Обнаружение сигналов спутниковой навигации.
    Целью данной работы явлется изучение основных принципов обнаружения сигналов спутниковой навгиации на примере программного модуля в среде Matlab (m-file). Данный модуль осуществляет обнаружение одной из нескольких заранее известных кодовых последовательностей. Результатом всей работы будет являться вывод о наличии сигнала.
 
    Для выполнения задания была предоставлена запись принятого радиосигнала GPS Navstar (рис.1), в которой присутствуют подлежащие выявлению кодовые последовательности от нескольких КА. Несколько слов о системе  GPS Navstar.
Рисунок 1. Эмблема спутниковой группировки NAVSTAR [3]
 NAVSTAR GPS  - система спутниковой навигации (глобальная система позиционирования), разработанная и поддерживаемая министерством обороны США, позволяющая определять текущее местоположение и скорость объектов.
Для наиболее точного определения координат объекта требуется "видимость" четырех спутников. Местоположение определяется путем измерения расстояний от спутников с известными координатами до объекта с учетом временной задержки распространения сигнала. [2]
Основа GPS – навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте 20180 км.
Сигналы спутников излучаются в нескольких диапазонах:
L1=1575,42 МГц – информация передается в C/A коде; 
L2=1227,60 МГц; 
L5=1176,45 МГц – доступен для последних моделей спутников.
Военное применение (точность выше на порядок) обеспечивается зашифрованным P(Y) кодом. Для обеспечения гарантированного обслуживания без сбоев на орбите находятся резервные спутники. [4]
Открытый код С/А (Coarse/Acquisition, "грубый захват"), который сначала использовался лицензированными пользователями для первичного вхождения в режим слежения и последующего захвата точного Р или P(Y) кода. Сейчас код С/А находится в распоряжении мирового сообщества для использования в целях позиционирования.
Сигналы L-каналов излучаются в пределах двух полос шириной 20,46 МГц с центральными частотами L1 и L2. Несущие частоты для каналов L1 и L2 когерентно формируются из одного источника опорной частоты на борту НКА. С точки зрения наземного наблюдателя номинальная частота этого источника составляет 10,23 МГц. [1]
    В данном программном модуле используется C/A код длиною 1023 бит (рис.2), а количество битов в интервале 1с - 1.023*106 (ширина спектра С/А кода - рис.3). Всего 32 таких кодов, каждый из которых соответствует своему номеру спутника (в программе это определяет параметр PRN). 
Формирование C/A-кода. Каждая последовательность Gi(t) представляет собой 1023-битовый код Голда, в свою очередь являющийся суммой по модулю 2 двух 1023-битовых линейных последовательностей G1 и G2i.
Последовательность G2, формируется путем задержки G2 на целое число тактов в диапазоне от 5 до 950. Образующие полиномы для G1 и G2 описываются следующими выражениями:
G1 = X10 + X3+1
G2 = X10 + X6 + X8 + X6 + X3 + X2 + 1.
Начальный вектор обеих последовательностей имеет вид 1111111111. Сдвиговые регистры G1 и G2 инициализируются по началу эпохи Х1. Для тактирования регистров G1 и G2 используется частота 1,023 МГц, образующаяся делением частоты 10,23 МГц, поступающей из кодера P-последовательности. Инициализация регистров в фазе с эпохами Х1 гарантирует, что первый бит C/A-кода начнется синхронно с первым битом P-кода.
Действующая задержка последовательности G2, благодаря которой формируется индивидуальная последовательность G2i, достигается коммутацией двух выводов сдвигового регистра G2 с последующим суммированием по модулю 2, как показано на рис. 8. Выбирается одна из 36 возможных комбинаций подключения выходов регистра, соответствующая одному варианту P-кода. [1]
Рисунок 2. Сигнал, сформированный С/А кодом.
Рисунок 3. Спектр данного сигнала
Рассмотрим сигнал с цифрового приемника, в котором мы и должны обнаружить C/A код.
Рисунок 4. Сигнал с цифрового приемника
Рисунок 5. Спектр сигнала с цифрового приемника
Основная идея обнаружения С/А кода в исследуемой записи заключается в том, чтобы найти взаимокорреляционную функцию между сигналом записи (рис. 4) и сигналом, сформированным C/A кодом. На практике при приеме сигнала с применением автокорреляции на фоне некоррелированного гауссовского шума происходит перебор значений частоты Доплера с вычислением АКФ[1]. Подробнее это рассмотрено во второй статье непосредственно при помощи программного модуля.
Калинкин В.В.
Данная тема на форуме Radiolay.ru
Список используемой литературы:
1. Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС. — М: Горячая линия-Телеком, 2005. — 272 с: ил.
3. http://www.spaceandtech.com/spacedata/constellations/navstar-gps_consum.shtml
4. http://gnsystems.net/main10.html