20.4. КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Возможности практической реализации ДР в ССРНС «Глонасс» или «Навстар» определяются прежде всего возможностями передачи КИ от ККС к бортовой АП. В связи с этим большое внимание уделялось содержанию КИ, форме ее представления и каналам связи.

Американский специальный комитет морской радиотехнической комиссии SC-104, проводя работы в интересах морских, авиационных и прочих потребителей системы «Навстар», создал в 1983 г. [177] три рабочие группы (по вопросам формата и данных кадра КИ; связного канала; псевдоспутников), которые возглавили опытные специалисты в области спутниковой радионавигации. Первая фаза исследований завершилась рекомендациями по набору стандартных кадров, по выбору диапазонов частот для связи ККС с потребителями и по конструкции псевдоспутн иков.

Рекомендуемый формат кадров КИ отличается от формата кадра системы «Навстар», так как из-за различий в содержании длина формата кадров КИ переменная, тогда как формат кадра для стандартного режима системы постоянен. В то же время отмечается, что имеют место предпосылки для приведения формата кадров КИ к стандартизованному формату данных, передаваемых НИСЗ. Это обусловлено стремлением к унификации матобеспечения в основном режиме и в ДР, в том числе к единому алгоритму обнаружения ошибок (в основном кадре и в кадре КИ), а также целесообразностью использования в ДР хорошо проверенных и удобных алгоритмов основного режима.

При совместном использовании потребителями систем «Глонасс» и «Навстар» возникает естественный вопрос об унификации кадров корректирующей информации той и другой системы. Для ДПС «Глонасс» ее разработчиками предложен свой набор кадров, приближенный к формату кадра сигнала этой системы. Как и формат кадров КИ системы «Навстар», этот формат отличается от основного формата своей системы. Таким образом, при различии основных форматов сигналов двух систем предложены различные форматы КИ, к тому же не совпадающие с основными форматами. В такой ситуации унификация матобеспечения оказывается непростой задачей, требующей совместной работы двух сторон в рамках программы SC-104. Исход таких объединенных усилий еще не ясен, поэтому целесообразно

изложение вопроса, о кадрах КИ основывать на рекомендациях по стандарту для ДР системы «Навстар» [207].

Стандартом предусматривается до 64 различных типов сообщений, передаваемых ККС потребителям. Определено назначение и структура для значительной группы кадров (кадры 1 —17), рекомендуемых всем пользователям системы «Навстар» в ДР. Структура кадров с 18-го по 59-й пока не определяется, но предоставляется возможность отдельным видам служб предложить свои варианты в интересах обслуживания своих

Рис. 20.5. (см. скан) Кадр КИ первого типа: — число НИСЗ, информация о которых передается в кадре

Таблица 20.1 (см. скан) Содержание кадра первого типа

потребителей. Кадры 60—64 отведены не для ДПС спутниковой РНС, а для обеспечения ДР наземной импульсно-фазовой ДВ РНС «Лоран-С», бортовая аппаратура которой может применяться наряду со спутниковой АП.

Дадим обзор основным кадрам с 1-го по 17-й. Отметим сразу, что в каждом из кадров первые две строки одинаковы, так что содержание собственно кадра начинается с третьей строки.

Строка 1 содержит преамбулу, тип сообщения (один из 64), идентификатор ККС, контрольные разряды. Строка 2 дает: модифицированный - счет (см. гл. 10), где период XI равен 0,6 с (а не 6 с), номер последовательности, длину передаваемого кадра состояние станции (8 градаций), контрольные разряды.

Кадр первого типа — дифференциальные поправки. Этот кадр основной. Он включает: поправки псевдодальностн и скорости их изменения для каждого НИСЗ, видимого с ККС; возраст данных; идентификатор НИСЗ; информацию об эквивалентной ошибке дальности потребителя в ДР (UDRE-User Differential Range Error); вспомогательные данные. Он применяется при реализации ДМ коррекции навигационного параметра подвижными объектами без использования на объекте каких-либо моделей ионосферы и тропосферы (рис. 20.5 и табл. 20.1).

