hop over to this website

Archive for the ‘Теория’ Category

Ноябрь 15th, 2007

Время в системе ГЛОНАСС

Для каждой системы есть специальный документ, в котором подробно описано всё, что касается этой системы. Такими документами пользуются разработчики навигационной аппаратуры при проектировании приёмников. Эти документы находятся в свободном распространении как для GPS, так и для ГЛОНАСС. Называется он: Интерфейсный Контрольный Документ (ИКД). Я не буду оригинален, если просто приведу выдержки из ИКД для ГЛОНАС, павда, с небольшими изменениями.

Все спутники ГЛОНАСС оснащены высокостабильными генераторами частоты, суточная нестабильность которых составляет 5?10 в -13 степени для НКА ГЛОНАСС и 1?10 в -13 степени для НКА ГЛОНАСС-М. Точность взаимной синхронизации бортовых шкал времени спутников ГЛОНАСС составляет 20 нс (среднеквадратическое значение), а спутников ГЛОНАСС-М – 8нс (среднеквадратическое значение). нс – наносекунд, одна наносекунда меньше секунды в миллиард раз. Основой для формирования шкалы системного времени ГЛОНАСС является водородный стандарт частоты Центрального синхронизатора системы, суточная нестабильность которого составляет (1-5)?10 в -14 степени. Расхождение между шкалой системного времени ГЛОНАСС и шкалой Госэталона Координированного Всемирного Времени UTC(SU) не должна превышать 1 мс. Погрешность привязки шкалы системного времени ГЛОНАСС к шкале UTC(SU) не должна превышать 1 мкс.

Шкала системного времени ГЛОНАСС корректируется одновременно с плановой коррекцией на целое число секунд шкалы Координированного всемирного времени UTC. Коррекция шкалы UTC на величину ±1с проводится Международным Бюро Времени (BIH/BIPM) по рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS). Коррекция шкалы UTC производится, как правило, с периодичностью 1 раз в год (в полтора года) в конце одного из кварталов: в 00 часов 00 минут 00 секунд полночь с 31 декабря на 1 января – 1-й квартал (или с 31 марта на 1 апреля – 2-й квартал, с 30 июня на 1 июля – 3-й квартал, с 30 сентября на 1 октября – 4-й квартал) и осуществляется одновременно всеми пользователями, воспроизводящими или использующими шкалу UTC.
Предупреждение о моменте и величине коррекции UTC заблаговременно (не менее чем за три месяца) сообщается пользователям в соответствующих бюллетенях, извещениях и другими способами. Спутники ГЛОНАСС не содержат в навигационных сообщениях данных о коррекции UTC. В навигационном кадре спутника ГЛОНАСС-M предусмотрено заблаговременное уведомление потребителей о факте, величине и знаке секундной коррекции UTC.
При коррекции UTC, в соответствии с рекомендациями BIH/BIMP, проводится одновременная коррекция системного времени ГЛОНАСС путём соответствующего изменения оцифровки последовательности секундных импульсов бортовых часов всех спутников ГЛОНАСС временной навигационной информации. Это изменение происходит в 00 часов 00 минут 00 секунд UTC. В результате периодического проведения плановой секундной коррекции, между системным временем ГЛОНАСС и UTC(SU) не существует сдвига на целое число секунд. Однако, между системным временем ГЛОНАСС и UTC(SU) существует постоянный сдвиг на целое число часов, обусловленный особенностями функционирования Подсистемой Контроля и Управления: Tglonass = Tutc + 3 часа.

Мы знаем, что в GPS время учитывается в неделях и секундах внутри недели. А как в ГЛОНАСС? В ГЛОНАСС начало шкалы времени отсчитывается с 1 января 1980 года, но шкала корректируемая, в отличие от GPS. А как устроен счёт времени? Одним счётчиком время считается в секундах (миллисекундах) в пределах одних суток. Другой счётчик считает дни внутри четырёхлетия. Таким образом, привязавшись к четырёхлетию, в ГЛОНАСС решили проблему високосного года. В одном четырёхлетии 1461 день. В одном дне 86400 секунд. Вот и вся шкала. В отличие от GPS в ГЛОНАСС вместо понятия week rollover, используется понятие day rollover – смена дня.

