автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.14, диссертация на тему:Разработка предложений по модернизации пользовательского радиоинтерфейса спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС

Гайворонский Дмитрий Вячеславович

'а IV

РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИИ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО РАДИОИНТЕРФЕЙСА СПУТНИКОВОЙ РАДИОНАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ГЛОНАСС

Специальность: 05.12.14 - Радиолокация и радионавигация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о ИЮН 2010

Санкт-Петербург - 2010

004603867

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор ШТАТОВ Валерий Павлович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Гантмахер Владимир Ефимович

- кандидат технических наук Саута Олег Иванович

Ведущая организация: ОАО «Российский институт радионавигации и времени (РИРВ)»

Защита состоится ^ » _июия_ 2010 г. в на заседании совета по защите

докторских и кандидатских диссертаций Д 212.238.03 в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д.5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина).

го

Автореферат диссертации разослан «_» мая 2010 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Баруздин С.А.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В настоящее время для определения местоположения объекта на поверхности Земли и в околоземном пространстве нашли широкое распространение спутниковые радионавигационные системы (СРНС), главным преимуществом которых является всепогодное и непрерывное определение координат. Обширны сферы применения таких систем: авиация, судовождение, определение местоположения автомобиля на трассе или человека на местности и т.д. Ведущие державы считают своим долгом поддерживать в рабочем состоянии и постоянно модернизировать СРНС. Для обеспечения высокой точности определения координат кроме жестких требований к эталонам частоты передатчиков существует необходимость подбора таких дальномерных кодов, длина и внутренняя структура которых позволяют достичь потенциальной точности определения координат и удовлетворить требованиям устойчивости к преднамеренным и непреднамеренным помехам. Дальномерные коды, заложенные в первоначальные радиоинтерфейсы СРНС более 30 лет назад, на данном этапе уже не в полной мере отвечают требованиям к тактическим характеристикам СРНС, особенно в части работоспособности в условиях динамического разбаланса сигналов (позиционирование внутри помещений, в обстановке плотной застройки, под лесным покровом и т.п.). В этой связи возникла необходимость модернизации форматов сигналов СРНС.

Задача поиска новых классов сигналов усложняется многообразием применений навигационных систем. Так, для комплекса самолетной радионавигации и определения координат автомобиля в городе следует применять приемники различной сложности и разных по точности и энергетике сигналов. На первое место выходит задача обеспечения целостности и высокой надежности каждого компонента системы. По этим причинам и были введены несколько диапазонов, предназначенных для конкретного класса пользователей.

На современном этапе развернуты и доступны для работы две СРНС - американская GPS и российская ГЛОНАСС; европейская GALILEO будет введена в эксплуатацию в будущем.

Следует особо отметить, что сочетание высокого быстродействия аппаратуры потребителя и грамотное построение сигналов системы в будущем позволит значительно повысить точность определения координат пользователя в городской местности с плотной застройкой, а также внутри зданий. А современные возможности по миниатюризации приемников систем уже сейчас позволяют размещать приемные модули в мобильных телефонах, что оказывает неоценимую помощь по определению координат пользователя в чрезвычайных ситуациях в сложной помеховой обстановке.

Названные факторы обуславливают актуальность проведения исследований по поиску подходящих ансамблей дальномерных сигналов, перспективных для применения в новом поколении радиоинтерфейсов СРНС, всестороннему анализу их характеристик и разработке рекомендаций по их техническому воплощению.

Цели и задачи работы. Целью диссертационной работы является выработка предложений по модернизации пользовательского радиоинтерфейса СРНС ГЛОНАСС. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе предстояло решить следующие задачи:

1. на основе обзора литературных источников, посвященных системам GPS и Galileo, выделить перспективные направления модернизации радиоинтерфейса отечественной СРНС ГЛОНАСС;

2. систематизировать критерии выбора ансамблей сигналов с кодовым и частотным разделением; выявить классы ансамблей, отвечающие современным требованиям к пользовательскому интерфейсу СРНС;

3. проанализировать существующие методы расширения спектра за счет усложнения структуры чипов и по возможности предложить конструкции с лучшими разрешающими и точностными характеристиками;

4. скомплектовать каталог ансамблей дальномерных сигналов, которые могли бы быть рекомендованы для использования в новом поколении радиоинтерфейса СРНС ГЛОНАСС с учетом возможной вариабельности их ключевых параметров и технологической приемлемости;

5. выполнить детальный теоретический и численный анализ базовых характеристик отобранных сигналов и сформулировать предложения по аппаратной реализации устройств генерирования рекомендованных ансамблей.

Методы исследования. Для решения поставленных в диссертационной работе задач были использованы методы теории сигналов, теории вероятностей и математической статистики, современной абстрактной алгебры, численные методы и методы математического моделирования.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Предлагаемые способы расширяющей модуляции обладают лучшими характеристиками точности и разрешающей способности в сравнении с форматом ВОС, пропагандируемым в зарубежных источниках.

2. Поскольку статистические характеристики помехи множественного доступа практически инвариантны к структуре дальномерного ансамбля выбранной длины, в основу выбора последнего целесообразно положить уровень наиболее опасной помехи этого типа, соответствующей нулевой расстройке по частоте;

3. Оптимальным вариантом построения дальномерных ансамблей с частотным разделением является литерный сдвиг бинарной т -последовательности. Любые попытки сочетания частотного уплотнения с кодовым ведут не к снижению, а к росту уровня помех множественного доступа;

4. Как показывают теоретический анализ и моделирование, наиболее вероятна нулевая разностная доплеровская частота сигналов космических аппаратов (КА), поэтому литерный разнос при частотном разделении следует выбирать кратным периоду дальномерного кода;

5. В отсутствие априорных ограничений на длину кода оптимальным дальномерным ансамблем следует считать построенный на базе семейства минимаксных последовательностей, лежащих на границе Велча;

6. При фиксации длины значением, для которого минимаксные последовательности неизвестны, весьма продуктивна оптимизация семейства дальномерных кодов путем укорочения ансамбля большей длины.

7. Из всех минимаксных семейств бинарных последовательностей предпочтительными для применения в радиоинтерфейсе ГЛОНАСС с кодовым разделением оказываются ансамбли Кердока и Касами как наиболее простые в плане техники формирования. При этом ансамбли Кердока обладают уникально большим объемом, что весьма ценно с точки зрения наделения однотипными сигналами ряда СРНС, а также осуществления криптозащиты путем смены передаваемого кода.

Научпая новизна работы. Диссертация посвящена методам улучшения характеристик дальномерных сигналов за счет применения расширяющей модуляции, а также оптимизации ансамблей с частотным и кодовым разделением для следующего поколения пользовательского интерфейса СРНС ГЛОНАСС. В частности, новыми являются следующие результаты:

1. Показана неэффективность применения модуляции типа ВОС с точки зрения повышения потенциальной точности местоопределения и ослабления влияния многолучевой помехи. Предложены альтернативные варианты структуры элемента дальномерного сигнала с лучшими разрешающими и точностными характеристиками.

2. Предложены варианты сигнатурных ансамблей для сигнальных форматов с частотным разделением, проведена оценка их качественных показателей при наличии доплеровского смещения частоты.

3. Аналитически и численно получена оценка распределения разности доплеровских частот сигналов КА. Даны рекомендации по выбору оптимального разноса литерных частот сигналов с частотньм разделением. На примере ансамбля Касами подтверждена бесперспективность идей комбинирования частотного и кодового разделения.

4. В рамках двух подходов (отсутствие и наличие априорных ограничений на длину) отобраны и рекомендованы для применения в CDMA радиоинтерфейсе ГЛОНАСС семейства бинарных сигналов, оптимальные по уровню помехи множественного доступа. Выполнен детальный анализ корреляционных свойств предлагаемых сигналов в зонах доплеровских расстроек.

Практическая ценность работы. Основным практическим выходом работы является завершенный перечень ансамблей дальномерных кодов, рекомендуемых для использования в радиоинтерфейсе ГЛОНАСС с кодовым разделением.

Внедрение результатов работы. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при проведении НИР «Сигнал» в ОАО «Российский институт радионавигации и времени (РИРВ)» 2007-2009 гг.

Предложения по выбору кодовой структуры дальномерного сигнала диапазона L3 ГЛОНАСС вошли в проект соответствующего интерфейсного контрольного документа, к

настоящему моменту прошедшего стадию согласования во всех заинтересованных инстанциях.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на V международной молодежной научно-технической конференции «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций» (Севастополь, 2009); на VIII международном симпозиуме и выставке по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии (СПб, 2009); на 64-й Научной сессии, посвященной Дню Радио (СПб, 2009); на 63-й Научной сессии, посвященной Дню Радио (СПб, 2008); на 62-й конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (СПб, 2009); на 61-й конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (СПб, 2008).

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 13 работ. Из них три работы опубликованы в центральных рецензируемых научных журналах, рекомендованных перечнем ВАК, одна работа в рецензируемом научно-техническом журнале, восемь работ содержатся в сборниках материалов научных конференций. Получен один патент. При участии автора написано пять отчетов по НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка. Она изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 74 рисунка, 28 таблиц, библиографический список включает 106 наименований.

Основное содержание работы

Во Введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели, направления исследований и основные научные положения, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе проведен обзор современного состояния и направлений дальнейшего развития СРНС. Рассмотрены предпосылки появления спутниковой радионавигации, исследованы принципы построения и функционирования современных СРНС, включая ГЛОНАСС, GPS и Galileo. Совершенствование сигналов СРНС направлено на расширение сфер их применения, устранение недостатков, выявленных в процессе длительной эксплуатации, дальнейшее повышение точности, надежности и доступности навигационно-временных определений. Для этого используются коды с лучшими корреляционными характеристиками, расширение спектра, излучение пилот-сигнала, многочастотный режим функционирования. Новые форматы сигналов уже приняты к реализации в СРНС GPS и в создаваемой системе Galileo.