Псевдодальность, измеренная потребителем, корректируется с использованием параметров, полученных из кадра данного типа, так:

псевдодальность, измеренная потребителем в момент поправка псевдодальности, измеренная на ККС в момент разрядов); -скорость изменения поправки псевдодальности в момент разрядов); модифицированный -счет времени из второго стандартного слова (13 разрядов), относящийся к НИСЗ, идентификатор которого указан пятью разрядами в данных идентификации НИСЗ (см. рис. 20.5).

В кадре также содержится информация о работоспособности НИСЗ в виде UDRE, которая не просто повторяет данные из кадра НИСЗ, а базируется на оценке дифференциальной ошибки потребителя, полученной на ККС с учетом сравнения истинных и измеренных там а также на оценке качества данных и измерений.

Цена разрядов поправок для изменяется в зависимости от величины UDRE. Если мала (код 00, см. табл. 20.2), цена разрядов будет соответственно При больших значениях (код 11) цены разрядов будут соответственно 0,32 и

Потребителю сообщается также информация о возрасте данных показывающая, на сколь свежих данных кадра НИСЗ базируются поправки ККС. Смысл этой информации следующий.

Большую часть времени и потребитель, и ККС проводят свои расчеты по одним и тем же данным НИСЗ. Однако возможны ситуации, когда в их распоряжении будут разновременные данные. Если потребитель располагает более свежими (по сравнению с ККС) данными то он не должен их использовать в ДР до тех пор, пока ККС не сформирует поправки, базируемые также на новых данных кадра НИСЗ. Если же окажется, что у потребителя будут более старые данные, чем то используется информация из кадра второго типа.

Кадр второго типа содержит так называемые дельта-дифференциальные поправки, которые позволяют потребителю корректировать принятые поправки, если он работает с устаревшими данными кадра НИСЗ, в то время как ККС сосчитала поправки по уже обновленным данным. Контрольная станция укажет это событие изменением параметра возраста

Таблица 20.2 (см. скан) Эквивалентная погрешность дальности в дифференциальном режиме (UDRE) для кадра первого типа

данных в кадрах первого и четвертого типов. Формат тот же, что и у кадра первого типа.

Дельта-дифференциальные поправки меняются со временем, поскольку при фиксации каких-то значений эфемерид расхождение расчетного и измеряемого значений псевдодальности в результате реального перемещения спутника будет увеличиваться. Поэтому поправки второй группы должны изменяться с каждой новой передачей и излучаться один раз в мин.

Кадр третьего типа — параметры ККС. Он содержит сугубо вспомогательную информацию о ККС, характеризующую: координаты ККС (в геоцентрической, неподвижной относительно Земли системе координат); тропосферную поправку в направлении зенита; состояние ККС; частотно-временные поправки для генератора ККС; усредненное отношение спектральной плотности сигнала и шумов

Координаты ККС указываются с точностью до сантиметра.

Данные о тропосферной задержке сообщаются тем потребителям, высота расположения которых отличается от высоты расположения ККС. Сообщение имеет форму поправок в вертикальном направлении, задаваемых в метрах и характеризующих задержку сигнала от НИСЗ при его «зенитном» расположении над ККС. Может быть использована любая из нескольких тропосферных моделей, выбираемая потребителем.

Уход ШВ и частоты генератора ККС сообщается тем потребителям, которые должны определять и хранить время с высокой точностью. Естественно, для выполнения этой функции ККС должна иметь средства синхронизации своей ШВ с системной временной шкалой.

Отношение сигнал-шум о указывается как среднее значение по всем НИСЗ, за которыми ведется слежение, и выражается в децибелах. Эта информация непосредственно характеризует состояние ККС.

Длительность кадра третьего типа постоянная.

