Навигационное сообщение СНС ГЛОНАСС иерархически структурировано в виде строк, кадров и суперкадров. Строка навигационного сообщения имеет длительность 2 с (вместе с меткой времени) и содержит 85 двоичных символов, передаваемых в относительном коде. Первый символ является холостым для относительного кода.
Последние восемь символов в каждой строке являются проверочными символами кода Хэмминга, позволяющими исправлять одиночный ошибочный символ и обнаруживать два ошибочных символа в строке.Альманах системы необходим аппаратуре потребителя для планирования сеанса, т.е. выбора оптимального созвездия и прогнозирования для составляющих его НКА доплеровского сдвига несущей частоты.
Отсутствие альманаха системы в памяти приемника потребителя приводит к значительному увеличению длительности сеанса, за счет времени, затрачиваемого на поиск сигналов и определение оптимального созвездия.
Тем не менее, структура навигационного сигнала СНС ГЛОНАСС обеспечивает более быстрое обновление (или первичный прием) альманаха за счет меньшей длительности суперкадров (2,5 мин) по сравнению с GPS (12,5 мин). Оперативная информация используется непосредственно в сеансе навигации. Частотно-временные поправки вносятся в результаты измерений, а эфемериды применяются при определении координат и вектора скорости потребителя.
Навигационное сообщение содержит оперативную и неоперативную информацию. Оперативная информация относится к НКА, излучающему сигнал, и содержит:признаки достоверности навигационного сообщения в кадре;
время начала кадра tk;
эфемеридную информацию координаты и производные координат НКА в прямоугольной геоцентрической системе координат на момент времени f0;
частотно-временные поправки (ЧВП) на момент времени (ь в виде относительной поправки к несущей частоте навигационного радиосигнала и поправки к бортовой шкале времени НКА;
время tо
Неоперативная информация содержит альманах системы, включающий в себя:
данные о состоянии всех НКА системы (альманах состояния);
время, к которому относится альманах;
параметры орбиты всех НКА (альманах орбит);
номер пары несущих частот и поправку к БШВ для каждого НКА (альманах фаз); поправку шкалы времени системы ГЛОНАСС относительно UTC(SU), погрешность поправки не более 1 мкс.
Структура кадра и суперкадра
Кадр имеет длительность 30 с и состоит из 15 строк длительностью 2 с каждая. Он содержит полный объем оперативной инсрормации для излучающего НКА (строки 1 ...4) и четверть альманаха. В кадрах с первого по четвертый передается альманах по пяти спутникам, в пятом кадре по оставшимся четырем. Альманах для каждого спутника занимает по две строки. Супер кадр содержит 5 кадров и длится 2,5 мин. В пределах суперкадра оперативная информация и строка 5 (системные данные) повторяются в каждом кадре. Границы строк, кадров и суперкадров различных НКА синхронны с погрешностью не более 2 мс.
Распределение альманаха по кадрам суперкадра
/images/stories/main3/kontrol.JPG" alt="Распределение альманаха по кадрам суперкадра " width="400" height="159" border="0" />
На рисунке показана структура суперкадра и кадров, его составляющих.
Структура суперкадра и составляющих его кадров
Оперативная информация и эфемериды. Основываясь на данных, подробно рассмотрим содержание и соответствующие обозначения параметров эфемеридной информации. Условные обозначения параметров, разрядность, номер содержащей параметр строки. В словах, которые могут принимать положительные или отрицательные значения, старший разряд является знаковым, символ "О" соответствует знаку "плюс", а символ "1" - знаку "минус".
Разрядность, единицы измерения и диапазон значений слов оперативной информации
Слово m - номер строки в навигационном кадре. Слово tk - время начала кадра внутри текущих суток, исчисляемое в шкале бортового времени НКА. В пяти старших разрядах записывается количество целых часов, прошедших с начала текущих суток; в шести средних - число целых минут, в младшем - число тридцатисекундных интервалов, прошедших с начала текущей минуты.
Начало суток по бортовому времени НКА совпадает с началом очередного суперкадра. Слово Вn - признак недостоверности кадра. Аппаратура потребителя анализирует только старший разряд этого слова. Передача в нем "1" обозначает непригодность данного НКА для навигационных измерений.
Слово tb - порядковый номер временного интервала внутри текущих суток по шкале системного времени ГЛОНАСС, к середине которого относится передаваемая в кадре оперативная информация. Длительность данного временного интервала (и, соответственно, максимальное значение слова tb) определяется значением слова Р1. Слово Р1 - признак смены оперативной информации. Сообщает величину интервала времени между значениями tb (мин) в данном и предыдущем кадрах.
Значения слова Р1 и значение tb
Слово Р2 - признак смены. Он представляет собой признак нечетности ("1") или четности ("О") порядкового номера b 30(60) - минутного текущего отрезка времени, середина которого оцифрована числовым значением слова tb.
Слово РЗ- признак, состояние " 1 " которого означает, что в данном кадре передается альманах для пяти, а состояние "О" - для четырех НКА.
Слово Δtn - смещение излучаемого навигационного радиосигнала поддиапазона L2. относительно навигационного радиосигнала поддиапазона L1 для n-ю НКА.
где tn1, tn2 - аппаратурные задержки в соответствующих поддиапазонах. Слово Еп - характеризует "возраст" оперативной информации, т.е. интервал времени, прошедший от момента расчета (закладки) оперативной информации до момента времени *ьдля л-го спутника. Формируется на борту НКА. Слово Уn(tь) - относительное отклонение прогнозируемого значения несущей частоты излучаемого навигационного радиосигнала n-го спутника от номинального значения на момент времени tb
где tn(tb) - прогнозируемое значение несущей частоты излучаемого навигационного радиосигнала п-го спутника с учетом гравитационного и релятивистского эффектов на момент времени tb и tn - номинальное значение несущей частоты навигационного радиосигнала n-го спутника.
