Структура сигналов СРНС

Каждый НС системы излучает непрерывные фазоманипулированные по псевдослучайному закону навигационные сигналы:

- сигнал ПТ (пониженной точности), достаточно легко обнаруживаемый и доступный любым пользователям;

- сигнал ВТ (высокой точности), трудно обнаруживаемый и доступный ограниченному кругу пользователей, прежде всего военным.

Каждый НС излучает навигационные сигналы на двух частотах f₁ и f₂ лежащих в диапазонах частот вблизи 1600 МГц и 1240 МГц соответственно. При этом на частоте f₁ излучаются сигналы ПТ и ВТ, а на частоте f₂ - только сигнал ВТ.

Прием сигнала ВТ на двух частотах позволяет устранить неизвестную дополнительную ионосферную задержку сигнала, которая зависит от частоты. Поэтому аппаратура, способная принимать сигналы на двух частотам, обладает более высокой точностью определения местоположения.

В системе ГЛОНАСС используется частотное разделение каналов, выделенных каждому НС для излучения навигационных сигналов. При этом разнос частот между соседними каналами (Δf₁⁼=0,5625 МГц и Δf₂=0,4375 МГц) выбран с учетом доплеровских сдвигов частот принимаемых сигналов.

Для измерения на борту ЛА временной задержки и доплеровского сдвига частоты принимаемого сигнала от НС необходимо знать момент времени и частоту его излучения. Для определения координат и составляющих скорости ЛА по измеренным задержкам и доплеровским сдвигам частоты принимаемых сигналов необходимо знать эфемериды НС на момент решения навигационной задачи.

По этой причине излучаемый каждым НС навигационный сигнал содержит как навигационную, так и служебную информацию.

Вид используемого навигационного сигнала выбирается исходя из требований получения высокой точности измерения временной задержки и доплеровского сдвига частоты. Это достигается применением широкополосных, так называемых псевдошумовых сигналов, обеспечивающих увеличение базы сигнала В=Т_ЭФΔF_ЭФ, где Т_ЭФ – эффективная длительность, ΔF_ЭФ – эффективная ширина спектра сигнала.

Получение псевдошумового сигнала обеспечивается манипуляцией по фазе специальным дальномерным кодом гармонического сигнала (несущей), вырабатываемого БЭВЧ.

Точность измерения дальности будет тем выше, чем меньше длительность τ_к элемента кода. Период повторения кода Т_пк определяет интервал однонозначного измерения дальности, который в этом случае равен D_одн=c Т_пк.

Сигнал ПТ формируется девятиразрядным регистром сдвига. Образующий полином имеет вид G(x)= 1 + х⁵ + х⁹. Период повторения Т_пк = 1мс, длительность элемента кода τ_к = 2 мкс.

Сигнал ВТ имеет существенно больший период повторения кода при длительности элемента кода τ_к = 0,2 мкс. Для системы «Навстар» например, период кода сигнала высокой точности составляет около 267 суток.

Момент времени, соответствующий формированию и излучению каждым спутником i-гo элемента кода сигнала ПТ и ВТ, жестко связан с системным временем и априорно известен в точке приема, как и частота излучаемого сигнала. Если шкала времени, создаваемая БЭВЧ ЛА, синхронизирована с системным временем СРНС, то измеренная бортовой аппаратурой ЛА задержка между априорно известным моментом излучения и моментом приема i-гo элемента, кода сигнала пропорциональна дальности до НС.

Служебная информация, т.е. эфемериды, поправки к шкале времени НС, поправки на распространение радиоволн и другая информация необходимая для точного и надежного определения местоположения и скорости ЛА, передается одновременно с навигационным сигналом путем его дополнительной низкочастотной фазовой манипуляции.

Разделение излучаемых на одной частоте f₁ сигналов ПТ и ВТ производится тем, что сигнал ПТ образуется фазовой манипуляцией на 0, p, а сигнал ВТ - манипуляций на ±p/2.

В системе ГЛОНАСС служебная информация передается 5-ю кадрами в виде потока цифровой информации со скоростью 50 бит в секунду Кадр служебной информации содержит 1500й бит информации и занимает 30 с.