Материал: Конспект до теми 7. (Основні задачі ГНСС-приймачів)

в процесі спостережень через вплив різного роду перешкод (наприклад, через екранування) відбувається втрата прийнятих сигналів.

1.3.Демодуляція прийнятих сигналів

При виконанні вимірювань відстаней до супутників, а також з метою отримання інформації, переданої у складі навігаційного повідомлення, виникає необхідність виділення зі складу модульованих коливань всіх необхідних сигналів, на основі яких виконуються згадані процедури. До таких сигналів відносяться кодові сигнали, за допомогою яких визначають грубі значення відстаней (псевдовідстаней), гармонійні коливання з частотою биття,

використовувані для отримання точних значень відстаней до супутника (фазові вимірювання), а також бінарні сигнали, що несуть в собі різну вимірювальну і службову інформацію прийнятих сигналів.

Всі перераховані сигнали передаються з супутника в складі модульованих по фазі несучих коливань. Їх поділ у приймальні апаратурі користувача здійснюється на основі процесу, що отримав назву демодуляції. Слід зауважити, що процедура демодуляції нерозривно пов'язана з розглянутими вище методами селекції, пошуку, захоплення та відстеження сигналів від супутників. При цьому найбільшого поширення набув кодово-кореляційний метод (рис. 14) реалізації зазначених процедур.

Рис. 14 Кодово-кореляційний метод демодуляції прийнятих ГНСС-сигналів.

6

Наведена на схемі замкнута петля відстеження кодових сигналів використовується для автоматичного захоплення і відстеження згаданих сигналів від вибраного супутника.

Генератор кодових сигналів, шо входить до складу замкнутого ланцюга з регульованою лінією затримки дозволяє сформувати місцевий кодовий сигнал,

що співпадає з прийнятим від відібраного супутника кодовим сигналом не тільки за своєю структурою, але і узгоджений з ним у часі з необхідною точністю.

Оскільки прийнятий кодовий сигнал несе в собі інформацію про покази годинника на супутнику, то синхронізований з ним в часі кодовий сигнал місцевого генератора може бути використаний для реєстрації показань супутникових годинників, а значить і для отримання інформації для відліку точного часу. За допомогою лічильника реєструється тимчасове зміщення показів годинника на супутнику і в приймачі. За величиною цього зміщення визначається значення псеввіддалі. Часовий зсув часто називають фазовим зміщенням кодових сигналів. Для відтворення синфазних гармонійних коливань, що не піддаються впливу кодових сигналів і сигналів навігаційного повідомлення, використовується інша замкнута петля відстеження фази несучих коливань (система ФАПЧ), реалізована на основі керованого по напрузі і синхронізованого по фазі місцевого генератора гармонійних коливань.

В схему такого ланцюга зворотного зв'язку поряд зі згаданим генератором входять також (на схемі не показані) квадратурний фазовий дискримінатор і блок управління. Перший з них дозволяє отримати на своєму виході сигнал,

величина якого пропорційна фазового зсуву між прийнятими та місцевими коливаннями, причому цей сигнал НЕ схильний до впливу модульованих кодових і навігаційних сигналів. Що стосується схеми управління, то за рахунок її впливу на синхронізований генератор величина сигналу на виході фазового дискримінатора зводиться до нуля, забезпечуючи тим самим збіг по фазі прийнятих та місцевих гармонійних коливань. В результаті з'являється можливість використовувати при фазових вимірах замість «зашумленних» прийнятих від супутника гармонійних коливань вільні від такого впливу

7

гармонійні коливання місцевого генератора, які надходять на вхід фазовимірювального пристрою.

Для відновлення в ГНСС-приймачі навігаційного повідомлення, що передається з супутника в бінарній формі, використовується зазначений на схемі демодулятор навігаційного повідомлення, робота якого базується на взаємодії модульованих по фазі прийнятих коливань з модельованими гармонійними коливаннями, виробленими місцевим синхронізованим генератором. У результаті порівняння згаданих сигналів вдається за допомогою фільтра низьких частот виділити бінарний низькочастотний сигнал навігаційного повідомлення, який надходить в дешифратор з метою відновлення закодованої інформації, що міститься в переданому навігаційному повідомленні.

1.4.Системи управління ГНСС-приймачем

Описаний вище принцип роботи ГНСС-приймача свідчить про те, що в процесі підготовки та проведення супутникових спостережень виникає необхідність виконання численних операцій, пов'язаних з оперативним управлінням роботою різних вузлів приймача. Крім того, безпосередньо в приймачі проводиться попередня обробка одержуваної інформації та її реєстрація за допомогою тих чи інших запам'ятовуючих пристроїв. Для реалізації всіх цих операцій до складу приймача вводиться відповідна спеціалізована мікро ЕОМ, що включає в себе процесори, таймер, різні запам'ятовуючі пристрої (ОЗУ і ПЗУ), інтерфейсні плати для стикування з пультом управління і індикації, з зовнішньою реєструючою апаратурою, а

також інші характерні для обчислювальної техніки вузли. Управління роботою такого обчислювального комплексу здійснюється пультом управління та індикації, за допомогою введеної в приймач програми.

8

Надалі в приймачі підтримується режим відстеження захоплених сигналів і періодичне взяття відліків, що використовуються при обчисленні відстаней до супутників і для реєстрації показів точного часу.

У більш загальному уявленні система управління приймачем дозволяє також керувати потоком одержуваної інформації, проводити попередню обробку даних, відображати на табло дисплея інформацію, яка цікавить оператора, проводити самодіагностику правильності функціонування приймача,

контролювати джерела живлення і виконувати цілий ряд інших операцій.

Для ілюстрації приведена спрощена структурна схема системи управління

GPS-приймача, на якій відображені сполучний модуль загального управління і супідрядні модулі, що виконують як управлінські функції, так і функції,

пов'язані з попередньою обробкою даних в приймачі.

Рис. 16 Спрощена схема управлінських функцій приймача

Присутній у складі даної схеми модуль загального управління виконує розподільчі функції, а також цілий ряд допоміжних функцій (зокрема, вибір різних режимів роботи приймача).

Система управління підготовкою приймача до спостережень та процесом їх проведення здійснює описану вище послідовність операцій, які реалізуються на стадії підготовки приймача до спостережень та в процесі їх проведення.

За допомогою системи первинної обробки даних здійснюється весь комплекс обчислювальних операцій, що дозволяє оперативно безпосередньо в приймачі отримувати деякі кінцеві результати спостережень (наприклад,

10