Общие принципы построения глобальных систем позиционирования

7. космический сектор

8. сектор управления и контроля

9. сектор потребителя

Космический сектор

10. спутники

11. аппаратура на спутниках

    1. применение двух видов закодированных сигналов: общедоступного грубого кода (С/А – кода) с разрешением в несколько десятков метров и санкционированного точного кода (Р-кода). Генерируются высокостабильными опорными генераторами.

    2. Назначение несущих колебаний

       1. определение навигационного положения

       2. вспомогательная величина для выполнения фазовых измерений при решении неоднозначности

3. несущие колебания модулируются как грубыми так и точными кодовыми сигналами

4. модулированию подвергаются обе частоты

   1. L1 обоими кодами

   2. L2 только сигналами Р-кода

модулирование фазовое

12. опорные генераторы

13. принцип формирования кодовых последовательностей пример.xls

14. формирование навигационного сообщения

    1. кадр из 5 субкадров. 1 кадр – признаки отождествления и работоспособности спутника, поправки часов, календарный отсчет времени.

    2. 2, 3 субкадр эфемеридный ряд с поправками к кеплеровым орбитам

    3. В 4- м для военных, часть поправки за ионосферу и данные альманаха.

    4. В 5-м –альманах и статус работоспособности спутников.

15. методы объединения и формы передачи радиосигналов со спутника

    1. объединение выполняется на основе бинарного суммирования раздельно для Р и С/А кодов.

       1. Суммирование с использованием сумматоров так же как и формирование ПСП

       2. Трудность не в формировании таких наложений ПСП и навигационного сообщения, а в их разделении

       3. Разделение основывается на точном знании структуры ПСП как на спутнике, так и в приемнике. Если в приемнике выполнить вычитание (сложение) из полученного сигнала опорного ПСП, то в результате получится сигнал навигационного сообщения. Здесь трудность только в том, чтобы плавным смещением опорного сигнала достигнуть той точки сопряжения входного и опорного сигналов, которая соответствует одной и той же временной метке. Достигается это методом максимальной корреляции. Максимальная корреляция принципиальных трудностей не вызывает в силу того, что длительность такта навигационного сообщения 20мс, а такта псевдопоследовательности 1-2 мкс, всего псевдопоследовательность по коду С/А содержит 1024 бита.

2. Далее бинарное парафазное модулирование сигнала несущей частоты.

Здесь уместно изучить принципы формирования ПСП с использованием генератора, построенного на регистрах и сумматоре по изданию Серапинаса стр. 30.

Сектор управления и контроля (кратко о функциях) Сектор потребителя

16. приемно-вычислительный комплекс

    1. военно-прикладной аспект

    2. гражданский аспект

       1. навигация

       2. геодезия

17. Функции и структура

    1. Структурное представление приемника:

       1. Прием радиосигналов с антенны через СВЧ-усилитель на преобразователь частот

       2. В это же время с опорного генератора через синтезатор частот на преобразователь подается спектр опорных частот. При этом синтезатор контролируется блоком связей.

       3. С преобразователя совокупность принятого и опорного сигналов поступает в блок поиска и захвата и одновременно в измерительный блок.

          1. Блок поиска контролирует сопоставимые частоты

          2. Измерительный блок сопоставляет задержки и с учетом вычисляемых поправок определяет дальности, затем грубое местоположение

1. Функции приемника

   1. Определение регистрируемых величин

   2. Предварительная обработка результатов непосредственно на пункте средствами приемника

   3. Постобработка

   4. Непосредственно на пункте

      1. Селекция и захват спутника

      2. Демодуляция и декодирование

      3. Расшифровка навигационного сообщения

      4. Текущее управление наблюдениями

      5. Предварительная обработка и управление хранением информации

      6. Контроль за работоспособностью с самодиагностикой всего комплекса

      7. Разделение фазомодулированных сигналов на кодовые, гармонические с выделением навигационного сообщения

      8. Кодовые сигналы используются для определения грубого местоположения по дальностям, вычисления различных поправок.

