Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Значение Тх (6.2) определяет минимальный дискрет местоопределения и при Т„=1 с для ССРНС типа «Навстар» (п«=24) будет достаточно большим (Т, ) 24 с), что неприемлемо для высокоточных определений местоположения скоростных (маневренных) П. Его можно снизить, если сигнал от каждого НИСЗ передавать несколькими более короткими импульсами длительности т„в определенной очередности, со своими защитными интервалами, однако число введенных защитных интервалов увеличится в Т,(т„ раз, что нерационально.
Частотная селекция. Ортогональность сигналов различных НИСЗ достигается за счет разнесения их частот. Сигналы всех НИСЗ могут передаваться одновременно и иметь одинаковую временную структуру. Прием таких сигналов на определяющемся объекте требует в общем случае )т'-канальной аппаратуры. Полоса частот П„, необходимая для всей системы при частотном разделении, отсчитываемая любым из способов (по уровню 93 половинной мощности — х = 0,5, по первому нулю спектра — — х = О, по уровню а, в~~ энергии [18), например а=99 Я, х =99 и т.
д.): П« = П.~+(па — 1)Л/1+(по+1)Рз, (6.3) где П„, — полоса частот сигнала каждого НИСЗ, отсчитываемая любым из указанных способов; А/, — частотный разнос между двумя соседними сигналами от разных НИСЗ, определяемый допустимой степенью перекрытия спектров; за Л/, может быть принята полоса при х=О для сигнала от одного НИСЗ; Р,— защитный частотный интервал, равный сумме частотной нестабильности генераторов различных НИСЗ и частотной неопределенности. вызванной эффектом Доплера. Для высокоточных СРНС, в которых используются ШПС, суммарная полоса П„оказывается значительно больше значений, рекомендованных Регламентом радиосвязи [106) . Структурная селекция.
При таком способе разделения излучений все сигналы передаются одновременно в одной полосе частот, а для разделения сигналов при приеме используются особенности их структуры, например различия кодов, поэтому данный способ называют также кодовым разделением. Для его реализации необходимо создать ансамбль си~палов, обладающих адресными признаками. При кодовом разделении обычно используются квазиортогональные ШПС, следовательно, этому методу принципиально присущи взаимные помехи между адресами, обусловленные неидеальностью функций взаимной корреляции (ФВК) и называемые шумами неортогональности [91),,междуканальными или внутри- системными помехами [109). Для уменьшения шумов неортогональности необходимо выбирать ансамбль сигналов с хорошими взаимокорреляционными свойствами.
Некоторые из способов построения таких ансамблей сигналов описываются в $ 6.2. Взаимокорреляционные свойства ансамбля сигналов характе-, ризуются максимальным выбросом ФВК вахи, и распределением боковых выбросов и;„нормированных к корню квадратному из числа элементов кода -уЛ',. Если сигнал от каждого НИСЗ представляет собой непрерывное излучение с манипуляцией фазы по закону периодической последовательности и для передачи двоичной информа-.
ции используется целое число периодов основной или негативной последовательности (сигнал С/А в системе «Навстар» [143)), то взаимокорреляционные свойства ансамбля сигналов от разных НИСЗ могут быть охарактеризованы [69, 91) периодической функцией взаимной корреляции (ПФВК) и меандроинвертированной взаимокорреляционной функцией (МИФВК). При корреляционной обработке навигационного сигнала описанной выше структуры на определяющемся объекте взаимные помехи можно рассматривать в каждый момент времени как 94 результат сложения и„— 1 независимых случайных векторов, амплитуды которых подчинены распределению амплитуд выбросов ФВК (ПФВК и МИФВК), а фазы равновероятны в интервале [О; 2я) [81).
Последнее условие выполняется в силу случайности расстояний от НИСЗ до определяющегося объекза. При п«)10 (или при больших базах сигнала) такая сумма формирует гауссовскую случайную величину с нулевым средним и дисперсией (мощностью) Р,„„=(п„— 1) Р, 14 ° 0,5Л'„ (6. 4) 1/М. где !4 — коэффициент передачи мощности со входа приемника; Р~ — мощность одного мешающего сигнала на входе приемника; В(и«)Л', ы — дисперсия распределения нормированных выбросов ПФВК (АФВК или МИФВК).
Коэффициент 0,5 учитывает случайность фазы опорного сигнала по отношению к фазам мешающих сигналов [69). Для М-последовательностей дисперсии выбросов функций ПФВК и МИФВК одинаковы [91) и равны О(и,)/Л',=-1. В этом случае мощность помех Р„, = 0,5(п, — 1)цР~М» (6.5) Отношение сигнал-шум по междуканальным помехам на выходе коррелятора в соответствии с (6.5) равно Р,./Р„=Л',/0,5(п„— 1), значение его, приведенное к входу коррелятора, Р„/Р„=(0,5п„) что при п„=3...23 составляет 0,67...0,087. Таким образом, кодовое разделение излучений НИСЗ пассивной СРНС возможно, но ему присущи междуканальные помехи, которые должны учитываться при расчете показателей раднолинии НИСЗ вЂ” П. К достоинствам кодового разделения излучений на основе ШПС можно отнести малую чувствительность к узкополосным помехам и помехам из-за многолучевого распространения.
