Псевдошумовые(PN) системы измерения дальности (стр. 5 )

______________________________________________________

13 Предполагается 76 параллельных корреляторов при идеальных условиях с мягким квантованием на выходе согласованного фильтра.

14 В наихудшем случае сквозной показатель флюктуаций измерения дальности имеет вид корня квадратного из суммы квадратов (RSS) вкладов, вносимых бортом и наземной станцией. В зависимости от отношения ширины полос бортовых и наземных ФАП - ов, фактический показатель может быть лучше чем величина RSS.

15 Предполагается формирование полосы модулирующих частот радиолинии «борт-земля» и согласованный приемник станции при идеальных условиях. В случае приемника с разомкнутой петлей, основанного на
I-Q-корреляторе, получается тот же самый показатель, при установке время интеграции T равному 1/(2BL) или 0,5 секунды для B L =1 Гц.

4.  Транспарантные «прозрачные» псевдошумовые системы измерения дальности

4.1  общие положения

Данный раздел содержит рекомендации для транспарантных PN систем измерения дальности. Конкретно даны рекомендации для структуры PN кода, обработки сигнала радиолинии «земля-борт» аппаратурой наземной станции, транспарантной обработки на борту и обработки сигнала радиолинии «борт-земля» в приемнке наземной станции.

4.2  структура PN кода

Для транспарантного измерения дальности должен быть выбран PN код измерения дальности, называемый - балансный Таусворта с взвешенной оценкой, ν = 2 (Т2В).

Код состоит из шести бинарных (±1) периодических «составляющих последовательностей» с алгоритмом объединения, основанным на подаче ν = 2 голосов за тактовую компоненту C1, как показано на рисунке 4-1.

Результирующая последовательность сигнала дальности С является периодической с длиной L = 2 × 7 × 11 × 15 × 19 × 23 = 1 009 470 чипов.

Рисунок 4-1: Формирование транспарантного PN кода T2B

4.3 Обработка сигналА радиолинии «земля-борт» аппаратурой наземной станции

4.3.1 общие положения

В данном разделе приведены рекомендации по обработке сигнала PN измерений дальности радиолинии «земля-борт» (передача) на наземной станции.

4.3.2 модуляция сигнал радиолинии «земля-борт»

В передатчике наземной станции осуществляется модуляция несущей радиолинии «земля-борт» PN кодом как это определено в п. 4.2.

Несущая радиолинии «борт-земля» должна быть линейно промодулирована по фазе сигналом дальности, т. е. положительный переход от -1 к +1 кода в полосе модулирующих частот должен привести к опережению по фазе передаваемой радиочастотной несущей.

Чтобы сохранить ширину полосы частот на высоких чиповых скоростях, в зависимости от требований полета, может потребоваться формирование ширины полосы модулирующих частот сигнала PN измерений дальности (видеосигнала). В этом случае формирующий фильтр должен иметь следующую импульсную характеристику.

Измерения дальности, согласно этому стандарту и выдача телекоманд, как определено в документе CCSDS 401.0-B пп. 2.2.4 и 2.2.7 (ссылка [1]), могут производиться одновременно.

4.3.3 ЧИПОВАЯ СКОРОСТЬ В РАДИОЛИНИИ «ЗЕМЛЯ-БОРТ»

Чиповая скорость сигнала измерения дальности должна быть когерентна по частоте с несущей радиолинии «земля-борт» как определено в п. 3.3.3.

4.4 транспарантная обработка на борт

4.4.1  ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В данном подразделе определены функции и порядок работы бортовой аппаратуры космического аппарата при транспарантных измерениях дальности. В пунктах 4.4.2 и 4.4.7 приведены требования при взаимной поддержке, в то время как требования пунктов 4.4.3, 4.4.4, 4.4.5 и 4.4.6 основанные на богатом техническом опыте должны быть гибкими зависимости от конкретных требований космического полета.

4.4.2  Функции ОБРАБОТКИ СИГНАЛА

Бортовой транспондер в части измерения дальности должен выполнять следующие функции:

– отслеживание несущей и демодуляцию сигнала измерения дальности;

– фильтрацию видео сигнала измерения дальности и автоматическое регулирование уровня (АРУ);

– модуляцию сигнала радиолинии «борт-земля».

Обработка сигнала дальности связана с тем, какой транспондер может быть использован с когерентной частотой либо некогерентной16. Требования, изложенные в данном Стандарте предполагает транспондер с когерентной частотой17.

_______________________

16 В случае когерентного метода, несущая и принимаемая наземной станцией чиповая скорость когерентны (как в случае радиолинии «земля-борт»; тогда на наземной станции может быть использована полуавтоматическая петля для захвата/отслеживания кода, например в случае низкого отношения С/Ш.

Эти требования должны быть применены ко всем рабочим режимам, таким как вкл/выкл телекоманды и вкл/выкл телеметрия.