Что вы узнали:

  1. Кучу информации про то, как «время» устроено на спутниках.
  2. Шкала системного времени ГЛОНАСС привязана к шкале времени UTC и корректируется вместе с ней. Начало шкалы 1 января 1980 года.
  3. Время измеряется в секундах внутри каждого дня, а день считается внутри четырёхлетия.
  4. Шкала системного времени ГЛОНАСС сдвинута относительно UTC на 3 часа, что соответствует нашему часовому поясу.

Большая часть теста взята из ИКД ГЛОНАСС.

Ноябрь 14th, 2007

Время в системе GPS

Системное время GPS: что, как, почему?

В центре управления системой стоит высокоточный генератор шкалы времени на основе водородного стандарта. Его нестабильность очень мала, примерно 10 в -14 степени. Начало шкалы времени привязано к 00:00:00 6 января 1980 года. Иными словами системное время GPS есть Всемирное координированное время UTC, отнесённое к началу 6 января 1980г. Поправки системного времени GPS к Всемирному координированному времени UTC регистрируются с высокой точностью и передаются в виде постоянной величины в навигационном сообщении. Точность поправок при передаче поддерживается на уровне 90 наносекунд (1 сигма). На данный момент сдвиг шкалы системного времени GPS относительно шкалы UTC составляет 14 секунд. Системная шкала времени должна быть непрерывной и не корректируемой, поэтому она и отличается от шкалы UTC. Ведь шкала UTC периодически корректируется на целое число секунд. В системе GPS время отсчитывается по модулю одной недели. Это означает, что есть два счётчика, один из которых считает время в секундах (или в мили секундах) внутри недели, а второй считает количество недель, прошедших с 6 января 1980 года, и увеличивается если первый достиг максимального значения равного 604800 секунд. Записывается время так: 1443:142567 – 1443 неделя, 142567 секунда внутри недели. Это время можно с лёгкостью перевести в обычный формат. Я потом расскажу как это сделать. Так как у американцев неделя начинается с воскресения, то переход на новую неделю происходит в ночь с субботы на воскресение. Переход на новую неделю на жаргоне разработчиков называется week rollover – дословно «переворот недели». Читается: вик роловер. Кстати такое построение шкалы времени позволяет избавится от проблемы, связанной с високосным годом. Как известно, в нём на 1 день больше.

Что Вы узнали:

  1. Начало шкалы времени GPS привязано к 6 января 1980 года. Это обуславливает сдвиг шкалы GPS относительно шкалы UTC на целое число секунд.
  2. Сдвиг шкалы времени GPS передаётся в навигационном сообщении.
  3. Время измеряется в неделях и секундах внутри недели.
  4. Week rollover происходит с субботы на воскресение.

Читая свой РСС наткнулся на кучу интересного, ибо редко последнее время туда заходил. Выяснил, что на половину подхожу под это описание на блоге димка. Прочитал интереснейшую статью про ранжирование на мауле. Узнал как писать рекламные заголовки, хотя никогда не думал, что эта тема мне может быть интересна. Оказалось что может. Вчера до 4х утра просидел, читая как сделать лучше индексацию сайта в яндексе и гугле.

Ноябрь 12th, 2007

Чем отличается ГЛОНАСС от GPS?

Да, различия есть, и, возможно, я их все даже не знаю, но основные могу описать. Самое главное отличие GPS от ГЛОНАСС – это то, что GPS уже лет 25 работает, а ГЛОНАСС пытается работать, но не получается. О причинах можно долго рассуждать, но вкратце – «А кому у нас это надо?», ведь есть GPS.

Какие ещё отличия?

