Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Современная АП оснащена высокопроизводительными процессорами, позволяющими полностью автоматизировать выполнение всех основных операций: поиска и обнаружения сигналов выбранного созвездия НКА, слежения за сигналами и измерения РНП, приема и декодирования служебной информации„учет в измеренных РНП различных поправок (релятивистской, тропосферной, временной и т. п.), решения основной навигационно- временной задачи и сопутствующих сервисных задач, контроля навигационных решений, контроля работоспособности аппаратуры, регистрации и индикации результатов решений. Кроме того, в зависимости от типа и назначения АП на ее вычислительные средства могут возлагаться различные сервисные задачи.
Например, для самолетной аппаратуры к числу сервисных задач относятся: хранение координат промежуточных пунктов маршрута и промежуточных аэропортов, расчет и хранение параметров линии заданного пути, расчет ортодромических координат (главных и частных), расчет времени полета и оставшегося расстояния до очередного промежуточного пункта, его азимута и т. д.
С позиций современной теории оптимальной фильтрации решаемая в АП задача получения оценки вектора состояния потребителя может рассматриваться в виде единого алгоритма обнаружения — оценивания. Однако для упрощения АП и программного обеспечения задачу получения оценок вектора потребителя разбивают на два этапа обработки 1116, 1171: первичную и вторичную. На этапе первичной обработки решаются задачи поиска и обнаружения сигналов, слежения за ними, фильтрации (оценки) РНП сигнала, приема и декодирования служебной информации. На этапе вторичной обработки с использованием полученных на первом этапе оценок РНП и соответствующих навигационных функций решается задача НВО, т. е. вычисляются оценки вектора состояния потребителя. В состав программного обеспечения вторичной обработки входят и блоки управления первичной 478 8.5.
Навигационная аппаратура потребителя обработкой, а также блоки для ввода и вывода необходимой информации и для решения сервисных задач. 8.5.2. Структура информационного обмена между злементамн АП На рис. 8.9 приведена обобщенная схема обмена информацией между основными элементами АП: процессорами первичной и вторичной обработки, интерфейсом внешних устройств — и различными потребителями информации. На вход процессора первичной обработки поступают сигналы НКА, принятые антенной, усиленные и преобразованные на промежуточную частоту в соответствующем радиочастотном блоке, а также сигналы от опорного генератора и (или) синтезатора.
Из блока первичной обработки в блок вторичной передаются измеренные значения НП (квазидальности и радиальной квазискоростн), отсчет системного времени спутника, а также строки служебной информации. С блока вторичной обработки (навигационного процессора) результаты НВО поступают на интерфейсный блок, с которого информация распределяется на пульт управления, другим бортовым системам, внешним потребителям. Кроме того, навигационный процессор выдает в блок первичной обработки управлякпцую информацию; номера видимых НКА, прогнозируемые значения РНП, режимы и подрежимы работы, оценку точности целеуказания. В случае использования антенн с управляемым обзором необходимые сигналы передаются и на блок управления антенной. Данные от (ляя) Бортееть Рис.
8.9. Структурная схема АП 479 8. Спутниковые радионавигационные систаиы Пульт (при его наличии) используется для ввода в АП исходной информации, необходимой для организации навигационного сеанса: режимов работы, априорных координат, характерных точек маршрута и т. д. Очевидно, что периодичности обращений к различным программам сильно различаются и наиболее часто используются блоки программ, обеспечиваюшие НВО.
Кроме того, с определенной периодичностью проверяется видимость НКА, проводится перезапись эфемерид и выполняются другие процедуры. Порядок и периодичность работы различных блоков определяется программой-диспетчером. Временная диаграмма программы диспетчера (см. рис. 8.10) распределяет блоки алгоритма и их части либо по параллельным ветвям вычислений, либо по одной последовательной ветви. На каждой из ветвей эти блоки размешаются так, чтобы реализовать требуемую периодичность расчетов при условии их максимального уплотнения по времени и соблюдения приоритетности отдельных операций.