В России эти работы проводятся целым рядом организаций. Выполненные в ОАО «РИРВ» исследования показали, что стереотипное копирование принятых в зарубежных системах решений по новым сигналам в отечественных разработках нецелесообразно, так как существуют более перспективные альтернативы. Появление концепции развития сигналов ГЛОНАСС, в которой наряду с частотным разделением предусматривается кодовое, потребовало углубленного исследования ранее намеченных путей совершенствования сигналов применительно к обоим названным форматам разделения.

Согласно концепции развития СРНС ГЛОНАСС планируется к уже существующим диапазонам Ы и Ь2 добавить третий ЬЗ, который свободен от других сигналов и предоставляет разработчику полную свободу в выборе структуры дальномерных кодов. Одновременно с этим предполагается сохранить возможность использования в диапазонах Ы и Ь2 старых сигналов наряду с модернизированными, что ставит перед разработчиком задачу оценки уровня взаимной помехи между дальномсрными кодами разных поколений.

Если подытожить обзор сигналов существующих и развертываемых СРНС и оценить возможность применения зарубежного опыта в модернизации системы ГЛОНАСС, то требования, предъявляемые к пользовательскому радиоинтерфейсу будут следующими:

1. длина ансамбля дальномерных кодов не должна превышать 20 000 элементов (ограничение связано с продолжительностью «холодного старта» и временем поиска спутников);

2. мощность ансамбля должна быть достаточной для наделения каждого КА как минимум двумя сигналами (в случае использования сигнала с модуляцией данными и без таковой);

3. период следования далыюмерного кода целесообразно сохранить равным или близким к 1 мс.

В ходе модернизации пользовательского радиоиптерфейса целесообразно первоначально набрать достаточно представительное множество конкурентоспособных альтернативных вариантов сигнатурных ансамблей, как с частотным, традиционным для ГЛОНАСС, так и с перспективным кодовым разделением, отвечающих приведенным выше требованиям. Среди них на втором этапе можно провести отбор лучших кандидатов, обладающих высокими качественными показателями в сочетании с простотой аппаратной реализации. Также актуальной является задача оценки перспектив применения расширяющей модуляции при излучении нескольких сигналов одним КА в выделенном частотном диапазоне.

Во второй главе сформулированы подходы к модернизации сигнальных форматов системы ГЛОНАСС. Проведен обзор критериев выбора сигналов с кодовым и частотным разделением, обобщены сведения о количественных и качественных показателях известных ансамблей с наилучшими корреляционными свойствами.

Для измерения превдодальности во всех без исключения СРНС используются сигналы, модулированные бинарньми псевдослучайными последовательностями (ПСП). При этом индивидуальным признаком сигнала, передаваемого конкретным КА, служит либо сама манипулированная ПСП (при кодовом разделении), либо литерный сдвиг несущей (при частотном разделении). В любом из этих случаев специфический закон модуляции сигнала к-го КА ниже будет именоваться сигнатурой, а модель комплексной огибающей этого сигнала записываться в виде

й(0=|>А('-''Л)> (1)

где .У0(О - закон, описывающий форму элементарного импульса, часто называемого чипом, А - его длительность, а фазоманипулированная (ФМ) кодовая последовательность периода

N удовлетворяет соотношению = / = ...,-1,0,1, — ; ак1 для всех

к-\,2,...,К, где К - общее число сигналов, т.е. мощность сигнатурного ансамбля.

Как видно из (1), синтез подходящего ансамбля сигналов КА распадается на выбор формы и длительности чипа и оптимизацию ансамбля сигнатур. Первая из этих задач направлена на эффективное использование выделенной полосы, т.е. обеспечение максимальной потенциальной точности измерения задержки прихода сигнала и требуемой разрешающей способности по отношению к многолучевой помехе. Для этого длительность чипа следует положить примерно обратной выделенной ширине спектра, а его форму выбрать с учетом ограничений, наложенных на уровень внеполосной мощности. В рамках предлагаемого анализа чип допустимо считать прямоугольным.

В то же время оптимизация набора из К сигнатур связана со сложной и более кропотливой аналитической работой. Все базовые характеристики качества ансамбля К сигналов выражаются в терминах нормированной двумерной взаимной корреляционной функции (ВКФ) ри(т^), характеризующей степень сходства к-го и 1-го сигналов, смещенных друг относительно друга на т с по времени и на Р Гц по частоте: 1 т

Ри(т,Л = -/й(ОД'('~т)ехр(-у27г¿,/ = 1,2.....К, (2)

й о

где Т = Л^А - период сигнала в секундах, а Е - энергия сигнала за период Т. Подстановка (1) в (2) приводит к равенству

Ё Pc.«KFA)p0(T-wA,F)

к,1 = 1,2.....К, (3)

связывающему двумерную ВКФ к-го и /-го сигналов с двумерными ВКФ чипа р0(т,F) и кодовой последовательности

рс„ О, F А) = —ХХа,.-» exp(-j27u'FA). (4)

iV i=o

Последняя величина есть мера сходства к-й и 1-й сигнатур при их относительном сдвиге на m позиций по времени и взаимном набеге фазы на чип FА. Физически (2) выражает отклик фильтра, согласованного с к-и сигналом, на 1-Й сигнал, расстроенный относительно фильтра на F Гц, отнесенный к реакции на полезный сигнал. Иначе говоря, при 1фк характеризует помеху, создаваемую 1-й сигналом приему к-го сигнала,

называемую в источниках, посвященных CDMA, помехой множественного доступа (ПМД). Присутствие в (2)-(3) произвольной задержки t между полезным и мешающим сигналами связано с асинхронной природой СРНС, т.е. значительным разбросом длин трасс распространения от КА до потребителя. Частотный же сдвиг F обусловлен различием доплеровских сдвигов сигналов КА, а в режиме поиска - расстройкой между бортовым и системным эталоном. Учитывая, что р0(т) обращается в нуль при |т| > А и представляя взаимную задержку сигналов в виде т = т0Д +т0, где т„ - целое, а 0 < х0 < Д, легко привести (3) к удобной для численного анализа форме

|ри (т, л| = |рс,и К, ^Д)р0 (т0, Р-) + рсМ К +1, ^Д)р„ (х0 - А, л I, где для случая прямоугольного чипа

ЯГ Д

Главной целью оптимизации набора сигналов КА является минимизация уровня ПМД. Из (3), (5) видно, что уровень ПМД при фиксированной форме чипа полностью управляется ВКФ кодовых последовательностей (4). Поэтому для снижения интенсивности ПМД сигнатурный ансамбль следует выбирать из условия минимально возможного уровня взаимной корреляции между кодовыми последовательностями.

Интегральным по ансамблю показателем интенсивности ПМД мог бы служить среднеквадратический уровень взаимной корреляции

Р„

где усреднение происходит по всем парам сигнатур (кф1), а также всем возможным сдвигам по времени (0<т<,Ы-1) и частоте где ^ - максимальное абсолютное значение

частотной расстройки. В случае охвата зоной частотных расстроек нескольких элементов разрешения по частоте значение рпп! для любых двух ФМ последовательностей не может

быть ниже уровня Для СРНС характерны доплеровские расстройки до десятков

килогерц при периоде сигнала, измеряемом миллисекундами, т.е. частотном элементе разрешения не более килогерца. Очевидно, что в столь широких частотных зонах невозможно рассчитывать на существование сигнатурного ансамбля со среднеквадратическим уровнем взаимной корреляции ниже, чем 1 / . В то же время при случайном выборе ФМ сигнатур ожидаемое значение средней мощности ПМД р^, равно строго МЫ, что означает инвариантность рга5 к конкретной структуре сигнатур и зависимость этого параметра только от длины кодовых последовательностей N. Поэтому задача поиска сигнатурного ансамбля по критерию минимума рт, становится бессмысленной, как только выбрана кодовая длина N.

Одной из возможных альтернатив рт5 является использование максимального по ансамблю пика ВКФ сигнатур (4) во всей зоне задержек 0 < от < N -1 и частотных сдвигов

Рт» =тах|рсИ(т,/'Д)|.

Ограниченность этого показателя связана с недостаточным учетом им статистической природы ПМД. Действительно, в широком диапазоне доплеровских расстроек сигнал стороннего КА в значительной степени подобен шумовому процессу, максимальные выбросы которого имеют пренебрежимо малую вероятность. В этом случае предпочтение одного ансамбля другому только потому, что у первого меньше значение ртах, окажется

Таблица 1 - Примеры бинарных минимаксных сигнатурных ансамблей

Ансамбль ДлинаN Объем К Квадрат максимума корреляции

Касами 2" -1, и-четное 15,63,255,1023 s[NT\ (ч/ЛГ + 1+1)2 1 Ы2 * N

Объединение Касами и бент-последовательностей 2" -1, n = 0mod4 15,255 2VJV + 1-1 (%/лг+1+1)2 1 Ы2 " N

Камалетдинов 1 р(р -1), р - простое 42,110,342,506, 930 , V4W+l+3 р + 1= 2 (Р+З)2 1 Ы2 N

Камалетдинов 2 p(p + Y), р- простое 12,56,132,380,552, % , V 47/ + 1—3 P-1= 2 (Р +1)2 1 Ы2 N

Кердок 2(2"-1), п-нечетное, 4094,16 382 N + 2 2 ' 2048,8192 {^ы+г+г)2 1 Ы2 * N

сомнительным, если пик корреляции второго наблюдается на сравнительно малом множестве точек плоскости (т, Р), тогда как остальные выбросы ВКФ у него заметно меньше, чем у первого. Кроме того, на значение ртах может влиять густота сетки, особенно по оси ^, на которой производится численный анализ ВКФ. Именно по этой причине более надежной представляется ориентация на квантильпые характеристики ПМД, т.е. пороговые уровни, вероятность превышения которых выбросами ВКФ равна заранее определенному значению. В численном анализе следующих глав за основу будет принят однопроцентный квантиль, т.е. порог, вероятность выхода за который составляет 0,01.

