2.1. Структура сигнала спутника

Спутник ГЛОНАСС, так же как и спутник GPS, излучает несущие колебания на двух частотах. В GPS несущие колебания L1 и L2 одинаковы для всех спутников системы, а сигналы спутников отличаются кодами. В ГЛОНАСС ситуация обратная. Коды сигналов всех спутников одинаковы. Сигналы спутников отличаются значениями частот несущих колебаний. Эти частоты лежат в пределах некоторых частотных интервалов.

Несущее колебание первой частоты каждого спутника ГЛОНАСС модулировано по фазе (манипулировано) кодом стандартной точности СТ-кодом. В GPS аналогом является С/А-код. Сейчас переименовали как S-код стандартный код. Кроме того, несущее колебание первой несущей частоты манипулировало кодом высокой точности - ВТ-кодом. В GPS аналогом является Р-код. Тактовая частота СТ-кода равна 511 кГц. Тактовая частота ВТ-кода равна 5,11 МГц. Канал стандартной точности доступен всем пользователям ГЛОНАСС. Канал высокой точности до недавнего времени был доступен только авторизированным пользователям, то есть военным пользователям. Сейчас в этом смысле система открыта для всех пользователей, в том числе и для гражданских пользователей.

Несущее колебание второй частоты модулировано по фазе (манипулировано) только кодом высокой точности. Результаты измерений на первой и второй частотах используют для учета влияния ионосферы дисперсионным методом [5]. Это означает что высокоточную навигацию, до того, как система стала открыта для всех пользователей, могли осуществлять только авторизованные пользователи, имеющие двухчастотные приемники. Планируется, что сигнал второй частоты спутника ГЛОНАСС-М будет модулирован кодом стандартной точности. Это дает дополнительную гарантию того, что сигналы на обеих несущих частотах будут доступны всем пользователям системы без исключения.

Как было сказано, частоты несущих колебаний, излучаемых спутниками, лежат в некоторых частотных интервалах. Конкретные значения частот определяются соотношениями:

L1k = Ll₀ + kЧDLl, L2k = L2₀ + kDL2 (2.1)

Здесь Ll₀ = 1602 МГц; L2₀ = 1246 МГц; DL1 - 562,5 кГц;

DL2 — 437,5 кГц; k = 1,2,...,24 - номер (литера) частотного канала. Для всех частотных каналов k справедливо отношение L2k:Llk - 7:9.

Канал с литерой k = 0 не предназначен и недоступен для пользователей системы. Этот частотный канал используют для управления работой спутников. Альманах системы содержит информацию о распределении частотных каналов между спутниками. Для того, чтобы уменьшить ширину полосы частот, занимаемую системой, спутники, расположенные с обратных сторон Земли - в диаметрально противоположных точках орбиты, - излучают колебания на одних ж тех же несущих частотах; своим излучением они не мешают друг другу.

2.2. Навигационное спутниковое сообщение

Навигационное спутниковое сообщение передают с тактовой частотой в 50 Гц. Это сообщение содержит оперативную навигационную информацию и полный альманах спутникового сегмента.

Оперативная информация включает эфемериды спутника, моменты трансляции временной метки, определенные по часам спутника, поправки временной шкалы спутника относительно временной шкалы системы ГЛОНАСС, а также отличие частот несущих колебаний, излучаемых спутниками, от номинальных значений этих частот. Альманах содержит информацию о состоянии всех спутников системы (альманах состояния), поправки временных шкал всех спутников относительно временной шкалы ГЛОНАСС (альманах фазы), приближенные эфемериды всех спутников (альманах орбит) и поправку временной шкалы ГЛОНАСС относительно шкалы координированного времени UTC(SU). Всю эту навигационную информацию непрерывно транслируют в виде повторяющихся суперкадров.

Все, что описано далее в этом подразделе, разработано специалистами , имеющими высший уровень подготовки в своей области. Поэтому студенты геодезических специальностей не обязаны это осмысливать и запоминать. Вместе с тем, мы сочли необходимым привести эту информацию для того, чтобы она была доступной для пытливого читателя. Это же замечание касается и информации об эфемеридах спутника ГЛОНАСС, приведенной в следующем подразделе.

Объем суперкадра составляет 7500 бит включая 620 бит резерва. Время трансляции суперкадра составляет 2,5 минуты. Суперкадр состоит из пяти кадров одинакового объема. Время трансляции кадра составляет 30 секунд. Каждый кадр содержит 15 строк одинакового объема. Объем каждой строки составляет 100 бит, время трансляции - 2 секунды. Каждая строка в свою очередь разделена на две части. Первая часть строки (85 бит, 1,7 секунды) содержит навигационную информацию. Вторая часть строки (15 бит, 0,3 секунды) содержит контрольные символы для выявления возможных ошибок при декодировании. В конце каждой строки содержится временная метка.

Первые четыре строки каждого кадра содержат всю оперативную информацию о спутнике, транслирующем данное сообщение. Это означает, что полный объем навигационной информации транслируется пять раз в течение передачи суперкадра. Пятая строка каждого кадра содержит служебную информацию. Строки от 6 по 15 каждого кадра содержат часть альманаха системы. Поэтому полный альманах содержится и транслируется в одном суперкадре, то есть повторяется каждые 2,5 минуты. Для сравнения скажем, что в GPS для передачи альманаха системы требуется 12,5 минут.