Единый генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП) приемника сигналов Глобальных Навигационных Спутниковых Систем (ГНСС) Российский патент 2023 года по МПК G02B23/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к радиотехнике, а именно, к области радионавигации, и может быть использовано при построении приемников Глобальных Навигационных Спутниковых Систем (ГНСС), в частности, приемников ГНСС Глонасс (Россия), GPS (США), Галилео (Европейский Союз), Бейдоу (КНР), QZSS (Япония), IRNSS (Индия), SBAS.

Уровень техники

В мире существуют и эксплуатируются, или находятся в стадии развертывания несколько глобальных навигационных спутниковых систем: принадлежащая Соединённым Штатам Америки Global Positioning System (GPS), российская Глобальная Навигационная Спутниковая Система (ГЛОНАСС), Европейская спутниковая навигационная система Галилео (Galileo), китайская ГНСС Бейдоу (или Компас), японская региональная QZSS, индийская IRNSS. ГНСС предусматривают передачу как общедоступных (гражданского применения) сигналов, так и сигналов с ограничением доступа потребителей к ним (сигналы высокой точности и защищенности).

Кроме того, на национальном уровне рядом стран созданы или создаются унифицированные системы функционального дополнения ГНСС, получившие собирательное название SBAS (Space Based Augmentation System).

Далее рассматриваются особенности построения приемников ГНСС, предназначенных для приема общедоступных (гражданского применения) сигналов и способы обработки таких сигналов.

Каждая из ГНСС предусматривает передачу навигационных сигналов в нескольких (обычно, трех) частотных диапазонах. Так, например, спутники системы GPS излучают сигналы в диапазонах L1, L2 и L5. Спутники системы Galileo излучают сигналы в диапазонах E1, E6, E5A и E5B, несущие частоты двух из которых совпадают с частотами GPS. Спутники системы ГЛОНАСС излучают сигналы в диапазонах L1, L2 и, в перспективе, в диапазоне L3, причем, все несущие частоты не совпадают с частотами GPS и Galileo. Спутники системы Бейдоу излучают сигналы в диапазонах B1, B2 и B3, несущие частоты которых частично совпадают с частотами GPS. Спутники системы ГЛОНАСС в диапазонах L1, L2 в настоящее время излучают сигналы с частичным частотным разделением. Остальные ГНСС в каждом из своих частотных диапазонов L1, L2 и L5; E1, E6, E5A и E5B; B1, B2 и B3, - излучают со всех своих спутников на одной общей частоте, используя так называемое кодовое разделение сигналов. В системе ГЛОНАСС в перспективе, также, планируется излучение сигналов с кодовым разделением.

Кодовое разделение спутниковых сигналов достигается использованием модуляции несущих частот ГНСС псевдослучайными последовательностями (ПСП). Одновременно, ПСП служат и широкополосными дальномерными кодами, обеспечивающими одну из основных функций ГНСС – высокоточное измерение времени прихода сигнала в навигационный приемник. В качестве ПСП в сигналах ГНСС используются их многочисленные разновидности. В Таблице 1 приведены виды и параметры псевдослучайных последовательностей, используемых в существующих гражданских (не военного назначения) сигналах четырех основных ГНСС.

Таблица 1 Виды и параметры ПСП, используемых в ГНСС

ГНСС Сигналы Вид ПСП Длина ПСП Тактовая частота, МГц Наличие оверлейного (вторичного) кода ГЛОНАСС G1OF Последовательность максимальной длины 511 0.511 - G2OF - GPS L1 СА коды Голда 1023 1.023 - L1C_d коды Вейла 10230 1.023 - L1C_p + L2CM Последовательности максимальной длины 10230 0.5115 - L2CL 767250 L5I, L5Q Коды Голда 10230 10.23 + Бейдоу B1I Коды Голда 2046 2.046 - B1C_d Коды Вейла 10230 1.023 - B1C_p + B2a_d, B2a_p, B2b_p Коды Голда 10230 10.23 + B3I Коды Голда 10230 10.23 + Галилео E1B Табличные коды 4092 1.023 - E1C + E6B Табличные коды 5115 5.115 - E6C + E5aI, E5aQ, E5bI, E5bQ Коды Голда 10230 10.23 +

В ГНСС используется большое разнообразие видов ПСП: последовательности максимальной длины (ПМД), коды Голда, коды Вейла, табличные коды. В приемниках ГНСС три первых вида обычно генерируют с помощью устройств на базе регистров сдвига с линейными обратными связями (РСЛОС) – англоязычный термин: Linear Feedback Shift Register (LFSR). Четвертый вид – табличные коды – не подлежат генерации с помощью РСЛОС и реализуются в приемниках ГНСС на базе устройств, воспроизводящих эти ПСП из блоков памяти. Для улучшения взаимно корреляционных свойств ПСП (на длинных интервалах времени), используемых для кодового разделения сигналов, используют дополнительную модуляцию сигналов вторичными (оверлейными) кодами. ПСП даже одного вида, например, кодов Голда или ПМД, в разных сигналах ГНСС используют с теми или иными модификациями. Например, используют разные варианты укороченных кодов.

Следует отметить одну общую особенность почти всех (кроме ПСП ГНСС Глонасс) кодов ПСП. Значения длин ПСП (числа символов в ПСП) кратны 1023. Эту величину будем называть базовой длиной ПСП.

Построение большинства массовых приемников ГНСС может быть описано с использованием обобщенной блок-схемы, представленной на Фиг. 1. Антенна (1) и радиочастотный преобразователь (РЧП) (2) улавливают, усиливают, селектируют (с помощью полосовой фильтрации) сигналы и преобразуют частоту смеси сигналов и шума (внешнего и самих антенны и РЧП) к удобному значению промежуточной частоты (ПЧ). Выходным сигналом РЧП (2) служат преобразованные в цифровую форму выборки смеси сигналов и шума на ПЧ (11). Блок поиска (3) обеспечивает первоначальный поиск сигналов по частоте и задержке. Работа блока поиска (3) происходит под программным управлением вычислителя (5). Обнаруженные блоком поиска (3) сигналы передаются для дальнейшей индивидуальной обработки компонент сигналов в каналы слежения (4). В состав типового канала слежения (4) входят блоки генерации локальных копий сигнала (13) – это генератор несущей (6), генератор частоты и фазы кода (7), генератор кода (8), а также коррелятор (9), осуществляющий корреляцию локальных копий сигнала (13) с отсчетами входного сигнала (11). Генератор частоты и фазы кода (7) формирует выходной сигнал (15), управляющий формированием первичного и вторичного кодов и поднесущей последовательности в генераторе кода (8). Программное управление блоками каналов слежения (4) осуществляется вычислителем (5).

