Спутниковая радионавигация активно развивается несколько последних десятилетий. В настоящее время она представлена несколькими системами, часть которых полностью развернуты и постоянно модернизируются, к ним относятся ГЛОНАСС и GPS, остальные системы: Galileo, BeiDou, IRNS и QZSS – находятся на разных стадиях разработки и ввода в эксплуатацию [1].

Орбиты космических аппаратов рассчитаны так, чтобы обеспечить наилучшее качество на областях земной поверхности, представляющей наибольший интерес для конкретной системы. Некоторые из систем имеют спутники на геостационарных и геосинхронных орбитах. Орбиты всех космических аппаратов у всех систем согласованы так, что не мешают друг другу, также согласуются и излучаемые сигналы. Благодаря этому спутники некоторых систем могут дополнять друг друга[2].

Гражданским    сигналам    спутниковых    радионавигационных   систем (СРНС) выделена полоса 1–2 МГц в L-диапазоне. Однако из-за ограниченности частотного ресурса разработчики систем располагают сигналы в одном частотном диапазоне с перекрытием спектров, платой за это будет возникающая помеха, вносимая сторонними сигналами приему полезного. Кодовое разделение сигналов, то есть передача всего ансамбля на единой несущей частоте позволяет значительно упростить аппаратуру приемников, а грамотный выбор ансамбля позволяет снизить уровень взаимной помехи. Тем   не    менее,  из-за    неидеальной    ортогональности    сигналов   возникает   помеха множественного доступа (ПМД), определяется она с помощью двумерной взаимной корреляционной функции:

Необходимым условием для надежного выделения полезного сигнала на фоне множества совокупных помех является малая величина модуля нормированной ДВКФ при любых взаимных сдвигах, как по частоте, так и по запаздыванию.

Существуют различные критерии оценки ПМД: по максимальному уровню ρmax, по среднеквадратическому уровню ρrms  и по уровню однопроцентного квантиля ρ0.01. Они описываются следующими выражениями:

Последовательность Голда формируется как сумма двух m-последовательностей равных длин. Данные последовательности являются взаимно простыми, их суммы по модулю два также являются m-последовательностями. Две изначальные последовательности записываются как первая и вторая последовательности из ансамбля Голда. Суммы по модулю два первой и сдвинутой второй последовательности образуют остальные последовательности, их число равняется длине последовательности. Объем ансамбля Голда 

Для оценки уровня ПМД современных СРНС были построены генераторы дальномерных кодов Galileo и GPS нового поколения, в частности таких кодов, как L1, L2, L5, E1и E5, а также минимаксных ансамблей. В таблице ниже приведены результаты оценки максимума ПМД для различных дальномерных кодов, использующихся в современных СРНС, а также ансамблей Голда и Касами для сравнения.

 

Ансамбль	Длина N	Мощность ансамбля M	ρmax, дБ
L1C	10230	126	–27.3
L2C	10230	32	–25.4
L5	10230	37	–26
E1	4094	50	–24.5
E5	10230	50	–25.7
Голд	1023	1025	–24.2
	16383	100 (16385)	–36.1
Касами	4095	64	–36.2
	16383	100(128)	–42.1
	10230	50	–25.7

Следует отметить, что для ансамблей Голда и Касами были исследованы лишь 100 последовательностей, поскольку этого числа сигнатур достаточно для наделения всех спутников минимум двумя сигналами с запасом.

 Из таблицы видно, что с ростом длины дальномерных кодов наблюдается снижение максимального уровня ПМД. Однако жесткая фиксация длины кода приводит к существенному проигрышу по этому критерию границе Велча.

Видно, что только ансамбль Касами находится на границе Велча, максимальное значение ПМД остальных ансамблей современных СРНС на 12-15дБ проигрывают границе Велча.

При дальнейшей модернизации систем разумно ориентироваться в первую очередь на минимаксные ансамбли, где уровень ПМД минимален. Это позволит значительно расширить рабочую зону системы в целом и надежно решать задачу навигационного обеспечения в сложной помеховой обстановке.

Список  литературы

 

 

1.      Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС. [Текст] / В.С. Яценков – М: Горячая линия-Телеком, 2005. – 272 с.

2.      Galileo Open Service Signal In Space Interface Control Document. Draft 0 [Text] / European Space Agency. Noordwijk, Netherlands, 2006. – 192 p.

3.      Ipatov V.P. Spread Spectrum and CDMA. Principles and Applications. University of Turku and Saint Petersburg Electrotechnical University “LETI”. John Willy & Sons Ltd, 2004 – 398p.

4.      Interface Specification/Navstar GPS Space Segment/User Segment L1 Interfaces. Draft IS-GPS-800 [Text], 19 April 2006 /Space and Missile Systems Center, Navstar GPS Joint Program Office. El Segundo, CA, USA, 2006. – 121 p.

5.      Interface specification. Navstar GPS Space Segment/ User Segment L5 Interfaces. Draft IS-GPS-705 [Text] / Space and Missile Systems Center, Navstar GPS Joint Program Office. El Segundo, CA, USA, 2003. – 95 p.