Фундаментальное ограничение возможности минимизации нежелательных корреляций в ансамбле К асинхронных сигнатур длины N устанавливается границей Велча

При ориентации на кодовое разделение технологически наиболее привлекательны бинарные сигнатурные ансамбли, т.е. те, для которых ак1 = ±1, V:, Д: = \,2,...,К. В диапазоне требуемых для СРНС значений К (десятки) и длин N (тысяча или более) имеются семейства бинарных (ак, =+1) минимаксных ансамблей, перечисленные в табл. 1. Особого внимания заслуживают обладающие уникально большой мощностью ансамбли Кердока, детально рассмотренные в одном из разделов шестой главы.

Наряду с бинарными ансамблями практически важны и ансамбли частотно-сдвинутых бинарных т -последовательностей, положенные в основу пользовательского

радиоинтерфейса CPHC ГЛОНАСС.

Свойства такого ансамбля уникальны, так как Таблица 2 ~ ПаРамстРы чипов периодические ВКФ входящих в пего последовательностей обладают

исключительной равномерностью при частотных расстройках, кратных элементу разрешения по частоте.

В соответствии со сказанным выше в четвертой и шестой главах детально рассмотрены ансамбли сигнатур с частотным и кодовым разделением, предлагаемые для нового поколения радиоинтерфейса СРНС ГЛОНАСС.

В третьей главе рассмотрены возможности улучшения характеристик дальномерных сигналов за счет применения расширяющей модуляции. Проведен анализ корреляционных характеристик пропагандируемых в GPS и Galileo сигналов с ВОС(ни,1) модуляцией (где параметр пт показывает число периодов меандра, укладывающихся на длительности одного чипа), выявивший главный недостаток последней: боковые лепестки АКФ ротах, сопоставимые по уровню с основным (см. табл. 2). В результате позитивное влияние на точность оценки времени сужения основного лепестка АКФ, свойственное модуляции ВОС, полностью нейтрализуется высокой вероятностью потери однозначности отсчета (перепутывания основного лепестка с боковым). Неэффективен формат ВОС и в плане разрешения сигнала с многолучевой помехой, поскольку многолепестковая АКФ вряд ли заметно лучше в этом отношении АКФ с широким главным пиком.

Предложены альтернативные ВОС варианты структуры чипа с лучшими разрешающими и точностными характеристиками. Для длин w = 4...13 найдены все последовательности (фрагмент полного перечня приведен в табл. 3), отвечающие критерию минимума максимального уровня бокового лепестка АКФ и минимального уровня ВКФ

Таблица 3 - Оптимальные последовательности манипуляции микрочипов

№ Последовательность Рутах Pf max Prms Предп .пары Pl2max

т = 4

1 + - + + 0.25 0.5000 0.2887 - -

т-5

1 + - + + + 0.2 0.6000 0.3540 - -

777 — 6

1 --+-++ 0.3333 0.3333 0.2152 1-2 0.6667

-+--++ 0.1667

777 = 7

1 -+--+++ 0.1429 0.4286 0.2044 - -

т = 8

1 0.25 0.2500 0.1443 1-2 0.7500

2 +---+ + - + 0.1141

Тип чипа Pa max Решал Pms

ВОС (1,1) 0.5 0.5 0.2887

ВОС (2,1) 0.75 0.25 0.1443

ВОС (3,1) 0.8333 0.1666 0.0962

ВОС (4,1) 0.8750 0.125 0.0722

ВОС (5,1) 0.9 0.1 0.0577

Таблица 4 - Параметры ПМД для ансамблей с частотным сдвигом т -последовательности

длины N = 4095 и Л'= 16383

Ртах Ртах Ртах Ргтэ Ргтэ Рпта Р0,01 Р0,01

дБ дБ ДБ дБ ДБ дБ ДБ дБ

0 кГц ±1 кГц ±5 кГц 0 кГц ±1 кГц ±5 кГц ±1 кГц ±5 кГц

-36.16 -30.03 -29.13 -37.89 -37.89 -37.89 -33.03 -32.13

-42.19 -35.86 -35.38 -43.91 -43.91 -43.91 -38.00 -38.00

между чипом предлагаемой формы и прямоугольным (рсти). Данное решение может быть использовано при излучении КА нескольких сигналов в одном частотном диапазоне, например реализации пилот-канала и канала с данными. Показано, что предложенные формы чипов существенно выигрывают в уровне бокового лепестка АКФ (т.е. в итоге в точности измерения и иммунитете к многолучевой помехе) у ВОС.

Анализ спектров предложенных вариантов чипов показал, что присущие последним достоинства оплачиваются некоторой потерей эффективности уплотнения сигналов, имеющих расширяющую модуляцию, с обычными. Роль указанного фактора, однако, не стоит преувеличивать, поскольку главным средством разделения сигналов при СЭМА остаются кодовые последовательности.

В четвертой главе проведён выбор сигнатурных ансамблей и оптимизация параметров сигналов КА при частотном разделении. Предложены варианты сигнатурных ансамблей для сигнальных форматов с частотным разделением на основе литерного сдвига т -последовательностей длины N - 4095 и Л' = 16 3 83, проведена оценка их качественных показателей при наличии доплеровского смещения частоты (см. табл. 4). Очевидно, что описанные сигнатурные ансамбли лежат на границе Велча, имея потенциально низкий корреляционный пик. Литерный разнос, как предписано Концепцией для диапазона Ь3, был выбран равным /"0 = 423 кГц. Для численного расчета этой и последующих глав шаг по частоте принят равньм четверти элемента частотного разрешения, по времени - 0.2 длительности чипа.

) 0.2 0.4 Об 08

Л-fj.ru

б)

0.07 .0.06 0.05 •

А

Рисунок 1 - Плотность вероятности разности доплеровских частот, полученная аналитически (а) и численно (б)

Аналитически и численно найдено распределение разности доплеровских частот сигналов КА. Как нетрудно понять, уровень ПМД, создаваемой одним сигналом другому, зависит от расстроек обоих сигналов относительно своих несущих, т.е. разности их доплеровских сдвигов. Поэтому выбор литерного разноса должен быть увязан со статистикой упомянутой разности, т.е. номиналы несущих (разнос) следует выбирать так, чтобы при более вероятных их значениях уровень ПМД был ниже, чем при менее вероятных. Понятно, что реализация подобной стратегии требует знания плотности вероятности (ПВ) доплеровского сдвига принимаемого потребителем сигнала КА. Результат соответствующего анализа представлен на рис. 1, где приведены распределения разности доплеровских частот, полученных аналитически к численно.

Результат, изложенный выше, создает основу для оптимального выбора литерного разноса в системах с частотным разделением сигналов КА. Поскольку нулевая разность доплеровских частот наиболее вероятна (см. рис. 1), оптимальный литерный разнос должен гарантировать минимум ПМД именно в отсутствие взаимных доплеровских расстроек сигналов соседних литер. Отсюда на основании общих свойств ансамблей частотно-сдвинутых т -последовательностей можно прийти к очевидному выводу, что при периоде дальномерного кода Г значение литерного разноса должно выбираться кратным 1 /Т.

Если обратиться к численному подтверждению, то на рис. 2 представлена зависимость максимального выброса ВКФ от литерного разноса в окрестности номинала = 562,5 кГц, принятого в диапазоне Ы ГЛОНАСС. Как можно видеть, в наиболее вероятной ситуации нулевой доплеровской расстройки при разносе в 562,5 кГц максимум лепестка ВКФ равен -30.1 дБ. В то же время, смещением литерного разноса на 0.5 кГц в сторону от принятого номинала этот уровень можно было бы снизить на 2.4 дБ (до -32.5 дБ).

В ходе дискуссии по вопросу совершенствования пользовательского интерфейса ГЛОНАСС нередко возникают гипотезы о возможной выгоде комбинирования частотного разделения с кодовым в части снижения уровня ПМД. Подобные предположения

Таблица 5 - Уровни ПМД в ансамблях с частотным сдвигом последовательностей Касами

Ртах Ртах РгШБ Рлш РпВБ Роди Р0,01

дБ дБ дБ дБ дБ дБ дБ

0 кГц ±5 кГц 0 кГц ±1 кГц ±5 кГц ±1 кГц ±5 кГц

-30.52 -26.50 -37.89 -37.89 -37.89 -31.1 -31.1

Рисунок 2 - Пик ВКФ для соседних литер диапазона Ы ГЛОНАСС в функции от разноса в полосе ±1кГц

Таблица 6 - Сводка параметров сигнатурных ансамблей СРНС GPS и Galileo

Система Ансамбль N К »i МГц Рта* дБ ОкГц Ртах дБ ±5 кГц Prms дБ ±5 кГц Po.oi дБ ±5 кГц

GPS LI С/А 1023 32 2 -23.94 -19.23 -31.75 -24.5

L1C 10230 126 2 -27.21 -26.43 -41.77 -34.8

L2C 10230 32 2 -25.65 -25.65 -41.78 -34.7

L5 XI 10230 37 20 -26.35 -26.35 -41.79 -34.7

L5 XQ 10230 37 20 -26.54 -26.54 -41.77 -34.7

Galileo Е5а1 10230 50 20 -25.68 -25.68 -41.77 -34.7

E5aQ 10230 50 20 -26.18 -26.18 -41.77 -34.7

Е5Ы 10230 50 20 -25.20 -25.20 —41.77 -34.7

E5bQ 10230 50 20 -25.65 -25.65 41.76 -34.7

L1F-B 4092 50 2 -24.49 -22.95 37.79 -30.8

L1F-C 4092 50 2 -24.49 -23.36 -37.79 -30.8

безосновательны, поскольку в рамках отведенного спектрального ресурса потенциальный минимум ПМД устанавливается фундаментальными нижними границами Велча, Левенштейна, Сидельникова, и сигнатурные ансамбли, лежащие на этих границах, уже существуют среди множеств как с кодовым, так и с частотным разделением. Нецелесообразность объединения кодового разделения с частотным можно проиллюстрировать примером использования на разных литерных несущих разных последовательностей Касами взамен одной общей т -последовательности. Соответствующие данные для случая частотно-сдвинутого ансамбля Касами длины N = 4095 содержит табл. 5, в которую сведены значения ртах и рш, для доплеровских зон различной ширины. Из табл. 5 и первой строки табл. 4, отвечающей частотно-сдвинутой т -последовательности той же длины, легко видеть, что сдвинутые по частоте последовательности Касами значительно (3...5,5дБ) уступают традиционному ансамблю частотно-сдвинутых т-последовательностей, что свидетельствует о непродуктивности дополнения CDMA частотным сдвигом.