Количество каналов слежения (4) в современных мультисистемных многочастотных приемниках ГНСС может достигать нескольких сотен. Так, в составе перечисленных выше (Таблица 1) гражданских сигналов четырех основных ГНСС насчитывается 24 компоненты. Обычно, в приемниках ГНСС отслеживают сигналы 8…12 находящихся в зоне видимости космических аппаратов каждой из ГНСС, что в многочастотном мультисистемном приемнике приводит к числу каналов слежения (4) от 192 до 288. Далее, следует добавить некоторое число каналов слежения (4) для обработки сигналов региональных систем и систем функционального дополнения (QZSS, IRNSS, SBAS). Современные требования к качеству обработки сигналов ГНСС предполагают использование сложных алгоритмов, призванных детектировать и подавлять такие нежелательные эффекты, как погрешности многолучевого распространения сигналов, злонамеренную подмену сигналов ГНСС (спуфинг), требующие для своей реализации увеличенного числа плеч коррелятора. В ряде случаев, для этого может использоваться корреляционная обработка одной сигнальной компоненты двумя и более каналами слежения (4). Иногда, увеличение числа каналов слежения (4) для обработки одного сигнала производят с целью мониторинга поочередно, или выборочно, исходя из конкретной обстановки. Таким образом, вполне реальным количеством для современных приемников ГНСС может быть 200…300 и более каналов слежения (4). Распространенным вариантом архитектурной организации каналов слежения (4) является использование однотипного универсального их построения, позволяющего прием каждым из каналов слежения (4) любого из сигналов ГНСС. В этом случае, генератор кода (8) должен быть универсальным, настраиваемым на прием того или иного сигнала.

Известны технические решения, предлагающие реализацию универсальных генераторов кода ПСП последовательно, в реальном времени, элемент за элементом.

Патент США № 10735123 описывает архитектуру генератора кодов ПСП, предназначенного для приема сигналов некоторых или всех ГНСС: Глонасс, GPS, Бейдоу, Галилео. В нем раздельно генерируются ПСП, строящиеся на трех основных кодовых разновидностях: кодах Голда; кодах Вейла; и табличных кодах (memory codes). Требуемый в приемнике ГНСС в данный момент вариант ПСП программно управляемо выбирается с помощью логического мультиплексирования.

Патент США № 10996341 описывает архитектуру генератора кодов ПСП, предназначенного для приема сигналов ГНСС Глонасс, GPS, Бейдоу, Галилео. Изложены варианты объединения в общем блоке регистров РСЛОС (LFSR), количество и разрядность которых перекрывают потребности генерации кодов разных ГНСС, с помощью программно управляемых логических схем. Утверждается, что затраты оборудования в объединенном генераторе меньше, чем суммарные затраты при использовании нескольких раздельных генераторов кода ПСП.

Учитывая количество и разнообразие используемых в сигналах ГНСС различных кодов ПСП (Таблица 1), а также большое количество каналов слежения (4) в современных мультисистемных, многочастотных приемниках, вклад сложности оборудования генераторов кода (8) в общий объем оборудования приемника ГНСС оказывается весьма значительным, что является безусловным недостатком известных технических решений.

Сущность изобретения

Задачей, решаемой заявленным изобретением, является уменьшение объема аппаратуры приемника сигналов Глобальных Навигационных Спутниковых Систем (ГНСС).

Технический результат заявленного изобретения заключается в экономии суммарного оборудования многоканального приемника сигналов ГНСС при использовании единого универсального генератора ПСП, который по запросам от множества каналов слежения генерирует блоки (строки) ПСП, используемые в сигналах СРНС, наиболее экономичными подходящими для конкретного вида ПСП средствами.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что все каналы слежения приемника сигналов ГНСС соединяются с единым генератором ПСП через выделенную параллельную шину данных, по которой получают строки ПСП, при этом каналы слежения приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем осуществляют своевременную сериализацию символов строк псевдослучайных последовательностей, более подробно технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что единый генератор псевдослучайных последовательностей приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, содержащий выделенную параллельную шину данных, соединённые с каналами слежения приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем через выделенную параллельную шину данных: постоянное запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом параллельной шины данных; оперативное запоминающее устройство, выход, а также первый вход которого соединен с выходом параллельной шины данных; по меньшей мере один генератор строк псевдослучайных последовательностей, первый вход которого соединен с выходом параллельной шины данных; блок коммутатора строк, выход которого соединен с входом параллельной шины данных, а входы блока коммутатора строк соединены с выходами постоянного запоминающего устройства и с выходами по меньшей мере одного генератора строк псевдослучайных последовательностей; и секвенсор, выход которого соединен с входом параллельной шины данных; при этом вторые входы оперативного запоминающего устройства и по меньшей мере одного генератора строк псевдослучайных последовательностей соединены с шиной данных вычислителя приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, а каналы слежения приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем содержат сериализаторы кода, включающие блоки для своевременной сериализации элементов строк псевдослучайных последовательностей.

В частном случае реализации заявленного технического решения блоки для своевременной сериализации элементов строк псевдослучайных последовательностей представляют собой регистр сдвига первичного кода, буферный регистр первичного кода, регистр сдвига вторичного кода, буферный регистр вторичного кода и генератор адресов первичного и вторичного кода..

В частном случае реализации заявленного технического решения постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, генератор строк псевдослучайных последовательностей и выделенная параллельная шина данных выполнены с разрядностью выходных данных равной одному из множителей 11, 31, 33, или 93 базового значения длины псевдослучайных последовательностей, равного 1023

В частном случае реализации заявленного технического решения генератор строк псевдослучайных последовательностей сигналов ГНСС состоит из идентичных секций, представляющих собой последовательные генераторы псевдослучайных последовательностей, выходы которых соединены с регистрами сдвига канала слежения приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, параллельные выходы которых соединены с выделенной параллельной шиной данных единого генератора псевдослучайных последовательностей.

В частном случае реализации заявленного технического решения генератор строк псевдослучайных последовательностей выполнен в виде одношагового генератора строк псевдослучайных последовательностей максимальной длины, состоящего из секций регистров, количество которых соответствует числу генерируемых разных псевдослучайных последовательностей, в состав каждой секции регистров входят регистр начальной фазы псевдослучайной последовательности, регистр конечной фазы псевдослучайной последовательности, вторые входы которых соединены с шиной данных вычислителя приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, регистр базы строки, первый вход которого соединен с выходом регистра начальной фазы псевдослучайной последовательности, а второй вход которого соединен с выходом регистра конечной фазы псевдослучайной последовательности через компаратор, при этом выход регистра базы строки через мультиплексор выходов секций соединен с входом блока расширения строки, выход которого соединён с выделенной параллельной шиной данных единого генератора псевдослучайных последовательностей и через блок генерации базы строки соединен с вторым входом регистра базы строки, а также вторым входом компаратора, при этом разрядности регистра базы строки и компаратора равны степени порождающего полинома псевдослучайной последовательности максимальной длины.

В частном случае реализации заявленного технического решения генератор строк псевдослучайных последовательностей выполнен в виде генератора строк псевдослучайных последовательностей кода Голда, состоящий из секций регистров, количество которых соответствует числу генерируемых разных псевдослучайных последовательностей кода Голда, в состав каждой секции регистров входят счетчик по модулю количества строк псевдослучайной последовательности, регистр начальной фазы псевдослучайной последовательности кода Голда, соединенный с входом регистра базы строки, выход нулевого состояния счетчика по модулю количества строк псевдослучайной последовательности соединен с входом установки начальной фазы регистра базы строки псевдослучайной последовательности кода Голда, входы регистра начальной фазы и счетчика по модулю количества строк псевдослучайной последовательности соединены с шиной данных вычислителя приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, при этом выход регистра базы строки через мультиплексор выходов секций , блок расширения строки и блок генерации базы строки соединен со вторым входом регистра базы строки, а выходы блока расширения строки соединены со входами блока коммутатора строк, вторые входы которого соединены с выходом постоянного запоминающего устройства, а выход которого соединен с выделенной параллельной шиной данных единого генератора псевдослучайных последовательностей, при этом разрядность регистра базы строки равна степени порождающих полиномов псевдослучайных последовательностей кодов Голда.

