Формування повідомлення для передачі до ЦКНП

Цей додаток надається з історичною та освітньою метою. Він пояснює історичні структури форматів повідомлень та математичні методи нормалізації для навігаційних даних і даних корекції GNSS, включно з компонуванням бітових полів, масками супутників, індикаторами цілісності, нормалізацією за допомогою функції округлення вниз, лінійним масштабуванням і компактним представленням даних. Сторінка не є робочим протоколом зв’язку, сервісом корекції в реальному часі, сервісом розповсюдження повідомлень, посібником з керування приймачем чи специфікацією поточної реалізації навігаційної інфраструктури.

Ключові параметри

Позначення Опис
СККСтанція контролю та корекції — станція, що формує та передає диференціальні корекції.
ЦКНПЦентральний пункт контролю та навігації — центральний об’єкт, що приймає повідомлення від станцій СКК.
НКАНавігаційний космічний апарат — окремі супутники GNSS (GPS, GLONASS).
НПСНавігаційна приймальна система — приймачі GNSS на станціях СКК.
AUAntenna Unit (антенний блок) — приймальні антенні системи на СКК (AU1, AU2, AU3).
TNPATime and Navigation Parameter Assessments (оцінки часових і навігаційних параметрів) — оброблені навігаційні вимірювання.
UDREIUser Differential Range Error Index — індикатор цілісності для диференціальних корекцій (шкала 0-15).
\(\tilde{S}\)Нормалізоване значення псевдодальності для передачі в повідомленні.
\(S\)Фізичне значення псевдодальності в метрах.
\(\tilde{\dot{S}}_i\)Нормалізоване значення псевдошвидкості для передачі на L1/L2.
\(\dot{S}_i\)Фізичне значення псевдошвидкості на L1/L2 в м/с.
\(\tilde{\theta}_{x,y,z}\)Нормалізовані координати X, Y, Z фазового центру антени СКК.
\(\theta_{x,y,z}\)Фізичні координати X, Y, Z фазового центру антени СКК у метрах.
\(\tilde{n}\)Нормалізований коефіцієнт рефракції повітря для атмосферних корекцій.
\(n\)Фізичний коефіцієнт рефракції повітря в зоні СКК.
\(K\)Коефіцієнт нормалізації: \(10^3\) для відстаней/швидкостей, \(10^6\) для рефракції.
\(\lfloor \cdot \rfloor\)Функція округлення вниз (ціла частина), що використовується в алгоритмах нормалізації.
код C/ACoarse/Acquisition code — цивільний код сигналу GPS для вимірювань псевдодальності.
код PСигнал точного коду на частотах L1 і L2, наведений тут лише як частина історичної термінології формату повідомлень GNSS.
L1, L2Несучі частоти GPS: L1 = 1575.42 МГц, L2 = 1227.60 МГц.
WGS-84World Geodetic System 1984 — опорна система координат GPS.
PZ-90Параметри Землі 1990 — опорна система координат GLONASS.
Тип повідомлення6-бітне поле, що визначає зміст повідомлення (діапазон 0-63): 0=Резерв, 1=Маска НКА, 2-5=Код TNPA, 6=Цілісність, 7-10=Фаза TNPA, 30=Позиція, 31=Атмосферні дані, 32=Статус, 63=Спеціальне.
Маска НКА216-бітне поле, що визначає, які супутники мають дані в наступних повідомленнях (біти 1-37=GPS, 38-61=GLONASS).
Час епохи вимірювання16-бітна часова позначка з роздільною здатністю 0.1 с (діапазон 0-6553.5с від початку поточної епохи).
Ідентифікатор версії маски НКА2-бітний циклічний лічильник синхронізації (0-3, перехід з 3 на 0) для координації повідомлень.
Повна фаза несучої8-бітне поле, що містить цілі цикли фази несучої для точного позиціонування.
Нормалізована СКВ4-бітне поле, що кодує невизначеність вимірювання за допомогою таблиць пошуку (шкала 0,75 мм–150мм).
Відношення сигнал/шум5-бітне поле (діапазон 0-31), що вказує якість сигналу GNSS на приймачі.
Індикатор частоти2-бітне поле: 0=тільки L1, 1=L1+L2, 2=тільки L2, 3=резерв.
Номер AU СКК2-бітне поле, що визначає антенний блок: 0=зважене середнє, 1-3=окремі AU.
Коефіцієнт рефракції повітря8-бітний нормалізований атмосферний параметр для тропосферних корекцій.
Статус каналу1-бітний прапорець для кожного каналу НПС: 0=справний, 1=несправний.
Спеціальне повідомлення752-бітне поле текстового повідомлення (до 90 символів) для статусного чи адміністративного тексту в межах історичного формату повідомлень.

