10.5. СОСТАВ, ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, ПЕРЕДАВАЕМОЙ В КАДРЕ НАВИГАЦИОННОГО СИГНАЛА СИСТЕМЫ «НАВСТАР»

Известны НИСЗ «Навстар» первой и второй модификаций. У НИСЗ второй модификации большая емкость памяти навигационных данных, рассчитанная на 14 дней, при этом они могут работать в коде К, повышающем помехоустойчивость. Содержание же навигационного сообщения одинаково для обоих диапазонов частот кодов и не зависит от модификации НИСЗ. В настоящее время запускаются НИСЗ второй модификации.

Приведем общее описание структуры кадра сигнала системы «Навстар» [226]. Поток навигационных данных передается НИСЗ на несущих со скоростью

Как показано на рис. 10.1, формат основного сообщения представляет собой кадр, состоящий из 1500 бит, скомпонован из пяти субкадров, называемых строками, по 300 бит. Строки длятся 6 с и передаются последовательно без перерыва. Старший разряд передается первым. Оперативный период повторения информации, содержащейся в кадре,

В строке 1 передается с периодом Тк. информация для коррекции характеристик бортовых часов НИСЗ. Строки 2 и 3 содержат оперативную эфемеридную информацию о данном НИСЗ, передаваемую также с периодом Строка 4 предназначена для передачи параметров задержки распространения радиоволн в ионосфере (для одночастотного приема), параметра согласования времени «Навстар» и и некоторых специальных сообщений. Строка 5 содержит информацию о конфигурации, состоянии всех НИСЗ системы и их альманах.

Строки 4 и 5, называемые далее страницами, имеют другие периоды повторения. Они составляют 1/25 часть полного объема альманаха, так что полное сообщение требует передачи 25 версий этих строк. Поэтому период передачи неоперативной информации (в частности, альманаха) равен с. Это может устроить потребителя, поскольку данная информация требуется значительно реже и только для организации сеанса приема сигналов. Состояние спутниковых часов, передаваемое в альманахе, отличается от действительного не более чем на

Все строки содержат слово телеметрии (ТЛМ) и ключевое слово (Ключ). В каждом слове каждой строки шесть младших разрядов — проверочные биты четности. На НИСЗ формируются проверки только для слов ТЛМ и Ключ. Для остальных слов проверки формируются

Части строк, обозначаемые ТЛМ, содержат заголовки и телеметрическую информацию, связанную с функционированием НИСЗ. Заголовок определяет функциональное назначение последующих битов информации. Слово ТЛМ содержит также информацию об ошибках, возникающих при закладке данных.

Части, обозначаемые Ключ, являются, по существу, ключевыми словами, которые описывают состояние -последовательности (фазу ее) на начало следующего -секундного интервала данных. Эта информация, расшифрованная после декодирования сигнала С/А, используется для установки генератора опорной -последова-тельности на начало следующего временного интервала данных.

В системе «Навстар» применен условный счет времени — так называемый -счет. От условного нуля ведется подсчет полуторасекундных интервалов — так называемых периодов На каждом НИСЗ период XI последовательности кода образует единицу своего счета времени. -счет выражается

(кликните для просмотра скана)

-разрядным двоичным числом. Десять старших разрядов представляют число недель, отсчитываемое от полуночи с 5-го на 6-е января 1980 г., и передаются в строке 1 в виде особого параметра — номера недели (№ Н). Младшие 19 разрядов -счета определяют счет времени в пределах недели. Их 17 старших битов выражают число -секундных интервалов (строк), истекших с начала недели, и содержатся в слове Ключ. Оставшиеся два бита способны обозначить период в пределах строки.

Слово Ключ кроме 17 младших разрядов счета времени в неделе содержит в зависимости от модификации НИСЗ; признак синхронизации передаваемых данных (фронт слова ТЛМ совпадает с моментом недельной эпохи периода XI последовательности кода интегральный признак точности передаваемой навигационной информации, признак использования кода У, а также идентификатор строки, которой принадлежит слово Ключ.

Вся информация в сообщении, за исключением слов Ключ и ТЛМ, закладывается на НИСЗ станцией закладки данных наземного командно-измерительного комплекса (см. рис. 1.7) один раз в сутки сут). На борту НИСЗ генерируются слова ТЛМ и Ключ и обеспечивается соответствие между словом Ключ и далее передаваемой кодовой последовательностью.

Обратимся к более детальному описанию содержания каждой из перечисленных выше строк в отдельности.

В первой строке передаются параметры состояния НИСЗ и данные для вычисления поправки часов. Характеристики параметров первой строки приведены в табл. 10.2, компоновка строки показана на рис. 10.1.