В частном случае реализации заявленного технического решения по меньшей мере одна секция регистров генератора строк псевдослучайных последовательностей дополнительно содержит формирователь адреса размножения псевдослучайных последовательностей, первый вход которого соединен с выходом счетчика по модулю числа строк, второй вход которого соединен с шиной данных вычислителя приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, а выход соединен с адресными входами оперативного запоминающего устройства псевдослучайных последовательностей.

Краткое описание чертежей

Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:

Фиг.1 – представлена обобщенная блок-схема примера реализации типового приемника ГНСС, характеризующего предшествующий уровень техники.

Фиг.2 – представлена блок-схема единого генератора ПСП приемника сигналов ГНСС и его подключения к каналам слежения, реализованная в соответствии с предлагаемым изобретением.

Фиг.3 - представлена обобщенная блок-схема генератора строк ПСП приемника сигналов ГНСС на регистрах сдвига, реализованная в соответствии с предлагаемым изобретением.

Фиг.4 - представлена блок-схема одношагового генератора строк ПСП приемника сигналов L2C ГНСС GPS, реализованная в соответствии с предлагаемым изобретением.

Фиг.5 - представлена блок-схема одношагового генератора строк ПСП приемника сигналов L5 ГНСС GPS, реализованная в соответствии с предлагаемым изобретением.

Фиг.6 – иллюстрирует общий принцип построения блоков логики расширения строки и генерации базы строки одношагового генератора строк ПСП на примере составляющей G1 кода Голда сигнала ГНСС GPS L1 C/A.

На фигурах обозначены следующие позиции:

1 – антенна; 2 – радиочастотный преобразователь; 3 – блок поиска; 4 – канал слежения; 5 - вычислитель; 6 – генератор несущей; 7 – генератор частоты и фазы кода; 8 – генератор кода; 9 – коррелятор; 10 – выходной сигнал антенны; 11 – цифровые отсчеты сигналов на промежуточной частоте; 12 - шина данных вычислителя; 13 – выход генератора кода канала слежения; 14 - выход генератора несущей; 15 - выход генератора частоты и фазы кода; 16 – регистр сдвига первичного кода; 17 – буферный регистр первичного кода; 18 – регистр сдвига вторичного кода; 19 – буферный регистр вторичного кода; 20 – генератор адресов первичного и вторичного кода; 21 – сумматор по модулю два; 22 – шина единого генератора ПСП; 23 – единый генератор ПСП; 24 – ПЗУ ПСП; 25 - ОЗУ ПСП; 26 – генераторы строк ПСП; 27 – секвенсор; 28 – сериализатор кода; 29 – блок коммутатора строк; 31 – селекторный участок шины единого генератора ПСП; 32 – адресный участок шины единого генератора ПСП; 33 – участок данных шины единого генератора ПСП; 34 - выход блока расширения строки; 35 – секция регистров генератора строк ПСП L2C; 36 – регистр начальной фазы; 37 – регистр конечной фазы; 38 – компаратор; 39 – текущий номер строки ПСП; 40 - регистр базы строки; 41 – мультиплексор выходов секций; 42 - блок расширения строки; 43 - блок генерации базы строки; 44 – выходы регистров базы строки; 45 – выход блока генерации базы строки; 46 – младшие разряды строки; 48 - регистр базы строки ХВ; 49 – счетчик по модулю числа строк; 50 – регистр начальной фазы ХВ; 54 - блок генерации базы строки ХВ; 55 – мультиплексор выходов секций ХВ; 56 - блок расширения строки ХВ; 61 – выход регистра начальной фазы ХВ; 62 - выход регистра базы строки ХВ; 64 – выход блока генерации базы строки ХВ; 66 - выход блока расширения строки ХВ; 67 – секция регистров генератора строк ПСП L5; 68 – формирователь адреса размножения ПСП; 69 – адрес размножения ПСП; 70 - секция генератора строк ПСП; 71 - последовательный генератор ПСП; 72 - регистр строки; 73 – последовательные символы ПСП.

Раскрытие изобретения

В предлагаемом изобретении единый генератор ПСП (23) приемника сигналов ГНСС состоит (фиг. 2) из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) (24) ПСП, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) (25) ПСП, одного или нескольких генераторов (26) строк ПСП, блока (29) коммутатора строк и секвенсора (27) соединённых с каналами (4) слежения приемника сигналов ГНСС через параллельную шину (22) данных единого генератора ПСП.

При этом выход блока (29) коммутатора строк соединен с шиной (22) единого генератора ПСП, а входы блока (29) коммутатора строк соединены с выходами ПЗУ (24) ПСП и с выходами по меньшей мере одного генератора (26) строк ПСП.

Вход ПЗУ (24) ПСП соединен с выходом параллельной шины (22) данных.

Выход, а также первый вход ОЗУ (24) ПСП соединен с выходом параллельной шины (22) данных. Первый вход по меньшей мере одного генератора (26) строк ПСП соединен с выходом параллельной шины (22) данных. Вторые входы ОЗУ (24) ПСП и по меньшей мере одного генератора (26) строк ПСП соединены с шиной данных вычислителя приемника сигналов ГНСС, при этом каналы слежения приемника сигналов ГНСС содержат блоки для своевременной сериализации элементов строк ПСП. Секвенсор (27) соединен с шиной единого генератора ПСП посредством селекторного участка (31) шины (22) единого генератора ПСП.

Секвенсор (27) поочередно выдает на шину единого генератора ПСП сигналы селекции каналов слежения приемника ГНСС. Выбранный канал (4) слежения приемника ГНСС при потребности очередной строки первичного или вторичного кода ПСП, то есть при освободившемся буферном регистре первичного или вторичного кода, выставляет на шину (22) единого генератора ПСП (23) адрес (32) требуемой строки кода ПСП.

В зависимости от адреса (32), ПЗУ (24) ПСП, и/или генератор (26) строк ПСП через блок (29) коммутатора строк, или ОЗУ (25) ПСП выставляют на шину (22) единого генератора ПСП данные строки кода ПСП, которые канал (4) слежения приемника ГНСС принимает в свой буферный регистр первичного (17) или вторичного (19) кода. В сериализаторе (28) кода канала (4) слежения регистры сдвига первичного (16) и вторичного (18) кода осуществляют сериализацию кода – преобразование строк кода в последовательные символы кода, то есть последовательно выдают на сумматор (21) по модулю 2 значения разрядов регистров сдвига первичного и вторичного кодов под управлением генератора частоты и фазы кода канала слежения. На третий вход сумматора (21) по модулю 2 генератор частоты и фазы кода канала слежения выдает значения символов поднесущей при наличии этой составляющей в сигнале ГНСС. При освобождении регистра сдвига первичного или вторичного кода, в него переписывается строка кода из соответствующего буферного регистра, который при этом освобождается. Далее, секвенсор (27) продолжает выдавать на шину (22) единого генератора ПСП сигналы селекции каналов слежения приемника ГНСС и описанная последовательность действий циклически повторяется.

