16 октября 2016г.
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.