В пятой главе детальному анализу подвергнуты ансамбли существующих и модернизированных навигационных сигналов открытого доступа СРНС GPS и Galileo с упором на численные оценки уровня взаимной помехи, итогом чего является табл. 6, в которую сведены основные параметры, характеризующие уровень ПМД при разной ширине доплеровской зоны. Полученные результаты интересны в плане сопоставления с ними характеристик предлагаемых далее модернизированных сигналов ГЛОНАСС.

Шестая глава посвящена формированию каталога ансамблей дальномерных сигналов с кодовым разделением, рекомендуемых как основа нового поколения радиоинтерфейса СРНС ГЛОНАСС. Рассмотрены два сценария выбора ансамблей: при отсутствии априорных ограничений на длину дальномерного кода и при жесткой фиксации длины значением JV = 10 230. Отобранные варианты ансамблей отличаются как высокими качественными

Таблица 7 - Сводка параметров сигнатурных ансамблей с кодовым разделением

Ансамбль N К МГц Репах дБ 0 кГц Ртах дБ ±5 кГц Prms дБ ±5 кГц Po.oi ДБ ±5 кГц

Касами 4095 64 8 -35.99 -26.75 -37.80 -30.5

Касами 16383 128 32 -42.08 -32.77 -43.82 -37.1

Касами+ПБФ 4095 127 8 -35.99 -23.23 -37.80 -30.5

Камалетдинов-2 6972 82 14 -38.38 -25.42 -40.11 -32.9

Камалетдинов-1 10506 104 21 -39.92 -26.74 -41.89 -34.2

Кердок 4094 100* 8 -35.85 -24.26 -37.78 -30.9

Кердок 16382 100* 32 —42.01 -29.96 —43.81 -36.9

Ук. m-посл. «=20 10230 100 20 -18.18 -18.18 -41.78 -33.7

Ук. т-поел. «=30 10230 100 20 -25.68 -25.68 -41.77 -34.7

Ук. т-поел. п=22** 10230 100 20 -19.26 -19.26 -41.78 -34.2

Ук. m-посл. п= 22*** 10230 100 20 -24.58 -24.58 -41.77 -34.6

Ук. Вейль 10243 10230 128* 20 -27.57 -27.21 -41.77 -34.8

Ук. Кердок 16382 10230 100* 20 -26.83 -26.83 -41.77 -34.7

Ук. Касами 16383 10230 128 20 -26.90 -26.90 -41.78 -34.8

Ук. Камалетдинов 10506 10230 104 20 -26.90 -26.87 —41.77 -34.8

* - количество сигнатур, для которого проводились вычисления

* * - примитивный полином /(х) = хп + X + 1

* * * - примитивный полином /(х) = X22 +х9 +х5 +Х + 1

показателями, так и простотой аппаратной реализации. Табл. 7 содержит перечень отобранных сигнатурных CDMA ансамблей с указанием их ключевых параметров.

Первые семь строк табл. 7 относятся к характеристикам ПМД минимаксных ансамблей сигналов из табл. 1. Их предпочтение другим альтернативам оправданно в условиях, когда на длину дальномерного кода не накладывается жестких априорных ограничений. При использовании этих ансамблей гарантируется минимизация пиков наиболее неблагоприятной (не расстроенной по частоте) ПМД. Выбор же между ними во многом зависит от целей, которыми руководствуется проектировщик. Когда важнее всего простота генерирования, разумным оказывается выбор в пользу ансамблей Касами, если же наряду с технологической простотой есть потребность в максимальном объеме ансамбля, лучшими следует признать ансамбли Кердока.

В случае априорной фиксации длины дальномерного кода значением N = 10230 поиск подходящих ансамблей осуществлялся среди разделенных сегментов длинной т-последовательности либо среди укороченных ансамблей Вейля, Камалетдинова, Касами и Кердока ближайших исходных длин. При этом из ансамблей большой мощности (Вейля и Кердока) отбирается только часть последовательностей, достаточная для наделения сигнатурами всех КА с некоторым запасом. Для наделения, например, 30 КА парой сигнатур мощность ансамбля должна быть не менее, чем К = 2 ■ 30 = 60 сигнатур. Для обеспечения же

некоторого запаса и поля для возможного роста парка КА минимальная мощность ансамбля была зафиксирована на уровне К = 100.

Первым и самым простым путем построения ансамбля с кодовым разделением является решение наделить каждый КА сигнатурой, полученной укорочением m -последовательности достаточной длины, большей, чем Л^А" = 10230-100 = 1023000 чипов. Минимальная подходящая длина m -последовательности, удовлетворяющая поставленному условию, равна 220 -1 = 1 048 575. Для расширения поля оптимизации рассмотрены варианты построения ансамбля на основе регистра сдвига степеней и = 20,21,...,30. В табл.7 представлены несколько возможных вариантов таких ансамблей.

Вторым способом построения ансамбля заданной длины (в нашем случае N = 10 230) является укорочение минимаксных ансамблей большей длины. Для этого в частности пригодны:

1. ансамбль Вейля Я = 10243, К =100;

2. ансамбль Касами N = 16383, К = 128 ;

3. ансамбль Кердока N = 16382, К = 100;

4. ансамбль Камалетдинова-1 JV = 10506, AT = 104.

Поиск производился следующим образом: формировался исходный минимаксный ансамбль, затем в нем выделялся прямоугольник размером 10 23Ох К, который перемещался по строкам и столбцам исходной матрицы, в результате отыскивалось такое его положение, которое обеспечивало минимальное значение максимального пика взаимной помехи ртах.

Обращаясь ко второй части табл. 7, можно сделать вывод, что в случае жесткой априорной фиксации длины сигнатур целесообразна ориентация на укороченные минимаксные ансамбли (Касами, Кердока и др.), причем факторы, влияющие на выбор между ними, пе отличаются от тех, которые применялись при выборе ансамбля без априорных ограничений на длину.

В Заключении дается перечень основных результатов диссертационной работы.

Основные результаты работы

1. Предложены варианты расширяющей модуляции, обладающие лучшими характеристиками точности и разрешающей способности по сравнению с пропагандируемым в зарубежных источниках форматом ВОС.

2. С опорой на факт практической инвариантности характеристик ПМД к структуре дальномерного ансамбля выбранной длины сделан вывод о целесообразности при выборе последнего ориентироваться на критерий минимума наиболее опасной помехи этого типа, соответствующей нулевой расстройке по частоте.

3. Установлено, что оптимальным вариантом построения дальномерных ансамблей с частотным разделением является литерный сдвиг бинарной m -последовательности. На примере ансамбля Касами доказано, что попытка сочетания частотного уплотнения с кодовым ведет не к снижению, а к росту уровня ПМД.

4. На основе теоретического анализа и моделирования установлено, что наиболее вероятна нулевая разностная доплеровская частота сигналов КА, поэтому литерный разнос при частотном разделении следует выбирать кратным периоду дальномерного кода. По этой причине, значения литерного разноса существующих сигналов И и Ь2 ГЛОНАСС (562,5 и 437,5 кГц соответственно) оптимальными не являются, в отличие от предложенного Концепцией для диапазона ЬЗ 423 кГц.

5. Показано, что в отсутствие априорных ограничений на длину кода оптимальными дальномерными ансамблями следует считать минимаксные (Касами, объединение Касами и бент-функций, Камалетдипова, Кердока), из которых и производился выбор кандидатур, отвечающих требованиям, предъявляемым к пользовательскому интерфейсу СРНС.

6. Показано, что при жесткой фиксации длины сигнатурного ансамбля значением, для которого минимаксные последовательности неизвестны, продуктивна оптимизация семейства дальномерных кодов путем укорочения ансамбля большей длины.

7. Установлено, что из всех минимаксных семейств бинарных последовательностей предпочтительными для применения в радиоинтерфейсе ГЛОНАСС с кодовым разделением оказываются ансамбли Кердока и Касами как наиболее простые в плане техники формирования. Показано, что ансамбли Кердока обладают уникально большим объемом, что весьма ценно с точки зрения наделения однотипными сигналами ряда СРНС, а также осуществления криптозащиты путем смены передаваемого кода.

8. Выполнен исчерпывающий анализ характеристик всех исследованных дальномерных ансамблей и детально табулированы параметры ПМД в диапазоне доплеровских расстроек.

9. Сформирован каталог ансамблей бинарных кодовых последовательностей, перспективных с точки зрения применения в новых поколениях радиоинтерфейса СРНС.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих печатных трудах.