  1. Основное отличие – это сигнал и его структура. Как я уже писал, В системе GPS используется кодовое разделение каналов. В системе ГЛОНАСС – частотное разделение каналов (подробнее). Структура сигнала так же различна. Скоро будет подробный пост про структурой сигнала, там я все опишу.
  2. Для описания движения спутников по орбите используются принципиально разные математические модели. У GPS – это модель в оскулирующих элементах. Эта модель подразумевает, что траектория движения спутника разбивается на участки, на которых движения описывается кеплеровской моделью, параметры которой меняются во времени. В системе ГЛОНАСС используется дифференциальная модель движения. Это означает, что для определения координат спутника на заданный момент времени требуется решить систему дифференциальных уравнений. Для решения этой системы нужны, так называемые, начальные значения – это такое чисто математическое понятие. В случае ГЛОНАСС эти приближения передаются со спутника в составе навигационной информации, поэтому приёмнику они доступны. Задача решения дифференциальных уравнений состоит в численном интегрировании, которое, по сути своей, является трудоёмкой задачей. Думаю тут всё.
  3. В системе GPS 6 орбитальных плоскостей, и предполагалось по 4 спутника на каждой. Итого – 24 спутника, но они не обеспечивали должного покрытия всего земного шара, да и если какой-нибудь аппарат выходит из строя, то заменить его нечем. Поэтому группировку нарастили до 32 спутников. В этом случае некоторые орбиты имеют до 6 спутников. В системе ГЛОНАСС к расчёту ОГ подошли более серьёзно. В ГЛОНАСС 3 плоскости по 8 спутников (8 теоретически). Это обеспечивает полное покрытие земли и хорошую геометрию. Наши как всегда – рассчитали более хорошую орбиту, но вот доделать всё в целом не смогли. (информация в этом пункте может быть не точной)

Думаю, что это основные отличия и уверен, что есть ещё. Желающих покритиковать или что-то добавить милости просим.

Ноябрь 8th, 2007

А что из себя представляет навигационный приёмник?

На рисунке изображена функциональная схема приёмника.

Функциональная схема приёмника

Давайте разберём её подробно. Приёмник принимает сигнал со всех «видимых» спутников. Сигнал попадает в антенну приёмника, из неё в радио часть (1), где претерпевает первичную обработку, например, фильтрацию, усиление. Однако этим функции радио-части не ограничены, но подробное описание я опущу. С радио-части (1) аналоговый сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (2). В этом блоке из аналогового сигнала получается цифровой, который уже можно обрабатывать цифровыми методами. С АЦП сигнал поступает на, так называемую, «микросхему специального назначения»(3) – ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Читается как «айсик». Она предназначена для поиска, захвата и слежения за сигналами, поступающими со спутников, а именно за задержкой сигнала и за его частотой (или фазой несущей). ASIC тесно общается с процессором, потому что структура почти любого приёмника построена так, что для поддержания слежения на должном уровне нужно постоянно «помогать ASIC`у» (очень грубо сказал). Если точнее, то ASIC передаёт цифровые отчеты с выходов петель слежения за сигналами в процессор. В нем происходит их обработка:

  1. Расчёт управляющего сигнала для петель слежения и закладка этой информации обратно в ASIC;
  2. Битовая синхронизация;
  3. Выделение навигационной информации;
  4. Получение измерений (каких, пока не важно.
  5. Ещё что-то, что я упустил.

Кстати, часть этих задач можно реализовать непосредственно в самом ASIC`е, а потом передавать в процессор только готовую информацию. Но такого я не встречал пока. Для работы процессору нужна память (5), где хранятся данные и код прошивки. Так же в процессоре происходит решение навигационной задачи, формирование данных для выдачи пользователю и всё остальное. Для управления приёмником в общем случае используются устройство ввода и устройство вывода. Например, если приёмник консьюмерный (это которые в магазинах продают долларов по 400 или около этого), то устроством ввода будет touch-screen, а устройством вывода – экран. Если это просто плата, то ввод и вывод будет осуществляться через COM порт с использованием какой-нибудь программы терминала.

