glonass導(dǎo)航衛(wèi)星信號的識別

1、GL ONAS S 導(dǎo)航衛(wèi) 星 信 號 的識別 摘 要 ； 由預(yù)工作 GLONAS S 衛(wèi)星導(dǎo)航 系統(tǒng) 目前所使 用的射 頻信號 結(jié)I i 句 的 詳細(xì) 內(nèi)容 是 la 8 6 年底 由里茲大 學(xué)衛(wèi)星 通信組 透露 出米 的 。從 E 時起 ，經(jīng) 過進(jìn) 一 步的研究 ，成 功 地 判 讀 了 以民用 代碼 發(fā)射的 太多 數(shù)數(shù)據(jù)信息 ，這就足 以允許設(shè)計和 生產(chǎn) 的GL ONAS S 接 收機 性 能 達(dá) 到 了NAV S T ARGP

2、 S 現(xiàn)在能 夠達(dá) 到的相 同水平 。這是 首次提供 了關(guān)于 以定位 和 提 供參考時 間為 目的的GLONAS S 衛(wèi)星位 置 的詳情 。1． 導(dǎo) 言 幾 年來 ，美 國和 蘇 聯(lián) 都 經(jīng) 營 若 工 作 在 V HF頻 率 上 的 衛(wèi) 星 導(dǎo) 航 系統(tǒng) (稱 之 謂 TRAN—S I T 和 C I C ADA )，這 兩個 系統(tǒng)僅給 實時 用戶 提供有 限的 精 確 度 并 僅僅在 每 天 的 某 些 時 間可 以利 用 。G1

3、, ONAS S( 全 球在 軌導(dǎo)航 衛(wèi)星 系統(tǒng) ) 是 蘇 聯(lián)最新 研 制 的衛(wèi)星導(dǎo) 航系 統(tǒng) ， 目前處于預(yù)工作 階段 。顯 然 ，GLONA S S 與 也處于預(yù)工作 階段 的 美 國 NA1 ／ S T AR一全 球性定 位系統(tǒng) (GPS) 是并 存 的。兩種 系統(tǒng) 都能 為世界范 圍 內(nèi)的陸上 用戶 、 海 上用 戶或 空 中用戶 提供高 精度 復(fù)蓋 。在 向工作 階段前進(jìn) 的進(jìn) 程中 ，l q AV5TAR衛(wèi)星 的 發(fā) 射

4、能 力 受到1 9 8 6 年初 “ 挑 戰(zhàn)者 號”航 天 飛機失 敗 的嚴(yán)重影 略 。困而 GL ON AS S 在 達(dá) 到工作 階 段 的 進(jìn) 程 中 明顯 地 處 于領(lǐng) 先 地 位 。在軍事 范圍外 ，除 了1 9 8 2 年 以官方形 式向國際 電信聯(lián) 盟 (I TU ) 提供 的簡單 軌道 參 數(shù) 和 不完整 的信號 參數(shù)外 ，很 少公布有 關(guān)GL ONAS S 系統(tǒng) 的 內(nèi)容 。蘇 聯(lián) 當(dāng)局聲 稱 GL ON^S s 是 一

5、種其 參數(shù)可 能有變 化 的試驗 性 系統(tǒng) ．并 聲轉(zhuǎn)還 沒有計 劃批準(zhǔn) GL ONAS S 接 收 機 的設(shè)計 或使 用。19 4 6 年 初 ，里 茲 大 學(xué) 的 衛(wèi) 星通 訊 組 白 手 起 家 開 始 剮 GLONASS導(dǎo) 航 衛(wèi) 星 進(jìn) 行 一 系 列 的測 量 ， 目 的在 于 從 衛(wèi)星 信 號 中 提 煉 出充 分 的 信 息 ，便 使 用 戶 能 用 GLONASS 進(jìn) 行導(dǎo) 航 J評估和 監(jiān)視 與 AVS T ARGP

6、 S 并存 的GL ON AS S 系統(tǒng) j研究 NAV S T AR／GLO —NAS S 聯(lián) 臺導(dǎo)航計 劃 的可 能性 。由于在 確定 GL ONAS s 衛(wèi)星射 頻信號 結(jié) 構(gòu)方面取 得 了最 初 的成 功 ，所 以 研 究 出 由GLON AS S 所使 用 的擴(kuò)頻 民用碼 已經(jīng)成 為可 能 了 ，事實上 ，恢 復(fù) 出其 發(fā)送 數(shù)據(jù) 也 已成 為 可能 了。對 原始數(shù)據(jù) 的進(jìn) 一步 分析 ，弄清 了幀格 式、報 頭、字 長、奇偶

7、 校驗位 ，最 后 確 定了時 間參數(shù) 、每 顆衛(wèi) 星的精 確 星歷 表、運行時 闖表 ，包 括 用于 目前其它 衛(wèi)星 的低精 度 數(shù)據(jù) 的歷書和 一顆特殊 衛(wèi)星 目前使 用 的射頻 信道 參 考等參 數(shù) 因此 ，本文主要 目的是 討 論G LoN^S s 衛(wèi) 星導(dǎo)航 系統(tǒng) 情況 ，特 別是 它的信號特 征 ，同時 與NAVS T AR 進(jìn)行 比較也是 很 自然 的 。鑒于這 一原因 ，所 以本文一開始 就摘要 介紹 了NAVS T ^

