х аппаратов, находящихся в противопо-

ложных точках орб тальной плоскости, допустимо излучение сигна-

лов на одинаковых частотах, можно обойтись двенадцатью рабочими

частотамиизв каждом двух диапазонов. Разделение таких сигналов в

приемнике выполняется за счет пространственной и доплеровской се-

лекций.

G1

= 1602 + 0,5625 k,

= 18,7 см

= 1246 + 0,4375 k,

G2

= 24,1 см

Сигнал G1 модулируется кодами ВТ (высокой точности) и СТ

(средней точности),

а сигнал G2 – только кодом ВТ, причем код СТ

И

представляют собой 9-разрядную m-последовательность, а код ВТ –

псевдослучайную последовательность (см. табл. 10.4). Длина такто-

вой волны кода СТ равна 587 м, а кода ВТ – 58,7 м.

Для системы Galileo выделено 10 рабочих частот и сигналов в

диапазонах, разделяемых по кодам (метод CDMA, см. табл. 10.4).

Из этих сигналов:

• три снабжены криптографической защитой и используются

либо по подписке, либо для правительственной навигации в особый

период;

•

четыре не модулированы, не содержат информации и ис-

А

пользуются как пилот-сигналы в специальной аппаратуре для высоко-

точного позиционирования по фазе несущей;

•

три содержат навигационные сообщения, передаваемые со

скоростью 25, 125 и 500

/с;

•

бит

все информативные сигналы кодируются избыточным кодом.

При разра отке СНС Galileo тре ованиеДее совместимости с GPS

достигнуто путем использования сигналов с разной кодовой структу-

рой, работающих в перекрывающихся диапазонах. Совместное ис-

пользование совпадающих сигналов на некоторых частотах уменьша-

ет помехи для гражданск х сигналов, излучаемых на одной несущей

частоте.

10.3.4. Содержан е

точность спутниковых измерений

В техн ческой

тературе наблюдения по C/A-коду обозначают-

ся с

SPS (Standard Positioning Service – стандартная служба

позиционирования), по P-коду – PPS (Precise Positioning Service –

служба точного позиционирования).

мволами

Для измерения дальностей при спутниковых измерениях исполь-

зуются методы, базирующиеся на использовании кодовых и фазовых

измерений.

Кодовые измерения основаны на сравнении 10-разрядных (в си-

С

D = ( + ) c,

(10.3 а)

D = N П + (m + Ф) m ,

(10.3 б)

И

где ( + ) – время прохождения сигнала с учетом несинхронности хо-

да часов спутника и приемника; c – скорость распространения радио-

емником, и измерении фазы N.

Тогда расстояние между спутником и приемником

Д

(10.4)

D = (N + N) + R,

где – длина волны несущей частоты L1 или L2; R – суммарная по-

правка, уч тывающая вл яние тропосферы, ионосферы,

ошибок эфе-

А

мер д спутн ка, несовпадения хода часов спутника и приемника, ин-

струментальных погрешностей, релятивистских эффектов и др.

Точность

змерен

я разностей фаз составляет около 1%, что при

дл нах волн несущ х L1

L2

(G1, G2) 20 – 25 см соответствует

б

2,0 – 2,5 мм определяет потенциальную точность фазового метода.

ложность

спользования уравнения (2.4) заключается в том,

что целое число

N не может быть измерено и определяется

в процессе р а з р е ш е н

я н е о д н о з н а ч н о с т и . Эта задача решается

радиоволн

или с использованием избыточных фазовых измерений (при приеме

сигналов двухчастотным приемником), или по результатам совмест-

ной обработки фазовых и кодовых измерений (при приеме сигналов

одночастотным приемником) в процессе постобработки.

Погрешности спутниковых измерений обусловлены динамиче-

С

GDOP = Q11 + Q22 + Q33 + Q44

,

PDOP = Q11 + Q22 + Q33 ,

VDOP =

Q33

, ,

(10.5)

HDOP = Q11 + Q22

TDOP =

,

Q44

где DOP (Dilution of Precision) означает «уменьшение точности», а

первые буквы подсказывают, точность какого именно неизвестного

уменьшается: G – всех составляющих (Geometrical),ИP – в простран-

стве (Position), H – в плане (Horizontal), V – по высоте (Vertical), T –

во временных задержках (Time).

Д

Чем больше значение ГФ, тем хуже точность, для ее повышения

оценки: 4 – хорошо; 5–7 – удовлетворительно;

7 – плохо.

Качество навигационного сигнала зависит от условий его про-

хождения через тропосферу и ионосферу, точности содержащейся в

нем нформац , релят в стскихАэффектов и пр. (табл. 10.5).

Таблица 10.5 [8]

Источн погрешностей

определения дальности по коду, м

P

C/A

Ошибка

Прогноз эфемер д

3,5

3,5

Эталон времени спутн ка

1,7

1,7

Ионосферная рефракция

1,0

4,0

Тропосферная

0,5

0,5

рефракция

Многолучевость

1,0

1,0

Аппаратура потребителя

1,08

10,8

уммарная погрешность

4,31

12,21

С

Z

Прогноз эфемерид. Эта погреш-

ность связана с неточностью исполь-

A

зуемой модели геопотенциала Земли,

rA

в частности, влияния гравитационно-

S

RA

го поля, солнечного давления, движе-

RS

O

Y

ния полюсов Земли и пр.

Эталон времени спутника. По-

X

грешность возникает из-за сдвига ча-

стот бортового эталона времени под

Рис. 10.14. Схема абсолютного

влиянием релятивистского и грави-

позиционирования

тационного эффектов.

И

Д

Тропосферная рефракция возникает из-за непостоянства коэффи-

А

циента преломления при изменении высоты.

Многолучевость распространения сигнала зависит от взаимного

расположения спутника, отражающей поверхности и размещения по-

требителя. Эта погрешность не поддается прогнозированию, и в табл.

потребителя

10.5 дано ее примерное значение.

Аппаратура

вносит погрешности, вызванные

преимущественно шумом приемника, погрешностями определения

параметров антенны, недостаточной точностью программной обра-