Дальнейшее описание будет тесно опираться на эту схему и базовые понятия, такие как ASIC, процессор. Думаю, что из этого поста Вы узнали:

  1. Радио-часть нужна для первичной обработки ссигнала.
  2. ASIC нужен для поиска, захвата и слежения за сигналами со спутников.
  3. Процессор обеспечивает ASIC управляющими сигналами для поддержания слежения, решает навигационную задачу и др.
  4. Устройства ввода/вывода нужны для общения с внешним миром.

P.S. Статья достаточно краткая, что может вызвать у Вас дополнительные вопросы. И это хорошо. Комментируйте и я обязательно на них отвечу.

Октябрь 30th, 2007

Разговор о времени. Часть 2.

Начало этой беседы читай тут.

  • Когда говорят, что на спутнике есть часы, то понимать это следует в переносном смысле.
  • Когда говорят, что у приёмника есть часы, то это надо понимать в переносном смысле.
  • Когда говорят, что у системы есть часы, то это надо понимать в переносном смысле.

А что там у них действительно есть? У них есть генераторы частоты. Эти самые генераторы частоты задают временнУю шкалу. Что это такое? Это что-ли как у градусника? Ну почти. Для наших с вами бесед лучше, чтобы Вы представляли себе генератор частоты (в смысле времени), как некое устройство на выходе которого периодически случаются какие-то события, причём одни и те же. Например, это ящик, из которого каждую тысячную долю секунды падает 1 песчинка. Таким образом, этот ящик представляет из себя генератор частоты (часы) с разрешающей способностью (если можно так сказать) 1 миллисекунда (1 мс) или 1 кГц (кило Герц) и задаёт миллисекундную шкалу времени. В его основе лежит периодически повторяющийся процесс падения песчинок. Как Вы видите это все не противоречит тому, что я писал в первой части.

Так вот, в центре управления системой стоит генератор на основе водородного стандарта. Нестабильность его очень маленькая и в системе он условно считается эталоном и задаёт шкалу времени системы. На спутниках стоят генераторы частоты на основе цезиевого и рубидиевого стандартов, причём их нестабильность выше чем у системных. Эти генераторы задают шкалы времени спутников. Нестабильность их такова, что если её не учитывать, то она сильно влияет на качество позиции. По этой причине в центре управления системой постоянно сверяют шкалы времени спутников со шкалой системы и при необходимости производят корректировку этих шкал. Уход шкалы спутника аппроксимируется полиномом первой или второй степени. Коэффициенты этого полинома входят в состав навигационный информации, передаваемой спутником на землю (читать тут). В приёмнике, к стати, тоже стоит генератор частоты, который задаёт шкалу времени приёмника. Но нестабильность его очень большая, потому что обычно используют дешёвые кварцевые генераторы.Но как Вы скоро узнаете – это не проблема. Нестабильность приводит к тому, что шкала времени (спутника, приёмника) начинает отставать или спешить по отношению к эталону, скажем к шкале системы. Чем выше нестабильность, тем больше будет уход и наоборот.

В итоге, Вы узнали:

  1. что часы в системе, на спутнике и в приёмнике называются генератором частоты;
  2. что генератор частоты задаёт шкалу времени;
  3. что у любого генератора частоты есть нестабильность, которая приводит к смещению шкалы времени.

Октябрь 29th, 2007

Разговор о времени

А почему о времени? Причём тут время, блог о спутниковой навигации. – спросите Вы. Да, Вы, правы, но, есть одно НО (или не одно). Время вот причём: приёмник измеряет задержку прохождения сигнала от спутника до антенны приёмника. Вот и ответ: раз задержка, значит – время.