Единый генератор ПСП должен осуществлять цикл обслуживания всех каналов слежения приемника ГНСС за время, не превышающее длительность сериализации строки ПСП длиной L в канале слежения, обрабатывающем сигнал с наивысшей частотой символов ПСП F_ПСП. Период цикла обслуживания каналов слежения приемника ГНСС единым генератором ПСП определяется числом N каналов слежения, тактовой частотой R шины единого генератора ПСП и числом тактов, затрачиваемых на обслуживание одного канала слежения. При условии, что каналы слежения обслуживаются за один такт, период цикла обслуживания составит Т_Ш=N/R. Интервал времени Т_ПСП, через которое каналам слежения требуется новая строка кода ПСП, определяется длиной L строки ПСП и тактовой частотой F_ПСП самой быстрой из ПСП сигналов ГНСС и составит Т_ПСП=L/F_ПСП. Для бесперебойного обслуживания каналов слежения приемника ГНСС единым генератором ПСП очевидным условием является Т_ПСП>Т_Ш. Отсюда может быть получена нижняя граница длины L строки ПСП: L > N*F_ПСП/R. Наивысшая тактовая частота ПСП в сигналах ГНСС составляет F_ПСП =10.23 МГц. Тогда, например, при Т_Ш=100 МГц и N=100 минимальная длина строки ПСП L = 11, а при N=300 минимальная длина строки ПСП L = 31. При неудачном выборе длины L строки ПСП, не обеспечивающем кратность её общей длины ПСП, последняя строка будет укороченной, что нарушит условие Т_ПСП>Т_Ш. По этой причине для минимизации тактовой частоты Т_Ш, требуемой для обслуживания заданного числа каналов слежения N, нужен специальный выбор длины L строки ПСП. Длина ПСП разных сигналов ГНСС (кроме ГНСС Глонасс) кратна 1023. Выбор длины строки L из числа сомножителей (11, 31, 33, 93) базовой длины ПСП, равной 1023, обеспечивает одинаковую длину всех строк, генерируемых единым генератором ПСП (кроме ГНСС Глонасс). Для кодов ПСП Глонасс в качестве базовой длины ПСП может быть принята удвоенная длина ее ПСП, равная 2*511=1022, тогда последняя строка генерируемого кода будет укорочена всего на один символ, что может быть скомпенсировано некоторым запасом тактовой частоты шины единого генератора ПСП.

Функция собственно формирования строк ПСП в едином генераторе ПСП приемника сигналов ГНСС взаимозаменяемо выполняется тремя функционально равнозначными, но различно устроенными блоками: ПЗУ ПСП, ОЗУ ПСП, и генераторами строк ПСП. Блоки ПЗУ ПСП и ОЗУ ПСП являются стандартными устройствами вычислительной техники и хранят в табличном виде готовые ПСП, которые построчно выдаются в каналы слежения по запросам.

Генераторы строк ПСП выдают текущие значения строк ПСП в ответ на запрос канала слежения, формируют следующие значения строк ПСП и далее находятся в ожидании очередного запроса.

В предпочтительном варианте построения генератора строк ПСП в его состав входит один или несколько генераторов строк ПСП сигналов ГНСС, состоящих из идентичных секций, представляющих собой последовательные генераторы ПСП, например, на регистрах сдвига с линейными обратными связями (РСЛОС), выходы которых соединены с регистрами строки, параллельные выходы которых соединены с шиной единого генератора псевдослучайных последовательностей. Последовательные генераторы ПСП строятся в соответствии с рекомендациями нормативных документов (Интерфейсный Контрольный документ – Interface Control Document) на соответствующую ГНСС (GPS, Глонасс, Галилео, Бейдоу и т.д.), формируют последовательно символы ПСП и передают их в регистр строки, накапливающий строки ПСП требуемой разрядности для передачи их в выделенную параллельную шину единого генератора ПСП.

В другом предпочтительном варианте в состав одношаговых генераторов строк ПСП входят секции регистров, количество которых соответствует числу генерируемых компонент с данными и пилотных компонент сигналов, блок расширения хранимого в регистровой секции в регистре базы строки, то есть начального отрезка ПСП, длина которого равна степени попрождающего полинома ПСП, до размера длины строки ПСП, и блок генерации базы ПСП, превращающий, совместно с блоком расширения, значения отрезка ПСП, хранившегося в регистровой секции в регистре базы строки ПСП, в такой же отрезок со значением фазы кода, большим на длину строки ПСП. Регистр секции базы строки ПСП, блоки расширения ПСП и генерации базы ПСП, с коммутацией через мультиплексоры выходов секций, образуют кольцо линейной обратной связи, позволяющее за один шаг формировать строку ПСП требуемой длины L. Для сигналов ГНСС, использующих коды максимальной длины, примером которых является сигнал L2C ГНСС GPS, в состав генератора включено одно кольцо такой линейной обратной связи: регистр, мультиплексор выходов секций, блоки расширения и генерации базы ПСП. Для сигналов ГНСС, использующих коды Голда, примером которых является сигналы L5 ГНСС GPS, В2 ГНСС Бейдоу, Е5 ГНСС Галилео, в состав генератора могут быть включены два кольца такой линейной обратной связи: регистр базы строки ПСП, мультиплексор выходов секций, блоки расширения и генерации базы ПСП – одно для составляющей ХА ПСП, второе для составляющей ХВ ПСП. Строки составляющих ХА и ХВ поразрядно складываются по модулю два.

В другом предпочтительном варианте в состав одношаговых генераторов строк ПСП для сигналов ГНСС, использующих коды Голда, включено только одно кольцо линейной обратной связи: регистр, мультиплексор выходов секций, блоки расширения и генерации базы ПСП, которое генерирует строки ПСП составляющей ХВ. Составляющая ХА кодов Голда во всех сигналах ГНСС одинакова для всех КА данной ГНСС, поэтому ее возможно и целесообразно хранить в ПЗУ ПСП. Поразрядное суммирование слов составляющих ХА и ХВ по модулю два производится в блоке коммутатора строк. Последний производит поразрядное суммирование по модулю два составляющих ПСП, поступающих из генератора строк ПСП и ПЗУ ПСП, только для ПСП на базе кодов Голда, а для остальных (не кодов Голда) производит коммутацию на шину единого генератора ПСП либо выходов генератора кодов ПСП (в случае ПСП максимальной длины или кодов Вейла), либо выходов ПЗУ ПСП (в случае табличных ПСП).

Использование в едином генераторе ПСП каждого из трех функционально равнозначных, но различно устроенных блоков: ПЗУ ПСП, ОЗУ ПСП, и генераторов строк ПСП, сопряжено со своими преимуществами и недостатками. Применение разных блоков для генерации тех или иных сигналов ГНСС позволяет использовать их сильные стороны, избегая недостатков.

Блок ПЗУ ПСП характеризуется более высокой плотностью размещения на кремниевом кристалле (в 4-5 раз), чем ОЗУ, но информация в ПЗУ закладывается однократно в процессе производства. Для работы приемника ГНСС в каждый момент времени обычно требуется только 8 – 12 ПСП для одного типа сигнала от космических аппаратов (КА) ГНСС, находящихся в зоне видимости потребителя. Нормативными документами ГНСС GPS предусмотрено использование 60 вариантов ПСП для одного типа сигнала, ГНСС Галилео - 50 вариантов, ГНСС Бейдоу - 63. Для длинных ПСП, таких как L5, В2, В3, Е5, L2СМ, L1С, B1C (10230 символов) хранение всех их в ПЗУ ПСП может потребовать значительных объемов (около 1.3 Мбайт), для L2СL – более 7 Мбайт. Таким образом, Блок ПЗУ ПСП целесообразно использовать для хранения тех табличных ПСП ГНСС Галилео, алгоритмы генерации которых создателями ГНСС не публикуются, а также сравнительно коротких ПСП ГНСС Глонасс и вторичных (оверлейных) ПСП всех сигналов.

