Материал: Радионавигационные системы и комплексы. лабораторный практикум. Федоров С.М., Сиваш М.А

При нажатии на какой-либо самолет в левом верхнем углу навигационной карты выводится техническая информация о его рейсе, принадлежности к государству, скорости полета, координатах местоположения, высоте полета над землей, а также курсовом угле. Приведем данные нескольких объектов (рис. 59, 60, 61):

Рис. 59. Отображение данных об объекте на навигационной карте

Рис. 60. Отображение данных об объекте на навигационной карте

60

Рис. 61. Отображение данных об объекте на навигационной карте

Каждому студенту в ходе выполнения лабораторного задания необходимо обнаружить и выяснить технические параметры хотя бы 1-2 воздушных объектов

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Принцип работы технологии ADS-B, взаимодействие ее элементов?

2.Преимущества и недостатки технологии ADS-B, ее перспективы развития в будущем?

3.Что такое TIS-B и FIS-B? Поясните их отличия.

4. Для чего нужна синхронизация ПО «RTL1090»

и«ADS-B Scope»? Возможна ли работа первой программы автономно, и если да, то в чем её различия по сравнению с синхронизацией со второй?

5. Расскажите о ПО «ADS-B Scope», его назначении

ифункциональных возможностях?

61

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИЗУЧЕНИЕ КОМПЛЕКТА УЧЕБНОГО ОБОРУДОВАНИЯ «СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ GPS-NOTE»

3.1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Одной из главных особенностей используемой учебной установки является использование современной элементной базы, в частности специализированной микросхемы «Ublox neo m6», которая способна реализовать функции цифрового приема сигналов спутниковой навигации GPS-NOTE, ГЛОНАСС.

Установка позволяет организовать учебное место для двух-трех студентов и обеспечивает возможность провести серию экспериментов для изучения особенностей работы систем спутниковой навигации, а также представляет научный интерес. В работе описаны эксперименты по наблюдению флуктуаций уровня сигналов спутников, доказана их коррелируемость с возмущениями ионосферы и возможность прогнозирования трасс прохождения радиоволн.

В состав установки входят следующие блоки:

1.Модуль приемника спутниковой навигации стандартов GPS-NOTE/ГЛОНАСС выполненной на базе специализированной микросхемы «Ublox neo m6».

2.Переносной компьютер (ноутбук), который обеспечивает функции управления, обработки и визуализации данных кодограмм модуля приемника спутниковой навигации.

3.Комплект антенн спутниковой навигации:

-штыревая антенна;

-керамическая плоская микрополосковая антенна;

-активная плоская антенна.

4.Батарейный отсек с комплектом аккумуляторов для эксплуатации учебной установки в полевых условиях.

62

5.Зарядное устройство для аккумуляторов.

6.Блок питания модуля спутниковой навигации от сети 220 В 50 Гц.

7.Кабель USB-BF для связи модуля спутниковой навигации с ноутбуком.

8.Программное обеспечение «u-center GPS Evaluation», реализующее функции управления, обработки и визуализации данных модуля спутниковой навигации.

3.2.НЕОБХОДИМЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

В грубом приближении принцип спутниковой навигации состоит в измерении индивидуальной задержки сигналов, а это показывает расстояние от каждого спутника до приемника. При этом различные системы навигации отличаются только методом измерения расстояния и протоколом обмена данными.

Наиболее распространенной является система GPSNAVSTAR [2].

Группировка спутников системы GPS обращается вокруг Земли по круговым орбитам с одной высотой и периодом обращения, которые являются общими для всех спутников. Орбита имеет высоту около 20 200 км, а период обращения равен половине звездных суток 11 ч 58 мин. Плоскости орбиты имеют общий наклон в 55°. Единственным отличием орбит является долгота восходящего узла, или точка, в которой плоскость орбиты спутника пересекает экватор: данные точки отстоят друг от друга приблизительно на 60°. Орбиты расположены так, что как минимум 6 спутников находятся в пределах прямой видимости из любой точки Земли. Несмотря на общие параметры орбит, спутники обращаются в шести разных плоскостях, по 4 спутника в каждой. Спутники излучают сигналы в диапазонах: L1 = 1,57542 ГГц и L2 = 1,22760 ГГц, а новые модели IIF излучают также на L5 = 1,17645 ГГц.

63

Информация со спутников может быть принята антенной и обработана GPS-приемником.

Сигналы, передаваемые в диапазонах L1 и L2, распространяются без ограничений на использование.

Одним из принципиальных недостатков (для отечественных пользователей) GPS навигации является то, что она полностью контролируется американскими военным ведомством и в любой момент времени может быть отключено обслуживание наземных GPS-приемников на той или иной территории.

Другим принципиальным недостатком системы GPS является то, что для передачи сигналов навигации со спутника используется фазовая манипуляция BPSK с кодовым разделением каналов CDMA, которая оказалась весьма уязвимой при постановке узкополосных помех. Так, в работе [3] популярно описан принцип постановки помех: «Суть идеи заключается в том, что при наличии в пространстве двух близких по частоте несущих в пространстве возникают биения. Они имеют частоту между этими излучаемыми частотами, а в соседних максимумах фаза сдвинута на 180 градусов – это проходят в школе. Если теперь одна из несущих была фазоманипулированной, суть дела от этого не меняется. В приемнике GPS стоит коррелятор, который сворачивает фазоманипулированный навигационный сигнал с имеющейся в приемнике его копией. Когда отклик коррелятора достигает максимума, то это и считается временем прихода сигнала. Если в пределах полосы коррелятора (в гражданском канале это около 2 МГц) будет еще одна несущая, то это эквивалентно фазоманипулированной помехе, крутящей фазу через импульс. В результате чего приема сигнала просто не будет». Чтобы заглушить сигнал GPS, используя биения, необходимо излучать на Земле немодулированные частоты 1575.42 МГц (гражданский L1-канал) и 1227.60 МГц (военный L2-канал). Мощность передатчика может быть порядка единиц Вт, при

64