Полная версия

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

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛА

Дальномерные (псевдослучайные) коды

Сигналы, излучаемые навигационными спутниками, содержат два вида информации: «навигационные сообщения» и «псевдослучайный код» (по-другому его называют «дальномерный код», поскольку именно этот код позволяет определить время распространения сигнала, что, в свою очередь, дает возможность рассчитать дальность (расстояние) до спутника).

Главной трудностью при измерении времени распространения радиосигнала является точное выделение момента времени, в который сигнал передан со спутника. Технология выделения полезного сигнала основана на том, что и на спутнике, и в приемнике генерируются совершенно одинаковые коды в одно и то же время. Говорят, что спутники и приемники синхронизированы, т.е. на них одновременно генерируются в точности одни и те же очень сложные двоичные кодовые последовательности. Эти состояния чередуют так, что в их смене нельзя заметить закономерности. Коды настолько сложны, что внешне выглядят как длинный ряд случайных импульсов, как некоторая «шумовая дорожка» (рис. 3.1).

Пример псевдослучайного кода

Рис. 3.1. Пример псевдослучайного кода

В действительности эти последовательности не случайны. Они являются тщательно отобранными, «почти» случайными, но изменяющимися по сложному закону последовательностями логических нулей и логических единиц. Поэтому данные последовательности и называются псевдослучайными, они образуют «псевдослучайные коды» (Pseudo Random Number — PRN).

Псевдослучайные коды различных навигационных систем имеют собственную, характерную только для данной системы структуру. Так, все спутники ГЛОНАСС имеют один и тот же, единый для всех спутников код, а каждый из спутников GPS, напротив, передает собственную уникальную сигнатуру — свой собственный код.

В GPS длительность кода существенно различна для «грубого» и «точного» кодов. В GPS С/А-код (код свободного доступа, открытый код — Clear (Coarse))/Acquisition, «грубый захват», простой (грубый) поиск) повторяется каждую миллисекунду. Иными словами, длительность такого кода — 1 мс. В то же время длительность P-кода (Protected) составляет 266,4 суток. Различие в длительностях этих кодов, как мы видим, колоссальное.

Малая длительность С/А-кода позволяет легко захватить сигнал спутника на частоте L1. Намного труднее осуществить захват спутникового сигнала на несущей L2, которая модулирована только P-кодом. Его чрезвычайно большая длительность выбрана умышленно, с целью затруднить доступ несанкционированным пользователям.

Общая длительность P-кода разбита на недельные отрезки, распределенные по всем спутникам системы, т.е. P-код каждого спутника меняется каждую неделю. Длительность псевдослучайных открытых кодов GPS и ГЛОНАСС (С/А-код в GPS и СТ-код в ГЛОНАСС) в обеих системах одинакова и равна 1 мс. Следовательно, заданная последовательность систематически повторяется с периодом в одну миллисекунду.

Хотя длительности открытых кодов GPS и ГЛОНАСС одинаковы, количество элементов, из которых они состоят, отличается: псевдослучайный код GPS содержит 1023 нулей и единиц (рис. 3.2), а в псевдослучайном коде ГЛОНАСС — примерно в 2 раза меньше — 511 нулей и единиц.

  • 1 мс/1023
  • 1 мс

Рис. 3.2. Псевдослучайный код GPS

Идея определения времени распространения сигнала от спутника довольно проста: сдвиг одного кода (кода спутника) по отношению к другому (коду приемника) будет соответствовать времени прохождения сигналом расстояния от спутника до приемника (рис. 3.3).

Таким образом, для того чтобы узнать, когда сигнал покинул спутник:

  • • приемник и спутник используют один и тот же код;
  • • приемник и спутник синхронизируют так, чтобы они генерировали одинаковый код одновременно;
  • • после приема кодового сигнала со спутника определяют временной сдвиг между одинаковыми участками кодов спутника и наземного приемника.

Переданный сигнал со спутника

Сигнал, формируемый навигационным приемником

Принцип определения времени прохождения сигнала

Рис. 3.3. Принцип определения времени прохождения сигнала

от спутника до приемника

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>