Блок ОЗУ ПСП за счет возможности ограничения хранения только 8 – 12 ПСП для сигналов от КА (космических аппаратов) ГНСС, находящихся в зоне видимости потребителя, может быть реализован дешевле, чем ПЗУ, но его недостатком является необходимость оперативного заполнения ОЗУ при изменении условий видимости КА. Такое заполнение возможно программным путем, однако оно требует серьезных затрат ресурсов вычислителя приемника ГНСС.

В некоторых приемниках ГНСС используют режимы, требующие назначения одной и той же ПСП с разными фазами в несколько каналов слежения. Такими режимами могут быть мониторинг расширенной области корреляционного пика для борьбы с многолучевым распространением или преднамеренной подменой сигналов ГНСС (спуфингом), или режим допоиска сигналов. Общим преимуществом ПЗУ ПСП и ОЗУ ПСП является возможность выдачи любой из хранимых ПСП в несколько (любое количество) каналов слежения приемника с разными фазами.

Генераторы строк ПСП согласно настоящему изобретению как последовательного типа, так и одношаговые, в сравнении с ПЗУ ПСП и ОЗУ ПСП обеспечивают наиболее экономную реализацию в кристалле при работе по сигналам 8 – 12 космических аппаратов (КА), находящихся в зоне видимости потребителя. Недостатком генераторов строк ПСП является необходимость реализовать количество секций по числу генерируемых ПСП. При этом, выдача той же ПСП, но с другой фазой, должна рассматриваться как новая ПСП.

Недостатки двух блоков единого генератора ПСП – блока ОЗУ ПСП и блока генераторов строк ПСП – взаимно компенсируются при их совместном использовании в режиме размножения ПСП, когда ПСП, выдаваемая генератором строк в канал слежения, одновременно переписывается в блок ОЗУ ПСП. Для этого, по крайней мере, в одной из секций регистров предусмотрен формирователь адреса размножения в адресном пространстве блока ОЗУ ПСП. В формирователь адреса размножения программно записывают базовый адрес предстоящего размещения размножаемой ПСП, который далее суммируется с текущим номером строки ПСП в процессе ее выдачи в шину единого генератора ПСП. Блок ОЗУ ПСП в режиме размножения подменяет адрес в своем адресном участке шины единого генератора ПСП на адрес, получаемый от блока генераторов строк ПСП, и последовательно осуществляет запоминание строк ПСП. Размножение ПСП происходит за время формирования одного полного периода ПСП. При кратковременном включении режима размножения блока ОЗУ ПСП только на время записи строки кода, блок ОЗУ ПСП продолжает сохранять способность к обслуживанию других каналов слежения приемника.

Два варианта построения генераторов строк ПСП, первый – последовательный, например, на РСЛОС с преобразованием в многоразрядные строки через регистр сдвига, и второй – одношаговый, с секциями регистров, блоком расширения хранимого в регистре базы строки ПСП до размера длины строки ПСП, и блоком генерации базы ПСП, превращающим значения отрезка ПСП, хранившегося в регистре базы строки ПСП, в такой же отрезок со значением фазы кода, большим на длину строки ПСП, - для своей реализации требуют сопоставимое количество оборудования. Выбор варианта может производиться исходя из тех или иных дополнительных особенностей. Например, важной особенностью может быть удобство старта генератора строк с заданного значения начальной фазы ПСП. Одним из простых вариантов такого старта служит предварительная прокрутка генератора от стандартной, то есть, задаваемой аппаратным начальным сбросом начальной фазы генератора, до его требуемого стартового значения известным (программно вычисляемым) числом шагов генератора без использования выходных данных. В первом варианте построения генераторов строк ПСП – последовательном, например, на РСЛОС – число шагов предварительной прокрутки может достигать полной длины ПСП. В случае генерации ПСП, например, для сигнала L2СL ГНСС GPS число шагов предварительной прокрутки генератора на РСЛОС может достигать 767250, что, в зависимости от архитектуры приемника ГНСС в целом, может неприемлемо замедлять процессы поиска сигналов. Во втором варианте построения генераторов строк ПСП – одношаговом, с блоками расширения строки ПСП и генерации базы ПСП – число шагов предварительной прокрутки генератора может быть многократно меньше, а именно, в число раз, равное разрядности строки ПСП, то есть, например, в 11, 31, 33 или 93 раза.

Предлагаемый единый генератор ПСП (23) приемника сигналов ГНСС в предпочтительной реализации включает в себя (см. Фиг.2) постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) ПСП (24), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ПСП (25), один или несколько генераторов строк ПСП (26), блок коммутатора строк (29) и секвенсор (27), соединённые с каналами слежения (4) приемника сигналов ГНСС через шину (22) единого генератора ПСП (23), вторые входы ОЗУ ПСП (25) и генераторов строк ПСП (26) соединены с шиной данных (12) вычислителя приемника сигналов ГНСС.

Каналы слежения (4) приемника сигналов ГНСС – вместо полноценных генераторов кода (8), как на фиг.1 – содержат сериализаторы кода (28), включающие в себя блоки для своевременной сериализации элементов строк ПСП. Это регистр сдвига первичного кода (16), буферный регистр первичного кода (17), регистр сдвига вторичного кода (18), буферный регистр вторичного кода (19) и генератор адресов (20) первичного и вторичного кода.

Секвенсор (27) поочередно выдает на шину (22) единого генератора ПСП (23) сигналы селекции (31) каналов слежения (4) приемника ГНСС. Выбранный канал слежения (4) приемника ГНСС при потребности очередной строки первичного или вторичного кода ПСП, то есть при освободившемся буферном регистре первичного (17) или вторичного (19) кода, выставляет на шину (22) единого генератора ПСП (23) сигнал подтверждения чтения и адрес (32) требуемой строки кода ПСП. Адрес (32) вычисляется генератором адресов (20) как сумма базового адреса, полученного от вычислителя приемника сигналов ГНСС по шине данных (12) вычислителя приемника сигналов ГНСС, и текущего номера строки ПСП, подсчитываемой в генераторе адресов (20) по модулю количества строк в ПСП. В зависимости от адреса (32), ПЗУ ПСП, ОЗУ ПСП и/или генератор строк ПСП через блок коммутатора строк (29) выставляют на шину (22) единого генератора ПСП данные строки кода ПСП (33), которые канал слежения (4) приемника ГНСС принимает в свой буферный регистр первичного (17) или вторичного (19) кода. В сериализаторе кода (28) канала слежения (4) регистры сдвига первичного (16) и вторичного (18) кода осуществляют сериализацию кода ПСП, то есть последовательно выдают на сумматор (21) по модулю два значения разрядов регистров сдвига первичного (16) и вторичного (18) кодов под управлением генератора частоты и фазы кода (7) (см. Фиг.1) канала слежения (4). На третий вход сумматора (21) по модулю два генератор частоты и фазы кода (7) (см. Фиг.1) канала слежения (4) выдает значения (15) символов поднесущей при наличии этой составляющей в сигнале ГНСС. При освобождении регистра сдвига первичного (16) или вторичного (18) кода, в него переписывается строка кода из соответствующего буферного регистра (17) или (19), который при этом освобождается. Далее, секвенсор (27) продолжает выдавать на шину (22) единого генератора ПСП (23) сигналы селекции (31) каналов слежения (4) приемника ГНСС и описанная последовательность действий циклически повторяется.

