15199 str090 (2)

1

7.3.4. Odbiór sygnnłów

Praca radiowego układu odbiorczego typowogo odbiorniku GPS opiera się o 2 procesy:

>    Akwizycja sygnałów - obejmująca wstępną synchronizację układów odbiorczych torów radiowych odbiornika z sygnałem.

>    Śledzenia sygnałów - polegającego na zapewnieniu ciągłej synchronizacji pracy układów odbiorczych odbiornika z sygnałem satelity.

Akwizycja sygnałów radiowych transmitowanych przez satelity, ze względu na wykorzystywanie przez wszystkie nadajniki tej samej częstotliwości, jest znacznie bardziej złożona niż w typowych relacjach radiowych. Odbiornik musi wykryć sygnał użyteczny określonego satelity w obecności innych sygnałów satelitarnych oraz źródeł zakłócających. Synchronizacja startowa polega na poszukiwaniu maksimum funkcji korelacji wzajemnej sygnału odebranego z satelity 1 ciągu referencyjnego (replika kodu w odbiorniku) poprzez zmianę fazy kodu własnego. Można w uproszczeniu powiedzieć, że oba ciągi pseudoprzypadkowe ślizgają się względem siebie w i 'lornencie zwanym „ślizgającym się” korelatorem. Po każdym „ślizgu" wyznaczana jest funkcja autokorelacji. Gdy osiągnie ona maksimum (obie częstotliwości i fazy kodów są zgodne) odbiornik przechodzi do drugiej fazy pracy - śledzenia sygnału satelity.

7.3.4.1. Akwizycja

W systemach telekomunikacyjnych z rozproszonym widmem, takich jak GPS, poprawne odebranie sygnału radiowego jest możliwe pod następującymi warunkami:

> znana jest częstotliwość pracy systemu,

»- posiadamy informację, że sygnał jest obecny w paśmie transmisji,

- zasady generowania ciągu pseudoprzypadkowego po stronie nadajnika są określone,

^ faza generowanego ciągu jest określona.

Ib Kilowa systemy wykorzystujące wielodostęp kodowy, w większości przypadków, charakteryzuje stałe usytuowanie nadajników. Poruszający się w strefie ich działania odbiornik ma możliwość odbioru wszystkich sygnałów emitowanych przez system. Sytuacja, w której odbiornik zacznie wykorzystywać replikę kodu pseudoprzypadkowego pod nieobecność sygnału użytecznego zakodowanego tą właśnie repliką, generalnie nie występuje. W systemach globalnej nawigacji satelitarnej (GPS), w której nadajniki (satelity) przemieszczają się względom odbiornika sygnałów, możliwa jest sytuacja, w której użyta przez odbiornik replika ciągu pMiudoprzypadkowego nie będzie mogła być skorelowana z żadnym sygnałem satelitarnym, howlom satelita emitujący go może znajdować się np. na drugiej półkuli ziemskiej. Zasadnym |o:;l zwrócenie w tym miejscu uwagi na dwie sytuacje, związane z akwizycją sygnałów satelitarnych, które mogą wystąpić po włączeniu odbiornika GPS do pracy:

1.    Włączany jest niedawno zakupiony odbiornik lub został on przemieszczony o znaczną odległość,

2.    Uruchamiany jest odbiornik, który był już włączony na tej samej lub pobliskiej lokalizacji.

/ punktu widzenia akwizycji sygnałów oba przypadki posiadają zasadniczo odmienne strategie uynchronizacji odbiornika. W pierwszym z nich odbiornik nie posiada bieżącej informacji o swym położeniu i konstelacji satelitów GPS, w szczególności tych, w których zasięgu się znajduje.

Po włączeniu wybitna on luttowo repliki kodów pwiiudopi/yiiailkowych, próbując znynchronl zować Jo / sygnałami pr/ychorlżącymi / eteru Druga nlnilngll zakładu posiadanie pr/tu odbiornik Informacji o polowaniu konstelacji snlolllów względem niego, stąd rozpoczyna Alu dzonlo sygnałów satelitarnych w oparciu o ropiłki kodów łych snlelltów, któro znajdują w jego polu widzenia. Akwizycja sygnału danego satelity ma nn celu przeprowadzenie procnsi synchronizacji kodu C/A Indywidualnego dla każdego snlellty z jego repliką generowani w odbiorniku, dla różnych przesunięć fazowych kodu repliki. Oba ciągi porównywane są dopók

gdzie:

cp, - aktualna faza kodu CIA sygnału satelity,

cp_r - aktualna faza kodu CIA repliki kodu generowanego w odbiorniku,

(p_JW)C - założona dokładność synchronizacji kodów.

Ponieważ wszystkie satelity GPS transmitują sygnały na tej samej częstotliwości, mi wti|i'« li odbiornika (jednego z torów odbiorczych) dociera sygnał stanowiący sumę sygnałów mil Hm u nych satelitów oraz związane z nimi szumy addytywne

Lcu(t)=(o⁺i(o=i_CiĄ (o+l_c,_Ai (/>+...+i_c)K (o+m i </ '•

i=l

gdzie:

L_c,_a (t) - sygnału i-tego satelity.

Zauważmy, iż

ŻW') = Ż^C/4(W) ■    (7.33

/=1 /=!

stąd

LZ_A(t) = [c/Mt)D(t)]Ąc/AXt)D(t)]+...Ąc/A,Xt)D(t)]+i(i) ■ (7

W wyniku wymnożenia sygnału Lⁿc^eIA(t) przez sygnał repliki kodu (dla uproszczenia zapłat przyjmijmy przykładowo - C/A^t)) zgodny w fazie, na wyjściu układu mnożącego otrzymujnm sygnał

Lc^elAO=ic/Ą(t)D(ł)]+[C/Ą(t)D(t)]+... + [C/A„(t)D(t)]+i(t)}-CIA_i(t)_ię' M

a stąd otrzymujemy

L” |(/) = D(t)[C/A,_t(t)]² + C/Ą(t)C/A₂(t)D(t) +...+    (7.36

+ C/Ą(t)C/A,Xt)D{t) + C/Ąmt).

Przypomnijmy tożsamość

[C/A/t)]² = 1 ,    (7.37

18