Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 13
Текст из файла (страница 13)
4.З. СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАДИОНАВИГАЦИОННОГО КАНАЛА СРНС Ф нкционирование пассивной СРНС может быть описано последовательностью следующих опер ц "; ун НИСЗ системы с наземным эталоном; формироваторов всех альномерный код, т. е. ние навигационного кода, включающего даль код измерения дальности ]5! ], и служе у ф р бн ю ин о мацию; бэ (4. ! ) 1» =1н(у! мг). Наблюдаемая величина мг является ч, песушего информацию о РНП )с смесью полезного сигнала и сообщениях п, шумов Трасса расярпсюранення радипсигнпясд Приемник яаагредиагеея Переедания НИСд Рнс. 4 ( Модель одного канала СРНС модуляция несущей навигационным кодом на всех НИСЗ системы; излучение навигационных сигналов всеми НИСЗ в установлениом порядке; смешение излучепных сигналов по времени и по частоте при их распространении по трассе НИСЗ-П; прием на П ансамбля сигналов от всех попадающих в зову радиовидимости спутников; выделение каждого сигнала из ансамбля; оцепиваиие РНП и декодирование служебной ииформации по каждому НИСЗ; совместная обработка результатов измерений и выделенной информации по сигналам от всех НИСЗ и (па основании ее) выдача координат П и скорости их изменения.
Статистическая модель одного канала СРНС (НИСЗ-П) изображена на рис. 4.! в форме, принятой для описания радиоканалов [49; 59[. В отличие от системгы связи радиоиавигациоппая информация (РНГ1) формируется ие па передаюшей стороне, а иа трассе НИСЗ-П, при этом информация о дальности от Г! до НИСЗ содержится во временной задержке пр снятого сигнала относительно излучеииого (его модели-- опорного генератора), а информация об относительной скорости П вЂ” в доплеровском смещении частоты привимаемого сигнала. На рис. 4. ! обозначено: (), Гя, Ь, Л, 'т(, (х(ь й)з, 'тч(, à — соответствеиио пространства сообщений (с,тужсбиой информации); дальномерных кодов; излучаемых навигационных сигналов; РНП; прииимаемых радиоиавигациоивых сигналов; шумов; помех от соседних НИСЗ; паблюдевий и решений; и, с), з, я., ч, пь пт, мг, у — векторы перечисленных пространств; 11 — оператор манипуляции (модуляции) высокочастотной несущей информационным и дальномерным кодами; з=1кц, с(); 1з — оператор смещения излучаемых сигналов по частоте и по времени, он характеризует принимаемые сигналы; ч=!т(з, )с) =з((, ).); 1з — оператор преобразования принимаемых сигналов, шумов и помех в наблюдаемые сигналы; чч=1з (ч, пь пх)=у цап~ 9 п~, '1н — оператор оцепивания, характеризующий процесс формирования оценки у в приемном устройстве П по наблюдаемым величинам мп НИСЗ.
Шумы обусловливают статистии помех от остальных ческий характер з д за ачи оцеиивапия, поэтому решающее правило .!) б ается по какому-либо статистическому кр р Наиболее общим является критерий минимума р д р а с е него иска )с [59[: (((М [К(у,)., и)[ Ю'() ) (Г'(ц) (Г(у!'ц) "у "' "ц плг ' где Ю(Л), Ж'(ц) — априорные плотности вероятности радиоиавигациоиных параметров л и сообшений и; Фг(у~),,ц) — условная плотность вероятности оценки ч при реализованных л и п; У(у, л, ц) — функция потерь, в задачах измерения прииимаемая функции от разности измеренного обычно в виде квадратичной фуп и истинного значений [ [, а й [20[, а в задачах выделения дискретной информации о и ( б аружепия) [49[ — простая функция потерь, равная нулю при всех правильных решениях и единиц е в остальых случаях; М вЂ” математическое ожидание.
иых случ М имизируя выражение для среднего р ( . ) иска (4.2) по решаюииим ии Ь, в и ииципе шему прави 4 правилу ! или по сигнальной фуикц , р ь ви оптимального приемника и оптимальи ый можно определить вид ны ешеиия только Однако в настоящее время известны решения т л сигнал. ди й, и частные результаты первой задачи, как иаиболее легкой, и ч решения второй задачи (см. $4.3).
4.3. АИАлиз треьОВАни ОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К СИГНАЛАМ СРНС б вання обеспечення высоких точностных Рассмотрим сначала влияние тре ован стн на выбор сигнала о(г). Известно характеристик по дальности н по скорости на в р ), 20, что прн ограниченной ширине .
занимаемой полосы оптимальным для ал о(0, спектр которого состоит нз двух измерения дальности будет сигнал е ных на краях отведенной полосы частот. Однако такой гармоник, расположенных н р сигнал не о есп б печнвает однозначности дальномерных измерений н т .
е п н ог ален для оценнвання скорост, тн, поскольку в последнем случа р рнтельностн оцтнмальным является снгн ал, вся энергия которого ннченной длнте те вала. Таким образом, для измерения сосредоточена на краях временного интервала. аким о альностн н скорости с высокой точностью и д о о ном и тому же радиодальностн н ск н н ю ятельность н эффекеб ется одновременно увеличивать эффективную длн сигналу тре ует я и остых сигналов н в той н нн спектра сигнала, что невыполвнмо для про т ой фо мы называемых шчмонлн иной мере реалнзуемо для сигналов сложной формы, н подобнымн (ШП ). С.