4.4.3  нелнейности в канале измереня далльности

4.4.3.1 Изменение групповой задержки внутри полосы

Изменение групповой задержки внутри полосы сквозного трата измерения дальности должно быть стабильным в пределах ±1/(30*Fchip) в диапазоне от (Fchip/8) до (1,0 *Fchip).

4.4.3.2 Неравномерность коэффициента усиления

Отклонение сквозного коэффициента усиления от идеально плоской характеристики должно быть стабильным в пределах ±0,5 дБ в диапазоне от (Fchip/8) до (1,0 *Fchip).

4.4.4  ширина полосы на уровне 3 дб

На уровне -3 дБ частоты должны быть ниже (Fchip/50) или 3 кГц, смотря, что больше и выше (1,5 *Fchip) от несущей.

4.4.5  односторонняя ширина шумовой полосы,

Одностороння ширина шумовой полосы должна быть ≤ 1.8*Fchip

4.4.6  стабильность бортовой задержки сигнала дальности

Для достижения целевого результата измерений дальности бортовая задержка сигнала дальности должна отвечать следующим требованиям:

– средняя задержка сигнала дальности должна быть стабильной в пределах ±1/(30*Fchip) или ±20 наносекунд, в зависимости, что больше;18

– должна быть возможность калибровки (проверки) задержки транспондера по состоянию технологической телеметрии, как это имеет место для частоты и уровня мощности радиолинии «земля-борт», напряжения источника питания, и температуры с точностью до ±1 / (500*Fchip) или ±1 нс в зависимости, что больше

____________________________________________________________________________

17 Корреляционные потери для некогерентного режима работы можно найти в Зеленой Книге «PN системы измерения дальности» (см. ссылку [C1]).

18 Эти технические требования применимы длят любых значений, в пределах номинального диапазона, частоты несущей (принимая во внимание доплеровское смещение), уровня входного сигнала, индекса модуляции, напряжения источника питания, температуры, и времени работы.

4.4.7  модуляция сигнала радиолинии «земля-борт»

Сигнал дальности в полосе модулирующих частот (видеосигнал) после фильтрации и автоматического регулирования уровня (АРУ) должен быть подан на модулятор радиолинии «борт-земля» в котором используется линейная фазовая модуляция, т. е. положительный сдвиг фазы линии Земля-Космос должен давать увеличение положительного сдвига в линии Космос-Земля»

4.5 обработка сигнала радиолинии «борт-земля» аппаратурой наземной станции

4.5.1  общие положения

В данном подразделе приведены рекомендации для PN измерений дальности по обработке сигнала радиолинии «борт-земля» в аппаратуре (приемнике) наземной станции.

4.5.2  обработка сигнала в приемнике

Приемник наземной станции должен осуществлять функции измерения дальности согласно следующим требованиям:

– отслеживание несущей и демодуляцию сигнала дальности;

– захват и отслеживание чиповой частоты;19

– захват и отслеживание кода;

– сравнение отсчетов времени начала передаваемого и принимаемого кода для оценки времени задержки по дальности.

ПРИМЕЧАНЕ – Как правило, функции измерения дальности и приема телеметрии, осуществляются одновременно.

4.5.3  технические характеристики наземной станции

Приемник наземной станции должен обеспечивать выделение PN кода Во всем динамическом диапазоне изменения мощности входного сигнала ( вплоть до минимального значения превышения мощности сигнала дальности над спектральной плотностью шума Pr/No), отклонения частоты (Δf/f), и доплеровской скорости (R). Значения этих параметров зависят от выбираемого космического полета. Предполагается следующие два рабочих диапазона:20

– 10 дБГц ≤ Pr/No ≤ 30 дБГц, Δf/f ≤ 30 * 10-6, R<0.01* 10-6/сек;

– Pr/No > 30 дБГц Δf/f ≤ 60 *10-6, R<0.1 *10-6/сек.

NOTE – Методика полуавтоматического вхождения в связь (использование несущей частоты для определения величины чиповой скорости) позволяет удержать в захвате сигнал дальности и в случае узкой полосы ФАП. Это особенно полезно в случае низкого значения отношения Pr/No.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________

19 Когерент несущей и кода в радиолинии «борт-земля» позволяют использовать в наземной станции ФАП с полуавтоматическим захватом/отслеживанием кода; это особенно полезно в случае низкого отношения С/Ш.

20 Приведенные здесь отклонения частоты и скорости соответствуют типовым ожидаемым значениям. Для типовых полетов в точки Лагранжа L1/L2 отношения Pr/No, ожидаемые в настоящее время будут иметь более низкие пределы; аппаратуре PN измерений дальности, возможно, придется работать при более низких порогах.

4.5.4  ВРЕМЯ И ВЕРОЯТНОСТЬ ЗАХВАТА

Приемник наземной станции должен обеспечить захват по фазе сигнал кода дальности за время (Tacq) соответствующее ухудшению отношения С/Ш менее чем на 0,5 дБ относительно теоретического времени захвата приведенного в таблице 4-1 для вероятности захвата больше чем 99,9%