10.2. МЕТОДОЛОГИЯ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТОВ КАДРА СИГНАЛА

Вся служебная информация, необходимая для решения навигационной задачи, передается потребителю в виде сигнала, формой представления которого является его кадр. Прежде чем рассмотреть детально содержание и компоновку кадра современной сетевой СРНС (см. рис. 1.6), дадим аналитическую постановку задачи выбора параметров кадра и приведем основные соображения, лежащие в основе этого выбора.

Под кадром (форматом сигнала) понимается определенная форма представления закодированного сообщения о параметрах, необходимых для решения навигационной задачи на борту П. Содержание и временная структура представления кадра определяются точностными и оперативно-техническими требованиями П, особенностями алгоритмов решения навигационных задач, возможностями аппаратурной реализации этих алгоритмов, а также возможностями информационного и навигационного каналов системы по хранению, преобразованию, передаче, обработке сообщения и измерению навигационных параметров (НП) при учете ограничений на пропускную способность каналов связи и измерений, достоверность принимаемой информации и точность измерения НП.

Из приведенного определения следует, что выбор кадра сам по себе представляется комплексной задачей. Рассмотрим методологию выбора кадра, предварительно введя необходимые для этого понятия и сформулировав общую постановку задачи.

Пусть объем эфемеридной информации, хранимой в - время хранения этой информации (интервал между последовательными ее закладками с наземного командно-измерительного комплекса), а Т — интервал оперативной смены передаваемых с НИСЗ данных. Предполагается, что каждый комплект эфемеридых данных (оперативно меняемых) записывается в ЗУ один раз и затем вводился в кадр путем многократного считывания. При этом количество информации, передаваемой в интервале Обозначим через период повторения передаваемой с НИСЗ информации, т. е. длительность кадра. Тогда скорость передачи информации по каналу связи

Значения То определяют четыре основных параметра кадра. Условия технической реализации связного канала накладывают определенные ограничения на выборчных значений. Так, из ограничения V на объем ЗУ следует,

Разъясним и уточним приведенное определение кадра сигнала и основные описывающие его параметры. Прежде всего уточним его содержание.

Решение навигационной задачи предполагает предварительное проведение измерений РНП. Для поиска сигналов необходимо знать альманах (каталог эфемерид всех НИСЗ системы). Обозначим через объем содержащейся в нем информации. Он зависит от требуемой точности прогноза поисковой эфемериды имеющейся априорной информации от времени давности альманаха а также от числа в сети:

Для решения навигационной задачи П необходимо знать эфемериды каждого НИСЗ рабочего созвездия. Пусть V, — объем эфемеридной информации, необходимой для расчета положения НИСЗ на момент проведения измерений. Он определяется длительностью краткосрочного прогноза То, объемом имеющейся априорной информации требуемой точностью расчета эфемерид: Временная структура кадра фиксируется заданием периодов повторения передаваемой эфемеридной информации Обозначим длительности этих интервалов соответственно.

Оперативно-технические параметры, описывающие требования П, могут быть охарактеризованы временем обсервации и временем сеанса Первое определяется временем поиска и измерения РНП, временем приема и раскодировки эфемеридной информации а также временем решения навигационной задачи Здесь подчеркнута зависимость времени решения от алгоритма оперативного прогнозирования эфемеридной информации. Продолжительность сеанса определяется полным завершением запланированных в сеансе операций: Таыб где время решения задач выбора нового рабочего созвездия -время, затрачиваемое на прием и раскодировку долговременной информации содержащейся в кадре; время прогнозирования навигационной обстановки, движения всех НИСЗ системы на момент следующего сеанса. В последнем обозначении специально подчеркнута зависимость этой величины от алгоритма прогнозирования.

Общий объем закладываемой на борт НИСЗ информации

где интервалы закладки эфемеридной информации объема , а — периоды ее обновления Уточненная подобным образом зависимость для объема эфемеридной информации, хранящейся в ЗУ на борту НИСЗ, должна быть подставлена в формулу (10.1), отражающую техническое ограничение.

Обратимся к уточнению следующего важного ограничения на выбор параметров кадра, обусловленного реализацией совмещенного навигационно-связного канала при удовлетворении заданных технических требований его функционирования. Речь идет о скорости передачи информации при обеспечении заданной достоверности ее приема, а также одновременном выполнении требований к точности измерения РНП. Очевидно, где упомянутые информационные и временные параметры кадра.

Существенные ограничения энергетики навигационно-информационного канала приводят к ограничению его пропускной способности: Это требует,

в свою очередь, передачи минимально возможных объемов Однако требование максимально возможной длительности использования априорной информации в виде альманаха вытекающее из удобства эксплуатации, делает малоэффективным уменьшение объема V, за счет применения априорной информации из-за ее быстрого старения. Объем же выбирается минимальным с учетом максимально возможного использования априорной информации Дальнейшее сокращение скорости передачи возможно лишь за счет увеличения временных параметров кадра Допустимые ограничения времен обсервации и сеанса определяют их предельные значения.

Остающиеся неопределенными периоды обновления эфемеридной информации и выбираются путем компромисса между ограничением объема ЗУ НИСЗ и простотой алгоритма экстраполяции эфемерид на борту П. Условие сохранения содержания в течение всего периода ее закладки позволяет положить

Итак, основные условия, ограничивающие выбор параметров кадра, можно представить в виде ограничений объема скорости передачи информации по каналу связи времени обсервации и длительности навигационного сеанса

Последние два условия диктуются требованиями П. Ясно, что Выбор алгоритмов прогнозирования эфемерид, существенным образом влияющих на значения в значительной степени определяется объемами и информации, передаваемой в кадре, а также возможностями их программной реализации. Сложный характер этих зависимостей обсуждается в § 10.3.