Способ и устройство для обработки радионавигационных сигналов для атмосферного мониторинга

1. Система измерения для генерирования измерений ионосферной фазовой сцинтилляции на основании по меньшей мере одного сигнала Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) от находящегося на борту спутника передатчика ГНСС, причем система измерения в наземном приемнике содержит:
- модуль (31) сбора данных, модуль (32) демодулятора и модуль (33) алгоритмов атмосферного мониторинга, размещенные в конфигурации разомкнутого цикла,
причем модуль (31) сбора данных выполнен для приема сигнала ГНСС и включает в себя опорный синхрогенератор (418) и аналого-цифровой преобразователь (ADC) (416), соединенный с опорным синхрогенератором (418), причем ADC выполнен для генерирования нескольких IF отсчетов (r) промежуточной частоты при согласовании по времени с опорным синхрогенератором (418), причем каждый IF отсчет имеет ассоциированную временную метку (TOW), полученную от опорного синхрогенератора (418),
i
причем модуль (32) демодулятора выполнен для получения IF отсчетов (r) и ассоциированных временных меток (TOW), а также вспомогательных данных (35), относящихся к спутниковой системе, причем вспомогательные данные (35) включают в себя эфемеридную информацию (ATM), и выполнен для генерирования из них значений (Y) коррелятора, и
i
ϕ
причем модуль алгоритмов атмосферного мониторинга выполнен для получения значений (Y) коррелятора и для генерирования из них измерений (σ) фазовой сцинтилляции, и
причем модуль (33) алгоритмов атмосферного мониторинга включает в себя алгоритм реконструкции фазового процесса, причем алгоритм реконструкции фазового процесса содержит:
i
- устранение поворота текущих значений (Y) коррелятора в результате предшествующей оценки фазы,
- оценку остаточной фазы (Ф) с использованием дискриминатора, и
- вычисление текущей фазы (θ) как суммы предшествующей фазы и текущей остаточной фазы (Ф).
2. Система измерения для генерирования измерений ионосферной фазовой сцинтилляции на основании по меньшей мере одного сигнала Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) от находящегося на борту спутника передатчика ГНСС, причем система измерения в наземном приемнике содержит:
- модуль (31) сбора данных, модуль (32) демодулятора и модуль (33) алгоритмов атмосферного мониторинга, размещенные в конфигурации разомкнутого цикла,
причем модуль (31) сбора данных выполнен для приема сигнала ГНСС и включает в себя опорный синхрогенератор (418) и аналого-цифровой преобразователь (ADC) (416), соединенный с опорным синхрогенератором (418), причем ADC выполнен для генерирования нескольких IF отсчетов (r) промежуточной частоты при согласовании по времени с опорным синхрогенератором (418), причем каждый IF отсчет имеет ассоциированную временную метку (TOW), полученную от опорного синхрогенератора (418),
причем модуль (32) демодулятора выполнен для получения IF отсчетов (r) и ассоциированных временных меток (TOW), а также вспомогательных данных (35), относящихся к спутниковой системе, причем вспомогательные данные (35) включают в себя эфемеридную информацию (ATM), и выполнен для генерирования из них значений (Yi) коррелятора, и
ϕ
причем модуль алгоритмов атмосферного мониторинга выполнен для получения значений (Yi) коррелятора и для генерирования из них измерений (σ) фазовой сцинтилляции, и
причем модуль (33) алгоритма атмосферного мониторинга включает в себя алгоритм процесса разности фаз, причем алгоритм процесса разности фаз является применяемым для реконструкции технологических значений Δ[n] разности фаз с использованием
причем каждое технологическое значение Δ[n] разности фаз является разностью фаз для двух смежных значений коррелятора, и
ϕ
причем σ вычисляется по технологическим значениям Δ[n] разности фаз с помощью применяемого к ним фильтра, задаваемого посредством
3. Система по п. 1 или 2, причем модуль (31) сбора данных выполнен для выпуска каждого IF отсчета (r) в виде помеченного IF отсчета (r), причем каждый помеченный IF отсчет (r) содержит IF отсчет (r), помеченный соответствующей временной меткой (TOW).
i
4. Система по п. 1 или 2, причем модуль (32) демодулятора выполнен для получения помеченных IF отсчетов (r), причем каждое сгенерированное модулем (32) демодулятора значение (Y) коррелятора ассоциировано с соответствующей временной меткой (TOW).
5. Система по п. 1 или 2, причем модуль (31) сбора данных содержит модуль (420) создания временных меток, выполненный для выпуска временных меток (TOW) синхронно с соответствующими IF отсчетами (r).
6. Система по п. 1 или 2, причем модуль (31) сбора данных содержит модуль (420) создания временных меток, соединенный с опорным синхрогенератором (418), причем модуль (420) создания временных меток выполнен для эксплуатации в качестве локального счетчика, представляющего местное время, и причем значение локального счетчика увеличивается при генерировании каждого IF отсчета (r).
7. Система по п. 1 или 2, причем модуль (31) сбора данных содержит понижающий преобразователь (410), выполненный для генерирования из радионавигационных сигналов аналоговых IF сигналов, причем понижающий преобразователь (410) функционирует на основе преобразовательного сигнала, полученного из выхода опорного синхрогенератора (418).
