Требования, предъявляемые к навигационным сигналам (ОП СРНС, лекция)

Навигационные определения формируются в СРНС второго поколения на базе псевдодальномерного метода. Навигационный сигнал должен позволять реализовывать этот метод. Давайте поставим себя на место разработчика навигационной системы. Сигнал какой структуры нам выбрать? Какие требования к нему предъявить?

На качественном уровне, укрупнено, сигнал каждого НС должен:

• Позволять хорошо определять псевдодальность;
• Передавать информацию о положении НС системы;
• Быть отличимым от сигналов других НС;
• Не мешать другим радиосистемам;
• Не требовать для приема и передачи сложной аппаратуры.

Точность определения псевдодальность

Сигнал должен позволять точно восстанавливать кодовое сигнальное время несмотря на действие шумов.

Кодовое сигнальное время определяется по огибающей сигнала - модуляции несущей частоты.

Допустим, используется некоторый сигнал $s(t)$. Допустим, на приемной стороне известна его частота, амплитуда, начальная фаза - то есть все параметры, кроме задержки огибающей. Рассмотрим случай, когда сигнал наблюдается на фоне белых некоррелированных гауссовых шумов $y(t) = S(t, \tau) + n(t)$ на некотором временном интервале длительностью $T$. Считается, что задержка на этом интервале не меняется. В статистической теории радиотехнических систем найдена потенциальная граница точности (СКО) оценки задержки $\tau$ такого сигнала по наблюдениями $y(t)$:

$\sigma_{\tau} = \frac{1}{\sqrt{2q}\beta}$,

где

$q = \frac{E}{N_0}$ - отношение сигнал/шум,

$\beta = \sqrt{\left[ {\frac{1}{E}\int\limits_{ - \infty }^\infty {{{\left( {2\pi f} \right)}^2}{{\left| {\dot S\left( f \right)} \right|}^2}df} } \right]}$ - эффективная ширина спектра радиосигнала,

$E = \int\limits_0^T {{s^2}\left( t \right)dt} = \int\limits_{ - \infty }^\infty {{{\left| {\dot S\left( f \right)} \right|}^2}df}$ - энергия сигнала за время наблюдения,

$\dot S\left( f \right) = \int\limits_0^T {s\left( t \right){e^{ - i2\pi ft}}dt}$ - спектральная плотность сигнала.

Предоставление эфемеридных данных и альманаха

Для передачи эфемеридной информации можно использовать и другие каналы связи, но удобнее - совмещать в навигационном сигнале функции носителя сигнального времени и навигационных данных.