1. Загальний принцип формування повідомлень

Усі повідомлення, що передаються від СКК до ЦКНП, формуються за єдиним принципом, за винятком типів «Позиція СКК», «Атмосферні параметри», «Статус НПС СКК» та «Спеціальне повідомлення». Загальна структура формату повідомлення наведена в Таблиці 1.

Формати «Позиція СКК», «Атмосферні параметри», «Статус НПС СКК» та «Спеціальне повідомлення» не містять полів «Ідентифікатор версії маски НКА» та «Кількість НКА, для яких сформовано дані».

Параметр «Ідентифікаційний номер СКК» у повідомленні визначає унікальний номер СКК в NCS.

Параметр «Ідентифікатор версії маски НКА» призначений для синхронізації інформації. Його поточне значення встановлюється в повідомленні «Маска НКА». Інші типи повідомлень обробляються лише якщо значення їхнього поля «Ідентифікатор версії маски НКА» відповідає поточному значенню ідентифікатора версії маски, отриманому в повідомленні «Маска НКА».

Таблиця 1
Параметр Опис Біти Діапазон
Ідентифікаційний номер СКК Визначає номер СКК, що передає (приймає) повідомлення 8 0–255
Тип повідомлення Див. Таблицю 2 6 0–63
Час епохи вимірювання Час епохи вимірювання з роздільною здатністю 0,1 с (секунди від початку поточної епохи системного часу СКК, 0–6553,5 с) 16 0–6553,5 с
Ідентифікатор версії маски НКА Визначає номер версії маски НКА для синхронізації передачі/прийому повідомлень (циклічний лічильник, перехід з 3 на 0) 2 0–3
Кількість НКА, для яких сформовано дані Визначає кількість НКА, для яких сформовано дані (визначається повідомленням «Маска НКА») 6 0–61 (62–63 резерв)
Інформаційне поле Дані — —

Для передачі інформації від СКК до ЦКНП використовуються типи повідомлень, наведені в Таблиці 2.

Таблиця 2
Тип Опис
0Резерв
1Маска НКА
2Нормалізовані сирі кодові значення TNPA для GPS/GLONASS (код C/A)
3Нормалізовані кодові значення TNPA для GPS/GLONASS після відхилення аномальних вимірювань коду C/A
4Нормалізовані згладжені кодові значення TNPA для GPS/GLONASS (код C/A)
5Нормалізовані кодові значення TNPA для GPS/GLONASS після застосування апаратних та інших корекцій (код C/A)
6Інформація про цілісність НКА
7Нормалізовані сирі фазові значення TNPA для GPS/GLONASS (код P на L1, L2)
8Нормалізовані фазові значення TNPA для GPS/GLONASS після відхилення аномальних вимірювань (код P на L1, L2)
9Нормалізовані згладжені фазові значення TNPA для GPS/GLONASS (код P на L1, L2)
10Нормалізовані фазові значення TNPA для GPS/GLONASS після застосування апаратних та інших корекцій (код P на L1, L2)
11-29Резерв
30Позиція СКК
31Атмосферні параметри
32Статус НПС СКК
33-62Резерв
63Спеціальне повідомлення

Формат повідомлення «Маска НКА»

1. Інформаційне поле повідомлення «Маска НКА» має довжину 216 бітів.

2. Кожен біт, відповідно до Таблиці 3, містить інформацію про номер НКА, до якого належать дані, що передаються в повідомленнях 2–10, 30, 31.

3. Наприклад, одиниця в п’ятому біті інформаційного поля повідомлення «Маска НКА» означає, що дані належать до GPS 5, а біт 40 — до слота GLONASS 3.

4. Структура інформаційного поля «Маска НКА» наведена в Таблиці 3.

Таблиця 3
Номери бітів Призначення
1-37GPS / резервні НКА GPS
38-61Номер слота GLONASS плюс 37
62-216Резерв

Розмір повідомлення «Маска НКА» — 248 бітів.