8、RGP S 系統(tǒng) 的有 關(guān)要 點阻供 以后參改 。2．全 球 衛(wèi) 星 導(dǎo) 航 系 統(tǒng) ， 、 現(xiàn) 正 運 行 的衛(wèi) 星 導(dǎo)航 系統(tǒng) 包 括 TRANSI T (U ·S)和 CI CADA (U ·S ·i●1 s · R )．，兩 個 系統(tǒng) 都采 用了相似 的軌道 ，使用 的是數(shù)量 不 多的低軌 ( 1 10 0 公里 ) 極 25維普資訊 http://www.cqvip.com 星

9、時鐘 完全 同步 ，邪 么用戶就 能夠測量 出發(fā)射信 號 的傳播延時 ，因此 ，通過 傳播速 度乘 于延 時 ，就可 以獲得 該衛(wèi)星 的距離 。如果用 這種方法對 三 顆衛(wèi) 星進(jìn) 行測量 ，并 知道 衛(wèi)星 的 位置 ，那么 ，用 戶就能 夠計算 出他在x、Y、Z - 維座標(biāo) 內(nèi)的位置 。實 際上 ，用戶 時鐘 與衛(wèi)星 時鐘 不完全 同步 ，因此 ，在距 離測量 中 ，有 固定的距 離 偏 差 ，這種 偏差通 過使 用第 四顆衛(wèi) 星就可

10、獲 得解決 。因此 ，把 到衛(wèi)星的測量 距離現(xiàn)在 稱之 偽距離 ，對 于有適 當(dāng)間 的星座 ，采用 到 4顆衛(wèi)星 的偽距 離可獲 得 的位置精度 為1O 一2 5r0 1米量級 ，這是 對 不能通過 引入 多營勒和 載 波相位測 量而得 到改進(jìn) 性能 的靜 止用戶 而 言 的 。假 如知道 了用戶 的高 度 ，就 不一定需要 4顆衛(wèi) 星 ． 3 顥 衛(wèi) 星 斌可滿 足要 求 了。 另 外 ，假 如用戶 擁有 一個精確 的時 問標(biāo) 準(zhǔn)

11、，那 么只需要 2顆衛(wèi) 星就可 以定位 了 。在 目前 的預(yù)工 作 階 段 ，衛(wèi) 星 可 用 性有 限 ， 以上 幾 點是 特 別 重 要 的 。航 天飛機事 故 已嚴(yán)重 地推 遲 了NAVS T AR向工作 階段 的過 渡 ，現(xiàn)在蘇 聯(lián)導(dǎo) 航 星 系統(tǒng)可能要 在美 國導(dǎo) 航 系統(tǒng) 之前投入 令工作 階段。4 ．GLONAS S 系 統(tǒng) 軌 道 單 元 GL ON As s 序列衛(wèi) 星中 的第 一顆 衛(wèi)星是 1 9 9 2 年 1 0

12、月 12 日發(fā)射 的 ，以后 在 1 9 8 3 年 、l 9 8 4 年和 1 9 8 5 年每年 發(fā)射了 2 顆 ，l9 8 6 年發(fā)射 1顆 ， 19 8 7 年發(fā)射 2顆 ， 1 9 8 8 年發(fā) 射 1 顆 ，至今總 共發(fā)射 了 】 1 次 ，其中 第 9次和第 】 1 次 的發(fā)射是 失敗的 ，每 次成 功的發(fā)射 總要在 軌 道上 安置 3 顆 衛(wèi)星 。在1 9 8 5 年 1 2 月三聯(lián)發(fā)射 以前 ，發(fā)射 的全 過程 由三個

13、階 段組成 ：第 一 階段 ．發(fā)射進(jìn)入 傾 角為 1 ． 6 。 的低軌 道 }第 二 階段 ，轉(zhuǎn)移 軌道 階段 ， 由第 一次的爬高 點 轉(zhuǎn)移 到5 2 ． 8 。 傾角 的轉(zhuǎn)移軌道 ；第 三 階段 ，發(fā) 射進(jìn)入傾 角為 6 4 ． 8的軌道 。由于使用 了一種 P r o t o n4級助 推器 ，所 以l 985 年l 2 月 的i聯(lián) 發(fā)射使 衛(wèi) 星直接 進(jìn)入 傾 角為6 4 ． 8 ‘ 的駐 留軌道 ，在這 之前 ，GL ON

14、As S 衛(wèi) 星是 由P r o t o ns L一1 2 火 箭 發(fā) 射 的 。NAVS T ARGP S 和GL ONAS S 都 采用 間隔為1 2 0的軌 道平 面 ，目前 的衛(wèi)星組態(tài) 僅 采用 了其 中二個 ，另 外 ，這兩個 12 0 。 軌 道平 面 之間有 7 5 。 之差 。直 至壤 近為 止 ，在 每 一 次的三聯(lián) 發(fā)射和 軌 道同步 之后 ，已看到三顆衛(wèi) 星 中的兩 顆有 穩(wěn)定 的地 面航跡 重復(fù) 。隨著 1 9