Лекція. Структура супутникового сигналу

Лекція. Структура супутникового сигналу

Всі супутники GPS випромінюють навігаційні сигнали на двох високостабільних несучих частотах: L1=1575.42 МГц і L2=1227.60 МГц, отриманих множенням фундаментальної частоти генератора бортового атомного годинника f 0

=10.23 МГц. На несучі хвилі L1 та L2 за допомогою фазової модуляції накладаються дві закодовані послідовності двійкових імпульсів (0; 1) - “код P” (precise - точний або protected - захищений) і “код C/A” (coarse/acquisition - грубий/доступний або clear acquisition - вільно або загально доступний),- та, так зване, навігаційне повідомлення, або “код D” (data, navigation data - навігаційні дані). Коди P та C/A

призначені для вимірювання часу проходження навігаційним сигналом відстаней

“супутник-пункт”, що дає можливість, якщо годинники на борту супутника і в пункті спостереження синхронізовані між собою визначити самі відстані: r ' c ,

де c = 299792458 м c-1 – швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі. Код P

накладається на обидві несучі, на L1 і на L2, він дозволяє вимірювати вказані відстані з точністю 0.3 - 0.5 м (теоретично, не враховуючи похибок спостережень) і

є доступним тільки обмеженому колу користувачів. З метою запобігання небажаному проникненню в систему GPS і навмисному спотворенню ії сигналів, цей код з 1994 р. заміняється на аналогічний, але більш засекречений код Y. Код C/A

накладається тільки на несучу хвилю L1, є загально доступним, але дає відстані з гіршою точністю, теоретично 3-5 м. Код C/A має ще одне призначення – він використовується для початкового захоплення навігаційного сигнала при спостереженнях. Код D накладається на обидві несучі і містить наступну інформацію: елементи орбіти власного космічного апарата, за якими можна обчислити його геоцентричні координати на моменти трансляції сигналів з точністю

0.5-2 м; моменти трансляції сигналів за бортовим годинником і поправки цього годинника відносно шкали часу GPS; параметри точності трансльованих сигналів;

параметри моделі будови і стану іоносфери; параметри загального стану (цілісності)

всієї системи GPS на біжучий період; елементи орбіт всіх інших космічних апаратів

(альманах) з нижчою точністю, достатньою для обчислення їх ефемерид при організації спостережень та деякі інші дані.

Окремі компоненти сигналу показані в таблиці 2.1. Тут слід відзначити, що номінальна частота приблизно на 0.005 Гц менша зазначеної величини, чим компенсуються релятивістські ефекти.

Таблиця 1

Компоненти сигналу