Формат повідомлення «Інформація про цілісність НКА»

Інформаційне поле повідомлення «Інформація про цілісність НКА» має змінну довжину.

Перелік НКА, для яких формуються дані в цьому повідомленні, визначається повідомленням «Маска НКА», ідентифікатор версії якого збігається зі значенням поля «Ідентифікатор версії маски НКА» в повідомленні «Інформація про цілісність НКА».

Структура інформаційного поля повідомлення «Інформація про цілісність НКА» наведена в Таблиці 4.

Примітка: У таблицях позиції бітів вказані як початковий біт. Кожне поле займає N послідовних бітів, починаючи з указаної позиції.

Таблиця 4
Параметр Біти Номер біта в повідомленні Примітка
Резерв232
Кількість НКА, для яких формуються дані (визначається «Маскою НКА»)634Діапазон: 0–61 (62–63 резерв)
Дані цілісності для першого НКА з «Маски НКА»1640Див. Таблицю 5
…………
Дані цілісності для останнього НКА з «Маски НКА»16Залежить від загальної кількості НКА в масціДив. Таблицю 5

Дані цілісності містять нормалізоване відношення сигнал/шум та індекс користувацької похибки диференціальної дальності (UDREI). Формат параметра «Дані цілісності» наведений у Таблиці 5.

Таблиця 5
Назва поля Біти Номер біта в параметрі Діапазон
Резерв70
Відношення сигнал/шум570 – 2⁵ – 1
UDREI4120 – 2⁴ – 1

Декодування UDREI наведене в Таблиці 6.

Максимальний розмір повідомлення «Інформація про цілісність НКА» становить 1016 бітів.

Таблиця 6
UDREIОціночна похибка диференціальних корекцій (м)
00.75
11.0
21.25
31.75
42.25
53.0
63.75
74.5
85.25
96.0
107.5
1115.0
1250.0
13150.0
14Не спостерігається (вимірювання недоступне)
15Не використовувати (недостовірні дані)

Формат повідомлень 2-5

Повідомлення 2-5 призначені для передавання кодових TNPA, виміряних за кодом C/A, до ЦКНП. Вони мають однаковий формат і відрізняються лише типом обробки СКК, після якої кодові параметри передаються до ЦКНП.

Інформаційне поле повідомлень 2-5 має змінну довжину. Перелік НКА, для яких формуються ці повідомлення, визначається вмістом повідомлення «Маска НКА». Структура інформаційного поля повідомлень 2-5 наведена в Таблиці 7.

Таблиця 7
Параметр Біти Номер біта в повідомленні Примітка
Номер AU СКК232Див. Таблицю 14
Кількість НКА, для яких формуються дані (визначається «Маскою НКА»)634Діапазон: 0–61 (62–63 резерв)
Нормалізовані кодові значення TNPA на коді C/A для першого НКА з «Маски НКА»7240Див. Таблицю 8
…………
Нормалізовані кодові значення TNPA на коді C/A для j-го НКА з «Маски НКА»72Визначається номером НКАДив. Таблицю 8
…………
Нормалізовані кодові значення TNPA на коді C/A для останнього НКА з «Маски НКА»72Визначається загальною кількістю НКА в масціДив. Таблицю 8

Формат параметра «Нормалізовані кодові значення TNPA на коді C/A» наведений у Таблиці 8. Декодування значень поля «Номер AU СКК» наведене в Таблиці 14.

Таблиця 8
Назва поля Біти Номер біта Діапазон
Повна фаза несучої на коді C/A800 – 2⁸ – 1
Нормалізована кодова псевдодальність на коді C/A3280 – 2³² – 1
Нормалізована псевдошвидкість на коді C/A24400 – 2²³ – 1
Нормалізована СКВ кодової псевдодальності на коді C/A4640 – 2⁴ – 1
Нормалізована СКВ псевдошвидкості на коді C/A4680 – 2⁴ – 1

Декодування значень параметра «Нормалізована СКВ кодової псевдодальності на коді C/A» наведене в Таблиці 6.

Примітка: Таблиця 6 використовується як для UDREI, так і для значень СКВ, як це було стандартною практикою в протоколах початку 2000-х років (RTCM 2.x).