Публикации в изданиях из перечня ведущих рецензируемых изданий, рекомендованных в действующем перечне ВАК:

1. Гайворонский Д.В. К дискуссии о выборе метода разделения сигналов в новом поколении радиоинтерфейса ГЛОНАСС [Текст] / Д.В. Гайворонский, В.П. Ипатов // Известия вузов России, Радиоэлектроника, СПб, 2009. - Вып. 1 - С. 53-60

2. Гайворонский Д.В. К выбору сигнатурных ансамблей для нового поколения радиоинтерфейса системы ГЛОНАСС [Текст] / С.Б. Волошин, Д.В. Гайворонский,

B.П. Ипатов, И.М. Самойлов, Б.В. Шебшаевич // Известия вузов России, Радиоэлектроника, СПб, 2009. - Вып. 6 - С. 44-55

3. Гайворонский Д.В. Анализ совместимости новых сигналов ГЛОНАСС с существующими и модернизированными навигационными сигналами [Текст] /

C.Б. Волошин, Д.В. Гайворонский, В.П. Ипатов, И.М. Самойлов, Б.В. Шебшаевич // Известия вузов России, Радиоэлектроника, СПб, 2009. - Вып. 6 - С. 56-65

Патент

4. Генератор псевдослучайных бинарных последовательностей [Текст] /пат. 92270 Рос. Федерация: МПК Н03М 13/15 G06F 7/58 Гайворонский Д.В., Ипатов В.П., Шебшаевич Б.В., Филатченков C.B., Волошин С.Б.; заявитель и патентообладатель СПб, ОАО «Российский институт радионавигации и времени». - №2009138574/22 заявл. 19.10.2009; опубл. 10.03.10, Бюл. №7 - Зс: ил.

в прочих рецензируемых изданиях

5. Гайворонский Д.В. Варианты дополнения пользовательского интерфейса СРНС ГЛОНАСС дальномерными сигналами с кодовым разделением [Текст] / С.Б. Волошин, Д.В. Гайворонский, В.П. Ипатов, И.М. Самойлов, Б.В. Шебшаевич // Новости навигации, М., 2009.-Вып. 3-С. 9-16

в сборниках трудов международных конференций

6. Гайворонский Д.В. Возможности улучшения характеристик дальномерных сигналов за счет усложнения структуры чипов [Текст] / Д.В. Гайворонский, В.П. Ипатов // Восьмой международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, СПб, 2009. - С. 153-156

7. Гайворонский Д.В. Предложения по дополнению пользовательского интерфейса СРНС ГЛОНАСС сигналами с кодовым разделением [Текст] / Д.В. Гайворонский // Пятая международная научно-техническая конференция РТ-2009, Севастополь, 2009. - С. 85

8. Гайворонский Д.В. Модернизация структуры чипа сигналов космических аппаратов с меандровой модуляцией [Текст] / Д.В. Гайворонский // Пятая международная научно-техническая конференция РТ-2009, Севастополь, 2009. - С. 273

в сборниках трудов региональных конференций

9. Гайворонский Д.В. Перспективы дополнения пользовательского интерфейса ГЛОНАСС дальномерным сигналом с кодовым разделением [Текст] / Д.В. Гайворонский, В.П. Ипатов // Сборник докладов студентов, аспирантов и молодых ученых, 62-я научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПб, 2009. - С. 3-7

10. Гайворонский Д.В. Анализ корреляционных свойств сигналов в новом диапазоне СРНС ГЛОНАСС [Текст] / Д.В. Гайворонский // 64-я научно-техническая конференция, посвященная Дню Радио, СПб, 2009. - С.22-23

11. Гайворонский Д.В. Анализ корреляционных свойств частотно сдвинутых последовательностей Касами [Текст] / Д.В. Гайворонский, Т.Г. Платковская // 64-я научно-техническая конференция, посвященная Дню Радио, СПб, 2009. - С. 24-25

12. Гайворонский Д.В. Оптимизация структуры чипа дальномерного сигнала спутниковой радионавигационной системы [Текст] / Д.В. Гайворонский, Д.С. Непогодин // 64-я научно-техническая конференция, посвященная Дню Радио, СПб, 2009. - С. 25-26

13. Гайворонский Д.В. Тенденции совершенствования пользовательского интерфейса глобальных спутниковых радионавигационных систем [Текст] / Д.В. Гайворонский // 63-я научно-техническая конференция, посвященная Дню Радио, СПб, 2008. - С.47-48

Соискатель

Гайворонский Д.В.

Подписано в печать 20.05.10. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 28.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

1.1 Предпосылки появления спутниковой радионавигации.

1.2 СРНС первого поколения.

1.2.1 СРНС Цикада.

1.2.2 СРНС Транзит.

1.3 СРНС второго поколения.

1.4 Принципы определения координат потребителя в СРНС.

1.5 Архитектура СРНС.

1.5.1 Космический сегмент.

1.5.2 Командно-измерительный комплекс.

1.5.3 Аппаратура потребителей.

1.5.4 Особенности функционирования СРНС.

1.6 СРНС ГЛОНАСС.

1.7 СРНС Навстар (GPS).

1.8 Современное состояние СРНС.

1.8.1 GPS.

1.8.2 Galileo.

1.8.3 Compass.

1.8.4 QZSS.

1.8.5 IRNSS.

3.2 Характеристики сигналов с расширяющей модуляцией типа ВОС .62

3.3 Альтернативные ВОС варианты структуры чипа с улучшенными разрешающими и точностными характеристиками.69

3 А Спектральные характеристики расширяющей модуляции.75

3.5 Выводы по главе.81

4 ВЫБОР СИГНАТУРНЫХ АНСАМБЛЕЙ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ПРИ ЧАСТОТНОМ РАЗДЕЛЕНИИ.82

4.1 Введение.82

4.2 Варианты сигнатурных ансамблей для сигнальных форматов с частотным разделением.82

4.2.1 Выбор общего дальномерного кода.82

4.2.2. Примеры оптимальных сигнатурных ансамблей с частотным

разделением.85

4.3. Оптимизация литерного разноса при частотном разделении.88

4.3.1 Уровень взаимных корреляций частотно-сдвинутых сигналов КА в доплеровской зоне.88

4.3.2 Распределение разности доплеровских частот сигналов КА (теоретический анализ).92

4.3.3 Распределение разности доплеровских частот сигналов соседних литер (результаты моделирования).96

4.3.4 Оптимальный разнос литерных частот.100

4.4 О нецелесообразности дополнения частотного разделения кодовым.102

4.5 Выводы по главе.106

5 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ И МОДЕРНИЗИРОВАННЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ СРНС GPS И GALILEO.107

5.1 Введение.107

5.2 Сигналы СРНС GPS.107

5.2.1 Существующие сигналы СРНС GPS.107

5.2.2 Перспективные сигналы СРНС GPS.110

5.2.3 Дальномерные коды L1C.111

5.2.4 Дальномерные коды L2C.114

5.2.5 Дальномерные коды L5.118

5.3 Сигналы СРНС Galileo.123

5.3.1 Общая характеристика сигналов.123

5.3.2 Дальномерные коды диапазона Е5.124

5.3.3 Дальномерные коды диапазона E2-L1-E1.128

5.4 Сводка результатов и выводы.131

6 ВАРИАНТЫ ВЫБОРА СИГНАТУРНЫХ АНСАМБЛЕЙ ДЛЯ РАДИОИНТЕРФЕЙСА С КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ.134

6.1 Введение.134

6.2 Ансамбли Касами и их свойства в доплеровских зонах.135

6.3 Расширение ансамблей Касами присоединением последовательностей бент-функций.139

6.4 Ансамбли Камалетдинова.143

6.5 Ансамбли Кердока.149

6.6 Укороченные ансамбли с кодовым разделением.156

6.7 Сводка результатов.168

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.171

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.173

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И

СОКРАЩЕНИЙ

АКФ — автокорреляционная функция

ВКФ — взаимная корреляционная функция

ИСЗ — искусственный спутник Земли

КА — космический аппарат

КИК — командно-измерительный комплекс

ПБФ — последовательности бент-функций

ПВ — плотность вероятности пмд — помеха множественного доступа псп — псевдослучайная последовательность

РНС — радионавигационная система

СРНС — спутниковая радионавигационная система

ФМ — фазоманипулированный

AltBOC — alternative ВОС вое - binary offset carrier

BPSK - binary phase-shift keying свос — composite BOC

GPS — Global Positioning System

FEC — forward error correction

МВОС — multiplexed BOC

QPSK — quadrature phase-shift keying akj,u„vi,di — элемент последовательности с — скорость света ве — эксцентриситет земного эллипсоида

Е — энергия сигнала несущая частота

К — литерный разнос

F — доплеровская частота

Fm — максимальное абсолютное значение частотной расстройки h ~ высота орбиты КА hx — расхождение шкал времени «спутник-потребитель»

К — число сигналов (мощность ансамбля)

N — длина сигнала

Ns — число видимых спутников.

R — скорость передачи данных

Re — радиус Земли

R{т) — корреляционная функция измеренная дальность «приемник - /' -й КА S{t), S(t) ~ закон модуляции сигнала S0 (t) — закон модуляции чипа t — время

Att — время распространения сигнала «i -ый КА - потребитель»

Т — длительность сигнала, период процесса

W(-) — плотность вероятности

WQ — общая полоса сигнала x,y,z координаты потребителя х, > У( >z, ~~ координаты i -го К А as, — угол между плоскостью орбиты i-го КА и плоскостью, проходящей через этот КА, точку расположения приемника и центр Земли

- угол между прямыми спутник-потребитель и спутник-центр

Земли

А - длительность чипа сигнала

Д. - погрешность определения дальности до i -го КА

0 - угол места

X — длина волны нормированная двумерная корреляционная функция

PCO — нормированная корреляционная функция

7 — средний квадрат корреляции

Pmax - корреляционный пик

Prms — среднеквадратический уровень корреляций

Po,oi — однопроцентный квантиль корреляций

T — временной сдвиг

V — азимут

- двузначный характер в поле GF{p)

ВВЕДЕНИЕ

Диссертация посвящена разработке предложений по модернизации пользовательского радиоинтерфейса спутниковой радионавигационной системы (СРНС) ГЛОНАСС и анализу корреляционных свойств ансамблей сигналов при совместном использовании ими общей выделенной полосы частот.