В житейской практике текущее время часто отождествляют (одно и тоже) с показанием некоторых часов, например наручных. Назовём эти наручные часы «часами Н». Часы Н обычно показывают суточное время. Важно различать понятия истинного времени и показаний часов Н. Ведь часы могут как спешить, так и отставать от истинного времени. За истинное время принято время UTC – Всемирное Координатное Время. UTC — это наследие времени по Гринвичу (GMT), и иногда также ошибочно именуемое GMT. Новое имя было введено, чтобы избавиться от названия определённого места на Земле в международном стандарте. UTC базируется на атомном отсчёте времени, а не на времени в Гринвиче. Следует обратить внимание что время по UTC не переводится зимой и летом. Поэтому для тех мест, где есть перевод на летнее время, смещение относительно UTC меняется.(взято из wiki)

В качестве меры времени, обычно берётся некий периодический (повторяющийся) процесс, например вращения Земли вокруг Солнца (1 год) или вращение Земли вокруг своей оси (1 сутки). Таким образом, в основу любых часов положен периодически повторяющийся процесс. Чем лучше повторяемость каждого периода этого процесса, тем точнее часы можно построить на его основе. Есть ещё важный, на мой взгляд, момент: назовём его масштабом времени. Что если вещь, которую Вы пытаетесь измерить гораздо короче, чем разрешение Вашего инструмента? В этом случае надо взять инструмент с другой (более мелкой) шкалой. Например, возраст маленьких детей мерят в месяцах, а когда подрастает, то в годах и месяцах, и лишь когда они становятся совсем взрослые, то просто говорят, что ему, скажем, 9 лет. Так же и со временем: если нужно измерять очень короткие интервалы, то нужен периодически повторяющийся процесс с очень маленьким периодом, по крайней мере, с периодом меньше чем то, что Вы измеряете.

В классической физике, время — непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая. В качестве основы измерения просто берётся некая последовательность событий, про которую считается несомненно верным, что она происходит через равные промежутки времени, то есть периодична. Именно на этом принципе и основаны часы. Такая же роль времени и в квантовой механике: несмотря на квантование почти всех величин, время осталось внешним, неквантованным параметром. В обоих случаях «скорость течения времени» не может ни от чего зависеть, а потому тавтологически равна константе. (взято из wiki)

Среди множества известных природных процессов, на каждой стадии своего развития, человечество выбирает некоторый процесс, который используется как эталон времени. В настоящее время, в соответствии с международными соглашениями, в качестве эталонного используется цезиевый атомно-лучевой стандарт. Дальше Ваш мозг вскипит, если не готовы, то пропустите жирное предложение. Одна секунда – это интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения внешними полями. Так описывается цезиевый стандарт частоты. Именно этот стандарт используется в часах, котрые устанавливаются на спутники. Но стандарт не запрещает использовать более точные часы. В центре управления системой (GPS или ГЛОНАСС) стоят часы, основанные на водородном стандарте. Они ещё точнее цезиевых, примерно на пару порядков.

В итоге, Вы узнали:

  1. что время и показания часов не есть одно и тоже;
  2. что в основе измерения времени положен периодический процесс;
  3. что у времени есть масштаб.

P.S. Ждите продолжения, это не всё!

Меня все больше и больше радует, что народ из блоговара считает, что сайт интересный, ну или, по крайней мере, хочется так думать. Надеюсь, что положение не изменится. Самую хорошую невоенную статью с упоминанием обо мне я читал с удовольствием, так как беглым взглядом так и не нашёл, где ссылка стоит. Зачёт! Есть, конечно, и другие упоминания, но они скучны. Этот парень просто ведёт описание боевых действий. Побольше хороших статей.

Октябрь 25th, 2007

Немного слов о точности приёмников

Пришло, кажется, время поговорить о точности приёмников. Например, в такой последовательности:

