Полная версия

Главная arrow Техника arrow Беспроводные технологии на автомобильном транспорте. Глобальная навигация и определение местоположения транспортных средств

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ГЛОБАЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ

Ключевые слова: дальномерный псевдослучайный код; коррелятор; фоновый радиошум; М-последовательность.

В результате изучения материала третьей главы студент должен:

знать

  • • структуру сигналов и сообщений в ГНСС;
  • • устройство и работу навигационного приемника;
  • • состав эфемеридной информации;

уметь

  • • обобщать и систематизировать факторы, влияющие на помехи навигационных измерений;
  • • анализировать и интерпретировать результаты научных исследований, касающихся разработки модулей спутниковой навигации ГЛОНАСС, GPS;

владеть

• навыками поиска и анализа научно-технической информации по вопросам функционирования навигационной аппаратуры ГЛОНАСС, GPS для автомобильного транспорта.

СТРУКТУРА СИГНАЛОВ И СООБЩЕНИЙ В ГЛОБАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМАХ

В навигационных сообщениях ГНСС ГЛОНАСС и GPS можно выделить структурную общность. Передача навигационных сообщений в обеих системах осуществляется непрерывно, периодически повторяясь. Спутники передают сигналы двух видов [3, 12, 13, 15]: один из них несет информацию о местонахождении спутника и времени передачи сигнала. Он принимается стационарными наземными станциями, обрабатывается и отправляется на спутник, который передает его всем пользователям системы. Второй сигнал — код, необходимый для определения времени распространения сигнала. Создатели системы называют его псевдослучайным шумом.

Одновременное обеспечение требований по измерению дальности и скорости при простой структуре сигнала невозможно, поэтому приемлемым для таких измерений является использование шумоподобных сигналов, как, например, псевдослучайная последовательность импульсов.

На начальном этапе создания систем передающая аппаратура спутника излучала сигналы на двух несущих частотах — L1 и L2. Диапазоны этих частот для систем ГЛОНАСС и GPS показаны в табл. 3.1.

Таблица 3.7

Диапазоны значений несущих частот ГНСС

Несущая

частота

Глобальная навигационная спутниковая система

ГЛОНАСС

GPS

диапазон частот, МГц

диапазон частот, МГц

L1

1597,4525

1620,61

1565,19

1585,6500

L2

1241,3275

1261,6100

1217,37

1237,8300

Сигналы со спутников модулируются так называемыми псевдослучайными цифровыми последовательностями методом фазовой манипуляции. Частота L1 модулируется двумя видами кодов: С/А-кодом (код свободного доступа) и P-кодом (код санкционированного доступа), а частота L2 — только P-кодом. Кроме того, обе несущие частоты дополнительно кодируются навигационным сообщением, в котором содержатся данные об орбитах искусственных спутниках Земли, информация о параметрах атмосферы, поправки системного времени.

Такой принцип формирования сигнала системы позволяет по измерению доплеровского сдвига несущей частоты определять скорость транспортного средства, а по задержке элементов дально-мерного кода — дальность до спутника. Служебный код при этом несет всю вспомогательную информацию (эфемериды спутников, альманах системы и др.), необходимую для обеспечения работы навигационного приемника.

Кодирование излучаемого спутником радиосигнала преследует несколько целей [3, 12, 13]:

  • • обеспечение возможности синхронизации сигналов навигационных спутников и приемника;
  • • создание наилучших условий различения сигнала в аппаратуре приемника на фоне шумов (доказано, что псевдослучайные коды обладают такими свойствами);
  • • реализация режима ограниченного доступа к сигналам о ГНСС, когда высокоточные измерения возможны лишь при санкционированном использовании системы.

Периодически повторяющееся навигационное сообщение в системах GPS и ГЛОНАСС называется суперкадром. Суперкадр представляет первый уровень структурирования навигационных сообщений. Суперкадр разделяется 25 кадров, представляющих второй уровень структурирования навигационного сообщения.

В системе GPS на третьем уровне структурирования кадры разделяют на субкадры. На четвертом уровне структурирования субкадры делятся на 10 слов, каждое слово разделяется на 30 информационных символов. В системе ГЛОНАСС на третьем уровне структурирования кадры делят на строки. В ГНСС ГЛОНАСС каждая строка содержит 100 информационных символов.

Начало/конец структурной единицы третьего уровня в обеих системах служит для передачи меток времени. Период передачи меток времени в ГНСС GPS равен 6 с, а в ГНСС ГЛОНАСС — 2 с. Длительность передачи символов данных в обеих системах равна 20 мс (частота 50 Гц).

В обеих системах часть структурных единиц третьего уровня в каждом кадре (странице) отводится для передачи эфемеридной информации. Содержание этих единиц во всех кадрах суперкадра одинаково. Остальная часть структурных единиц третьего уровня в каждом кадре отводится для передачи данных альманаха и других вспомогательных данных. Содержание этих структурных единиц во всех кадрах суперкадра различно. Однако полный объем данных, передаваемых за суперкадр, содержит сведения об альманахе всех спутников, входящих в систему.

Выбор типов и параметров сигналов, используемых в ГНСС, выполнен так, чтобы обеспечить высокую точность измерения прихода (задержки) сигнала и его доплеровской частоты, а также высокую вероятность правильного декодирования навигационного сообщения.

Для того чтобы сигналы отдельных спутников GPS надежно различались, они имеют низкий уровень взаимной корреляции. Кроме того, сигналы ГНСС обладают высокой устойчивостью к преднамеренным и непреднамеренным помехам различных видов. Для обеспечения указанных свойств в спутниковых радионавигационных системах (СРНС) используют сигналы с псевдослучайной фазовой манипуляцией.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>