Кодові, фазові вимірювання та інтегральний допплерівський рахунок

Навігаційне повідомленнямістить 1500 біт і займає 30 секунд. Воно розділено на 5субкадрів по 300 біт, кожний з яких передається протягом 6 секунд. Субкадр складається з 10 слів по 30 біт.

Віддалемірним кодом називають послідовність сигналів, що можуть знаходитися в двох різних станах, яким умовно приписують значення (символи) 0 і 1. Ці стани примусово чергують таким чином, що в їх зміні неможливо помітити якої-небудь закономірності, тобто чергування виглядає випадковим, але через певні інтервали часу воно періодично повторюється з точністю до кожного символу. Подібні послідовності називаються псевдовипадковими і утворюють псевдовипадкові коди. На супутнику і в приймачі генеруються абсолютно однакові коди, які виявляються зміщеними за часом. Період повторення псевдовипадкових послідовностей (тривалість коду) істотно розрізняється для “грубого і “точного” кодів”. Так, в GPS C/A-код повторюється кожну мілісекунду, а тривалість Р-кода складає 266,4 діб.

Віддалемірні коди.

Коротка тривалість C/А -кода дозволяє легко захопити сигнал супутника на частоті L1.

Набагато важче здійснити захоплення супутникового сигналу на несучій L2, яка модульована тільки Р -кодом. Його надзвичайно велика тривалість вибрана розробниками спеціально з метою утрудняти доступ до нього для несанкціонованих користувачів. Загальна тривалість Р -кода розбита на тижневі відрізки, розподілені по всіх супутниках системи,

тобто Р -код кожного супутника міняється через тиждень. Розробниками GPS було передбачено введення режиму виборчого доступу (SA - Selective Availability), при якому з метою зниження точності вимірювань навмисно вносяться спотворення в віддалемірний код і загрубляється ефемеридна інформація в навігаційному повідомленні (в даний час, проте, режим SA відмінений).

Для створення ще більшої захищеності Р -коду вводиться режим додаткового шифрування – так зване Y -кодування (режим AS - Anti- Spoofing, що буквально переводиться як “протидія спробі обману”). Y - код математично може бути описаний множенням Р -коду на нелінійну функцію W(t), невідому несанкціонованим користувачам. Фактично Y - кодування - це обмін тижневими відрізками Р -коду в послідовності, відомій тільки персоналу системи. Правда, в даний час фірми-виробники приймальної апаратури добилися на комерційній основі дозволу вводити в комп'ютер приймача відповідну мікросхему, що реалізовує алгоритм відшукання функції W(t).

Кожний субкадр починається з телеметричного слова TLM (Telemetry Word), що містить діагностичне повідомлення про стансупутника. Другим словом кожного субкадру є так зване ключове слово,позначається HOW (Hand-over Word, буквально - “слово, що передаєтьсяз рук в руки”). Це слово містить мітку часу (так званий Z -відлік), записануу вигляді 29-розрядного числа в двійковому коді.

Решта інформації розподіляється по субкадрах таким чином:

Субкадр 1 містить дані про поправку годинника супутника щодо системного часу GPST і коефіцієнти, закладені в модель затримки радіосигналу при проходженні його через іоносферу. Інформація про іоносферу призначена тільки для абонентів, що використовують одночастотні приймачі (приймаючі тільки частоту L1). За наявності двочастотного приймача вплив іоносфери практично виключається так званим дисперсійним способом.

Субкадри 2 і 3 містять ефемериди транслюючого супутника, отримані за даними наземних станцій стеження. Вони корегуються кожну годину, але залишаються в силі протягом ще деякого додаткового інтервалу часу (принаймні протягом півгодини) і дозволяють обчислити поточні координати супутника на момент вимірювання псевдодальності. Ефемериди включають елементи кеплерової орбіти (див. курс астрономії або космічної геодезії) на опорний момент і поправки до них, які дозволяють прогнозувати елементи орбіти усередині періоду дії ефемерид.

Субкадр 4 зарезервований для передачі інформації службового характеру і приймачі цивільних користувачів позбавлені можливості її отримання.

Субкадр 5 містить альманах супутників і дані про їх працездатність. Альманах – це приблизні ефемериди всіх супутників системи. Альманах використовується для планування вимірювань.

Інформація, що закладається в субкадри 4 і 5, не поміщається в одному навігаційному повідомленні, і ці субкадри розділені на 25 сторінок. В кожному повідомленні передається одна з цих сторінок, так що на передачу всієї інформації 4-го і 5-го субкадрів затрачується 30 с× 25 = 750 с = 12,5 хв.

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ:

1. Що, окрім віддалемірних кодів і несучих частот, входить в супутниковий сигнал?

2. Що модулюється навігаційним повідомленням?

3. Що представляють собою віддалемірні коди?

4. В якому субкадрі передається мітка часу?

5. Скільки часу витрачається на передачу альманаху?

6. На скількох частотах випромінюється коливання кожним супутником?

7. Який вид модуляції несучих коливань використовується в супутниковому сигналі?

8. Що таке фазова маніпуляція?

9. В які моменти відбувається фазова маніпуляція?

10. Що модулюється грубим та точним кодом?

Дата добавления: 2014-01-07