Материал: Конспект до теми 4. (Космічний сегмент ГНСС)

Основою даної функціональної схеми є високо стабільний опорний генератор, який називають також бортовим еталоном часу і частоти. Частота вироблена таким генератором коливань становить для GPS – 10,23 МГц, а для ГЛОНАСС – 5,11 МГц. На базі використання цього генератора формуються не тільки всі передані із супутника сигнали, але і реалізуються високоточні електронні годинники, покази яких використовуються в процесі виконання супутникових вимірювань, а також для передачі сигналів точного часу. В

системі GPS коливання несучих частот, які отримали умовні позначення L1 і L2, формуються за допомогою множення частоти опорного генератора відповідно на 154 і на 120. Отримані при цьому частоти i

відповідають дециметровому діапазону i

.

В системі ГЛОНАСС за допомогою відповідних синтезаторів частот для кожного супутника формується своя пара несучих частот, одна з яких відноситься до верхнього (L1), а інша – до нижнього (L2) діапазонів частот.

При цьому для верхнього і нижнього діапазонів несучі частоти, характерні для кожного супутника, визначаються за формулами:

,

(1)

,.

де, , ; =1246,00 МГц;

, а – умовний порядковий номер пари несучих частот

.

Несучі коливання в розглянутих системах використовуються не тільки в якості передавачів інформації з супутників в наземну апаратуру, але і є основними сигналами при виконанні фазових вимірювань, за допомогою яких вдається визначати відстані між супутником і наземним пунктом з характерною для геодезії високою точністю. Сформовані на супутнику кодові сигнали призначені, насамперед, для оперативного вимірювання відстаней на низькому рівні точності, достатньому для вирішення навігаційних завдань. Стосовно системи GPS ці сигнали використовуються для розпізнавання конкретного

6

номера супутника, захоплення його сигналу і утримання його протягом всього сеансу спостережень.

Чисельні значення характерних для кодових сигналів тактових частот,

одержуваних на основі використання частоти опорного генератора, в системі

GPS обрані наступними: МГц та МГц. В

системі ГЛОНАСС тактові частоти для СТ-коду і ВТ-коду відповідно:

МГц та МГц. Інформація, що міститься в навігаційному повідомленні, передається на більш низькій частоті (50 біт/с), при формуванні якої також використовуються коливання опорного генератора.

Поступленні з виходів кодуючих пристроїв кодові послідовності (сигнали С/А-коду і Р-коду) сумуються з сигналами навігаційного повідомлення, після чого вони надходять в модулятори (перемножувачі), де здійснюється фазова модуляція несучих коливань L1 і L2. При цьому коливання L1 піддаються модуляції кодовими сигналами як С/А-коду, так і Р-коду, в той час як коливання L2 модулюються тільки сигналами Р-коду з накладеним на них навігаційним повідомленням. Для полегшення поділу на приймачі кодових сигналів (С/А і Р-коду), переданих на частоті L1, несучі коливання для передачі С/А-коду, додатково зсуваються по фазі на 90 градусів, що дозволяє реалізувати в апаратурі користувача так званий квадратурний принцип поділу прийнятих сигналів. Після формування на супутнику фазомодульованих сигналів несучої частоти останні об'єднуються за допомогою відповідних електронних вузлів в один комплексний сигнал, який випромінюється супутниковою антеною системою.

В системах GPS і ГЛОНАСС застосовуються найбільш стабільні атомні і молекулярні генератори. До них відносяться рубідієві і цезієві атомні генератори, а також водневі молекулярні генератори (мазери). У табл. 2

наведені деякі кількісні показники, що характеризують властиву цим генераторам відносну нестабільність частоти для різних часових інтервалів.

7

Таблиця 2.

Основні характеристики нестабільності частоти для різних типів

генераторів систем GPS і ГЛОНАСС

З табл. 2. випливає, що найбільша стабільність частоти характерна для водневих мазерів. Що стосується двох інших типів атомних генераторів, то цезієві генератори в порівнянні з рубідієвими забезпечують більш високу довготривалу стабільність, у той час як для рубідієвих генераторів властива найбільш висока короткочасна стабільність. Для підвищення надійності та стабільності роботи на супутниках встановлюють декілька одночасно працюючих опорних генераторів. Так, в системі GPS на супутниках Блок-II

знаходяться два цезієвих і два рубідієвих генератора. На супутниках Блок-II R -

більш стабільні водневі мазери. Оскільки на супутниках опорні генератори виконують роль бортових еталонів не тільки частоти, але і часу, то в спеціалізованій літературі такі генератори часто називають годинниками.

8