Актуальность работы. В настоящее время для определения местоположения объекта на поверхности Земли и в околоземном пространстве нашли широкое распространение СРНС, главным преимуществом которых является всепогодное и непрерывное определение координат. Обширны сферы применения систем: авиация, судовождение, определение местоположения автомобиля на трассе или человека на местности и т.д. Ведущие державы считают своим долгом поддерживать в рабочем состоянии и постоянно модернизировать СРНС. Для обеспечения высокой точности определения координат кроме жестких требований к эталонам частоты передатчиков существует необходимость подбора таких дальномерных кодов, длина и внутренняя структура которых позволяют достичь потенциальной точности определения координат и удовлетворить требованиям устойчивости к преднамеренным и непреднамеренным помехам. Дальномерные коды, заложенные в первоначальные радиоинтерфейсы СРНС более 30 лет назад, на данном этапе уже не в полной мере отвечают требованиям к тактическим характеристикам СРНС, особенно в части работоспособности в условиях динамического разбаланса сигналов (позиционирование внутри помещений, в обстановке плотной застройки, под лесным покровом и т.п.). В этой связи возникла необходимость модернизации форматов сигналов СРНС.

Задача поиска новых классов сигналов усложняется многообразием применений навигационных систем. Так, для комплекса самолетной радионавигации и определения координат автомобиля в городе следует применять приемники различной сложности и разных по точности и энергетике сигналов. На первое место выходит задача обеспечения целостности и высокой надежности каждого компонента системы. По этим причинам и были введены несколько диапазонов, предназначенных для конкретного класса пользователей.

На современном этапе развернуты и доступны для работы две СРНС -американская GPS и российская ГЛОНАСС; европейская GALILEO будет введена в эксплуатацию в будущем.

Следует особо отметить, что сочетание высокого быстродействия аппаратуры потребителя и грамотное построение сигналов системы в будущем позволит значительно повысить точность определения координат пользователя в городской местности с плотной застройкой, а также внутри зданий. А современные возможности по миниатюризации приемников систем уже сейчас позволяют размещать приемные модули в мобильных телефонах, что оказывает неоценимую помощь по определению координат пользователя в чрезвычайных ситуациях в сложной помеховой обстановке.

Названные факторы обуславливают актуальность проведения исследований по поиску подходящих ансамблей дальномерных сигналов, перспективных для применения в новом поколении радиоинтерфейсов СРНС, всестороннему анализу их характеристик и разработке рекомендаций по их техническому воплощению.

Цели и задачи работы. Целью диссертационной работы является выработка предложений по модернизации пользовательского радиоинтерфейса СРНС ГЛОНАСС. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе предстояло решить следующие задачи:

1. на основе обзора литературных источников, посвященных системам GPS и Galileo, выделить перспективные направления модернизации радиоинтерфейса отечественной СРНС ГЛОНАСС;

2. систематизировать критерии выбора ансамблей сигналов с кодовым и частотным разделением; выявить классы ансамблей, отвечающие современным требованиям к пользовательскому интерфейсу СРНС;

3. проанализировать существующие методы расширения спектра за счет усложнения структуры чипов и по возможности предложить конструкции с лучшими разрешающими и точностными характеристиками;

4. скомплектовать каталог ансамблей дальномерных сигналов, которые могли бы быть рекомендованы для использования в новом поколении радиоинтерфейса СРНС ГЛОНАСС с учетом возможной вариабельности их ключевых параметров и технологической приемлемости;

5. выполнить детальный теоретический и численный анализ базовых характеристик отобранных сигналов и сформулировать предложения по аппаратной реализации устройств генерирования рекомендованных ансамблей.

Методы исследования. Для решения поставленных в диссертационной работе задач были использованы методы теории сигналов, теории вероятностей и математической статистики, современной абстрактной алгебры, численные методы и методы математического моделирования.

Научная новизна работы. В диссертации предложены методы улучшения характеристик дальномерных сигналов за счет применения расширяющей модуляции, ансамблей с частотным и кодовым разделением для нового поколения пользовательского интерфейса СРНС ГЛОНАСС. В частности, новыми являются следующие результаты:

1. Показана неэффективность применения модуляции типа ВОС с точки зрения повышения потенциальной точности местоопределения и ослабления влияния многолучевой помехи. Предложены альтернативные варианты структуры элемента дальномерного сигнала с лучшими разрешающими и точностными характеристиками.

2. Предложены варианты сигнатурных ансамблей для сигнальных форматов с частотным разделением, проведена оценка их качественных показателей при наличии доплеровского смещения частоты.

3. Аналитически и численно получена оценка распределения разности доплеровских частот сигналов космических аппаратов. Даны рекомендации по выбору оптимального разноса литерных частот сигналов с частотным разделением. На примере ансамбля Касами подтверждена бесперспективность идей комбинирования частотного и кодового разделения.

4. В рамках двух подходов (отсутствие и наличие априорных ограничений на длину) отобраны и рекомендованы для применения в CDMA радиоинтерфейсе ГЛОНАСС семейства бинарных сигналов, оптимальные по уровню помехи множественного доступа. Выполнен детальный анализ корреляционных свойств предлагаемых сигналов в зонах допле-ровских расстроек.

Практическая ценность работы. Основным практическим выходом работы является завершенный перечень ансамблей дальномерных кодов, рекомендуемых для использования в радиоинтерфейсе ГЛОНАСС с кодовым разделением.

Внедрение результатов работы. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы в НИР, выполняемых по следующим грантам и научным федеральным целевым программам:

1. государственный контракт № П480 от 4.08.2009г. в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. «Поиск новых методов обработки, передачи и управления потоками данных в радиотехнических системах»;

2. государственный контракт № П2145 от 5.11.2009г. в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. «Разработка предложений по модернизации пользовательского интерфейса спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС»;

3. аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы 2008-2010 гг.». Тема: «Разработка и исследование методов адаптации сложных когерентных сигналов с большими базами к помеховой обстановке» Шифр темы ФИЕТ/РС-91 per. № 2.1.2/2519, 2009-2010гг.; ■ 4. «Разработка и исследование методов обработки сигналов перспективных радиоэлектронных средств» per. № 1.5.09 темплана СПбГЭТУ 2009-2010гг.

Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при проведении НИР «Сигнал» в ОАО «Российский институт радионавигации и времени (РИРВ)» 2007-2009 гг.

Предложения по выбору кодовой структуры дальномерного сигнала диапазона L3 ГЛОНАСС вошли в проект соответствующего интерфейсного контрольного документа, к настоящему моменту прошедшего стадию согласования во всех заинтересованных инстанциях.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на 63-й Научной сессии, посвященной Дню Радио (СПб, 2008); на 64-й Научной сессии, посвященной Дню Радио (СПб, 2009); на V международной молодежной научно-технической конференции «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций» (Севастополь, 2009); на 62-й конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (СПб, 2009); на 61-й конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (СПб, 2008); на VIII международном симпозиуме и выставке по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии (СПб, 2009).

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 13 работ. Из них три работы опубликованы в центральных рецензируемых научных журналах, рекомендованных перечнем ВАК, одна работа в рецензируемом научно-техническом журнале, восемь работ содержатся в сборниках материалов научных конференций. Получен один патент. При участии автора написано пять отчетов по НИР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка. Она изложена на 183 страни

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Предложены варианты расширяющей модуляции, обладающие лучшими характеристиками точности и разрешающей способности по сравнению с пропагандируемым в зарубежных источниках форматом ВОС.

2. С опорой на факт практической инвариантности характеристик ПМД к структуре дальномерного ансамбля выбранной длины сделан вывод о целесообразности при выборе последнего ориентироваться на критерий минимума наиболее опасной помехи этого типа, соответствующей нулевой расстройке по частоте.

3. Установлено, что оптимальным вариантом построения дальномерных ансамблей с частотным разделением является литерный сдвиг бинарной т -последовательности. На примере ансамбля Касами доказано, что попытка сочетания частотного уплотнения с кодовым ведет не к снижению, а к росту уровня ПМД.

4. На основе теоретического анализа и моделирования установлено, что наиболее вероятна нулевая разностная доплеровская частота сигналов КА, поэтому литерный разнос при частотном разделении следует выбирать кратным периоду дальномерного кода. По этой причине, значения литерного разноса существующих сигналов L1 и L2 ГЛОНАСС (562,5 и 437,5 кГц соответственно) оптимальными не являются, в отличие от предложенного Концепцией [84] для диапазона L3 423 кГц.

5. Показано, что в отсутствие априорных ограничений на длину кода оптимальными дальномерными ансамблями следует считать минимаксные, т.е. лежащие на границе Велча. В настоящее время известен ряд минимаксных ансамблей (Касами, объединение Касами и бент-функций, Камалетдинова, Кердока), из которых и производился выбор кандидатур, отвечающих требованиям, предъявляемым к пользовательскому интерфейсу СРНС.

6. Показано, что при жесткой фиксации длины сигнатурного ансамбля значением, для которого минимаксные последовательности неизвестны продуктивна оптимизация семейства дальномерных кодов путем укорочения ансамбля большей длины.

7. Установлено, что из всех минимаксных семейств бинарных последовательностей предпочтительными для применения в радиоинтерфейсе ГЛОНАСС с кодовым разделением оказываются ансамбли Кердока и Касами как наиболее простые в плане техники формирования. Показано, что ансамбли Кердока обладают уникально большим объемом, что весьма ценно с точки зрения наделения однотипными сигналами ряда СРНС, а также осуществления криптозащиты путем смены передаваемого кода.

8. Выполнен исчерпывающий анализ характеристик всех исследованных дальномерных ансамблей и детально табулированы параметры ПМД в диапазоне доплеровских расстроек.

9. Сформирован каталог ансамблей бинарных кодовых последовательностей, перспективных с точки зрения применения в новых поколениях радиоинтерфейса СРНС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Быков В.И., Никитенко Ю.И. Судовые радионавигационные устройства Текст. / В.И. Быков, Ю.И. Никитенко. -М.: Транспорт, 1976. 400 с.

2. Коновалов В.В. Судовые радионавигационные приборы Текст. / В.В. Коновалов. -М.: Транспорт, 1981. 336 с.

3. Быков В.И., Никитенко Ю.И. Импульсно-фазовые радионавигационные системы в судовождении. 2-е изд. Текст. / В.И. Быков, Ю.И. Никитенко. -М.: Транспорт, 1985. 344 с.