Формат повідомлень 7-10

Повідомлення 7-10 призначені для передавання фазово виміряних TNPA до ЦКНП. Вони мають однаковий формат і відрізняються лише типом обробки СКК, після якої виміряні навігаційні параметри передаються до ЦКНП.

Інформаційне поле повідомлень 7-10 має змінну довжину. Перелік НКА, для яких формуються ці повідомлення, визначається вмістом повідомлення «Маска НКА». Структура інформаційного поля повідомлень 7-10 наведена в Таблиці 9.

Таблиця 9
Параметр Біти Номер біта в повідомленні Примітка
Номер AU СКК232Див. Таблицю 14
Кількість НКА, для яких формуються дані (визначається «Маскою НКА»)634Діапазон: 0–61 (62–63 резерв)
Індикатор частоти2400 - L1
1 - L1 та L2
2 - L2
3 - резерв
Нормалізовані фазові значення TNPA (код P на L1, L2) для першого НКА з «Маски НКА»14442Див. Таблицю 10
…………
Нормалізовані фазові значення TNPA (код P на L1, L2) для j-го НКА з «Маски НКА»144Визначається номером НКАДив. Таблицю 10
…………
Нормалізовані фазові значення TNPA (код P на L1, L2) для останнього НКА з «Маски НКА»144Визначається загальною кількістю НКА, для яких формуються дані в масціДив. Таблицю 10

Формат параметра «Нормалізовані фазові значення TNPA» наведений у Таблиці 10. Декодування значень поля «Номер AU СКК» наведене в Таблиці 14.

Таблиця 10
Назва поля Біти Номер біта Діапазон
Повна фаза несучої на L1800 – 2⁸ – 1
Нормалізована псевдодальність (код P на L1)3280 – 2³² – 1
Нормалізована псевдошвидкість (код P на L1)24400 – 2²³ – 1
Нормалізована СКВ псевдодальності (код P на L1)4640 – 2⁴ – 1
Нормалізована СКВ псевдошвидкості (код P на L1)4680 – 2⁴ – 1
Повна фаза несучої на L28720 – 2⁸ – 1
Нормалізована псевдодальність (код P на L2)32800 – 2³² – 1
Нормалізована псевдошвидкість (код P на L2)241120 – 2²³ – 1
Нормалізована СКВ псевдодальності (код P на L2)41360 – 2⁴ – 1
Нормалізована СКВ псевдошвидкості (код P на L2)41400 – 2⁴ – 1

Декодування значень параметра «Нормалізована СКВ фазової псевдодальності» наведене в Таблиці 15.

Формат повідомлення «Позиція СКК»

Повідомлення «Позиція СКК» призначене для передавання нормалізованих значень координат фазового центру антени СКК у системах координат WGS-84 та PZ-90 до ЦКНП.

Структура інформаційного поля повідомлення 30 наведена в Таблиці 11.

Таблиця 11
Параметр Біти Номер біта в повідомленні Діапазон
Резерв230
Нормалізована координата X AU1 у WGS-8432320 – 2³² – 1
Нормалізована координата Y AU1 у WGS-8432640 – 2³² – 1
Нормалізована координата Z AU1 у WGS-8432960 – 2³² – 1
Нормалізована координата X AU1 у PZ-90321280 – 2³² – 1
Нормалізована координата Y AU1 у PZ-90321600 – 2³² – 1
Нормалізована координата Z AU1 у PZ-90321920 – 2³² – 1
Нормалізовані координати X, Y, Z AU2 у WGS-8496224Див. діапазон AU1
Нормалізовані координати X, Y, Z AU2 у PZ-9096320Див. діапазон AU1
Нормалізовані координати X, Y, Z AU3 у WGS-8496416Див. діапазон AU1
Нормалізовані координати X, Y, Z AU3 у PZ-9096512Див. діапазон AU1

Розмір повідомлення «Позиція СКК» — 608 бітів.

Формат повідомлення «Атмосферні параметри»

Повідомлення «Атмосферні параметри» призначене для передавання нормалізованих значень атмосферних параметрів у зоні СКК до ЦКНП.

Структура інформаційного поля повідомлення 31 наведена в Таблиці 12.

Таблиця 12
Параметр Біти Номер біта в повідомленні Діапазон
Резерв230
Нормалізований коефіцієнт рефракції повітря8320 – 255

Розмір повідомлення «Атмосферні параметри» — 40 бітів.

