Прием узкополосных навигационных радиосигналов в НАП

Будем рассматривать НАП для глобальной оперативной навигации наземных объектов (сухопутных, морских, воздушных), в которой для приема узкополосных навигационных радиосигналов от радиовидимых НКА (b і 5 ° ) применяется широконаправленная приемная антенна. Оперативность и надежность приема навигационного радиосигнала в НАП зависят от энергетического потенциала P_с/g_ш принимаемого навигационного радиосигнала, где P_с ѕ  мощность навигационного радиосигнала на входе приемника; g_ш  ѕ  спектральная плотность мощности шумов, приведенных ко входу приемника.

Бюджет температуры шумов на входе приемника НАП в диапазонах частот 1600 МГц и 1250 МГц приблизительно одинаков и составляет не более: 20 К ѕ  космические шумы и шумы атмосферы; 30 К ѕ  шумы от Земли; 30 К ѕ  активные потери в АФУ (0,5 дБ); 100 К ѕ  собственные шумы приемника. Итого Т_шЈ 180 К.

g_ш  = kT_ш  = -206 дБЧ Вт/Гц,

 где k = 1,38Ч 10^-23 Вт/Гц, К ѕ  постоянная Больцмана.

Выше был приведен бюджет мощности P₀ узкополосных навигационных радиосигналов 1600 МГц и 1250 МГц у поверхности Земли на выходе стандартной (изотропной) приемной антенны, с коэффициентом направленности G₀(b) = 1. Коэффициент направленности G(b ) реальной широконаправленной приемной антенны в НАП с учетом потерь в АФУ и несогласованности поляризации имеет следующие значения в обоих диапазонах частот в зависимости от угла b возвышения НКА над плоскостью, в которой расположена антенна:

  Составим бюджет энергетического потенциала узкополосных навигационных радиосигналов 1600 МГц и 1250 МГц на входе приемников в НАП на наземных подвижных объектах (при малых кренах объекта ± 5 ° ).

 В НАП необходимо хранить альманах системы и обновлять его не реже, чем через 10...30 суток. На основе альманаха и априорных данных о движении объекта НАП выбирает для сеанса навигации наилучшее созвездие не менее четырех НКА из всех радиовидимых НКА при углах возвышения b і 5 ° и рассчитывает ожидаемые доплеровские сдвиги несущих частот принимаемых навигационных радиосигналов на входе приемника. При полной ОГ штатных НКА в системе ГЛОНАСС наземные объекты могут “видеть” от шести до девяти НКА при углах возвышения b і 5 ° .

В сеансе навигации прием навигационных радиосигналов от выбранных НКА осуществляется в многоканальной НАП одновременно, а в одноканальной НАП ѕ  поочередно. При этом максимальный доплеровский сдвиг несущей частоты навигационного радиосигнала 1600 МГц на входе приемника НАП на наземных объектах составляет ± 5 кГц.

В каждом канале приемника навигационный радиосигнал 1600 МГц подвергается фазовой манипуляции на 180° в фазовом манипуляторе (ФМ), на управляющий вход которого подается ПСП1 от местного генератора ПСП1.Тактовая частота местной ПСП1 при поиске сдвинута от номинального значения F₁ = 0,511 МГц на D F = 1/t _а , где t _а ѕ  время анализа сигнала на выходе ФМ. В момент совпадения местной и принимаемой ПСП1 навигационный радиосигнал на выходе ФМ освобождается от шумоподобной фазовой манипуляции, но остается низкочастотная фазовая манипуляция, содержащая МВ и ЦИ, перемноженная на меандр. Длительность двоичных символов в низкочастотной фазовой манипуляции составляет t _н = 10 мс. Время анализа выбирается в пределах t _{ні t аі} T₁, где T₁ ѕ  период повторения ПСП1 (1 мс). Для успешного поиска ПСП1 необходимо выполнить два условия:

1. P_c/g_ш < <  1/t _а;
2. 2d f_Д <  1/T₁ = 1 кГц,

где d f_Д ѕ  погрешность прогноза доплеровского сдвига несущей частоты принимаемого навигационного радиосигнала при использовании одного фильтра в схеме поиска радиосигнала.

Максимальная продолжительность поиска ПСП1 (N₁ = 511) не превысит N_{1t а} и составит не более 1с при “сильном сигнале” ( t _а = 2 мс ) и не более 5 с при “слабом сигнале” ( t _а = 10 мс ).

Бюджет максимальной продолжительности первого сеанса навигации в многоканальной НАП: поиск и вхождение в синхронизм слежения за ПСП1 составляет 5с, поиск и вхождение в синхронизм слежения за несущим колебанием ѕ 2 с, выделение меандра ѕ 1 с, ожидание МВ ѕ 2 с, выделение ЦИ ѕ 30 с, итого 40 с. Если в сеансе навигации проводится обновление альманаха (2,5 мин), то продолжительность сеанса составит 2 мин 40 с.

В одноканальной НАП поочередный прием узкополосных навигационных сигналов 1600 МГц от четырех НКА займет 4ґ 40 с = 160 с (2 мин 40 с) без обновления альманаха и 4 мин 40 с, если необходимо обновление альманаха.

Если в НАП не содержится альманах системы, то проводится специальный сеанс поиска узкополосного навигационного радиосигнала 1600 МГц поочередно на всех несущих частотах, используемых для штатных НКА. Поиск производится до обнаружения первого узкополосного навигационного радиосигнала 1600 МГц. Неопределенность несущей частоты принимаемого навигационного радиосигнала из-за доплеровского сдвига несущей частоты на наземном объекте составляет ± 5 кГц. В одноканальной НАП поиск узкополосного навигационного радиосигнала 1600 МГц от одного НКА будет проводиться поочередно для десяти значений доплеровского сдвига несущей частоты с шагом 1 кГц в полосе неопределенности шириной 10 кГц. Поиск ПСП1 для каждого значения доплеровского сдвига несущей частоты займет 5 с и соответственно потребуется 50 с для одной несущей частоты. Для штатных НКА в ОГ используются 12 несущих частот, и в худшем случае поиск до первого обнаружения узкополосного навигационного радиосигнала 1600 МГц займет 12ґ 50 = 600 с. После обнаружения потребуется 5 с на вхождение в синхронизм слежения и выделение МВ, и затем прием альманаха 2,5 мин. Таким образом, сеанс первоначального приема альманаха в одноканальной НАП займет не более 12,5 мин. В многоканальной НАП (6 каналов) потребуется для приема альманаха не более 4 мин.

НАЗАД

СОДЕРЖАНИЕ

ВПЕРЕД