Введение в современные спутниковые радионавигационные системы. Часть 1: общие принципы, современное состояние, перспективы развития. Насыров И.А. - 12 стр.

UptoLike

Составители: 

23
предупреждения может быть включен режим AS (Anti Spoofing). При этом
выполняется дополнительное кодирование P-кода, и он превращается в Y-код.
Расшифровка Y-кода возможна только аппаратно, с использованием специальной
микросхемы (криптографического ключа), которая устанавливается в GPS-
приемнике.
Навигационный радиосигнал L2
однокомпонентный, широкополосный,
образован посредством манипуляции фазы несущего колебания на 180°
периодической ПСП2 без инвертирования. Этот сигнал предназначен для
использования военными пользователями и его структура не раскрывается.
С 2005 года начат запуск и эксплуатация модернизированной версии НКА
NAVSTAR-GPS - Block IIR-M. Их отличие от предыдущих версий заключается в
передаче C/A кода на частоте L2CS(Commercial Service) = 1227,60 МГц.
Этот сигнал
предназначен для более точного местоопределения коммерческих пользователей, т.е.
этот сервис является платным. Полный цикл ввода в эксплуатацию подобных
спутников планируется завершить к 2010 году.
С 2007 года в систему NAVSTAR-GPS планируется ввести новый
гражданский сигнал на частоте L5 = 1176,45 МГц. Гражданский код на частоте L5
можно считать подобным существующему P(Y) коду с квадратурно фазовой схемой
модуляци QPSK(10).
3.3. Структура навигационных радиосигналов в системе «GALILEO»
Система «GALILEO» является новой СРНС второго поколения. Она пока достаточно
скупо представлена в литературе, поэтому остановимся на структуре навигационных
сигналов и предоставляемых этой СРНС сервисах несколько подробнее.
Европейским Сообществом (EC) в марте 2001 года была учреждена Группа
разработки сигналов СРНС «GALILEO» (Galileo Signal Task Force - STF). Среди
первостепенных задач проектирования новой системы, STF
выделила совместимость
и возможность взаимодействия системы «GALILEO» с другими спутниковыми
навигационными системами, особенно с NAVSTAR-GPS, а также возможность иного
использования системы в той части радиочастотного спектра, в которой «GALILEO»
будет работать. Политика Европейского сообщества в определении направлений
развития «GALILEO» видна в решении заседания Транспортного Совета (Transport
Council Meeting), состоявшегося 17 июня 1999 года, определившего: «система
«GALILEO» должна быть открытой глобальной
системой, полностью совместимой c
NAVSTAR-GPS, но одновременно быть полностью независимой от нее».
Европейское сообщество запланировало предоставление пользователям
системы «GALILEO» четырех навигационных и одного поисково-спасательного
(SAR) сервиса. Основной сигнал системы «GALILEO», предназначенный для
оказания услуги «Открытый сервис» (Open Service - OS) с высоким качеством,
состоит из шести различных навигационных сигналов на трех несущих частотах.
Технические характеристики OS будут, по
крайней мере, равны тем, какими их
ожидают получить от модернизации текущего поколения спутников системы
NAVSTAR-GPS, запланированной к 2008 году, и будущей системе GPS III,
архитектура которой сейчас разрабатывается.
Под независимостью систем подразумевается их защита или уменьшение
вероятности одновременного выхода из строя двух систем. Это может быть
достигнуто отчасти путем раздельного обслуживания наземной и космической
инфраструктуры и систем управления, отчастипутем введения в действие
специально разработанных типов сигналов и иного распределения частот.
24
3.3.1. Частоты и спектры радиосигналов в системе «GALILEO»
Система «GALILEO» в своей работе будет использовать 10 навигационных сигналов
с правой круговой поляризацией в диапазоне частот 1164-1215 МГц (диапазоны E5a и
E5b), 1260-1300 МГц (диапазон E6) и 1559-1592 МГц (диапазоны E2-L1-E1),
являющихся частью частот
, выделенных для Radio Navigation Satellite Service.
(Частотный диапазон E2-L1-E1 иногда обозначают как L1 для удобства). На рисунке
12 приведен общий вид, показан тип модуляции, скорость передачи элементов
сигнала и данных для каждого из этих сигналов. Также на рисунке выделены несущие
частоты и диапазоны частот, общие с системой NAVSTAR. Все спутники системы
«GALILEO» совместно используют одну номинальную частоту,
применяя технику
коллективного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).
Рис. 12. Спектр частот сигнала системы «GALILEO»
Шесть сигналов, включая три канала без передачи данных или с «пилот»
сигналом (кодовая комбинация, не модулированная данными), будут доступны всем
пользователям системы «GALILEO» в диапазонах E5a, E5b и E2-L1-E1 на всех
несущих частотах, выделенных для OS и служб скорой медицинской помощи (Safety-
of-life Services - SoL). Два сигнала в диапазоне E6, зашифрованные кодовыми
комбинациями, включая один
канал без передачи данных, доступны лишь тем
пользователям, которые получили право на работу с системой через провайдеров
коммерческого сервиса (Commercial Service - CS). И, наконец, два сигнала (один в
диапазоне E6 и один в E2-L1-E1), зашифрованные кодовыми комбинациями,
                                                                              23   24
предупреждения может быть включен режим AS (Anti Spoofing). При этом                  3.3.1. Частоты и спектры радиосигналов в системе «GALILEO»
выполняется дополнительное кодирование P-кода, и он превращается в Y-код.          Система «GALILEO» в своей работе будет использовать 10 навигационных сигналов
Расшифровка Y-кода возможна только аппаратно, с использованием специальной         с правой круговой поляризацией в диапазоне частот 1164-1215 МГц (диапазоны E5a и
микросхемы (криптографического ключа), которая устанавливается в GPS-              E5b), 1260-1300 МГц (диапазон E6) и 1559-1592 МГц (диапазоны E2-L1-E1),
приемнике.                                                                         являющихся частью частот, выделенных для Radio Navigation Satellite Service.
       Навигационный радиосигнал L2 ⎯ однокомпонентный, широкополосный,            (Частотный диапазон E2-L1-E1 иногда обозначают как L1 для удобства). На рисунке
образован посредством манипуляции фазы несущего колебания на 180°                  12 приведен общий вид, показан тип модуляции, скорость передачи элементов
периодической ПСП2 без инвертирования. Этот сигнал предназначен для                сигнала и данных для каждого из этих сигналов. Также на рисунке выделены несущие
использования военными пользователями и его структура не раскрывается.             частоты и диапазоны частот, общие с системой NAVSTAR. Все спутники системы
       С 2005 года начат запуск и эксплуатация модернизированной версии НКА        «GALILEO» совместно используют одну номинальную частоту, применяя технику
NAVSTAR-GPS - Block IIR-M. Их отличие от предыдущих версий заключается в           коллективного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA).
передаче C/A кода на частоте L2CS(Commercial Service) = 1227,60 МГц. Этот сигнал
предназначен для более точного местоопределения коммерческих пользователей, т.е.
этот сервис является платным. Полный цикл ввода в эксплуатацию подобных
спутников планируется завершить к 2010 году.
       С 2007 года в систему NAVSTAR-GPS планируется ввести новый
гражданский сигнал на частоте L5 = 1176,45 МГц. Гражданский код на частоте L5
можно считать подобным существующему P(Y) коду с квадратурно фазовой схемой
модуляци QPSK(10).