Кадр четвертого типа — геодезические параметры. Он сформирован для специфических применений ДР и будет излучаться только теми ККС, которые обслуживают геодезических потребителей. Если данные этого кадра включать в состав кадра первого типа, предназначенного для навигационных сеансов подвижных потребителей, последний лишится требуемой оперативности. В то же время заставлять геодезического потребителя использовать два кадра нерационально, вследствие чего кадр четвертого типа формируется так, чтобы использующим его потребителям он мог полностью заменить кадр первого типа, содержащий поправки к псевдодальностям

Кадр включает поправки информацию о возрасте данных, а также полученные в результате фазовых измерений (интегральных доплеровских) на ККС данные о полной мгновенной

фазе несущей, соответствующей измеряемой дальности на ККС и получаемой интегрированием доплеровских отсчетов. Применение фазовых измерений способно поднять инструментальную точность до сантиметрового уровня и тем самым повысить эффективность процедуры дифференциальной коррекции. Поскольку координаты ККС передаются потребителю в кадре третьего типа, а фазовый дальномерный отсчет, полученный на станции, — в данном кадре, потребитель способен сам рассчитать для каждого НИСЗ более точную поправку, относящуюся к точке расположения ККС, и, выполняя собственные фазовые измерения в том же временном интервале, скорректировать их с помощью вычисленных поправок. Отказ от вычисления поправок на ККС и сообщение потребителю полной мгновенной фазы несущей на ККС обусловлены тем, что интегрирование доплеровской частоты в АП может быть временно прервано, например, из-за срыва слежения за фазой несущей, смены кадра и т. п., и тогда интервал времени, на котором ККС произвела вычисление поправки, не будет равен интервалу накопления отсчетов потребителем. При принятой же схеме передачи данных потребитель оказывается в состоянии привести сообщенное ему станцией значение полной фазы к тому временному интервалу, в течение которого фактически у потребителя накапливался фазовый отсчет.

Если же слежение за несущей будет потеряно на ККС, это обозначится сбросом в нуль целой части полного мгновенного значения фазы и инкрементацией содержимого счетчика числа срывов слежения ККС.

Таким образом, геодезические потребители используют в качестве основного кадр четвертого типа и периодически — кадры второго и третьего типов. Наряду с этим они используют кадр пятого типа.

Кадр пятого типа — годность НИСЗ созвездия, он будет излучаться периодически только для одного спутника. Кадр содержит данные об идентификаторе НИСЗ; о состоянии НИСЗ; о соотношении сигнал-шум, оцениваемом непременно на ККС для всех видимых НИСЗ и для спутника, входящего в зону радиовидимости ККС. В сообщение о состоянии НИСЗ включаются: информация о годности спутника, предупреждение о предстоящей его негодности, уведомление о негодности новой ЭВИ спутника и о воспроизведении старой через ККС (семнадцатый тип сообщения).

В данных о состоянии НИСЗ кадр будет воспроизводить три старших разряда восьмиразрядного слова, которые закладываются в альманахе системы для данного НИСЗ.

Кадр шестого типа — холостой, содержащий только два первых стандартных слова. Они применяются тогда, когда отсутствует содержательная информация от КС, но остается необходимость

в поддержании поблочной синхронизации в канале дифференциальной коррекции.

Кадр седьмого типа дает альманах для морских радиомаяков, используемых в качестве передающих станций, которые обслуживают потребителей, работающих в ДР. В него включены следующие данные о радиомаяке: координаты, дальность действия, частота, скорость передачи (от 25 до годность (четыре градации), вид модуляции. Кроме того, передается альманах на все радиомаяки, объединенные в сеть.

Кадр восьмого типа содержит альманах для псевдоспутников, по содержанию похожий на кадр для морских радиомаяков.

Кадр девятого типа — высокоскоростные дифференциальные поправки — предполагается применять в тех ситуациях, когда для каких-то НИСЗ псевдодальность и ее производная изменяются со временем чрезмерно быстро, и поэтому КИ нужно передавать для них более оперативно. Это заставляет предусмотреть особый кадр, формат которого повторяет формат кадра первого типа, с тем отличием, что в него включены поправки только для указанных НИСЗ, что и обеспечивает ускоренную передачу кадра.

Кадры с десятого по шестнадцатый определяются как относящиеся к работе по сигналу с кодом по сигналу с кодом на частоте и на частоте (применяемой для устранения ионосферной погрешности), к наземным передатчикам каналов связи, к параметрам ионосферных и тропосферных моделей, к информационным сообщениям.

Кадр семнадцатого типа — предшествующий набор эфемерид. Такое сообщение передается при негодности новых эфемерид НИСЗ до тех пор, пока они не будут скорректированы.

Форматы и содержание кадров детальнее изложены в [191, 207].