  1. Что это такое – точность?
  2. На что она влияет?
  3. Откуда приёмник её знает?
  4. А имеет ли смысл сравнивать приёмники по точности?
  5. Если имеет, то как и зачем?
  1. В данном контексте я бы так сказал о точности. Предположим, приёмник выдал Вам значения ваших координат. Вы так радостно начали их использовать, но вот хотите знать, на сколько этим координатам можно доверять. Иными словами, Вам интересно на сколько эти значения отличаются от истинных Ваших координат. В этом случае приёмник может сообщить вам некоторые числа, сказав, что это точность вашей позиции. Эти числа по сути – оценка ошибки (если проще, то сама ошибка) расчета позиции. Чем эти числа меньше, тем меньше ошибка, и тем больше можно доверять полученной позиции. Конечно, это всё справедливо, если приёмник правильно оценивает точность. Назовите это как хотите: правильно ее считает, использует правильные формулы для ее вычисления и прочее. К стати, не исключено, что приёмник может просто «тыкать пальцем в небо» и с потолка брать значения точности. Такое я встречал и не раз. Но не стоит расстраиваться, не всё так плохо. В основном, точность получается в процессе расчёта координат или высчитывается по эмпирическим формулам. Тем не менее, полученное от приёмника число нужно ещё правильно истолковать. Про это я расскажу потом.
  2. Да, по большому счету, она не на что не влияет. Обычно она влияет на то, как юзер будет толковать полученные координаты: как совсем плохие или, например, как очень хорошие.
  3. Приёмник вычисляет ее у себя внутри, как я уже писал. По формулам или как побочный продукт решения навигационной задачи или как нибудь ещё. В любом случае – это вещь весьма мутная. Я, как профессиональный инженер, отношусь к этим точностям весьма скептически, даже в тех приёмниках, что делаю сам. Что поделать?! настолько все «плохо» :)
  4. Смысл имеет. Более того, иногда интересно сравнить то, что выдает приёмник с тем, что у него написано в даташите (data sheet). Иногда, чтобы получить одинаковые (до 1 цифры после запятой) значения уходит уйма времени. Иногда их можно и не получить, в этом случае можно и в суд подать, если вы уверены в своей правоте.
  5. Сравнивать можно только одинаковые по смыслу величины. Пример: У приёмника Q точность CEP(это английские буквы, читается «сеп») 1 метр, а у приёмника W точность 1,5 метра в 95% случаев. Значит ли это что приёмник Q лучше по точности? Вовсе нет. Точность по CEP это вовсе не точность в 95% случаев. Эти цифры сравнивать нельзя. Как сравнивать такие приёмники и что это за точности я расскажу потом, это долго.

Ну сами посудите. Стоит в чистом поле коробочка. Принимает что то с неба (не важно пока что). Говорит вам где Вы там в поле стоите (координаты Ваши) и курите бамбук. И при этом ещё и знает!!! на сколько она сама же точно Вам говорит ваше местоположение. Ну не шаманство? Ещё какое! Шаманство с бубном! (С).

P.S. Не могу не писать про войну. Затягивает, сцуко. Вот ссылочка на место боевых действий. Радуют посты типа тиких, все четко и по теме. Респект. Читал нудника, вот этот пост. Очень позитивно и по теме. К стати, его предыдущий пост тоже в тему. Радует,что начинаю появляться посты с позитивными ссылками, вот как этот. Большое спасибо. Вот ещё бы по сути блога высказываться начали: что понятно, что не поянтно, о чем писать или не писать. Было бы супер.

Октябрь 24th, 2007

Что навигационные спутники передают на землю?

Что только они нам на Землю не передают! Ужас что творится.

Для определения позиции на земле необходимы какие-то знания о спутниках, которые приёмник хочет использовать при расчёте позиции. Например нужны их координаты, нужна информация о том, на сколько сигнал задержался в ионосфере, нужны сведения о точности «часов», установленных на спутнике и др.

Каждый спутник сообщает приёмнику о себе следующие данные:

  1. Свои эфемериды – это числа, по которым можно посчитать координаты спутника в приёмнике на заданный момент времени. (Убейте меня за эти слова)
  2. Некие числа, которые говорят о точности «часов» спутника. По ним можно оценить на сколько «часы» спутника отстают или спешат по отношению к часам системы (GPS или ГЛОНАСС).
  3. Параметра модели ионосферной задержки. Используя эти числа, можно посчитать ионосферную задержку для сигнала.
  4. Альманах на себя и другие спутники. Альманах – это числа, по которым можно грубо прикинуть, где находится спутник. Наличие альманаха помогает более быстро ловить спутники, когда они выходят из-за горизонта и сужает диапазон их поиска.
  5. Временные метки, с помощью которых формируется временная шкала спутника в приёмнике.Это очень важно!