Формат повідомлення «Статус НПС СКК». Повідомлення «Статус НПС СКК» призначене для передавання стану каналів НПС СКК до ЦКНП.

Інформаційне поле має змінну довжину (визначається кількістю приймачів СКК і кількістю каналів відповідної НПС).

Структура інформаційного поля повідомлення 32 наведена в Таблиці 13.

Таблиця 13
Параметр Біти Номер біта в повідомленні Діапазон
Статус каналу 1 НПС 11300 – 1
…………
Статус каналу Nk НПС Ni1Визначається кількістю НПС і каналів0 – 1

Максимальний розмір повідомлення цього типу: 32 – 144 біти.

Формат «Спеціального повідомлення»

Спеціальне повідомлення призначене для передавання текстових повідомлень довжиною до 90 символів від СКК до ЦКНП.

Розмір повідомлення: 752 біти.

Декодування поля «Номер AU СКК» у повідомленнях 2-5 та 7-10.

Значення «Номер AU СКК» наведені в Таблиці 14. Значення «0» зарезервоване для виведення зважених середніх нормалізованих значень TNPA, отриманих шляхом обробки інформації від усіх AU СКК.

Таблиця 14
Номер AU СКК Джерело даних
0Зважене середнє значення
1Перший AU СКК
2Другий AU СКК
3Третій AU СКК

Декодування поля «Нормалізована СКВ фазової псевдодальності».

Значення поля «Нормалізована СКВ фазової псевдодальності» в повідомленнях 7-10 наведені в Таблиці 15.

Таблиця 15
Нормалізована СКВ фазової псевдодальності Оціночна СКВ фазової псевдодальності (мм)
00.75
11.0
21.25
31.75
42.25
53.0
63.75
74.5
85.25
96.0
107.5
1115.0
1250.0
13150.0
14Не спостерігається (вимірювання недоступне)
15Не використовувати (недостовірні дані)

Декодування поля «Нормалізована СКВ псевдошвидкості». Значення поля «Нормалізована СКВ псевдошвидкості» в повідомленнях 2-5 та 7-10 наведені в Таблиці 16.

Таблиця 16
Нормалізована СКВ псевдошвидкості на L1 Оціночна СКВ псевдошвидкості на L1 (мм/с)
00.75
11.0
21.25
31.75
42.25
53.0
63.75
74.5
85.25
96.0
107.5
1115.0
1250.0
13150.0
14Не спостерігається (вимірювання недоступне)
15Не використовувати (недостовірні дані)

2. Алгоритм кодування повідомлень для передачі до ЦКНП

Нормалізація псевдодальності для передачі в повідомленнях 2-5 та 7-10 виконується за формулою:

\[ \tilde{S} = \lfloor S \cdot K \rfloor \]

де:

  • \( \tilde{S} \) – нормалізоване значення псевдодальності;
  • \( S \) – фізичне значення псевдодальності;
  • \( K \) – коефіцієнт нормалізації, \( 10^3 \).

Примітка: \( \lfloor \cdot \rfloor \) позначає функцію округлення вниз (цілу частину).

Нормалізація фазової псевдодальності

Нормалізація значень фазової псевдодальності на L1 і L2 для передачі в повідомленнях 7-10 виконується за формулою:

\[ \tilde{S}_i = \lfloor S_i \cdot K \rfloor \]

де:

  • \( \tilde{S}_i \) – нормалізоване значення фазової псевдодальності на L1, L2;
  • \( S_i \) – фізичне значення фазової псевдодальності на L1, L2;
  • \( K \) – коефіцієнт нормалізації, \( 10^3 \).

Нормалізація значень псевдошвидкості на L1

Нормалізація псевдошвидкості на L1 для передачі в повідомленнях 2-5 та 7-10 виконується за формулою:

\[ \tilde{\dot{S}}_i = \lfloor \dot{S}_i \cdot K \rfloor \]

де:

  • \( \tilde{\dot{S}}_i \) – нормалізована псевдошвидкість на L1;
  • \( \dot{S}_i \) – фізична псевдошвидкість на L1;
  • \( K \) – коефіцієнт нормалізації, \( 10^3 \).