Кодовое разделение излучений НИСЗ на основе ШПС предполагало закрепление за каждым НИСЗ своего определенного кода. Однако возможны и другие варианты структурного разделения излучений при использовании ШПС; квазичастотное (ансамбль разделяемых сигналов образуется частичными сдвигами по частоте) или квазивременное (ансамбль разделяемых сигналов образуется частичными сдвигами по времени). В обоих случаях код разделяемых сигналов одинаков, а возможность разделения основывается на свойствах двумерной периодической функции корреляции — ДПФВК. При разносе частот разделяемых ШПС, большем (Л',т,) ', где т, — длина элементарного символа кода, а также при сдвиге во времени разделяемых ШПС, большем т„сигналы можно считать квазиортогональными 95 Р, = Р(А<()А«... ОАм] = Р О 4, ( 1 —.! (6.7) и Р= л.> Р„иР»= ! — Р л=! (6.6) а = Р((л(,( (т,) = 2т,Т ',1 ь = Р((л),(~л)) = л)1,—.<„„,) (6.10) ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ШПС В ССРНС (6.!!) (6.12) ( (л(,(< т,, ((л), =лй (6.6) 97 4 зл« !«2« (91).
Следовательно, для квазичастотного разделения излучений различных ИСЗ значение частотного разноса Лт<,. должно быть Л)<,ч)Т,+17>Л1,т, (что существенно меныне Л)!), а суммарная полоса частот для всех ИСЗ системы в соответствии с (6.3) П„ж П„! + 2Г, +(г!а — 1)Л(! Такой способ разделения применен в системе «Глонасс» (см. 2 4.4). Временной сдвиг излучений различных спутников относительно друг друга при квазивременном способе уплотнения Л)„= Т,-(- Т, и практически определяется защитным интервалом, рассчитываемым по (6.1). Таким образом, применение ШПС в принципе позволяет организовать квазивременное разделение непрерывных сигналов от каждого спутника и тем самым практически исключить (при многоканальном приеме) дискретность местопределеннй, присущую временнбму разделению излучений.
Б описанных структурных способах разделения излучений прн использовании ШПС, единого для всех НИСЗ системы, предполагалось принудительное введение частотных или временных частичных сдвигов в излучения различных НИСЗ в передающих устройствах. Однако возможен и способ квазивременного (квазичастотного) разделения без введения специального сдвига в излучения различных НИСЗ, основанный на случайном расположении спутников — излучателей радионавигационных сигналов относительно П. В этом случае разделение характеризуется определенной вероятностью и называется «вероятностным». Ах. ВЕРОЯТНОСТНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ СПУТНИКОВ При вероятностном разделении иа всех НИСЗ устанавливается единый дальномерный код и одинаковая несущая частота.
Смещенные случайным образом внутри некоторого интервала по частоте и времени сигналы от различных НИСЗ системы могут быть разделены в приемном устройстве П в результате операции сжатия ШПС и последующей частоти<>й селекции сжатых сигналов узкополосным фильтром, если ие найдется ни одной )-й пары среди принимаемых сигналов, для которой одновременно выполняются следующие два условия: разности времен прихода сигналов НИСЗ иа П Л!> отличаются менее чем иа длителыюсть злементариога символа дальномерного кода ти разности доплеровскнх смещений частоты Л)м отличаются менее чем иа полосу фильтра Лй Вероятность Р> выполнения условия (6.6) для любой из М возможных пар приходящих сигналов характеризует однократное иеразделеиие сигналов При и-кратном неразделении сигналов Р. условие (66) должно выполняться ддя каннх-либо и пар приходящих сигналов.
Величины характеризуют соответственно неразделение и разделение сигналов прн вероятностном способе разделения излучений НИСЗ. Если учесть, что Лт, и Лй представляют собой независимые случайные величины, равномерно распределенные в интервалах их изменения соответственно (Т ем Т„,„) и ( — 1 ,ь )лм,„1, где Т„и„, Т ,„ — времена распространения радиосигналов от НИСЗ да П при углах места 7=90' и у=у ,„ с учетом возможных рассогласований так называемых эпох генераторов ШПС различных НИСЗ, а Л ,„ — максимальное доплеровское смещение частоты, то можно составить вероятйостное описание (табл. 6.1) всех возможных событий В, при 4 приеме совокупности «видимых» сигналов НИСЗ, причем В Р(В,)=1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