Слова 1, 2 и 10 всех строк имеют по 22 информационных бита и по 2 бита либо опорных, либо безынформационных. В словах 2 и 10 биты 29 и 30 всегда должны иметь нули. Остальные слова имеют по 24 информационных бита.

Таблица 10.2 (см. скан) Параметры первой строки

Номер недели. Десять старших разрядов слова 3 являются 10 старшими разрядами -разрядного кода -счетчика. Эти 10 разрядов представляют код номера текущей недели.

Коды в канале Разряды 11 и 12 слова 3 показывают, какой код включен по команде для канала — зарезервирован, код включен, 10 — код С/А включен).

Точность РНП. Разряды 13—16 слова 3 дают прогнозируемую точность определения дальности потребителя до этого НИСЗ для стандартного двухчастотного способа определения. Для высокоточных определений места пользователь должен учитывать дополнительную ошибку, обусловленную применением одночастотной модели коррекции ионосферы. Децимальным эквивалентом передаваемого четырехразрядного двоичного будет число от до 15. Точность определяется значением, не превышающим X метров по правилу

Состояние НИСЗ. Шесть разрядов (17—22) слова 3 характеризуют состояние НИСЗ и относятся к передающему НИСЗ. Старший разряд показывает итоговое состояние навигационных данных, где все навигационные данные хорошие, 1 — некоторые или все навигационные данные плохие. Пять младших разрядов характеризуют 32 состояния компонент сигнала. Любой НИСЗ, не имеющий определенного качества, идентифицируется как нормальный, если отсутствие этого качества присуще его конструкции или он по команде переведен в состояние, которое нормально с точки зрения потребителя и не требует этого качества. Достоверность данных НИСЗ дополнительно дается в строках 4 и 5. Данные строки 1 могут отличаться от данных строк 4 и 5, так как последние могут быть изменены в процессе закладки и относиться к другому времени.

Номер временного ряда данных. Разряды 23 и 24 слова 3 являются старшими разрядами десятиразрядного слова идентификатора временного ряда данных, а разряды 1—8 слова 8 составляют 8 младших разрядов этого слова. Слово показывает номер серии данных и тем самым позволяет потребителю обнаружить любое изменение в передаваемых параметрах. Слово может принимать значение от до 1023.

Групповая задержка. Разряды с 17 по 24 слова 7 содержат коэффициент групповой задержки радиосигнала. Он описывает разницу групповой задержки между и используется при одночастотной работе.

Парам временной коррекции. Занимают разряды с 9 по 24 слова 8, разряды с 1 по 24 слова 9 и разряды с 1 по 22 слова 10. Параметр опорное время блока временных

данных, измеренное от начала еженедельной временной программы. Параметры описывают модель коррекции часов, представляемую полиномом второго порядка:

В словах с 3 по 10 строк 2 и 3 в их младших разрядах содержится 6 бит проверки на четность. Биты 23 и 24 слова 10 каждой строки предназначены для проверки вычислений. Биты с 288 по 292 строки являются свободными. Оставшиеся 375 бит этих двух строк содержат эфемериды передающего НИСЗ. Это — кеплеровы параметры, описывающие орбиту в течение заданного интервала времени.

Таблица 10.3 представляет содержание строк 2 и 3 кадра, несущих оперативную эфемеридную информацию. Разъяснение перечисленных параметров было дано в § 10.1.

Номер эфемеридного ряда данных (ЭРД) используется для идентификации данных строк 2 и 3, что необходимо тогда, когда производится обновление содержащейся в них информации. Сектор управления закладкой данных обеспечивает совпадение восьми младших разрядов номера временного ряда данных (ВРД) в строке 1 с номером эфемеридного ряда данных (ЭРД). Таким образом осуществляется синхронизация данных, содержащихся в строках 1—3.

Передаваемый в строке 4 полный набор данных размещается на 25 последовательных страницах (по одной странице в каждом кадре навигационных сообщений) и имеет различные форматы передачи. Всего имеется семь форматов для различных наборов данных. Страницы 1,6, 11, 16 и 21 — первый резерв. Страницы

Таблица 10.3 (см. скан) Параметры оперативной эфемеридной информации

2—5 и 7—10 — данные альманаха для НИСЗ с номерами от 25 до 32. Эти страницы могут предназначаться и для других функций. Формат и содержание каждой страницы определяется идентификатором состояния НИСЗ. Страницы 12, 19, 20 и 22—24— второй резерв. Страницы 13—15 — запасные. Страница 17 — для передач главной станции управления сообщений с использованием американского стандартного кода информационного обмена. Страница 18 заключает параметры ионосферы и Страница 25 дает признаки режима, обеспечивающего защиту от уводящих помех, конфигурации спутников для и состояние НИСЗ от 25-го до 32-го.

