Прием бортовой информации спутников является неотъемлемой частью работы любого навигационного приемника. Скорость передачи информации для спутников ГЛОНАСС/GPS составляет 50 бит/с. Учитывая крайне низкий уровень принимаемого сигнала, немаловажна проблема безошибочного выделения информации. В навигационных приемниках, выпускаемых на предприятии «Оризон-Навигация» процедура выделения информации функционально разделена на две части: аппаратную и программную. В аппаратной части (навигационном корреляторе) формируются миллисекундные отсчеты демодулированного сигнала, программная часть по полученным отсчетам восстанавливает исходную информацию. Способ реализации такого алгоритма в приемниках предприятия «Оризон-Навигация» и представлен в данном докладе.

Алгоритм состоит из двух последовательных этапов – поиск границы бита бортовой информации (захват) и формирование значения бита на основе формы принятого сигнала. Точность определения границы бита повлияет, прежде всего, на определение времени излучения сигнала спутником, а также в дальнейшем, на помехоустойчивость формирования значения бита. Бит информации ГЛОНАСС/GPS имеет длительность 20 мс, и, соответственно, состоит из двадцати миллисекундных отсчетов.

Захват бита производится обычным корреляционным способом. Принимаемые отсчеты последовательно накапливаются в 32-х разрядный буфер и последовательно перемножаются с битом образцовой формы.
Для каждого положения бита в буфере вычисляется корреляция с образцовым битом. Если максимальная корреляция не превысила некоего порога – процесс повторяется. Порог подбирался экспериментально, учитывая две величины – вероятность ложного захвата и время захвата вообще. Вероятность ложного захвата начинает возрастать при наличии помех в канале приема. При этом корреляционный пик «размывается» по всем отсчетам, и чтобы безошибочно определить границу бита, необходимо увеличивать время накопления. При постоянном пороге корреляционного пика время накопления подбирается адаптивно, в результате вероятность ложного захвата практически не зависит от уровня помех, что является несомненным достоинством данного алгоритма. Время захвата бита при отсутствии помех (неискаженной форме принимаемых бит) не более 0.2 секунды. При уменьшении уровня сигнала спутника, при воздействии помех, особенно при движении приемника в городских условиях форма бита искажается, и время захвата может возрасти до 10 – 20 секунд.

Когда граница бита найдена, включается вторая часть алгоритма, состоящая из формирования значения бита по накопленным отсчетам. Каждые 20 последовательных отсчетов анализируются простейшим мажоритарным способом – если больше нулей – бит считается равным 0, если больше единиц – бит считается равным 1. Для каждого сформированного бита бортовой информации запоминается отношение количества одинаковых отсчетов в бите к общему количеству отсчетов на бит, так называемая «достоверность бита».

В структуре бортовой информации спутников ГЛОНАСС/GPS биты объединяются в слова информации. Для GPS слово информации состоит из 30 бит, для ГЛОНАСС – из 85. Каждое слово информации защищено от искажений кодом Хемминга. Код Хемминга, применяемый, например, для спутников GPS, по интерфейсному документу обеспечивает обнаружение одиночных и двойных ошибок. Хотя данный код и обладает возможностью исправления одиночных ошибок, применять эту возможность не рекомендуется из-за большой вероятности пропустить кратную ошибку. Поэтому для исправления одиночных ошибок приема в алгоритме использован механизм коррекции ошибок, основанный на достоверности бит. При обнаружении ошибки в слове производится поиск бита с наименьшей достоверностью и его инверсия, затем повторный контроль по Хеммингу. Такой подход позволяет повысить помехоустойчивость выделения бортовой информации на 2-3 дБ.

На интервале слова в результате усреднения «достоверности бит» получаем своеобразный «индикатор помехи», который можно использовать в общем случае для анализа качества передаваемой со спутника информации, а также для обнаружения действующей на сигнал помехи. Если при достаточно сильном сигнале «средняя достоверность бит», например, на всех спутниках GPS отлична от 100%, можно с уверенностью говорить о воздействии на сигнал помехи и предпринимать меры для ее устранения.

Программные методы обработки сигналов позволяют реализовать намного более гибкие и многофункциональные системы, а также существенно упрощают саму аппаратуру.