Основное ядро временной диаграммы реализует программу жесткого типа, однако обычно в ней предусматривается наличие определенных элементов адаптации к условиям навигационного сеанса. Интерфейс с внешними потребителями обычно осуществляется через асинхронный последовательный порт КЯ232 или КБ422. При этом используются различные протоколы обмена: 1ЧМЕА 0183 (в корабельной АП), Рис.
8.10. Алгоритм управления подрежимами в АП 480 8.5. Навигационная аппаратура потребителя КЛЕХ (в геодезической АП), ГОСТ18977-79, АИНС 429 (для авиационной АП), бинарные (для межмашинного обмена) и ряд других. Наибольшее рас пространение получил протокол ХМЕА, современные версии которого предусматривают передачу потребителю не только результатов НВО, но и первичной информации, что позволяет реализовывать режимы относительных и дифференциальных измерений. 8.5.3. Принципы и устройства первичной обработки навигационной информации Отношение сигнал — шум на входе приемника АП при ширине спектра СТ-кода сигнала ГЛОНАСС (С/А-кода сигнала ОРБ) порядка 1 МГц имеет величину порядка — 150...— 160 дБ. В то же время для получения удовлетворительных точностей оценок РНП необходимо, чтобы отношение сигнал— шум для одного измерения имело порядок 6...10 дБ, что достигается согласованной фильтрацией.
Согласованная фильтрация в АП реализуется сверткой на корреляторе принимаемого сигнала с эталонной ПСП дальномерного кода, иными словами, путем вычисления их взаимно корреляционной функции (ВКФ). При этом, для того чтобы такая процедура фильтрации действительно была близка к оптимальной (согласованной), необходимо, чтобы сдвиг по времени между началом опорной и выделяемой ПСП не превышал половины длительности т, элементарного символа (бита) дальномерного кода. Поскольку задержка т принятого сигнала является одним из измеряемых РНП (см. выше), она априори неизвестна и может рассматриваться как случайная величина, равномерно распределенная в интервале 0 ~ т < №„где Ж вЂ” число символов дальномерного кода. Аналогичная априорная неопределенность существует относительно второго РНП вЂ” доплеровского сдвига несущей частоты принятого сигнала.
Эквивалентная ширина полосы пропускания систем фазовой авто- подстройки частоты (ФАПЧ), обеспечивающих в АП слежение за сигналом, имеет порядок 1 Гц, в то время как априорный диапазон значений доплеровского сдвига гд для наземных потребителей имеет, как уже указывалось, порядок ~5 кГц, а для низкоорбитальных космических объектов — до ~40 кГц. Таким образом, для того чтобы следящие системы АП обеспечили измерения РНП с требуемой точностью, необходимо в начале каждого навигационного сеанса, а также в случае «срывов» слежения, выполнить процедуру поиска сигнала в пространстве неизвестных параметров (задержки и частоты), в ходе которой осуществляется грубая, но достаточная для дальнейшего захвата следящими фильтрами оценка этих параметров.
481 о. Спутниковые радионавигаиионные систеиы Поиск н фильтрация сигнала каждого НКА осуществляется независимо, поэтому далее ограничимся рассмотрением путей решения этой задачи по одному НКА. 8.5.4. Поиск сигналов по задержке и частоте Задача поиска сигнала в АП СРНС полностью укладывается в рамки классической трактовки: оптимальная процедура состоит в поиске пары значений (гд, т), которой соответствует максимум апостериорной плотности вероятности (АПВ). Неизвестные параметры Гд и т считаются независимыми случайными величинами, имеющими непрерывную плотность распределения.
Априорные распределения этих величин предполагаются равномерными в интервалах соответственно 0 < Ед < Рд,„н 0 < т < №,. В этом случае оптимальные оценки, как известно, совпадают с максимально правдоподобными, а достаточной статистикой является величина, пропорциональная квадрату огибающей на выходе согласованного фильтра. При этом фаза принятого сигнала НКА также считается равномерно распределенной на интервале (О, 2л), поэтому согласованная фильтрация сигналов осуществляется в квадратурах. Однако реализация оптимальной процедуры поиска по непрерывному пространству параметров (Гд, т) требует больших вычислительных мощностей, поэтому на практике в АП обычно используют квазиоптимальную процедуру, получаемую из оптимальной путем перехода от непрерывного к дискретному множеству этих параметров, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