Нормалізація координат фазового центру антени СКК

Нормалізація координат фазового центру антени СКК для передачі в повідомленні 30 виконується за формулою:

\[ \tilde{\theta}_{x,y,z} = \lfloor \theta_{x,y,z} \cdot K \rfloor \]

де:

  • \( \tilde{\theta}_{x,y,z} \) – нормалізовані координати X, Y, Z фазового центру антени СКК;
  • \( \theta_{x,y,z} \) – фізичні координати X, Y, Z фазового центру антени СКК;
  • \( K \) – коефіцієнт нормалізації, \( 10^3 \).

Нормалізація коефіцієнта рефракції повітря

Нормалізація коефіцієнта рефракції повітря для передачі в повідомленні 31 виконується за формулою:

\[ \tilde{n} = \lfloor (n - 1.0002) \cdot K \rfloor \]

де:

  • \( \tilde{n} \) – нормалізований коефіцієнт рефракції повітря в зоні СКК;
  • \( n \) – фізичний коефіцієнт рефракції повітря в зоні СКК;
  • \( K \) – коефіцієнт нормалізації, \( 10^6 \).

Математичні методи, використані на сторінці

Щоб проаналізувати сторінку GenerationOfMessages.cshtml і визначити використані математичні методи, ми розглянули формули та їхній контекст. Документ описує процес формування повідомлень для передачі від станцій контролю та корекції (СКК) до центрального пункту контролю та навігації (ЦКНП) у глобальній навігаційній супутниковій системі (GNSS). Основна увага приділена нормалізації таких даних, як псевдодальність, псевдошвидкість, координати та коефіцієнт рефракції повітря. Нижче наведено перелік математичних методів, використаних на сторінці, з коротким описом їх призначення та застосування.