8. Система по п. 7, причем модуль (31) сбора данных содержит PLL (424), соединенный для получения выхода опорного синхрогенератора (418), причем PLL (424) приводит в действие VCO (426), предоставляющий преобразовательный сигнал к понижающему преобразователю (410).
9. Система по п. 1 или 2, причем опорный синхрогенератор (418) имеет степень синхронизации с временным интервалом радионавигационного сигнала менее одной десятой периода микросхемы кода измерения дальности радионавигационного сигнала.
10. Система по п. 1 или 2, причем опорный синхрогенератор (418) имеет степень синхронизации с временным интервалом радионавигационного сигнала такой величины, что он может использоваться для продвижения оценки времени для генерирования временных меток с точностью около 1 наносекунды.
11. Система по п. 1 или 2, причем опорный синхрогенератор (418) выполнен для продвижения вперед во времени от начальной точки синхронизации, соответствующей начальной временной метке.
12. Система по п. 1 или 2, причем опорный синхрогенератор (418) содержит идеально смоделированный опорный синхрогенератор, причем временные метки получают из сигналов времени, продвигающихся от точки синхронизации сигнала в прошлом, с использованием заданного периода дискретизации.
13. Система по п. 1 или 2, причем опорный синхрогенератор (418) содержит упорядоченный осциллятор, причем упорядоченный осциллятор включает в себя внутренний осциллятор и выполнен для получения упорядочивающего синхросигнала от внешнего стандарта частоты.
14. Система по п. 13, выполненная с возможностью функционирования в фазе инициирования и в фазе сбора данных, причем опорный синхрогенератор (418) выполнен с возможностью функционирования таким образом, что упорядочивание посредством упорядоченного осциллятора является активным во время фазы инициирования и деактивированным во время фазы сбора данных.
15. Система по п. 14, причем внешний стандарт частоты предоставлен одним из числа сигнала ГНСС и сигнала GPS упорядоченного осциллятора (GPSDO).
16. Система по п. 1 или 2, причем опорный синхрогенератор (418) содержит опорный синхрогенератор свободного хода, на котором выполняется динамическое моделирование его неизвестных параметров с помощью алгоритма оценки опорного синхрогенератора.
17. Система по п. 16, причем опорный синхрогенератор (418) выполнен с возможностью эксплуатации:
- для измерения оцененных параметров опорного синхрогенератора, и
- для точного продвижения временных меток от начальной точки синхронизации на основании оцененных параметров опорного синхрогенератора.
18. Система по п. 17, причем оцененные параметры опорного синхрогенератора измеряются по радионавигационным сигналам от первого комплекта находящихся на борту спутника передатчиков, и причем радионавигационный сигнал или сигналы, полученные модулем (31) сбора данных, происходят от одного или нескольких находящихся на борту спутника передатчиков второго комплекта находящихся на борту спутника передатчиков, причем первый комплект и второй комплект не имеют общих находящихся на борту спутника передатчиков.
19. Система по п. 1 или 2, причем вспомогательные данные (35) включают в себя соотнесенный с приемником параметр (Rec.), причем соотнесенный с приемником параметр представляет кусочно-непрерывную траекторию антенны (402) приемника в землецентричной, неподвижной относительно земли системе координат.
20. Система по п. 1 или 2, причем вспомогательные данные (35) включают в себя орбитальные параметры (S.V.) спутника, на котором смонтирован передатчик.
21. Система по п. 20, причем орбитальные параметры (S.V.) содержат радиовещательные эфемериды.
22. Система по п. 21, причем радиовещательные эфемериды содержат ГНСС эфемериды или точные эфемериды.
RX
23. Система по п. 1 или 2, причем модуль (32) демодулятора включает в себя модель (504) пользовательского приемника для получения временной метки (TOW) и соотнесенного с приемником параметра (Rec.), а также для вывода соотнесенной с приемником временной задержки (δt).
SV
24. Система по п. 1 или 2, причем модуль демодулятора включает в себя модель (506) космического аппарата, причем модель космического аппарата выполнена для получения временной метки (TOW) и орбитальных параметров (S.V.), а также для генерирования соотнесенной с космическим аппаратом временной задержки (δt).
RX
SV
A
25. Система по п. 24, причем модуль (32) демодулятора включает в себя модель (504) пользовательского приемника для получения временной метки (TOW) и соотнесенного с приемником параметра (Rec.), а также для вывода соотнесенной с приемником временной задержки (δtRX), причем модуль (32) демодулятора включает в себя атмосферную модель (508), причем атмосферная модель выполнена для получения временной метки (TOW), соотнесенной с приемником временной задержки (δt), соотнесенной с космическим аппаратом временной задержки (δt) и эфемеридной информации (Atm.), а также для вывода соотнесенной с атмосферой временной разности (δt).
