Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. - Генике А.А.
ISBN 5-86066-063-4
Скачать (прямая ссылка):
1.7.2. Обобщенная структурная схема геодезического спутникового приемника
Поступающая в обращение от различных фирм-изготовителей геодезическая спутниковая аппаратура потребителя разнообразна, но отличительные особенности таких приемных устройств в большинстве случаев носят непринципиальный характер.
Исходя из этого представляется возможным рассмотреть обобщенную структурную схему GPS-приемника (см. рис. 1.12), которая позволяет обосновать необходимость использования приведенных на схеме основных компонентов такого приемного комплекса, их функции и взаимосвязь.
Из приведенной схемы следует, что входную часть GPS-приемника представляет антенное устройство, обеспечивающее прием радиосигналов от находящихся в поле зрения спутников. Выбранный тип и режим работы антенны оказывают существенное влияние не только на возможность приема сигналов от спутника, но и на точность производимых спутниковых измерений. С учетом этого рассмотрение основных особенностей работы антенного блоки вынесено в отдельный подраздел 1.7.3.
53
Антенное усгройстао
свч-
предусяяитель " i
Преобразователь частоты
Синтезатор частот ^
Опорный генератор
Блок связен
УПЧ
Блок поиска н захвата
Блок процессора н ЗУ
Измерительный блок
Пульт управлення и индикации
Рис. 1.12. Упрощенная обобщенная структурная схема GPS-приемника
Поскольку радиосигнал от спутника до приемника проходит весьма большое расстояние (около 20 тыс. км), а мощность установленного на спутнике передатчика сравнительно невелика (около IO Вт), то на выходе антенны сигнал имеет чрезвычайно малую величину. При этом возникает необходимость в его предварительном усилении с помощью СВЧ-предусилителя, который, как правило, располагается в непосредственной близости от антенны. Сравнительно часто антенное устройство вместе с СВЧ-предусилителем оформляется в виде отдельного выносного блока, соединяемого с основным блоком приемника сравнительно длинным коаксиальным кабелем.
Поскольку многократное усиление СВЧ колебаний сопряжено с существенными техническими трудностями, то в спутниковых приемниках применяется супергетеродинный принцип, при реализации которого принимаемые колебания после предварительного усиления подвергаются преобразованиям, в результате которых существенно понижается частота несущих колебаний до нескольких десятков мегагерц. Образующуюся при этом промежуточную частоту часто называют частотой биений.
В качестве местного гетеродина используется высокостабильный опорный генератор, входящий в состав приемника. Необходимая дяя работы приемника сетка частот формируется с помощью синтезатора частот на основе использования в качестве исходных колебаний сигналов опорного генератора.
Основное усиление принимаемых сигналов осуществляется усилителем промежуточной частоты (УПЧ), подключенным к выходу преобразователя частоты. 54
Непосредственно с выходом УПЧ связаны блок поиска и захвата, а также измерительный блок. Поиск осуществляется на основе использования кодово-корреляционных методов, которые будут рассмотрены в подразделах 1.7.4 и 1.7.5. После завершения поиска происходит захват сигналов. Упомянутый захват позволяет производить отслеживание соответствующих сигналов на протяжении всего сеанса наблюдений, в котором участвует «захваченный» спутник.
В измерительном блоке производится разделение принимаемых фазомодулированных колебаний на кодовые и чисто гармонические сигналы, от которых отделяются также сигналы, «ходящие в состав передаваемого со спутника навигационного сообщения. При этом первые два вида сигналов используются в блоке процессоров для вычисления искомых расстояний до спутников, причем на основе полученных значений псевдодальностей производится грубое определение координат, а в случае необходимости и Вектор скорости перемещения подвижного объекта, на котором установлен приемник, вычисление различного рода поправок и корректировка измеренных величин. Что касается фазовых измерений, то в приемном устройстве осуществляется только предварительное их сглаживание и группировка с передачей таких «сырых» данных в запоминающее устройство (ЗУ). Как уже отмечалось ранее, окончательная обработка фазовых измерений производится на стадии а пост-обработки» в камеральных условиях. Входящий в состав приемника блок процессоров наряду с предварительными вычислениями осуществляет управление работой приемника в автоматическом режиме на основе заложенного в него программного обеспечения.
Показанный на структурной схеме пульт управления и и иди каши включает в себя клавиатуру и индикаторное табло, на котором по желанию оператора могут отображаться определяемые с помощью приемника величины, а также другая вспомогательная информация. Клавиатура позволяет оператору вводить необходимую буквенно-цифровую информацию, а также различного рода команды.
1.7.3. Антенные устройства спутниковых приемников и предъявляемые к ним требования
Как уже отмечалось в предыдущих разделах, основное назначение входящих в состав спутниковых приемников антенных устройств состоит в том, чтобы с наибольшей эффективностью производить преобразование распространяющихся в окружающем нас пространстве электромагнитных волн в соответствующие электрические сигналы,
