Современные исследования помех
Авиационные радионавигационные службы используют частотный диапазон от 960 до 1215 МГц, содержащий нижний участок L-диапазона – E5a и E5b, зарезервированный во всем мире для воздушных радиоэлектронных вспомогательных средств, для аэронавигации и других, непосредственно связанных с наземным обслуживанием систем, в частности, для служб радионавигационных спутников. Такое расположение может вызвать многочисленные помехи, к которым надо относиться очень внимательно и использовать навигационные сигналы Galileo/NAVSTAR c особыми требованиями к обеспечению безопасности их применения.
Ученые изучают эффекты воздействия помех от систем DME/TACAN, JTIDS/MIDS и вне диапазонного излучения радаров в диапазонах L5, E5a и E5b уже несколько лет. Эти суммарные помехи от наземных источников увеличиваются с увеличением высоты, т. к., чем выше, тем больше сигналов принимается. Наиболее чувствительным параметром в этом контексте является граница ограничения порога захвата, выше которой сигналы системы GNSS справляются с воздействием помехи, например, 5.8 dB для NAVSTAR диапазона L5, 4.8 dB для Galileo диапазона E5a и 3.3 dB для E5b. Корректировка порога и величины порога демодуляции данных дает несколько децибел повышения порога. Устанавливая границы, ученые допускают использование стандартного временного интервала для импульса запирания приемника и передовых методов обработки сигнала. Мы должны отметить, что в отличие от США, Европа в настоящее время не планирует перемещения частот служб с дальномерным оборудованием DME в другие места для обхода этих проблем.
Совместимость и взаимодействие
Как уже говорилось в начале статьи, Европейское сообщество поручило команде Galileo спроектировать и отработать систему, имеющую временные, геодезические стандарты и структуру сигнала, совместимые и позволяющие взаимодействовать с гражданской системой NAVSTAR и всеми ее дополнительными подразделениями в случае ее расширения. В этом контексте, термин “совместимость” подразумевает, что системы NAVSTAR и Galileo не ухудшают работу автономных сервисов друг друга. Возможность же взаимодействия относится к возможности комбинированного использования обеих GNSS для улучшения точности, достоверности, доступности и надежности с помощью единой, общей для этих систем, конструкции приемников.
Сигналы в космосе
|
Рис. 4. Предельное ухудшение C/NO кодированного сигнала в dB, как результат межсистемных помех системы NAVSTAR C/A от сигнала системы Galileo BOC(2,2) в диапазоне E2-L1-E1. |
Использование единой центральной частоты позволяет радикально упростить входные каскады приемников ценой взаимных помех для обеих систем. Эти, так называемые, межсистемные помехи, появляются в дополнении к помехам от навигационных сигналов, принадлежащих идентичным системам, или внутрисистемным помехам. Только сумма помех всех типов имеет значение при определении характеристик приемника.
Исследования показали, что ухудшение C/NO кодированного сигнала в системе NAVSTAR C/A от сигнала системы Galileo BOC(2,2) никогда не превышает величину в 0.2 dB в любой точке мира и в любое время. Для международной космической станции она равна 0.22 dB. Рисунок 4 представляет собой глобальную карту, показывающую максимальное ухудшение межсистемного C/NO сигнала, как функции географических координат.
Таблица 5. Взаимный уровень помех (наихудший случай падения уровня сигнала в линии связи / межсистемное ухудшение).
|
Частотный диапазон |
Помехи системе Galileo от работы системы GPS |
Помехи системе GPS от работы системы Galileo |
|
L1 |
0.03 dB / 0.09 dB |
0.05 dB / 0.2 dB |
|
E5a / L5 |
0.5 dB / 0.8 dB |
0.2 dB / 0.4 dB |
Максимум внутрисистемных и собственных помех, из тех, что допускает NAVSTAR C/A кодирование ниже 2.7 dB, и намного превышает потенциальный уровень межсистемных помех от сигнала системы Galileo. Максимум же межсистемных помех (0.2 dB) не проявляется в одно и то же время в одном и том же месте, как это происходит с внутрисистемными помехами. Наоборот, максимум внутрисистемных помех проявляется тогда, когда уровень межсистемных помех минимальный.
Суммарный максимум (межсистемные + внутренние помехи), проявившийся величиной лишь немногим больше 2.7 dB, в самом неблагоприятном случае дает ухудшение сигналов Galileo от NAVSTAR C/A кодовой последовательности лишь на 0.05 dB. (После модернизации группировки системы NAVSTAR (числа спутников и мощности сигнала) - это значение должно дойти до 0.08 dB.) По сравнению с сигналом BOC (2,2), ухудшение других сигналов системы Galileo от сигналов NAVSTAR c C/A имеет значительно меньшую величину. Поэтому мы уверены в том, что пользователи системы NAVSTAR не пострадают от помех, вызванных наложением сигналов NAVSTAR и Galileo в диапазоне L1. В диапазонах E5a и L5 межсистемные помехи, как правило, выше, т.к. могут быть использованы идентичные схемы модуляции.
|
Рис. 5. Предельное ухудшение в dB сигнала NAVSTAR C/NO в диапазоне L5, как результат межсистемных помех от сигналов системы Galileo в диапазоне E5a. |
Ко всему предыдущему, мы исследовали ухудшение параметров сигнала системы Galileo от влияния сигналов системы GPS и свели результаты в табл. 5. Исследование показало, что в диапазоне L1 уровень взаимных помех очень низок, а в диапазоне E5a/L5 они имеют значительную величину. В предыдущих параграфах мы уже отмечали, что помехи от систем дальнометрии DME, работающих в диапазонах E5a и L5, пропадают лишь в малой степени для авиационных пользователей и на больших высотах, главным образом, в Европе, где и не планируется передислокация DME систем. Поэтому влияние сигналов системы NAVSTAR на работу системы Galileo в диапазоне E5a должно быть тщательно рассмотрено в будущем.