P.S. Война меня сильно затянула и измотала. Хотя, должен признать, я наткнулся на некоторое количество интересных блогов. Нашел там интересный блог про фотографию. Понравилась эта фотка (Люблю Питер). Ещё больше люблю сам снимать. К стати, я по роду деятельности программист, и ради интереса посетил вот этот сайтик. К своему удивлению ничего не нашёл про C и C++, а жалко. Было бы интересно почитать мысли блогосферы по этому поводу. Но всё равно должен сказать, что игра интересная, так как даже Апач в неё режется.

Октябрь 22nd, 2007

Немного о радиопередачи информации

Прежде чем рассказывать про передачу информации со спутников, хочу немного понудить про то, как вообще происходит передача. Примерно так.

При передаче всегда есть передатчик и приёмник. На расстояние информация передаётся путём радиоволн. Радиоволна – это гармоническое колебание, например, описываемое функцией sin(x). Важным является выбор частоты в системе передачи. Её значение зависит от многих факторов. И мы обсуждать не будем (пока). Вот математическая модель гармонического колебания:

S(t) = A*sin(2pi*f*t + phi)

A – амплитуда колебания
pi = 3.14159265

f – частота колебания
t – время
phi – читается «фи», начальная фаза колебания. Путь для простоты будет phi =0.

Вот конечное уравнение колебания S(t) = A*sin(2pi*f*t). Думаю пока все понятно. Для наглядности вот график этой функции с обозначениями:

На графике А = 2. f = 10 Hz. t = 0 до 2 сек.

В радиотехнике эту частоту f принято называть несущей частотой, или просто несущей, потому что она переносит информацию. Представьте себе, что передача происходит в пустом пространстве, где нет других источников всевозможного излучения. Есть один сигнал – его и излучаем. В этом случае нет проблем. А что делать, если у нас есть много передатчиков и один приёмник? Как сделать так, чтобы приёмник знал от какого передатчика принимает сигнал? Вариантов много, но расскажу про самые используемые. Приёмник, передатчик и среда распространения сигнала называется каналом связи. В случае, когда передатчиков больше одного, то используется разделение каналов.

Для примера рассмотрим систему: приёмник, 3 передатчика.

  1. Все передатчики излучают один и тот же сигнал. В этом случае приёмник будет принимать все 3 сигнала (сумму сигналов) и не сможет разобрать от какого из приёмников пришел сигнал. С точки зрения приёмника, передатчик, как бы, одни. Мы не сможем выделить информацию от каждого из передатчиков.
  2. Есть вариант, когда каждый передатчик будет излучать одинаковый сигнал, но на своей частоте, скажем передатчик 1 излучает на частоте 100 МГц , передатчик 2 – 150 МГц, передатчик 3 – 200 МГц. В этом случае приёмник должен просто принимать сигналы на разных частотах и сама частота и является идентификатором того, с какого передатчика был послан сигнал. Этот метод называется частотным разделением каналов. Один из самых древних, надо сказать, и любимых в СССР. Житейский пример: есть бочка, в которую из 3х разных мест надо налить воды. В этом случае будет 3 разных желоба из этих трёх мест. И мы знаем что течёт, ориентируясь на жёлоб, то есть жёлоб является уникальным признаком, того откуда вода пришла.
  3. Есть другой вариант. Все передатчики изучают на одной частоте, НО перед началом очередной посылки они посылают, скажем, уникальные код. Приёмник его принимает и знает, что это сигнал от конкретного передатчика (в действительности немного не так). Этот метод называется кодовым разделение каналов. Житейский пример: та же бочка. В этом случае жёлоб один, но по нему текут жидкости разной плотности, чтобы они не смешивались. На приёмном конце мы по плотности жидкости определим, откуда она.