Данные строки 5, размещаемые с 1-й по 24-ю страницу, служат для передачи альманаха для НИСЗ с 1 по 24. Страница 25 содержит данные о состоянии НИСЗ с 1 по 24, альманах опорного времени и альманах опорной недели.

Назначение каждой из строк раскрывается идентификатором, состоящим из двух частей: кода идентификатора данных и кода идентификатора НИСЗ. Код идентификатора данных служит для различения двух возможностей: данные относятся к передающему НИСЗ либо к тому НИСЗ, чей номер содержится в коде идентификации спутников. В свою очередь, последний используется в двух различных случаях: идентификатор указывает номер НИСЗ, альманах которого сообщается, либо номер страницы, к которой он относится.

Таблица 10.4 (см. скан) Индикация состояния навигационных данных

Строки 4 и 5 содержат еще два типа данных о состоянии НИСЗ. Так, каждая из 32 страниц, которая содержит эфемеридную и временную инфомацию альманаха, должна предусматривать слово состояния НИСЗ, содержащее В разрядов, относящихся к НИСЗ, информацию о котором несет страница. Далее, 25-е страницы строк 4 и 5 содержат в совокупности данные (6 разрядов) о состоянии до

Три старших разряда -разрядных слов состояния показывают состояние навигационных данных в соответствии с кодом, приведенным в табл. 10.4.

Шестиразрядное слово состояния 25-х страниц строк 4, 5 и 1 обозначает в старшем разряде суммарное состояние навигационных данных.

Таблица 10.5 (см. скан) Коды для состояния компонент сигналов НИСЗ

Таблица 10.6 (см. скан) Параметры ионосферы и координированного универсального времени

Пять младших разрядов 8- и -разрядных слов состояний отражают состояние компонент сигнала НИСЗ, как показано в табл. 10.5.

Страница 25 строки 4 содержит -разрядный член для каждого из чтобы индицировать признаками состояние защиты от уводящих помех и кодовую конфигурацию каждого НИСЗ. Старший разряд каждого -разрядного члена является признаком защиты означает, что защита включена). Три младших разряда показывают конфигурацию каждого НИСЗ, используя следующий код: «Блок-1», «Блок-2».

В табл. 10.6 приведено содержание 18-й страницы строки 4.

Идентификаторы данных и страниц вместе представляют идентификатор передающего НИСЗ, означающий в данном случае, что информация, содержащаяся в строке, не содержит альманаха. Затем указываются параметры ионосферы, позволяющие одночастотному потребителю использовать модель ионосферы. Параметры перезакладываются каждые шесть дней.

Параметры координированного универсального времени относятся к связи времени с временем «Навстар». Эти параметры также обновляются не реже 6 суток. Здесь — постоянный и первого порядка коэффициенты полинома времени опорное время усеченный номер текущей недели, равный восьми младшим битам полного двоичного числа из строки 1; приращение времени, обусловленное скачками секунд; номера недели и дня на этой неделе, в конце которого добавляется целое число секунд и обусловленное периодическими коррекциями шкалы

Наконец, в табл. 10.7 содержатся параметры альманаха, передаваемые в страницах с 1-й по 24-ю строки 5, а также со 2-й по 5-ю и с 7-й и 10-ю строки 4. Эти данные являются подмножеством временных и эфемеридных параметров пониженной точности и занимают все разряды слов с 3-го по 10-е каждой страницы, за исключением восьми старших разрядов слова 3

Таблица 10.7 (см. скан) Параметры альманаха

(модификация и номер а также восемь разрядов слова 5, указывающих состояние НИСЗ, к которому относится альманах.

Параметр опорное время альманаха. Ради экономии объема альманаха принят номинальный наклон и передаются лишь отклонения Заметим, что параметры усеченной модели ухода генератора соответствующего НИСЗ.

Набор данных строк 1, 2 и 3 обновляется контрольной станцией не реже одного раза в сутки. Период смены информации о параметрах модели ионосферной задержки составляет 5—10 суток в зависимости от интенсивности солнечного излучения.

В течение первых суток после закладки данных на НИСЗ период передачи одного и того же набора данных для строк 1—3 должен быть равен Использование переданного набора остается правомерным еще в течение после начала передачи следующего набора данных. В течение интервала времени со 2-х по 14-е сутки после закладки период передачи набора данных этих строк равен Его можно использовать еще в течение после начала передачи следующего набора. Момент перехода от передачи одного набора данных к другому всегда совпадает с часовой меткой, исключая час, в течение которого закончилась закладка.

Наборы данных строк 4 и 5 обновляются не реже чем через 6 суток. Период действия этих параметров составляет 7 суток. Специальные сообщения о состоянии НИСЗ, передаваемые в этих подкадрах, могут закладываться на борт НИСЗ с контрольной станции по мере их появления.

Более полные сведения о навигационном сообщении в спутниковой системе «Навстар» содержатся в [226].