      9. Фазовые измерения просто сглаживаются и сырыми запоминаются для дальнейшей постобработки

1. Антенны

   1. Диаграмма направленности;

      1. полусферичная равномерность диаграммы обеспечивается микрополосковой конструкцией (печатная плата из отдельных элементов с соответсвтующим фазированием)

      2. Для геодезических приемников уклонение реальной фазовой характеристики 5-10⁰, что соответствует 3-5 мм погрешности

      3. фазовый центр

         1. фиктивное и стабильное положение в пространстве относительно точки относимости

         2. удерживается в целом на миллиметровом уровне и учитывается как константа

Ngs –файлы

;PCT converted from ant_info.002 <MLM-99/04/07-60

;ASH 700228.A ORIGINAL ASHTECH L1/L2 NGS ( 1) 98/06/02

;

;Mean phase center (mm) North East Up

L1NominalOffset = -2.9 0.8 16.7

L2NominalOffset = -2.4 6.1 11.3

;Elevation range (deg) Start Stop Step

ElevationRange = 5 90 5

;Azimuth step size (deg)

AzimuthStep = 0

;Azimuth/elevation corrections (mm)

AZ=0

;L1

0.0 -4.0 -2.1 -0.6 0.4 1.2 1.7 2.0 2.1 2.0

1.9 1.7 1.5 1.3 1.0 0.7 0.4 0.0

;L2

0.0 -1.1 -1.9 -2.1 -1.9 -1.6 -1.2 -0.9 -0.7 -0.7

-0.9 -1.2 -1.5 -1.9 -2.1 -2.0 -1.4 0.0

1. меры устранения многолучевости

   1. максимальная чувствительность для прямых сигналов

   2. экранирование нижней части антенны

1. селекция сигналов от разных спутников

   1. селекция кодовых сигналов

      1. селекция обеспечивается использованием каналов по числу спутников

      2. В ГЛОНАСС используется частотная селекция. Каждый спутник излучает свою частоту. Это усложняет задачу разрешения неоднозначности. В GPS другой подход, нестандартный.

      3. В GPS частоты сигналов от всех спутников одни, но кодовая информация разная. Поэтому разделение – кодовое (структурная селекция).

Структурная схема организации селекции приведена ниже

1. Разделение частот L1 по коду c/a, частот L2 по коду Р

2. В структурной селекции используется корреляционный принцип сравнения принимаемого и формируемого на месте сигналов в корреляционных перемножителях. Если корреляция высокая, то перемноженные сигналы дают резкое возрастание результата. Это свидетельство высокой вероятности совпадения и основание для идентификации поступившего сигнала с конкретным спутником.

3. Перемножение можно выполнить с использованием плавной автоподстройки временной задержки сигнала (АПВ).

4. А АВП параллельно дает время прохождения сигнала от спутника и возможность определения псевдодальности

1. Гармонические сигналы от всех спутников одной частоты, что делает затруднительным разделить их так же как кодовые. Поэтому здесь используется частотное разделение

   1. Сначала они очищаются от кодовых и навигационного сообщения

   2. Далее используется частотная селекция на основе эффекта Доплера, что возможно благодаря разной удаленности спутников от приемника. Точнее разнонаправленности орбит и движения спутников относительно приемника.

1. Поиск, захват и отслеживание спутников

   1. Принцип основан на использовании описанных методов структурной и вспомогательной частотной селекции (не нужно здесь подробности)

2. демодуляция сигнала (стр. 63, изложено не по тексту, а по логике схемы)

   1. демодуляция неразрывно связана с селекцией, поиском , захватом и отслеживанием сигналов спутников

   2. кодовая, навигационное сообщение и гармоническая часть в поступившем сигнале наложены и совмещены.

   3. Далее выполняется демодуляция

   4. временная подстройка опорного кодового сигнала

   5. вычитание опорного кодового сигнала из поступившего дает разделение ПСП и навигационного сообщения

   6. селекция и захват спутника

3. система управления приемника

   1. захват, селекция и все прочее…все уже описано

4. обработка данных в приемнике

   1. на основе кодовых сигналов определяется псевдодальность

   2. псевдодальности до 4-х спутников дают пространственную засечку и грубое местоположение

   3. первичная информация фазовых измерений динамически меняется из-за движения спутников. Регистрируется через 0,1сек и записывается в память через каждые 1-60 сек по желанию оператора с уплотнением.