7.1 Временная синхронизация сети
Временная синхронизация всегда производится перед началом работы, при переходе абонента в другую сеть, а также по мере необходимости в процессе работы. В системе JTIDS предусмотрены как активный, так и пассивный режимы синхронизации [1]. При активной синхронизации опорная радиостанция посылает в ответ на запрос радиостанции, входящей в синхронизм, посылку, содержащую точное время запроса. При пассивной - опорная радиостанция периодически излучает посылки, содержащие информацию о сетевом времени и своих координатах. Активныйрежим отличается большей помехозащищенностью, в то время как пассивныйпозволяет более экономно использовать пропускную способность системы.
Синхронизация в системе происходит в два этапа. На первом этапе осуществляются первоначальное вхождение в сеть и грубая синхронизация, которая обеспечивает радиосвязь в сети. Для этого достаточно, чтобы после получения специального сообщения, излучаемого управляющей станцией и дающего разрешение на вхождение в сеть станции, ее информационный пакет (3,354 мс) попал в пределы отведенного ему стандартного временного интервала (7,8125 мс). Частота следования таких разрешающих сообщений меняется в зависимости от обстановки. Передача управляющего сообщения осуществляется на фиксированной частоте, так как она предшествует синхронизации скачкообразного изменения частоты сигнала по задержке. [1] Вместе с тем частота каждого последующего управляющего сообщения может изменяться либо периодически, либо по псевдослучайному закону так, что период его повторения на каждой из частот становится значительно большим длительности цикла в 12 с, но цикл в 12 с представляет собой минимальный интервал между последовательными излучениями сетевого опорного сообщения, задающего временную шкалу в пределах сети. Псевдослучайная перестройка частоты передачи управляющего сообщения в пределах суперцикла в сочетании с изменением правила перестройки от суперцикла к суперциклу затрудняет постановку организованных помех каналу синхронизации. Отметим также, что, в отличие от информационных сообщений, в управляющих сообщениях отсутствует джиттер в начале отводимых им СВИ.[1,6]
После этого осуществляется измерение дальности определением времени распространения измерительного сигнала от абонентской до опорной станций и обратно. Радиостанция, входящая в синхронизм, посылает запрос-сообщение на измерение дальности и принимает ответ от станции, находящейся в синхронизме. Процедура может быть осуществлена в пределах одного СВИ, отведенного в сети для измерения дальности. По результатам такой процедуры определяется погрешность оценивания начала СВИ путем определения полуразности между временем приема запроса на синхронизированной радиостанции, измеренном относительно начала одного из СВИ, и временем приема ответа на синхронизирующейся радиостанции, измеренном относительно временного положения середины СВИ. Информация о результатах измерения на синхронизированной радиостанции передается совместно с ответным сообщением в процессе измерения дальности на управляющую станцию.
Последовательная коррекция временной шкалы с использованием результатов измерения дальности составляет содержание второго этапа синхронизации - этапа точной синхронизации. Точная синхронизация производится в активном режиме и одновременно обеспечивает определение местоположения абонентских радиостанций относительно опорной радиостанции, координаты которой в сети стали априорно известны в процессе первого этапа синхронизации. Точная синхронизация достигается последовательной коррекцией временной шкалы с использованием приведенной выше структуры. Точная синхронизация совпадает с синхронизацией сигналов с расширением спектра по задержке и основана на использовании преамбулы информационного пакета.
Абонентские радиостанции после осуществления первоначального вхождения в связь, грубой и точной синхронизации с использованием опорного времени, передаваемого в Р-сообщении, устанавливают временную шкалу с точностью, уступающей точности опорного времени не более чем на порядок.
Временная синхронизация основана на использовании гринвичской системы единого времени. Нулевой сверхцикл начинается в 0.00 час по Гринвичу.[1]
В системе для осуществления временной синхронизации установлена определенная иерархия радиостанций (как и в навигационной подсистеме). Точнее, навигационная подсистема включает в свой состав и станции, обеспечивающие заданные временные параметры синхронизации. Так, одна из радиостанций (обычно управляющая) является носителем опорной временной шкалы, которая используется в качестве стандартной в сети. Для того чтобы установить сетевую шкалу времени, одна из радиостанций в сети должна синхронизироваться от опорной станции в системе. Станция опорного времени излучает сообщения на разрешение вступления в сеть в отведенных для них СВИ и автоматически выдает управляющие сообщения, содержащие также и информацию о высокоточном времени.