4. Чуров Е.П. Спутниковые системы радионавигации Текст. / Е.П. Чуров. М.: Сов.радио, 1977. - 392 с.

5. Судовые комплексы спутниковой навигации Текст. / П.С. Волосов, Ю.С. Дубинко, Б.Г. Мордвинов и др. Д.: Судостроение, 1982. - 272 с.

6. Писарев С.Б., Борисов А.И., Хотин A.JI. Радионавигационные системы LORAN-C и «ЧАЙКА» М." / С.Б. Писарев, А.И. Борисов , А.Л. Хотин. — «Технологическое оборудование и материалы», июнь 1998 Вып.№6 -С. 9-15

7. Offermans G.W.A., Helwig A.W.S., D. van Willigen The Eurofix Datalink Concept: Reliable Data Transmission Using LORAN-C. Text. / G.W.A. Offermans, A.W.S. Helwig, D. van Willigen // Proceeding of theiL

8. Annual Technical Symposium of the International LORAN Association, Can Diego, С A, November 1996. pp. 15-23

9. Terje H. Jorgensen LORAN-C/Eurofix in Europe status and future plan. Text. / Terje H. Jorgensen // The 5-th Nordic Radio Conference (NORNA 99), 23-25 November 1999, Stockholm. - 1999. - pp. 395-409

10. Баранов Ю. К. Использование PTC в морской навигации. 3-е изд. пере-раб. и доп. Текст. / Ю. К. Баранов М.: Транспорт, 1988. - 208 с.

11. Кондрашихин В.Т. Определение места судна. Текст. / В.Т. Кондрашихин. М.: Транспорт, 1989. - 230 с.

12. Сетевые спутниковые радионавигационные системы Текст. / B.C. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др.; под ред. B.C. Шебшаевича. М.: Радио и связь, 1993. - 408 с.

13. Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радиолокационные и радионавигационные системы. Текст. / П.А. Бакулев, А.А. Сосновский. — М.: Радио и связь, 1994.-296 с.

14. Дмитриев В.И. Навигация и лоция. Учебник для вузов Текст. / В.И. Дмитриев. -М.: Моркнига, 2009. 458 с.

15. Ярлыков М.С. Статистическая теория радионавигации. Текст. / М.С. Ярлыков М.: Радио и связь, 1985. - 344 с.

16. Данцевич В.А. Навигация. Учебное пособие Текст. / В.А. Данцевич. -Одесса: Феникс, 2009. 185 с.

17. Радиотехнические системы. Учебник Текст. / Ю.М. Казаринов и др.; под ред. Ю.М. Казаринова. — М.: Издательский центр «Академия», 2008.-529 с.

18. Карлащук В.И. Спутниковая навигация. Методы и средства. Текст. / В.И. Карлащук Изд. 2-е переработанное и дополненное. - М.: СОЛОН-Пресс, 2009. - 288 с.

19. Волосов П.С., Волынкин А.И., Мищенко И.Н. Спутниковая радионавигационная система «Транзит» Текст. / П.С. Волосов, А.И. Волынкин, И.Н. Мищенко // Зарубежная радиоэлектроника, 1979. Вып. №1 , С. 3-43

20. Коновалов В.В. Судовые радионавигационные приборы. Учебник для мореходных училищ Текст. / В.В. Коновалов. М.:Транспорт, 1989. -223 с.

21. Диксон Р.К. Широкополосные системы: Текст. Пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева М.: Связь, 1979. - 304 с.

22. Чердынцев В.А. Проектирование радиотехнических систем со сложными сигналами Текст. / В.А. Чердынцев Минск: Высшая школа, 1979. - 192 с.

23. Чуров Е.П., Суворов Е.Ф. Космические средства судовождения Текст. / Е.П. Чуров , Е.Ф. Суворов М.: Транспорт, 1979. - 287 с.

24. Радиосвязь и навигация, №1. Среднеорбитальные спутниковые радионавигационные системы Текст. / под. ред. М.С. Ярлыкова. М.: ИПРЖР, 2000.-112 с.

25. Никитенко Ю.Н., Устинов Ю.М. Глобальная спутниковая РНС "NAVSTAR". Учебное пособие. Текст. / Ю.Н. Никитенко, Ю.М. Устинов М.: Транспорт, 1991. - 64 с.

26. Langley, R.B. The Orbits of GPS Satellites. Text. / R.B. Langley // GPS World, Vol.2, No.3, March 1991, pp. 50-53.

27. Hoffmann-Wellenhof В., Lichtenegger H., Collins J. Global Positioning System: Theory and Practice, Text. 3rd ed. / B. Hoffmann-Wellenhof, H. Lichtenegger, J. Collins New York: Springer-Verlag, 1994. - 355 p.

28. Zogg Jean-Marie GPS Basics. Text. / Jean-Marie Zogg u-blox ag, 2002. -94 p.

29. Wells, D. E., et al. Guide to GPS Positioning Text. / D.E. Wells,, et al. -Fredericton, New Brunswick: Canadian GPS Associates, 1987. 609p.

30. Спутниковые навигационные системы: учеб. Пособие Текст. / А.А. Бессонов, В .Я. Мамаев. СПб.: ГУАП, 2006. - 36 с.

31. Langley R.B. .The Mathematics of GPS. Text. / R.B. Langley // GPS World, Vol. 2, No. 7, July/August 1991. pp. 45-50

32. Яценков B.C. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС. Текст. / B.C. Яценков М: Горячая линия-Телеком, 2005. — 272 с.

33. Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения. Текст. / Ю.А. Соловьев. М.: Эко-Трендз, 2003. - 326с.

34. Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС Текст. / Под ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина. М.: ИПРЖР, 1998.-400 с.

35. Волков Н.М., Иванов Н.Е., Салищев В.А. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. Текст. / Н.М. Волков, Н.Е. Иванов, В.А. Салищев // Успехи современной радиоэлектроники. 1997, №1, М., 1997. С. 51-59

36. Kayton М., Fried W.L. Avionics navigation systems,2nd ed. Text. / M. Kayton , W.L. Fried Wiley, NY, 1997. - 672 p.

37. Интерфейсный контрольный документ ГНСС ГЛОНАСС. Текст. Редакция 5.0. М.: КНИЦ, 2002. - 60с.

38. Klimov V., et. al. GLONASS: Status and Perspectives. Text. / V. Klimov, et. al. // Proceedings of NAV05 National Navigation Conference "Pushing the Boundaries", 1-3 November 2005, London, 2005. pp. 89-96

39. Klimov V., et. al. Characteristics of GLONASS system with GLONASS-K satellite. Text. / V. Klimov, et. al. // ICAO NSP, WGW /WG1. St. Petersburg, Russia, 25 May 4 June 2004. - pp.37-43

40. Ипатов В.П. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов. Принципы и приложения. Текст. Пер. с англ. / В.П. Ипатов М.: Техносфера, 2007. - 487 с.

41. Поваляев Е., Хуторной С. Системы спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS. Chip News Текст. / Е. Поваляев, С. Хуторной // М.: НПК "ТИМ", 2001г. Вып. №10 - С. 48-55

42. Leick A. GPS Satellite Surveying Text., 2nd ed. / A. Leick New York: Wiley, 1995.-584 p.j ^

43. Understanding GPS: principles and applications/Text., 2 ed. / E. Kaplan, C. Hegarty. ARTECH HOUSE, INC.,2006. - 726 p.

44. Langley R.B. .Why Is the GPS Signal So Complex? Text. / R.B. Langley // GPS World, Vol. l,No. 3, May/June 1990. pp. 56-59.

45. Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Integration. Text. / Mohinder S. Grewal, Lawrence R. Weill, Angus P. Andrews. John Wiley & Sons, Inc., 2001.-392 p.

46. GPS.Theory, Algorithms and Applications Text. 2nd ed. / Guochang Xu. -Springer. 2007. 340 p.

47. Interface specification. Navstar GPS Space Segment/ User Segment L5 Interfaces. Draft IS-GPS-705 Text. / Space and Missile Systems Center, Navstar GPS Joint Program Office. El Segundo, CA, USA, 2003. 95 p.

48. Betz J.W. et al. Description of the L1C signal. Text. / J.W. Betz et al. // ION GNSS 19th International Technical Meeting of the Satellite Division, 26-28 September, 2006, Fort Worth, TX, 2006. pp. 2080-2091.

49. Fontana R.D., Cheung W., Novak P.M., Stansell T.A. The new L2 civil signal. Text. / R.D. Fontana, W. Cheung, P.M. Novak, T.A. Stansell // ION GPS 2001, 11-14 September 2001, Salt Lake City, UT, 2001. -pp. 134-139

50. Tran M. Performance evaluation of the new GPS L5 and L2 civil (L2C) signals Text. / M. Tran //, Navigation Journal of the Inst, of Navigation, v. 51, 2004. No3 - pp. 7-14

51. Van Dierendonck A.J., Hegarty C. The new L5 civil GPS signal. Text. / A.J. Van Dierendonck, C. Hegarty // GPS World, 17.11.2001. pp. 25-31

52. GPS Modernization: Capabilities of the New Civil Signals Text.: Invited Paper for the Australian International Aerospace Congress, Brisbane, July 29, 2003 / Professor Per Enge, Stanford University, 2003. pp.314-326

53. Gunter Hein GNSS interoperability: achieving a Global System of Systems or "Does everything have to be the same?" Text. / Hein Gunter // Inside GNSS, January-February 2006. pp. 57-60

54. Leveson Irving Benefits of the New GPS Civil Signal. The L2C Study. Text. / Irving Leveson // Inside GNSS, July-August 2006. -pp.2-8

55. Galileo Codes Properties, Ester Armengou Miret, European Space Memorandum Text. / ESA-DEUI-NG- MEMO/01798, february 10, 2005. 109 p.

56. Galileo Open Service Signal In Space Interface Control Document. Draft 0 Text. / European Space Agency. Noordwijk, Netherlands, 2006. 192 p.