В другой предпочтительной реализации единый генератор ПСП (23) приемника сигналов ГНСС выполнен с длиной строки ПСП и разрядностью шины (22) единого генератора ПСП (23), равными одному из значений 11, 31, 33, или 93, которые являются множителями базовой длины всех первичных ПСП ГНСС, равной 1023. Эта базовая длина, в свою очередь, является множителем длин почти всех первичных ПСП, используемых в ГНСС, кроме ГНСС Глонасс. Выбор длины строки из числа сомножителей (11, 31, 33, 93) базовой длины ПСП, равной 1023, обеспечивает одинаковую длину всех строк, генерируемых единым генератором ПСП (23) и, соответственно, равномерность интервалов затребования каналами слежения (4) новых строк ПСП. Для кодов ПСП Глонасс, в качестве базовой длины ПСП принята удвоенная длина ее ПСП, равная 2*511=1022, таким образом, последняя строка генерируемого кода будет укорочена всего на один символ, что может быть скомпенсировано некоторым запасом в сторону увеличения тактовой частоты шины (22) единого генератора ПСП (23).

В другой предпочтительной реализации единого генератора ПСП (23) приемника сигналов ГНСС в состав блока генераторов строк ПСП (26) входит генератор строк ПСП (26), представленный в двух вариантах - на Фиг.3 и Фиг.4. В первом варианте (Фиг.3) в состав генератора строк ПСП (26) входят одна или несколько секций генератора строк ПСП (70) сигналов ГНСС, состоящих из последовательных генераторов ПСП, например, на РСЛОС (71), выходы которых соединены с последовательными входами регистров строки (72), параллельные выходы которых соединены с шиной (22) единого генератора ПСП (23) через блок коммутатора строк (29). Последовательные генераторы ПСП (71) строятся в соотвествии с рекомендациями нормативных документов (Интерфейсный Контрольный документ – Interface Control Document) на соответствующую ГНСС (GPS, Глонасс, Галилео, Бейдоу и т.д.), формируют последовательные символы ПСП (73), поступающие на последовательный вход регистра строки (72), накапливающего строки ПСП требуемой разрядности для передачи их через блок коммутатора строк (29) в шину (22) единого генератора ПСП (23).

Второй вариант построения генератора строк ПСП (26) – одношаговый – иллюстрируется Фиг.4 для случая генерации ПСП сигнала L2C ГНСС GPS с длиной строки, равной 33. Генератор строк ПСП (26) сигнала L2C включает в себя N секций регистров (35), где N - число генерируемых компонент (L2CМ и L2CL) сигнала и общую часть из последовательно соединенных мультиплексора выходов секций (41) и блоков расширения строки (42) и генерации базы строки (43). Секции регистров (35) содержат регистр начальной фазы (36) ПСП, регистр конечной фазы (37) ПСП, входы которых соединены с шиной данных (12) вычислителя приемника сигналов ГНСС, компаратор (38), первый вход которого соединен с выходом регистра конечной фазы (37) ПСП. Выход регистра начальной фазы (36) ПСП соединен со входом регистра базы строки (40), второй вход которого соединен с выходом компаратора. Все регистры (36, 37 и 40) и компаратор (38) секции регистров (35) имеют разрядность 27, равную степени порождающего полинома 1 + X³ + X⁴ +X⁵ + X⁶ + X⁹ + X¹¹ + X¹³ + X¹⁶ + X¹⁹ + X²¹ + X²⁴ + X²⁷ последовательности максимальной длины, используемой при формировании ПСП сигналов L2C. Выходы регистров базы строки (40) секций регистров (35) соединены со входами мультиплексора выходов секций (41), третьи входы регистров базы строки (40) секций регистров (35) соединены с выходами блока генерации базы строки (43), а входы компаратора (38) секций регистров (35) соединены с выходами блока расширения строки (42), в свою очередь, являющиеся выходом генератора строк ПСП (26) сигнала L2C, подсоединяемым к шине (22) единого генератора ПСП (23) через блок коммутатора строк (29).

Работа генератора строк ПСП (26) сигнала L2C начинается с записи вычислителем приемника в регистры начальной фазы (36) ПСП и конечной фазы (37) ПСП начального и конечного отрезков ПСП, подлежащей генерации. Значение из регистра начальной фазы (36) переписывается в регистр базы строки (40). При появлении на шине (22) единого генератора ПСП (23) выставляемого каналом слежения (4) приемника ГНСС адреса (32), соответствующего секции регистров (35) генератора строк ПСП (26) сигнала L2C, мультиплексор выходов секций (41) подключает эту секцию регистров (35) к входам блока расширения строки (42), одновременно активируются входы записи регистра базы строки (40) от выхода (45) блока генерации базы строки (43) и компаратора (40) от выхода (36) блока расширения строки (42). Блок расширения строки (42) превращает 27 разрядов выхода (44) регистра базы строки (40) в 33 разряда полной длины строки ПСП. Блок генерации базы строки (42) превращает 27 младших разрядов (конец) строки (36) ПСП в 27 разрядов (базу) следующей строки (45) ПСП. При равенстве 27 младших разрядов (конца) строки (36) значению регистра конечной фазы (37) компаратор (38) устанавливает в регистре базы строки (40) значение из регистра начальной фазы (36), и при следующем чтении строки ПСП каналом слежения (4) из данной секции регистров (35) начинается выдача нового периода ПСП. Для надежной установки регистра базы строки (40), состояние выхода компаратора (38) может быть задержано на один такт.

Общий принцип построения блоков логики расширения строки (42) и генерации базы строки (43) пояснен с помощью Фиг.6 на примере ПСП составляющей G1 кода Голда сигнала ГНСС GPS L1 C/A. Эта ПСП выбрана для пояснения, поскольку для неё выражения имеют компактный вид. Первый отрезок ПСП 10’b1111111111 является известной константой. Выражения для следующих символов могут быть вычислены в соответствии с порождающим полиномом суммированием входных переменных по модулю два. Переменные, соответствующие номерам символов, большим десяти (степень порождающего полинома), заменяются подстановкой их выражений, полученных выше через десять первых переменных, одноименные пары переменных сокращаются. Процедура повторяется до получения требуемого числа символов, равного длине строки ПСП (для блоков расширения строки) или степени порождающего полинома (для блоков генерации базы строки). Та же процедура, проиллюстрированная на приведенном примере, применима и для ПСП других сигналов ГНСС с использованием соответствующих им порождающих полиномов.

Получение логических функций блоков расширения строки (42) и генерации базы строки (43) генератора строк ПСП (26) сигнала L2C в соответствии с проиллюстрированными с помощью Фиг.6 принципами для квалифицированного в проектировании цифровой логики специалиста представляет собой инженерную задачу, не требующую дальнейших изобретательских усилий.

