Введение в современные спутниковые радионавигационные системы. Часть 1: общие принципы, современное состояние, перспективы развития. Насыров И.А. - 21 стр.

                                                                              41   42
непосредственно по входному сигналу, а по его точной копии, формируемой               6.2. Пересчет координат потребителя из земной в геодезическую систему
системами ФАП и ССЗ. Корреляционные интегралы I и Q позволяют оценить степень              координат
«похожести» (коррелированности) опорного и входного сигналов. Задача               Алгоритм оценки навигационных параметров формирует оценки вектора потребителя
коррелятора, помимо формирования интегралов I и Q, — формировать опорный           в геоцентрической системе координат OXYZ, связанной с Землей. Потребителя в
сигнал, согласно с управляющими воздействиями (кодами управления),                 подавляющем большинстве случаев интересуют свои координаты в геодезической
поступающими с процессора. Кроме того, в некоторых приёмниках коррелятор           системе координат (см. раздел 5). Поэтому в навигационном приемнике необходимо
формирует необходимые измерения опорных сигналов и передаёт их в процессор для     осуществить пересчет координат из геоцентрической системы в геодезическую.
дальнейшей обработки. В то же время, так как опорные сигналы в корреляторе         Общие формулы связи двух систем координат имеют вид (5.1), а пересчет по этим
формируются по управляющим кодам, поступающим с процессора, то необходимые         выражениям может быть реализован следующим вычислительным алгоритмом:
измерения опорных сигналов можно производить непосредственно в процессоре,         1)       исходные данные координаты x, y, z в геоцентрической системе координат
обрабатывая соответствующим образом управляющие коды, что и делается во многих              OXYZ; выходные данные – координаты B, L, H в геодезической системе
современных приёмниках.                                                                     координат;
       Дальность при радиотехнических измерениях характеризуется временем          2)       вычисляется вспомогательная величина:
распространения сигнала от объекта измерения до измерительного пункта. В СРНС
излучение сигналов синхронизировано со шкалой времени системы, точнее, со                                                  D = x2 + y2 ;
шкалой времени спутника, излучающего данный сигнал. В то же время, потребитель     3)       анализируется значение D:
имеет информацию о расхождении шкалы времени спутника и системы. Цифровая          если D = 0, то   B = πz            ; L = 0; H = z sin B − a 1 − e 2 sin 2 B ;
информация, передаваемая со спутника, позволяет установить момент излучения                                  (2 z )
некоторого фрагмента сигнала (метки времени) спутником в системном времени.
Момент приёма этого фрагмента определяется по шкале времени приёмника. Шкала       если D > 0, то La = arcsin ( y D ) ;
времени приёмника (потребителя) формируется с помощью кварцевых стандартов                 при этом если x > 0, y > 0, то L = La;
частоты, поэтому наблюдается постоянный «уход» шкалы времени приёмника                                           если x < 0, y > 0, то L = π - La;
относительно шкалы времени системы. Разность между моментом приёма фрагмента                                     если x < 0, y < 0, то L = π + La;
сигнала, отсчитанным по шкале времени приёмника, и моментом излучения его                                        если x > 0, y < 0, то L = 2π - La;
спутником, отсчитанным по шкале спутника, умноженная на скорость света, является   4)        анализируется значение z:
псевдодальностью.                                                                  если z = 0, то B = 0, H = D-a;
       Корреляционные интегралы, формируемые в корреляторе, позволяют              в других случаях находятся вспомогательные величины r, c, p:
отследить модуляцию сигнала спутника символами информации и вычислить метку
                                                                                                r = x 2 + y 2 + z 2 ; c = arcsin ( z r ) ; p = e a
                                                                                                                                                2
времени во входном сигнале. Метки времени следуют с периодичностью 6 с для GPS                                                                                     ;
и 2 с для ГЛОНАСС и образуют своеобразную 6(2)-секундную шкалу. В пределах                                                                                    2r
одного деления этой шкалы периоды дальномерного кода образуют 1-мс шкалу. Одна     реализуется итерационный процесс:
миллисекунда разделена, в свою очередь, на отдельные элементы: для GPS — 1023,                                                          ⎛ p sin(2b) ⎞
для ГЛОНАСС — 511. Таким образом, элементы дальномерного кода позволяют                                 s1= 0; b = c + s1; s = arcsin⎜                ⎟;
                                                                                                                            2           ⎜             ⎟
                                                                                                                                        ⎝ 1 − e sin b ⎠
                                                                                                                                               2   2
определить дальность до спутника с погрешностью ≈ 300 м. Для более точного
определения необходимо знать фазу генератора дальномерного кода. Схемы             если модуль разности |s2 – s1| < ε, где ε - требуемая точность вычислений, то
построения опорных генераторов коррелятора позволяют определять его фазу с
точностью до 0,01 периода, что составляет точность определения псевдодальности 3                      B = b; H = D cos B + z sin B − a 1 − e 2 sin 2 B ;
м.
       На основании измерений параметров опорного гармонического колебания,        В противном случае полагается s1 = s2 и вычисления повторяются, начиная с расчета
формируемого системой ФАП, определяют частоту и фазу несущего колебания            b. Во всех случаях выбирается ε = 0,0001’’.
спутника. Его уход относительно номинального значения даст доплеровское                    После нахождения B, L, H становятся также известной матрица перехода из
смещение частоты, по которому оценивается скорость потребителя относительно        геоцентрической системы координат в прямоугольную горизонтальную, что
спутника. Кроме того, фазовые измерения несущей позволяют уточнить дальность до    позволяет осуществить преобразование составляющих скорости движения
спутника с погрешностью нескольких миллиметров.                                    подвижного объекта.