3.3. Структура навигационных радиосигналов в системе «GALILEO»
Система «GALILEO» является новой СРНС второго поколения. Она пока достаточно
скупо представлена в литературе, поэтому остановимся на структуре навигационных
сигналов и предоставляемых этой СРНС сервисах несколько подробнее.
       Европейским Сообществом (EC) в марте 2001 года была учреждена Группа
разработки сигналов СРНС «GALILEO» (Galileo Signal Task Force - STF). Среди
первостепенных задач проектирования новой системы, STF выделила совместимость
и возможность взаимодействия системы «GALILEO» с другими спутниковыми
навигационными системами, особенно с NAVSTAR-GPS, а также возможность иного
использования системы в той части радиочастотного спектра, в которой «GALILEO»
будет работать. Политика Европейского сообщества в определении направлений
развития «GALILEO» видна в решении заседания Транспортного Совета (Transport
Council Meeting), состоявшегося 17 июня 1999 года, определившего: «система
«GALILEO» должна быть открытой глобальной системой, полностью совместимой c
NAVSTAR-GPS, но одновременно быть полностью независимой от нее».
       Европейское сообщество запланировало предоставление пользователям
системы «GALILEO» четырех навигационных и одного поисково-спасательного
(SAR) сервиса. Основной сигнал системы «GALILEO», предназначенный для
оказания услуги «Открытый сервис» (Open Service - OS) с высоким качеством,
состоит из шести различных навигационных сигналов на трех несущих частотах.                           Рис. 12. Спектр частот сигнала системы «GALILEO»
Технические характеристики OS будут, по крайней мере, равны тем, какими их                 Шесть сигналов, включая три канала без передачи данных или с «пилот»
ожидают получить от модернизации текущего поколения спутников системы              сигналом (кодовая комбинация, не модулированная данными), будут доступны всем
NAVSTAR-GPS, запланированной к 2008 году, и будущей системе GPS III,               пользователям системы «GALILEO» в диапазонах E5a, E5b и E2-L1-E1 на всех
архитектура которой сейчас разрабатывается.                                        несущих частотах, выделенных для OS и служб скорой медицинской помощи (Safety-
       Под независимостью систем подразумевается их защита или уменьшение          of-life Services - SoL). Два сигнала в диапазоне E6, зашифрованные кодовыми
вероятности одновременного выхода из строя двух систем. Это может быть             комбинациями, включая один канал без передачи данных, доступны лишь тем
достигнуто отчасти путем раздельного обслуживания наземной и космической           пользователям, которые получили право на работу с системой через провайдеров
инфраструктуры и систем управления, отчасти – путем введения в действие            коммерческого сервиса (Commercial Service - CS). И, наконец, два сигнала (один в
специально разработанных типов сигналов и иного распределения частот.              диапазоне E6 и один в E2-L1-E1), зашифрованные кодовыми комбинациями,