ГЛАВА 9. РАЗНОВИДНОСТИ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

9.1. ОСОБЕННОСТИ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Сетевые спутниковые РНС предназначены для глобального навигационно-временного рбеспечения чрезвычайно широкого круга не только транспортных средств, но и других объектов, нуждающихся в таком обеспечении. Поэтому разнообразие типов АП определяется разнообразием требований, предъявляемых к ней [186]. Так, АП ССРНС «Навстар» разделяют на два основных класса: военного назначения и гражданского применения.

Отличительными особенностями аппаратуры военных потребителей являются:

прием и обработка радиосигналов повышенной точности (модулированных кодом в двух частотных диапазонах для получения высокой точности навигационно-временных определений и высокой помехозащищенности;

применение дополнительных мер помехозащищенности, таких как пространственная селекция адаптивными антенными решетками, оптимальное комплексирование с инерциальными или другими навигационными системами подвижного объекта;

малое время до первого отсчета навигационно-временных параметров;

высокая надежность.

При этом такие характеристики АП, как массогабаритные, стоимость, оставаясь чрезвычайно существенными, не выдвигаются на первый план.

Для аппаратуры гражданского применения наиболее важны малые массогабаритные характеристики и низкая стоимость. Отличительной особенностью этого класса аппаратуры является прием и обработка радиосигналов пониженной точности (модулированных кодом С/А) в одном частотном диапазоне, что

определяется, с одной стороны, доступностью этого сигнала для гражданских потребителей, а с другой — меньшими аппаратурными затратами.

По сложности схемотехнических решений и объему аппаратных затрат АП разделяют на одноканальную (в том числе мультиплексную), которая в каждый текущий момент времени ведет прием и обработку радиосигнала только одного НИСЗ, и многоканальную, позволяющую одновременно принимать и обрабатывать сигналы нескольких НИСЗ.

Число каналов многоканальной АП в первую очередь определяется динамическими характеристиками потребителя. Так, АП высокодинамичных потребителей, штурмовиков, космических кораблей, стратегических бомбардировщиков и некоторых видов ракет содержит пять каналов приема радиосигналов, при этом четыре канала используются для непрерывного слежения за несущей и задержкой радиосигналов четырех НИСЗ, обеспечивая тем самым непрерывное решение навигационной задачи, а пятый канал используется для поиска, синхронизации и приема информации от новых НИСЗ, обеспечивая непрерывную смену рабочих созвездий, а также для измерения задержки кода на второй рабочей частоте обеспечивая компенсацию погрешностей распространения радиосигналов в ионосфере. Пример реализации пятиканальной АП рассмотрен в § 9.3. Следует отметить, что пятиканальная аппаратура применяется также на таком малодинамичном объекте, как подводная лодка, но это обусловлено требованием малого времени до первого определения координат. Четырехканальная АП находит применение на ракетах разного класса. Необходимость в пятом канале здесь отпадает, так как ввиду относительно малого времени полета смена рабочих созвездий НИСЗ не производится. Двух-канальная АП применяется на объектах со средней динамикой, таких как транспортные самолеты, некоторые ракеты, отдельные классы кораблей, самолеты гражданской авиации. Один канал АП этого типа используется для последовательного во времени приема и обработки радиосигналов четырех НИСЗ рабочего созвездия, а второй канал так же, как и пятый канал в пятиканальной для обновления рабочего созвездия и измерений на частоте

Одноканальная АП используется на объектах с низкой динамикой, таких как танки, средства топопривязки, носители ранцев, самолеты гражданской авиации, морские суда, неподвижные объекты геодезии, картографии. Характерной особенностью одно-канальной АП является последовательный по времени прием сигналов НИСЗ. Пример реализации одноканальной АП рассмотрен в § 9.2.

В зависимости от продолжительности времени приема сигналов от НИСЗ различают одноканальную АП последовательного

приема, когда продолжительность приема сигналов каждого НИСЗ составляет и мультиплексную АП, где продолжительность приема сигнала каждого НИСЗ не превышает единиц миллисекунд. В последнем случае продолжительность приема значительно меньше постоянной времени следящих измерителей АП, что позволяет организовать фактически непрерывное слежение за несколькими НИСЗ и одновременное измерение их радионавигационных параметров. Благодаря цифровой обработке сигналов и программной реализации следящих измерителей увеличение аппаратурных затрат в мультиплексной АП оказывается незначительным по сравнению с одноканальной АП последовательного приема. Следует отметить, что вследствие мультиплексирования средний энергетический потенциал радиолинии АП - НИСЗ снижается (при слежении за сигналами четырех НИСЗ минимум на что приводит к снижению помехоустойчивости мультиплексной АП. Пример реализации мультиплексной АП рассмотрен в § 9.4.

Совершенствование технологии разработки и изготовления СБИС позволяет резко уменьшить массогабаритные характеристики и стоимость АП. Министерство обороны США субсидировало ряд программ, ставящих целью разработку мини-аппаратуры, и в настоящее время созданы опытные образцы одно-канальной аппаратуры объемом и массой около [200, 201].

Несмотря на разнообразие требований, предъявляемых к АП различного типа, можно сформировать общие тенденции развития АП, проявляемые при их реализации.

Первой из них является все большее применение цифровых методов обработки радиосигналов, реализация алгоритмов обработки информации в программируемых микропроцессорах и микроЭВМ, повышение степени интеграции применяемых аналоговых и цифровых микросхем.

Вторая состоит в применении передовых технологий при создании компонентов АП, таких как арсенид-галлиевая технология твердотельных СВЧ микросхем в сочетании с технологией фильтров на поверхностных акустических волнах, заказные аналоговые и цифровые БИС.

Третья тенденция заключается в применении дифференциального режима для повышения точности АП как военного, так и гражданского назначения. Разновидности дифференциального режима и их особенности рассмотрены в гл. 20.