В другой предпочтительной реализации единого генератора ПСП (23) приемника сигналов ГНСС в состав блока генераторов строк ПСП (26) входит одношаговый генератор строк ПСП сигнала L5 ГНСС GPS, построение которого проиллюстрировано примером с использованием Фиг.5 для длины строки, равной 33. Генератор строк ПСП (26) сигнала L5 включает в себя N секций регистров (67), где N - число генерируемых компонент (L5I и L5Q) сигнала и общую часть из последовательно соединенных мультиплексора выходов секций XВ (55) и блоков расширения строки XВ (56) и генерации базы строки XВ (54), а выход блока расширения строки XA (53) соединен с блоком коммутатора строк (29). Особенностью данной предпочтительной реализации единого генератора ПСП (23) сигнала L5 ГНСС GPS является то, что одношаговый генератор строк ПСП (26) генерирует только одну компоненту XВ (56) ПСП сигнала L5, в то время, как ПСП сигнала L5 ГНСС GPS состоит из суммы по модулю два двух компонент кода Голда: ХА и ХВ (56). Компонента ХА одинакова для всех КА ГНСС GPS, поэтому ее хранение осуществляется в ПЗУ ПСП (24, Фиг.4), что увеличивает объем ПЗУ ПСП (24) лишь на 10230 бит, но позволяет исключить генерацию компоненты ХА из всех секций одношагового генератора строк ПСП (26). Поразрядное суммирование слов составляющих ХА и ХВ (56) по модулю два производится в блоке коммутатора строк (29, Фиг.4).

В состав каждой секции регистров (67) входят счетчик по модулю числа строк (49) ПСП, регистр начальной фазы ХВ (50) кода Голда, соединенный с входом регистра базы строки ХВ (48) сигнала L5, выход (58) нулевого состояния счетчика по модулю числа строк ПСП соединен с входом установки начальной фазы регистра базы строки ХВ (48) сигнала L5, вторые входы (12) регистра начальной фазы ХВ (50) и счетчика по модулю числа строк (49) ПСП соединены с шиной данных вычислителя приемника сигналов ГНСС, при этом выход (62) регистра базы строки ХВ (48) через мультиплексор выходов секций ХВ (55), блок расширения строки ХВ (56) и блок генерации базы строки ХВ (54) соединен со вторым входом (64) регистра базы строки ХВ (48), а выход блока расширения строки ХВ (66) является выходом одношагового генератора строк ПСП (26) сигнала L5, который соединен с входом блока коммутатора строк (29, Фиг.2), при этом разрядность регистра базы строки ХВ (48) равна тринадцати - степени порождающего полинома ПСП кодов Голда сигналов L5.

Работа одношагового генератора строк ПСП (26, Фиг.2 и Фиг.5) сигнала L5 ГНСС GPS в составе единого генератора ПСП (23, Фиг.2) начинается с записи вычислителем приемника в регистр начальной фазы ХВ (50) начального отрезка ПСП, подлежащей генерации, и установки в «0» счетчика по модулю числа строк ПСП (49). Нулевое состояние счетчика по модулю числа строк ПСП (49) приводит к тому, что значение из регистра начальной фазы ХВ (50) переписывается в регистр базы строки ХВ (48). При появлении на шине (22) единого генератора ПСП (23) выставляемого каналом слежения (4) приемника ГНСС адреса (32), соответствующего секции регистров (67) генератора строк ПСП (26) сигнала L5, мультиплексор выходов секций ХВ (55) подключают эту секцию регистров (67) –выходы(62) – к входам блока расширения строки ХВ (56), одновременно активируются входы записи регистров базы строки ХВ (48) от выхода (64) блока генерации базы строки ХВ (54). Блок расширения строки ХВ (56) превращает 13 разрядов выхода (62) регистра базы строки ХВ (48) в 33 разряда полной длины строки составляющей ХВ (66) ПСП. Блок генерации базы строки ХВ (54) превращает 13 младших разрядов строки (66) составляющей ХВ в 13 разрядов (базу) следующей строки (64) составляющей ХВ ПСП.

Адрес (32) на шине (22) единого генератора ПСП (23), выставляемый каналом слежения (4) приемника ГНСС, адреса (32), соответствующий секции регистров (67) генератора строк ПСП (26) сигнала L5, одновременно в некоторой своей части содержит разряды, соответствующие адресу хранения слова компоненты ХА того же сигнала L5 в ПЗУ ПСП (24). В ответ, ПЗУ ПСП (24) передает слово компоненты ХА на вход блока коммутатора строк (29, Фиг.4), где производится поразрядное суммирование по модулю два строк составляющих ХА и ХВ (66), формируя строку (33) ПСП L5, выдаваемую в шину единого генератора ПСП (22). Далее, совместная работа одношагового генератора строк ПСП (26) и ПЗУ ПСП (24) циклически повторяется для формирования сигналов L5 ГНСС GPS с использованием тех или иных секций регистров (67) строк ПСП (33) сигналов в ответ на запросы от каналов слежения (4) приемника ГНСС.

Логические функции блоков расширения строки ХВ (56), генерации базы строки ХВ (54) одношагового генератора строк ПСП (26) сигнала L5 ГНСС GPS могут быть получены в соответствии с общими принципами, проиллюстрированными с помощью Фиг.6 на примере ПСП составляющей G1 кода Голда сигнала ГНСС GPS L1 C/A. Получение логических функций этих блоков для квалифицированного в проектировании цифровой логики специалиста представляет собой инженерную задачу, не требующую дальнейших изобретательских усилий.

В другой предпочтительной реализации единого генератора ПСП (23) приемника сигналов ГНСС, имеющего в своем составе как ОЗУ ПСП (25), так и генератор строк ПСП (26), организован режим размножения, когда ПСП, выдаваемая генератором строк (26) в канал слежения по шине единого генератора ПСП (22), одновременно переписывается в блок ОЗУ ПСП (25). Данная предпочтительная реализация единого генератора ПСП (23) приемника сигналов ГНСС рассматривается на примере использования в качестве источника размножаемой ПСП одношагового генератора строк ПСП (26) сигнала L5 ГНСС GPS, представленного на Фиг.5. Для этого, по крайней мере, в одной из секций регистров (67) предусмотрен формирователь адреса размножения (68) в адресном пространстве блока ОЗУ ПСП (25). В формирователь адреса размножения (68) программно записывают (12) базовый адрес предстоящего размещения размножаемой ПСП, который далее суммируется с текущим номером строки ПСП (39) в процессе ее выдачи в шину единого генератора ПСП (22). Блок ОЗУ ПСП (25) в режиме размножения подменяет адрес в своем адресном участке шины (22) единого генератора ПСП на адрес (69), получаемый от генератора строк ПСП (26), и последовательно осуществляет запоминание строк ПСП. Размножение ПСП происходит за время формирования одного полного периода ПСП. При кратковременном включении режима размножения блока ОЗУ ПСП (25) только на время записи строки кода, блок ОЗУ ПСП (25) продолжает сохранять способность к обслуживанию других каналов слежения (4) приемника сигналов ГНСС.

