2.5 Формування інформаційного сигналу в gps

В інформаційному сигналі GPS квадратурна складова несуча частоти модулюються двома псевдовипадковими послідовностями [1]. Кожна послідовність - це біфазний (0, ) зрушений код. Одна послідовність - сума по модулю 2 Р(Y) коду та навігаційних даних, інша послідовність - сума по модулю 2 С/А коду та навігаційних даних. При цьому складова С/А коду повинна бути затримана відносно Р сигналу на 90 градусів. Несуча частота L2 модулюється тільки однієї їх цих 2-х послідовностей. Код, використовуваний для модуляції несучої L2 вибирається наземними командами. Третій вид модуляції несучої L2 також визначається наземними командами. Він використовує як модулюючий сигнал P(Y) - код без навігаційних даних. Для навігаційних супутників всі елементи переданого сигналу (несучі, коди й дані) когерентні й створюються одним бортовим джерелом частоти.

Номінальна частота цього джерела для спостерігача на Землі становить 10,23 Мгц.

Спрощена схема формування радіонавігаційного сигналу супутника GPS зображена на рис.9

Рис. 9. Формування радіонавігаційного сигналу супутника GPS

2.6 Cтруктура та зміст навігаційних даних, переданих із супутників gps.

2.6.1 Загальна характеристика формату повідомлення.

Основне повідомлення, передане з кожного навігаційного супутника GPS, формується у виді кадру. Потік навігаційних даних передається зі швидкістю 50 біт/сек. Тривалість інформаційного символу «0» чи «1» дорівнює 20 мсек.

Кадр складається з п'яти підкадрів. Підкадри з номерами один по три містять по триста інформаційних символів. Триста інформаційних символів розділяються на десять слів по тридцять символів у слові.

Підкадри чотири і п’ять містять по двадцять п’ять сторінок. Кожна сторінка складається з трьохсот інформаційних символів (чи розрядів), що також розділені на десять слів по тридцять символів у слові.

Таким чином, сформований кадр завжди містить 1, 2, 3 підкадри, одну сторінку з підкадра чотири і одну сторінку з підкадра п’ять.

Оскільки кожна сторінка має обсяг 300 символів, тривалість символу 20 мсек, то час передачі кадру з п'яти підкадрів складає 30 сек, час передачі рядка (сторінки)- 6 сек, час передачі всього повідомлення (25 кадрів)- 12.5 хв. Період повторення підкадрів 1-3 складає 30 сек, періоди повторення сторінок з підкадрів 4 і 5 більший час, що обумовлено значимістю переданої інформації.

Формат повідомлень підкадрів 1-3 і рядків (сторінок) підкадрів 4, 5 зображений у відповідності з таблицею 1.2. Розташування інформації, переданої з навігаційного супутника GPS приведено у відповідності з таблицею 1.3

У форматі (таблиця 1.2) після кожного слова мається 6 перевірочних бітів, які займають розряди 25-30 кожного слова. Інформація передається старшими розрядами вперед.

Слово. Кожне слово рядка (сторінки) підкадрів 1-5 містить 30 символів (розрядів). Шість молодших розрядів кожного слова мають перевірочні символи для контролю і перевірки правильності переданої інформації.

Рядок (сторінка). Кожен рядок (сторінка) підкадрів 1-5 починається зі слів TLM (перше слово), HOW (друге слово).

Перше слово телеметрії (TLM) включає преамбулу (8 старших розрядів), телеметричне повідомлення для санкціонованих споживачів, два резервних розряди і 6 молодших розрядів для перевірочних символів.

Таблиця 1.2 – Формат повідомлень

Усього 300 біт (старші розряди ліворуч, молодші праворуч)

Слово 1

Слово 2

Слово 3

Слово 4

Слово 5

Слово 6

Слово 7

Слово 8

Слово 9

Слово 10

TLM

P

HOW

P

P

P

P

P

P

P

P

P

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Начало формы

Конец формы

Розташування інформації, переданої з навігаційного супутника GPS наведене в табл. 6.

Таблиця. 6

Зміст кадру	Зміст підкадру
Підкадр 1	Номер тижня GPS, точність, стан і параметри корекції часу супутника
Підкадр 2	Інформація про ефемерид супутника
Підкадр 3	Інформація про ефемерид супутника
Підкадр 4	Альманах і стан супутників з номерами 25-32, конфігурація супутників, ознаки, дані іоносфери й всесвітня шкала часу (UTC), спеціальні повідомлення, резервні розряди
Підкадр 5	Альманах і стан супутників з номерами 1-24, опорний час, номер тижня альманаху, резервні розряди

Друге слово передачі (ключ, HOW) містить 19 молодших розрядів 29-розрядного Z-відліку, три розряди (20, 21, 22) для ідентифікатора (ID) підкадра, два розряди (23, 24) резервних і 6 розрядів перевірочних символів.

Ідентифікатор (ID) для підкадрів 1, 2, 3, 4, 5 приймає відповідно значення: 001, 010, 011, 100, 101.

Кожен навігаційний супутник формує півтора-секундну епоху (момент часу) для точного відліку і прив'язки часу. Відлік часу, установлений таким чином, називається Z- відліком.

Z- відлік надається споживачу у виді двадцяти дев’яти розрядного двійкового числа. Десять старших розрядів (MSB) Z- відліку є двійковим представленням послідовного номера поточного тижня. Відлік тижнів лежить у межах від 0 до 1023. Нульовий стан відповідає тому тижню, який починається з півтора-секундної епохи в нульовий (приблизно) тимчасовій крапці всесвітнього часу (UTC). По закінченні GPS- тижня з номером 1023 номер тижня скидається в нуль. При цьому споживач при переході від системного часу GPS до календарної дати попередні 1024 тижня враховує.

Тиждень - це найбільша одиниця виміру часу в системі GPS. Тиждень визначений як 604800 секунд (тиждень = 7доби*24години*60хвилин*60 секунд =G604800секунд). Нульовий відлік часу GPS визначений опівночі з 5 на 6 січня 1980 року.

Дев'ятнадцять наступних розрядів Z-відліку, розташованих у другому слові (HOW), визначаються як кількість півтора-секундних інтервалів відлічених від моменту переходу «кінець/початок» будь-якого тижня. Відлік лежить у межах від 0 до 403199. Число 403199 є кількість півтора-секундних інтервалів у тижні (у 604800 секундах).