Для осуществления межспутниковых измерений используются сигналы с несущей частотой около 2.2 ГГц. Сигналы используют двухуровневую фазовую манипуляцию (ФМ2). Для осуществления высокоточных измерений задержки сигнала помимо некоторого сообщения, сигнал модулируется дальномерным кодом, представляющим собой некоторую псевдослучайную последовательность. Диаграмма работы приёмника системы БАМИ изображена на рисунке 1.1.
Работу системы БАМИ можно разделить на два этапа.
Первый этап - преамбула. На данном этапе решаются следующие задачи:
– осуществляется поиск сигнала;
– осуществляется захват сигнала на слежение;
– обнаруживается маркер.
С целью упрощения задачи поиска сигнал на данном этапе не содержит модуляции сообщением, осуществляется модуляция только дальномерным кодом. На данном этапе в качестве дальномерного кода используется специальная псевдослучайная последовательность - ПСП-О, представляющая собой М-последовательность длиной 4095 символов, циклически повторяемая. Символьная скорость данной ПСП составляет 1,3 МГц, период ПСП равен 3,15 мс.
В конце данного интервала сигнал кроме ПСП промодулирован маркером, представляющим собой 13-позиционный код Баркера, дополненный уравновешивающим нулём. Таким образом, длина маркера составляет 14 символов. Длительность символа маркера равна 3,15 мс, причём маркер синхронизирован с ПСП-О. Цель введения маркера - обозначить конец преамбулы сигнала.
После обнаружения маркера начинается этап измерений. На данном этапе решаются следующие задачи:
– осуществляется измерение псевдодальности и доплеровского смещения частоты сигнала;
– осуществляется приём передаваемой в сигнале полезной информации.
На интервале измерений для формирования сигнала используется другая псевдослучайная последовательность - ПСП-В. Данная последовательность не периодична, символьная скорость составляет 5,2 МГц.
Интервал измерений состоит из трёх частей.
– Первая часть - служебная, предназначена для синхронизации работы системы с новым дальномерным кодом. Передача сообщения не происходит. Длительность данного этапа составляет 40 мс.
– Вторая часть - основная, на которой происходят измерения и приём полезной информации. Длительность этой части составляет 3552 мс. Символьная скорость составляет 1 кБит/с, передаётся 3552 бит информации.
– Последняя часть - хвост длиной 14 мс. Информация не передаётся.2
В рабочем режиме системы БАМИ к началу каждого нового цикла работы на основании альманаха движения навигационных спутников формируется целеуказание по частоте и задержке сигнала. Эти данные используются для упрощения процедуры поиска сигнала.
Анализ взаимного движения навигационных спутников
Спутники системы ГЛОНАСС расположены на трёх орбитальных плоскостях с наклонением 64, 8°.
Схематично спутниковая группировка изображена на рисунке 1.2.
Орбитальные плоскости разнесены по долготе восходящего узла на 120°. На каждой орбитальной плоскости при полном созвездии должно находиться 8 спутников ГЛОНАСС. Номинальный сдвиг между спутниками по истинной аномалии равен 45°. Сдвиг между спутниками в соседних плоскостях по истинной аномалии составляет 15°. Орбиты движения спутников близки к круговым, номинальная высота орбиты 19100 км (над уровнем Земли). Интервал повторяемости движения спутников составляет 17 витков за 7 суток 23 часа 27 минут 28 секунд.
С использованием этих данных построена численная математическая модель номинального движения спутников ГЛОНАСС. Данная модель использована для анализа взаимного движения навигационных спутников. В данной модели движения спутники №№1-8 находятся в первой орбитальной плоскости, спутники №№8-16 - во второй и №№17-24 - в третьей. Очевидно, что в модели номинального движения расстояния между спутниками, находящимися в одной орбитальной плоскости, не меняются во времени. Поэтому интерес представляет взаимное движение спутников, находящихся в различных орбитальных плоскостях Для примера на рисунке 1.3 изображена зависимость расстояния между спутником №1 из первой орбитальной плоскости и спутниками из второй орбитальной плоскости. Данная зависимость позволяет оценить динамический диапазон мощности приходящих сигналов. Максимальное рас стояние между спутниками достигает 51 тыс. км, в то время как минимальное расстояние 1.2 тыс. км. Таким образом, диапазон изменения мощности сигнала достигает 33 дБ. В реальности движение спутников может отличаться от номинального, поэтому минимальное расстояние может быть ещё меньше. Таким образом,  динамический диапазон входного сигнала очень велик. Система не может устойчиво работать при очень большом динамичекому циклограмма работы системы подобрана таким образом, что участки сильного сближения аппаратов исключаются из работы. В результате рабочий динамический диапазон сигналов, при котором требуется обеспечить заданную точность, в задании на построение системы ограничен величиной 20 дБ.
На рисунке 1.4 изображена зависимость взаимной скорости сближения между спутником №1 и спутниками из второй орбитальной плоскости.
Из данного рисунка видно, что максимальная взаимная скорость по модулю достигает 6.2 км/с, что ограничивает диапазон доплеровского сдвига частоты ±46 кГц.
На рисунке 1.5 изображена зависимость взаимного ускорения сближения между спутником №1 и спутниками из второй орбитальной плоскости. Максимальное взаимное ускорение достигается в участках траектории, соответствующих минимальному расстоянию между спутниками. Рабочий участок траектории ограничен, поэтому ограничено и максимальное взаимное ускорение. Величина максимального взаимного ускорения принята равной amax   = 3.9 м/с2.