Есть и другие варианты разделения каналов, но они нам в данном контексте не интересны.

Что мы узнали:

  1. Вся информация передаётся на расстояние с помощью гармонических колебаний.
  2. Частота этого колебания, на которой происходит передача, называется несущей частотой.
  3. Для наличия в системе более одного передатчика нужно обеспечить возможность приёмнику знать от какого из передатчиков получен сигнал. То есть нужно обеспечить многоканальность.
  4. Для обеспечения многоканальности служат методы разделения каналов.
  5. Есть Частотное Разделение Каналов (ЧРК). В английском – FDMA (Frequency Division Multiple Access).
  6. Есть Кодовое Разделение Каналов (КРК). В английском – CDMA(Code Division Multiple Access).

P.S. Для пытливых умов будет продолжение с описанием этих способов более подробно.

Октябрь 15th, 2007

Структура типовой ГНСС

Так что же всётаки представляет из себя ГНСС? Неужели это только спутники, летающие в космосе и все? Нет не все. Постараюсь простым и поянтным языком описать состав ГНСС. Типовая ГНСС состоит из следующих трех частей:

  1. Спутники, летающие по орбите и что-то излучают в сторону земли.
  2. Наземный сегмент системы.
  3. Куча потребителей сигнала от ГНСС.

Рассмотрим эти три группы подробнее безотносительно какой-либо системы.

Спутники, летающие по орбите и что-то излучают в сторону земли.

Как я уже писал – это все НКА принадлежащие данной ГНСС и летающие в космосе. В сторону земли для потребителя спутники излучают навигационный сигнал, используя который, можно посчитать позицию. Сигналы от всех спутников в околоземном пространстве называются Навигационным Полем системы. Для наземного сегмента спутники, кроме всего прочего, излучают телеметрические данные, служищие для контроля за их состоянием. А что будет, если этот компонент исключить из системы? Тогда она попросту потеряет смысл как система глобального позиционирования. Наземному сегменту нечего будет контролировать и всех можно разогнать в шею. А пользователи погут сжечь свои приемники. :)

Наземный сегмент.

Самое главное в любой системе, на мой взгляд. Служит для:

  • выведения спутников на орбиту;
  • измерения параметров движения спутников с целью контроля и корректировки траетории полёта;
  • закладни свежей навигационной информации на борт спутников.

Наземный сегемент не знает сколько абонентов у системы, и, на сколько я знаю, нет возможности это узнать. Если, конечно, тупо не перещитать всех по головам у кого есть приемники! :) Хочешь нагадить системе?! Убей наземный сегмент или какую-нибудь его часть и она развалиться сама. Почему? Если с наземным сегментом что-то случается, то спутники просто перестанут излучать правильную информацию и летать по нужной траектории, а может и вовсе упадут на землю. Правда, навредить наземному сегменту не так просто. В основном – это всегда военный организации. Комплексы находятся на засекреченных базах или частях. Хотя…. ну да ладно.

Сегмент потребителей.

Это всё множество навигационных приёмников, использующих данную навигационную системы для местоопределения. С точки зрения спутников и наземного сегмента, количество потрибителей не может быть ограниченно. И нельзя сказать, например, сколько потребителей в данный момент времени использую систему GPS. По большму счету, система ничего не знает о потребителях, кроме того что они есть.

Сухой остаток (то что должно было остаться в голове после прочтения):
ГНСС это не просто спутники в небе, это:

  1. Те, кто эти спутники запускает.
  2. Те, кто эти спутники обслуживает и следит за ними.
  3. Те, кто эти спутники использует.

P.S. Напрашивается ряд вопросов для обсуждения:

  1. Зачем спутники запускать?
  2. Зачем их обслуживать и в чем заключается обслуживание?
  3. Зачем их использовать?

P.P.S Для ГЛОНАСС структура такая, для GPS такая.

Страница 2 из 3123