магна н к разделимости Т б нн к достоаерностн выделяемой ннформацнн н к ре ованнн енням, так как снгналов от разных . е НИСЗ также приводят к различным реше н о азлнчаются сигналы с одинаковым в первом случае в отличие от второго р эне гнямн р ат н скорости П н минимальная Высокая точность определения координат р вместнмы, поскольку для обеспечения высокой аппарагурная сложностьтакже несовмест м 6) Рис 4.2. Фазовая диаграмма сигналов системы «Нанстар», излучаемых иа час- тоте Г~ бз 62 точности необходима многоканальная аппаратура.
Тем не менее существуют компромиссные решения. Можно, например, получить одновременно приемлемые точности по дальности и скорости при использовании ШПС, как указывалось ранее. Минимальная аппаратурная сложность и высокая точность дальномерных измерений за приемлемое время достигаются применением специальных дальномерных кодов и соответствующих процедур обработки их в приемном устройстве !!7, 24!.
В $4.4 на примерах типовых структур радионавигационных сигналов для пассивных СРНС («Навстар», «Глонасс» и «Навсат»! рассматриваются вопросы реализации компромиссных решений па удовлетворению требований, перечисленных в $4Ц, в соответствии с назначением систем. 4«А типОВый структуры сОВыйцййнных сигнАНОВ дпя РАзпичных ВАРИАНТОВ ПАССИВНЫХ СРНС Сигнал системы «Навстар» (!36, !43, !48, !54). И з м е р я е м ы е Р Н П. В системе применен дальномернодоплеровский способ местоопределения; измеряемыми радионавигационными параметрами являются задержка и доплеровское смещение частоты принимаемого радионавигационного сигнала относительно его модели, формируемой на П, поэтому выбран псевдошумоной ФМ сигнал, обеспечивающий высокую точность измерения обоих параметров. И с кл ю ч е н не и о нос фе р но й р е ф р а к ц и о н но й о ш и б к и. Для этого в системе предусмотрено излучение радионавигационных сигналов на двух когерентных несущих частотах, каждая из которых образуется умножением синхрочастоты !023 МГц: Г~= !0,23 !54=1575,42 МГц; Гт= !0,23 !20= = !227,8 МГц.
Частотный разнос составляет 347,82 МГц или 28,3 ~4 по отношению к частоте ],. Сигнал, излучаемый на частоте Г,, служит для ионосферной коррекции результатов измерений по сигналу, излучаемому на частоте Гь В системе «Навстар» на частоте (~ предполагается излучать два сигнала, находящихся в квадратуре: труднообнаруживаемый для военных Г! и легкообнаруживаемый для гражданских. На частоте Гз предполагается излучать только труднообнаруживаемый сигнал, поэтому устранение ионосферной рефракционной погрешности предполагается только для военных П, имеющих высокоточную аппаратуру.
Разделение излучений спутников. Навигац и о н н ы е к о д ы. Каждый из сигналов, излучаемых на частотах и Гг, представляет собой ФМ несущую, манипуляция которой выполняется навигационным кодом, труднообнаруживаемым для военных П и легкообнаруживаемым для гражданских (см. гл. !). В первом случае используется сложный псевдошумовой код, обеспечивающий высокую точность место- определения, скр р ыт Ость защиту От искусственных помех рач деление излучений НИСЗ вЂ” кодовое, каждый из них излучает свой навигацион ионный код.
Разделение сигналов одного и того же НИСЗ, излучаемых на частоте Гь фазовое (фазовый сдвиг я,г2). Навигационный код образуется из дальномерного кода и к д о а двоичной слу жебной информации 0 (да!а) путем их сложения по модулю 2. Легкообнаруживаемый дальномерный код (с!еаг асс(ц!з!!!Оп) — код пониженной точности — имеет частоту 1,023 МГ и период ! мс. Высокоточный защищенный дальномерный код Р (рго1ес1ег)) и излучаемый вместо него код (к У (когда требуется препятствовать применению увоов ю дящей помехи при работе по сигналу Р) имеют одинако у частоту синхронизации, равную !0,23 МГц, на порядок более высокую, чем у кода СггА.
Поскольку код У образуется из кода Р яет собой криптозащищенный вариант высокоточно- Р и представля т с то далее будем использовать для сокращения записи следующую символику: Р (или У) или Р( ), м у, (У, имея в вид, что излучается только один из сигналов — Р или У. Тогда навигационные коды, передаваемые на частоте Гь есть Р(У) еТг Ю О, СггА еТг О. Фазовая диаграмма сигналов изображена на рис. 4.2. Сигнал, излучаемый Рм НИСЗ на частоте )ь можно р д п е ставить в виде Зл~ (1) = А, ХР,(г) Ог(1) соб(оз>1+ ср) + А,ХСг,(г) Ог(1) з!п(оз>7+ гр), = 2,', — небольшой фазовый шум, образуемый за ; и би иевого счет осцилляций и ухода частоты цезиевого или ру д а пе едатчика НИСЗ. Код Р ХР(!) представляет собой е ио ом повто ения псевдослучайную последовательность -~- ! с пер д .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