7.2Синхронизация сигналов по задержке (синхронизация, обусловленная применением широкополосных сигналов и ППРЧ)
В радиостанциях первоначальная синхронизация генераторов ПСП производится во временной шкале, устанавливаемой по часам оператора, но также предусмотрены встроенные источники единого времени, шкала которых синхронизируется со шкалой UTC (гринвичское время) по сигналам ИСЗ NAVSTAR. Вследствие конечной стабильности тактовой частоты происходит периодическая рассинхронизация генераторов ПСП. Поэтому периодически производится принудительная перезагрузка и перезапуск генераторов ПСП по синхросигналам управляющей станции.
Синхросигнал, как правило, включает синхрослово и ПСП. В составе синхрослова наряду с текущей кодовой комбинацией для загрузки генераторов ПСП передается маркер типа сообщения для автоматического распознавания синхросигнала. Синхросигналы излучаются на подмножестве частот, отведенных данной сети, и внешне не отличаются от текущей информации, что затрудняет их обнаружение и классификацию. Конкретные частоты для передачи синхросигналов определяются базовым ключом. Несмотря на то, что синхрослово формируется с периодом, зависящим от стабильности тактовой частоты, излучение синхрослов осуществляется через псевдослучайные интервалы времени. Это обусловлено несовпадением по времени моментов формирования синхрослова и моментов настройки радиостанции на частоты передачи синхросигналов.
Синхронизация генераторов ПСП является необходимым, но еще недостаточным условием организации связи в режиме ППРЧ. В общем случае для установления сети в режиме ППРЧ в пределах конкретной сети исходными данными служат следующие характеристики:
- адресная группа частот (hopset) — подмножество рабочих частот, используемых для СИЧ;
- код идентификации сети (netID), задающий частоту, с которой начинается ППРЧ;
- «время дня» (TOD — Time-of-Day) — время начала ППРЧ;
- «слово дня» (WOD — Word-of-Day), или - правило соответствия адресной группы частот и кодовых комбинаций, формируемых генератором ПСП. [4]
Эти данные получили название ключевых переменных (keyvariables) и полностью определяют сеть.
Адресная группа частот для ППРЧ формируется из всего допустимого множества частот. В системе JTIDS использован режим ППРЧ в пределах всего частотного диапазона отведенного в интересах ее пользователей. Ортогональные группы адресных частот в JTIDS формируются путем разбиения всего множества рабочих частот на непересекающиеся подмножества. При назначении различным сетям ортогональных адресных групп частот исключается явление взаимного блокирования частотных каналов при высокой интенсивности радиообмена.
Адресные группы частот ассоциированы с кодом идентификации сети. Поэтому задание последнего в составе ключевых переменных автоматически обеспечивает выбор адресной группы частот. Код идентификации сети также определяет частоту передачи синхросигналов.
В радиостанциях JTIDS предусмотрено автоматическое отключение пораженных помехами частотных каналов.
На практике установка начала сетевой шкалы времени в единой шкале реализуется введением в каждую радиостанцию сети вручную (программатором) или по синхросигналу управляющей станции, задающему время запуска специальной кодовой информации, получившей название «время дня» (TOD — Timeofday). Информация о TOD состоит из стартовой кодовой комбинации генератора кадровой ПСП и соответствующего гринвичского времени. [1,4]
За каждой сетью закрепляется на сутки или несколько суток определенное правило формирования псевдослучайных чисел — код дня, именуемый «слово дня»(WOD—Wordofday). Информация о WOD вводится в радиостанцию до инициализации сети.[1,4]
8.Навигационное обеспечение системы
ШШС JTIDS становятся незаменимыми для определения местоположения, путем определения относительного расстояния. В основе чего лежит принцип измерения расстояния с помощью измерения задержки распространения импульсного сигнала. Точность измерения расстояния в системе напрямую зависит от ширины полосы сигнала. На практике в JTIDS применяется кодированная по специальному алгоритму последовательность навигационного ШШС JTIDS. Принятая последовательность навигационного ШПС сопоставляется с его локальной копией, и результаты такого сопоставления позволяют произвести достаточно точное измерение расстояния, а это в свою очередь, позволяет определить относительное местоположение.
Отметим, что в системе принят метод относительной навигации, позволяющий при определенных условиях обходиться без высокоточной геодезической привязки в процессе вычислений на абонентских станциях. Это достигается за счет использования географической сетки.