Слово tn(tb) - сдвиг шкалы времени л-го спутника t, относительно шкалы времени системы ГЛОНАСС tc, равный смещению по фазе ПСПД излучаемого навигационного радиосигнала л-го спутника относительно системного опорного сигнала на момент времени tb:
Слова Xn(tb),Yn(tb),Zn(tb) - координаты данного НКА в системе координат ПЗ-90 на момент времени tb.
Слова Xn(tb),Yn(tb),Zn(tb) - составляющие вектора скорости данного НКА в геодезической системе системе координат ПЗ-90 на момент времени tb.
Слова Xn(tb),Yn(tb),Zn(tb) - составляющие ускорения данного НКА в геодезической системе координат ПЗ-90 на момент времени tb, обусловленные действием Луны и Солнца. Следующие слова передаются спутниками серии ГЛОНАСС-М:
Слово М - признак модификации НКА, излучающего данный сигнал; "00" означает НКА ГЛОНАСС, "01" - ГЛОНАСС-М.
Слово Р- признак режима работы НКА по предоставлению частотно- временной информации (ЧВИ). Значения признака следующие:
00 - ретрансляция параметра тс, ретрансляция параметра TGPS;
01 - ретрансляция параметра тс, размножение параметра TGPS на борту НКА;
10 - размножение параметра тс на борту НКА, ретрансляция параметра TGPS;
11 - размножение параметра тс на борту НКА, размножение параметра TGPS на борту НКА.
Слово Р4- признак, смена состояния "0" или "1" которого означает, что в данном кадре передается обновленная эфемеридная или частотно-временная информация.
Слово Nt - текущая дата, календарный номер суток внутри четы рехлетн ого интервала, начинающегося с в и со костного года.
Слово n - номер НКА, излучающего данный сигнал и соответствующий его рабочей точке.
Слово ln- признак недостоверности кадра n-го НКА. Состояние "1" означает факт непригодности сигнала данного спутника для навигации. Слово FT - фактор точности. В виде эквивалентной ошибки характеризует ошибку набора данных, излучаемых в навигационном сообщении в момент времени tb.
Значения слова Ft
В таблице приведено размещение оперативной информации навигационного сообщения в кадре.
Размещение слов оперативной информации навигационного сообщения в кадре
Неоперативная информация (альманах системы). Рассмотрим содержание альманаха системы ГЛОНАСС: Слово тс - поправка к системной шкале времени ГЛОНАСС относительно UTC(SU). Поправка дана на начало суток с номером Na Слово Na - календарный номер суток внутри четырехлетнего периода, начиная с високостиого года, к которым относятся поправки tс и данные альманаха системы (альманахи орбит и фаз).
Резервные разряды в суперкадре. Совершенствование СНС ГЛОНАСС может потребовать ввода дополнительной информации в суперкадр. Она размещается за счет резервных разрядов в массиве данных. Часть резерва была задействована при разработке модификации ГЛОНАСС-М. Расположение оставшихся разрядов.
Используется сплошная нумерация строк в пределах суперкадра, без разбиения на кадры. Контроль достоверности навигационных данных. Применяемый при кодировании навигационной информации СНС ГЛОНАСС код Хэмминга позволяет исправлять одиночные ошибки на стороне потребителя, когда неверно принят один разряд строки, и обнаруживать четное число ошибок (2, 4, ... неверных разрядов). Строка навигационной информации состоит из 85 разрядов, где старшие 77 разрядов содержат информационные символы (b85, b84 ... Ь10,b9), а младшие 8 разрядов - проверочные символы (B8, B7,... ... B1).
Размещение резервных разрядов в суперкадре
Проверка и исправление навигационной информации происходит с применением контрольных сумм. Вычисление контрольных сумм производится в соответствии с алгоритмом, приведенным ниже.
Для исправления однократных ошибок в строках формируются контрольные суммы С1, С2, ... С7, а для обнаружения четного числа ошибок вычисляется контрольная сумма С1. Далее вычисленные контрольные суммы анализируются и принимается решение о наличии ошибок, исправлении одиночной ошибки или выбраковке строки. Решение принимается в соответствии со следующими правилами: 1. Строка считается неискаженной, если все контрольные суммы C1 , C2... С7 и сумма Сz равны нулю, либо лишь одна из контрольных сумм С1, С2... С7 равна единице и при этом Cz = 1. 2. Если две или более контрольных сумм С1...,С7 равны единице и Cz = 1, то символ Ьcор в разряде с порядковым номером icor= C7C6C5C4C3C2C1 + 8 - K((при условии, что iKop больше или равно 85), считается искаженным и исправляется на противоположный.
Двоичное число C7C6C5C4C3C2С1 формируется из контрольных сумм записью младшими разрядами вправо. К - номер старшей из отличных от нуля контрольных сумм. Если получается, что iKop больше или равно 85, это означает факт наличия нечетного числа кратных ошибок и строка бракуется. 3. Если хотя бы одна из контрольных сумм С1, С2... С7 равна единице, а Сz = 0, или все контрольные суммы C1, C2... С7 равны нулю, а Сz - 1, это означает наличие кратных ошибок и строка бракуется.
В случае выбраковки строки (строк) навигационная информация считается недостоверной. Аппаратура потребителя должна произвести повторный прием навигационной инйзормации. Пример алгоритма вычисления контрольных сумм при проверке достоверности информации в строке.