RX
RX
SV
A
SIG
26. Система по п. 24, причем модуль (32) демодулятора включает в себя модель (504) пользовательского приемника для получения временной метки (TOW) и соотнесенного с приемником параметра (Rec.), а также для вывода соотнесенной с приемником временной задержки (δt), причем модуль (32) демодулятора выполнен для генерирования первой суммы (512), содержащей сумму соотнесенной с приемником временной разности (δt) и соотнесенной с космическим аппаратом временной разности (δt), а также для генерирования второй суммы, содержащей сумму первой суммы и соотнесенной с атмосферой временной разности (δt), с целью генерирования соотнесенной с сигналом временной задержки (t).
SIG
27. Система по п. 26, причем модуль демодулятора, кроме того, включает в себя МСО (оператор управляющего воздействия) кода и несущей частоты, служащий для получения задержки (t) сигнала, а также для генерирования оценки () для ввода в DMF (102).
ϕ
ϕ
2
28. Система по п. 2, причем σ получают из σ с помощью функции
29. Способ измерения для генерирования измерений ионосферной фазовой сцинтилляции на основании по меньшей мере одного сигнала Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) от находящегося на борту спутника передатчика ГНСС, причем способ содержит:
- предоставление модуля (31) сбора данных, модуля (32) демодулятора и модуля (33) алгоритмов атмосферного мониторинга, размещенных в конфигурации разомкнутого цикла в наземном приемнике, причем модуль (31) сбора данных включает в себя опорный синхрогенератор (418) и аналого-цифровой преобразователь (ADC) (416), соединенный с опорным синхрогенератором (418),
- получение, с использованием модуля (31) сбора данных, сигнала ГНСС, причем ADC выполнен для генерирования из него нескольких IF отсчетов (r) промежуточной частоты при согласовании по времени с опорным синхрогенератором (418), причем каждый IF отсчет имеет ассоциированную временную метку (TOW), полученную от опорного синхрогенератора (418),
i
- получение, с использованием модуля демодулятора (32), IF отсчетов (r), ассоциированных временных меток (TOW) и вспомогательных данных (35), относящихся к спутниковой системе, причем вспомогательные данные (35) включают в себя эфемеридную информацию (ATM), и генерирование из них значений (Y) коррелятора, и
i
ϕ
- получение, с использованием модуля (33) алгоритмов атмосферного мониторинга, значений (Y) коррелятора, а также генерирование из них измерений (σ) фазовой сцинтилляции, и
причем модуль (33) алгоритмов атмосферного мониторинга включает в себя алгоритм реконструкции фазового процесса, причем алгоритм реконструкции фазового процесса содержит:
i
- устранение поворота текущих значений (Y) коррелятора в результате предшествующей оценки фазы,
- оценку остаточной фазы (Ф) с использованием дискриминатора, и
- вычисление текущей фазы (θ) как суммы предшествующей фазы и текущей остаточной фазы (Ф).
30. Способ измерения для генерирования измерений ионосферной фазовой сцинтилляции на основании по меньшей мере одного сигнала Глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) от находящегося на борту спутника передатчика ГНСС, причем способ содержит:
- предоставление модуля (31) сбора данных, модуля (32) демодулятора и модуля (33) алгоритмов атмосферного мониторинга, размещенных в конфигурации разомкнутого цикла в наземном приемнике, причем модуль (31) сбора данных включает в себя опорный синхрогенератор (418) и аналого-цифровой преобразователь (ADC) (416), соединенный с опорным синхрогенератором (418),
- получение, с использованием модуля (31) сбора данных, сигнала ГНСС, причем ADC выполнен для генерирования из него нескольких IF отсчетов (r) промежуточной частоты при согласовании по времени с опорным синхрогенератором (418), причем каждый IF отсчет имеет ассоциированную временную метку (TOW), полученную от опорного синхрогенератора (418),
- получение, с использованием модуля демодулятора (32), IF отсчетов (r), ассоциированных временных меток (TOW) и вспомогательных данных (35), относящихся к спутниковой системе, причем вспомогательные данные (35) включают в себя эфемеридную информацию (ATM), и генерирование из них значений (Yi) коррелятора, и
ϕ
- получение, с использованием модуля (33) алгоритмов атмосферного мониторинга, значений (Yi) коррелятора, а также генерирование из них них измерений (σ) фазовой сцинтилляции, и
причем модуль (33) алгоритма атмосферного мониторинга включает в себя алгоритм процесса разности фаз, причем алгоритм процесса разности фаз является применяемым для реконструкции технологических значений Δ[n] разности фаз с использованием
причем каждое технологическое значение Δ[n] разности фаз является разностью фаз для двух смежных значений коррелятора, и
ϕ
причем σ вычисляют по технологическим значениям Δ[n] разности фаз с помощью применяемого к ним фильтра, задаваемого посредством
31. Записываемый, перезаписываемый или сохраняемый носитель, имеющий записанные или сохраненные на нем данные, задающие или поддающиеся преобразованию в команды для выполнения посредством вычислительных схем, которые соответствуют этапам по п. 29 или 30.
32. Серверный компьютер, содержащий коммуникационное устройство и запоминающее устройство, и выполненный для передачи по требованию или иным образом данных, задающих или поддающихся преобразованию в команды для выполнения посредством вычислительных схем, которые соответствуют этапам по п. 29 или 30.