57. Hein G., Avila Rodriguez J-A., Ries L. A candidate for the Galileo LI optimized signal. Text. / G. Hein , J-A. Avila Rodriguez , L. Ries // ION GNSS 2005 Long Beach, CA, USA, September, 13-16, 2005. pp. 1056-1062

58. Hein G.W., Avila-Rod riguez Jose-Ang el ,Wallner S. The Galileo Code. Text. / G.W. Hein, Jose-Ang el Avila-Rod riguez, Stefan Wallner // Inside GNSS, September 2006. pp. 62-74

59. Soualle F., et al. Spreading Code Selection Criteria for the Future GNSS Galileo. Text. / F. Soualle, et al. // Proceedings of GNSS 2005, Munich 1922 July 2005. pp. 578-584

60. Godet J. Technical annex to Galileo SRD signal plan, STF annex SRD 2001/2003 Text. Draft 1 / J. Godet // С A, USA, July 2003. 78 p.

61. Grelier Т., Dantepal J., Delatour A. Initial observation and analysis of Compass MEO satellite signals, Text. / T. Grelier, J. Dantepal, A. Delatour // Inside GNSS, May/June 2007. pp. 39-43

62. G. Xingxin Gao, A. Chen, Sh. Lo, D. De Lorenzo Compass-Mi broadcast codes and their application to acquisition and tracking Text. / G. Xingxin Gao, A. Chen, Sh. Lo, D. De Lorenzo// Proceeedings of the ION National

63. Technical Meeting 2008, San Diego, California, January 2008. pp. 159173

64. Interface specification QZSS (IS-QZSS), January22,2007 Text. Japan Aerospace Agency, 2007. - 216 p.

65. Petrovski, Ivan G. QZSS Japan's New Integrated Communication and Positioning Service for Mobile Users. Text. / Ivan G. Petrovski // GPS World Online. June 1, 2003. - pp. 15-24

66. Satoshi Kogure QZSS / MSAS Status. Text. / Kogure Satoshi // Presentation at the 47th Meeting of the Civil Global Positioning System Service Interface Committee (CGSIC). September 25, Fort Worth, TX, 2007. 23 p.

67. Ипатов В.П. Периодические дискретные сигналы с оптимальными корреляционными свойствами. Текст. / В.П. Ипатов. М.: Радио и связь, 1992.- 152 с.

68. Dudkov A., Ipatov V. Asymptotic optimality of random PSK signature ensembles Text. / A. Dudkov, V. Ipatov // 6th International Symposium on Electromagnetic Compatibility and Electromagnetic Ecology, 21-24 June, 2005, St. Petersburg, 2005. pp. 90-93.

69. Welch L. Lower bounds on the maximum cross correlation of signals. Text. / L. Welch // IEEE Transactions on Information Theory, Vol. IT-20, No. 3, May 1974.-pp. 397-399

70. Tang X.H., Fang P.Z., Matsufuji S. Lower bounds on correlation of spreading sequence set with low or zero correlation zone. Text. / X.H. Tang, P.Z. Fang , S. Matsufuji // Electronic Letters, Vol. 36, No. 6, March 2000. -pp.210-218

71. Golomb S. Shift Register Sequences Text. / S. Golomb San Francisco, Holden-Day, 1967. - 247 p.

72. Paterson K.G. New Binary Sequence Sets with Favourable Correlations. Text. / K.G. Paterson // IS1T 1997, Ulm, Germany, June 29 July 4, 1997. -pp. 69-75

73. Gold R. Optimal binary sequences for spread spectrum multiplexing. Text. / R. Gold // IEEE Transactions on Information Theory. Volume 13, Issue 4, Oct. 1967, pp.619-621

74. Gold R. Maximal recursive sequences with 3-valued recursive crosscorrela-tion functions Text. / R. Gold // IEEE Transactions on Information Theory. Vol. 14, Issue 1, January 1968, pp. 154-156

75. Fontana R.D., Cheung W., Stansell T.A. The modernized L2 civil signal. Text. / R.D. Fontana , W. Cheung, T.A. Stansell // GPS World, N9, 2001. -pp. 28-34

76. Tran M., Hegarty C. Receiver algorithms for the new civil GPS signal. Text. / M. Tran, C. Hegarty // ION NTM 2002, 28 January 2002, San-Diego, CA, 2002. pp. 778-789

77. Mattos P. Acquiring sensitivity GPS to bring new signals indoors. Text. / P. Mattos// GPS World, v. 14, No5, 2004. -pp.28-33.

78. Interface Specification/Navstar GPS Space Segment/User Segment LI Interfaces. Draft IS-GPS-800 Text., 19 April 2006 /Space and Missile Systems Center, Navstar GPS Joint Program Office. El Segundo, CA, USA, 2006. -121 p.

79. Gibbons G., et.al. BOC or MBOC? The common GPS/Galileo civil cignal design: A manufacturers dialog, Part 2. Text. / G. Gibbons, et.al. // Inside GNSS, Vol.1, №6, September 2006. pp. 30-37

80. Lo S., Chen A., Enge P., and Gao G. GNSS album: images and spectral signatures of the new GNSS signals. Text. / S. Lo, A. Chen, P. Enge, and G. Gao // Inside GNSS, May/June 2006. pp. 46-56.

81. Ярлыков М.С. Меандровые шумоподобные сигналы (ВОС-сигналы) в новых спутниковых радионавигационных системах. Текст. / М.С. Ярлыков // Радиотехника, 2007. Вып. 8 — С. 3-12

82. Ярлыков М.С. Характеристики меандровых сигналов (ВОС-сигналов) в спутниковых радионавигационных системах нового поколения. Текст. / М.С. Ярлыков // Радиотехника, 2008. Вып. 8 - С. 61-75

83. Концепция развития навигационных сигналов глобальной навигационной системы ГЛОНАСС. Текст. М., 2008. - 21 с.

84. Interface Specification for GPS IS-GPS-200D, 7 March 2006.Text. / Space and Missile Systems Center, Navstar GPS Joint Program Office. El Se-gundo, CA, USA, 2006. 221 p.

85. Global Navigation Satellite System GLONASS. Interface Control Document. Version 5.0. Text. Moscow, 2002. - 57 p.

86. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория. Справочник Текст. /Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: ЗАО «МАКВИС», 1998. - 82:8 с.

87. Betz John W., Bianco Mario A. Enhancing the future of civil GPS. Overview of the L1C signal. Text. / John W. Betz, Mario A. Bianco // Inside GNSS, Spring 2007. pp. 42-49

88. Rushanan J.J. Weil sequences: a family of binary sequences with good correlation properties. Text. / J.J. Rushanan // Proceedings of IEEE International Symposium on Information Theory, Seattle, Washington, July 9-14, 2006.-pp. 37-40

89. Свердлик М.Б. Оптимальные дискретные сигналы. Текст. / М.Б. Свердлик М.: Сов. радио, 1975. - 424 с.

90. Spilker Jr. J.J., van Dierendock A.J. Proposed new L5 Civil GPS codes. Text. / J.J. Spilker Jr., A.J. van Dierendock// Navigation: Journal of The Institute of Navigation Vol. 48, №3,2001. pp. 135-143

91. Ries Lionel, Macabiau C., Nouvel O. A Software Receiver for GPS-IIF L5 Signal. Text. / Ries Lionel, Macabiau C., Nouvel O. // ION GPS 2002, 2427 September 2002, Portland, OR, 2002. pp. 1540-1552

92. Харисов В.Н., Булавский Н.Т., Хамматов P.P. Распределение случайных помех множественного доступа Текст. / В.Н. Харисов, Н.Т. Булавский, P.P. Хамматов // Радиотехника, М, 2009. Вып. 7 -С. 129-133

93. Камалетдинов Б.Ж. Оптимальный ансамбль бинарных последовательностей на основе объединения ансамблей последовательностей Касами и бент-функций. Текст. / Б.Ж. Камалетдинов // Проблемы передачи информации, т. 23, №2, М. 1988. С. 104-107

94. Olzen, J.D., Scholtz, R.A., Welch, L.R. Bent-fimction sequences. Text. / J.D. Olzen, R.A. Scholtz, L.R. Welch // IEEE Trans. Inform. Theory, v. 28, No6 1982.-pp. 858-864

95. Мак-Вильмс Ф.Дж., Слоан Н.Дж.А. Теория кодов, исправляющих ошибки. Текст. Пер. с англ. / Ф.Дж. Мак-Вильмс , Н.Дж.А.Слоан М.: Связь, 1979.-744 с.

96. Камалетдинов Б.Ж. Оптимальные множества бинарных последовательностей. Текст. / Б.Ж. Камалетдинов // Проблемы передачи информации, т. 32, № 2 1996. С. 39-44

97. Холл М. Комбинаторика. Текст. Пер. с англ. / М. Холл М.: Мир, 1970.-424 с.

98. Нечаев А.А. Код Кердока в циклической форме. Текст. / А.А. Нечаев // Дискретная математика, т. 1, 1989. Вып. 4 - С. 123-139

99. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. Текст. Пер. с англ. / У. Питерсон , Э. Уэлдон. М.: Мир, 1976. - 594 с.

100. Гилл А. Линейные последовательностные машины. Текст. Пер. с англ. / А. Гилл М.: Наука, 1974. - 288 с.

101. К выбору сигнатурных ансамблей для нового поколения радиоинтерфейса системы ГЛОНАСС / Волошин С.Б., Гайворонский Д.В., Ипатов В.П., Самойлов И.М., Шебшаевич Б.В. // Известия вузов России, Радиоэлектроника, СПб, 2009. Вып. 6 - С. 44-55

102. Варианты дополнения пользовательского интерфейса СРНС ГЛОНАСС дальномерными сигналами с кодовым разделением /Волошин С.Б., Гайворонский Д.В., Ипатов В.П., Самойлов И.М., Шебшаевич Б.В. // Новости навигации, М. 2009. Вып. 3 - С. 9-16