  1. Функція округлення вниз
    • Формула: \(\lfloor x \rfloor\)
    • Застосування: Використовується для нормалізації псевдодальності (\(\tilde{S} = \lfloor S \cdot K \rfloor\)), псевдошвидкості (\(\tilde{\dot{S}}_i = \lfloor \dot{S}_i \cdot K \rfloor\)), координат антени (\(\tilde{\theta}_{x,y,z} = \lfloor \theta_{x,y,z} \cdot K \rfloor\)) та коефіцієнта рефракції повітря (\(\tilde{n} = \lfloor (n - 1.0002) \cdot K \rfloor\)).
    • Опис: Функція округлення вниз відкидає дробову частину числа та залишає його цілу частину. Це перетворює фізичні значення (у метрах, м/с або безрозмірних одиницях) на цілі нормалізовані значення для компактної передачі даних. Константа нормалізації \(K\) (зазвичай \(10^3\) для відстаней і швидкостей, \(10^6\) для рефракції) масштабує дані зі збереженням необхідної точності.
    • Контекст: Цей метод зменшує обсяг даних у повідомленнях, оптимізуючи використання пропускної здатності зі збереженням точності.
  2. Лінійне масштабування (нормалізація)
    • Формули:
      • \(\tilde{S} = \lfloor S \cdot K \rfloor\) (псевдодальність)
      • \(\tilde{\dot{S}}_i = \lfloor \dot{S}_i \cdot K \rfloor\) (псевдошвидкість)
      • \(\tilde{\theta}_{x,y,z} = \lfloor \theta_{x,y,z} \cdot K \rfloor\) (координати)
      • \(\tilde{n} = \lfloor (n - 1.0002) \cdot K \rfloor\) (коефіцієнт рефракції повітря)
    • Застосування: Нормалізація перетворює фізичні величини (псевдодальність, псевдошвидкість, координати, рефракцію повітря) на безрозмірні цілі числа, придатні для передачі в цифровому повідомленні.
    • Опис: Лінійне масштабування множить фізичне значення на коефіцієнт \(K\), після чого застосовується функція округлення вниз для отримання цілого числа. Для коефіцієнта рефракції повітря перед масштабуванням застосовується зсув (\(n - 1.0002\)), щоб врахувати його типовий діапазон значень. Це забезпечує компактне представлення даних із мінімальною втратою точності.
    • Контекст: Нормалізація узгоджує дані з форматами повідомлень, у яких поля мають фіксовану бітову довжину, наприклад 32 біти для псевдодальності та 8 бітів для рефракції.
  3. Кодування з фіксованою точністю (квантування)
    • Застосування: Використовується для представлення таких значень, як UDREI (індекс користувацької похибки диференціальної дальності), нормалізована СКВ псевдодальності та псевдошвидкості, а також інших параметрів у дискретних шкалах (див. Таблиці 6, 15, 16).
    • Опис: Значення похибок, наприклад UDREI або СКВ, кодуються у вигляді дискретних рівнів за допомогою 4-бітових або 5-бітових полів. Наприклад, Таблиця 6 відображає UDREI (0–15) у похибки диференціальних корекцій від 0.75 м до 150 м, а значення 14 і 15 позначають «не спостерігається» та «не використовувати». Так само СКВ для псевдодальності та псевдошвидкості кодується за шкалою від 0.75 мм до 150 мм (Таблиці 15, 16).
    • Контекст: Квантування спрощує передачу даних про похибку та якість сигналу, забезпечуючи компактне представлення із наперед визначеною точністю, що критично для систем реального часу.
  4. Пакування бітів
    • Застосування: Використовується для формування повідомлень фіксованої або змінної довжини, наприклад типів повідомлень 2–5, 7–10, «Маска НКА», «Інформація про цілісність».
    • Опис: Дані, такі як псевдодальність (32 біти), псевдошвидкість (24 біти), СКВ (4 біти), відношення сигнал/шум (5 бітів), координати (32 біти на вісь) та інші, пакуються в послідовні бітові поля, як описано в Таблицях 1–15. Наприклад, повідомлення «Маска НКА» використовує 216 бітів для позначення активних супутників GPS і GLONASS, а повідомлення «Інформація про цілісність» має змінну довжину до 1016 бітів залежно від кількості супутників.
    • Контекст: Пакування бітів мінімізує обсяг даних, що передаються між СКК і ЦКНП, що важливо для систем з обмеженою пропускною здатністю.
  5. Синхронізація даних
    • Застосування: Використовує параметр «Ідентифікатор версії маски НКА» (2 біти, діапазон 0–3) для синхронізації повідомлень.
    • Опис: Цей метод використовує циклічний лічильник (0–3 з переходом на 0), який пов’язує повідомлення з поточною маскою супутників («Маска НКА»). Повідомлення обробляються лише тоді, коли їхній ідентифікатор збігається з поточним значенням маски, що запобігає використанню застарілих даних.
    • Контекст: Синхронізація забезпечує цілісність і своєчасність даних, що критично для навігаційних систем, де затримки або неузгодженості можуть спричиняти помилки.
  6. Бітове відображення (логічне індексування)
    • Застосування: Використовується в повідомленні «Маска НКА» (Таблиця 3) для позначення активних супутників.
    • Опис: 216-бітове поле повідомлення «Маска НКА» відображає супутники GPS (біти 1–37) і супутники GLONASS (біти 38–61), де значення біта 1 означає, що дані для відповідного супутника включені до наступних повідомлень. Наприклад, біт 5 відповідає GPS 5, а біт 40 — слоту GLONASS 3.
    • Контекст: Бітове відображення ефективно керує даними від багатьох супутників, зменшуючи надлишковість у повідомленнях, що передаються.

Підсумок

Математичні методи, використані на сторінці, включають:

  1. Функцію округлення вниз для нормалізації даних.
  2. Лінійне масштабування для перетворення фізичних величин у цифровий формат.
  3. Квантування для представлення похибок і якості сигналу в дискретній формі.
  4. Пакування бітів для компактного представлення даних у повідомленнях.
  5. Синхронізацію даних для забезпечення своєчасності та цілісності повідомлень.
  6. Бітове відображення для керування супутниковими даними.

Ці методи ілюструють, як історичні формати повідомлень GNSS компактно представляли навігаційні дані з урахуванням обмежень пропускної здатності та часу в освітньому інженерному контексті.

Освітній результат: Описані таблиці та формули ілюструють, як дані корекції, пов’язані з GNSS, можуть бути представлені в компактних історичних форматах повідомлень. Цей освітній приклад використовує відкриті математичні методи, такі як нормалізація за допомогою функції округлення вниз, лінійне масштабування, квантування, відображення бітових полів і циклічні лічильники, щоб пояснити історичне проєктування форматів даних і логіку структури повідомлень у неексплуатаційному інженерному контексті.

^ До початку