Таким образом, в предлагаемом изобретении функции генерации псевдослучайных последовательностей (ПСП) разнородных сигналов вынесены из многочисленных каналов слежения многочастотного мультисистемного приемника ГНСС в единый универсальный генератор ПСП, поочередно обслуживающий все каналы слежения приемника ГНСС. Такая централизация функции генерации ПСП при большом количестве каналов слежения приемника обеспечивает существенную экономию оборудования приемника. Достаточное быстродействие единого генератора ПСП по обслуживанию многочисленных каналов слежения приемника достигается за счет передачи строк ПСП от генератора к каналам слежения по выделенной многоразрядной шине. Определены значения разрядности строк ПСП, обеспечивающие постоянство временных интервалов между запросами каналов слежения на получение очередной строки, что снижает требование быстродействия параллельной шины единого генератора. Использование в едином генераторе нескольких различных средств для генерации многоразрядных строк ПСП сигналов: ПЗУ ПСП, ОЗУ ПСП, последовательных генераторов ПСП, одношаговых генераторов ПСП, - позволяет выбрать для каждого из вариантов ПСП многочисленных разнородных сигналов ГНСС оптимальный вариант генерирующего оборудования.

Изобретение может быть использовано, в частности, в такой области радионавигации, как построение приемников глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), особенно, мультисистемных многочастотных приемников ГНСС, имеющих в своем составе большое число универсальных каналов слежения.

Использование: изобретение относится к радиотехнике, а именно к области радионавигации, и может быть использовано при построении приемников Глобальных Навигационных Спутниковых Систем (ГНСС), в частности приемников ГНСС Глонасс (Россия), GPS (США), Галилео (Европейский Союз), Бейдоу (КНР), QZSS (Япония), IRNSS (Индия), SBAS. Сущность: в изобретении функция генерации псевдослучайных последовательностей (ПСП) разнородных сигналов вынесена из многочисленных каналов слежения многочастотного мультисистемного приемника ГНСС в единый универсальный генератор ПСП, поочередно обслуживающий все каналы слежения. Централизация функции генерации ПСП при большом количестве каналов слежения приемника обеспечивает существенную экономию оборудования. Достаточное быстродействие единого генератора ПСП по обслуживанию многочисленных каналов слежения приемника достигается за счет передачи строк ПСП от единого генератора к каналам слежения по выделенной многоразрядной шине. Определенные значения разрядности строк ПСП, обеспечивающие постоянство временных интервалов между запросами каналов слежения на получение очередной строки, снижают требование быстродействия параллельной шины единого генератора. Технический результат: экономия суммарного оборудования многоканального приемника сигналов ГНСС при использовании единого универсального генератора ПСП, который по запросам от множества каналов слежения генерирует блоки (строки) ПСП, используемые в сигналах СРНС, наиболее экономичными, подходящими для конкретного вида ПСП средствам. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Единый генератор псевдослучайных последовательностей приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, содержащий выделенную параллельную шину данных,

соединённые с каналами слежения приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем через выделенную параллельную шину данных:

постоянное запоминающее устройство, вход которого соединен с выходом параллельной шины данных;

оперативное запоминающее устройство, выход, а также первый вход которого соединен с выходом параллельной шины данных;

по меньшей мере один генератор строк псевдослучайных последовательностей, первый вход которого соединен с выходом параллельной шины данных;

блок коммутатора строк, выход которого соединен с входом параллельной шины данных, а входы блока коммутатора строк соединены с выходами постоянного запоминающего устройства и с выходами по меньшей мере одного генератора строк псевдослучайных последовательностей;

и секвенсор, выход которого соединен с входом параллельной шины данных;

при этом вторые входы оперативного запоминающего устройства и по меньшей мере одного генератора строк псевдослучайных последовательностей соединены с шиной данных вычислителя приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, а каналы слежения приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем содержат сериализаторы кода, включающие блоки для своевременной сериализации элементов строк псевдослучайных последовательностей.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что блоки для своевременной сериализации элементов строк псевдослучайных последовательностей представляют собой регистр сдвига первичного кода, буферный регистр первичного кода, регистр сдвига вторичного кода, буферный регистр вторичного кода и генератор адресов первичного и вторичного кодов.

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, генератор строк псевдослучайных последовательностей и выделенная параллельная шина данных выполнены с разрядностью выходных данных, равной одному из множителей 11, 31, 33 или 93 базового значения длины псевдослучайных последовательностей, равного 1023.

4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что генератор строк псевдослучайных последовательностей сигналов ГНСС состоит из идентичных секций, представляющих собой последовательные генераторы псевдослучайных последовательностей, выходы которых соединены с регистрами строк, параллельные выходы которых соединены с выделенной параллельной шиной данных единого генератора псевдослучайных последовательностей.

5. Генератор по п.1, отличающийся тем, что генератор строк псевдослучайных последовательностей выполнен в виде одношагового генератора строк псевдослучайных последовательностей максимальной длины, состоящего из секций регистров, количество которых соответствует числу генерируемых разных псевдослучайных последовательностей, в состав каждой секции регистров входят регистр начальной фазы псевдослучайной последовательности, регистр конечной фазы псевдослучайной последовательности, вторые входы которых соединены с шиной данных вычислителя приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, регистр базы строки, первый вход которого соединен с выходом регистра начальной фазы псевдослучайной последовательности, а второй вход которого соединен с выходом регистра конечной фазы псевдослучайной последовательности через компаратор, при этом выход регистра базы строки через мультиплексор выходов секций соединен с входом блока расширения строки, выход которого соединён с выделенной параллельной шиной данных единого генератора псевдослучайных последовательностей и через блок генерации базы строки соединен с вторым входом регистра базы строки, а также вторым входом компаратора, при этом разрядности регистра базы строки и компаратора равны степени порождающего полинома псевдослучайной последовательности максимальной длины.

6. Генератор по п.1, отличающийся тем, что генератор строк псевдослучайных последовательностей выполнен в виде генератора строк псевдослучайных последовательностей кода Голда, состоящего из секций регистров, количество которых соответствует числу генерируемых разных псевдослучайных последовательностей кода Голда, в состав каждой секции регистров входят счетчик по модулю количества строк псевдослучайной последовательности, регистр начальной фазы псевдослучайной последовательности кода Голда, соединенный с входом регистра базы строки, выход нулевого состояния счетчика по модулю количества строк псевдослучайной последовательности соединен с входом установки начальной фазы регистра базы строки псевдослучайной последовательности кода Голда, входы регистра начальной фазы и счетчика по модулю количества строк псевдослучайной последовательности соединены с шиной данных вычислителя приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, при этом выход регистра базы строки через мультиплексор выходов секций, блок расширения строки и блок генерации базы строки соединен со вторым входом регистра базы строки, а выходы блока расширения строки соединены со входами блока коммутатора строк, вторые входы которого соединены с выходом постоянного запоминающего устройства, а выход которого соединен с выделенной параллельной шиной данных единого генератора псевдослучайных последовательностей, при этом разрядность регистра базы строки равна степени порождающих полиномов псевдослучайных последовательностей кодов Голда.

7. Генератор по пп.5, 6, отличающийся тем, что по меньшей мере одна секция регистров генератора строк псевдослучайных последовательностей дополнительно содержит формирователь адреса размножения псевдослучайных последовательностей, первый вход которого соединен с выходом счетчика по модулю числа строк, второй вход которого соединен с шиной данных вычислителя приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, а выход соединен с адресными входами оперативного запоминающего устройства псевдослучайных последовательностей.