Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Оценка времени такого поиска для АП была приведена ранее. Поиск с анализом промежуточных результатов для АП предусматривает многоэтапные процедуры анализа и принятия решения на каждом этапе. Этот вид поиска позволяет за счет повышения апостериорной вероятности на каждом этапе получить выигрыш во времени поиска. При поиске с целеуказанием используется информация о наиболее вероятных значениях параметров сигнала, что сокрашает область и время поиска.
Последний вид поиска характерен для одноканальной АП, осушествляюшей последовательный во времени прием сигналов НИСЗ рабочего созвездия. В установившемся режиме, когда потребитель достаточно точно знает свои координаты и время, расчет данных целеуказаний позволяет свести время поиска сигналов новых НИСЗ к минимуму.
В устройстве поиска (рис. 8.3) обнаружитель корреляционного или фильтрационного типа производит анализ поступающей на его вход смеси сигналов от НИСЗ и шума. Схема управления Гвз бивлалы иарадланил Задврмлаб и таамамаб Рнс. а.з. Структурная схема уст- ройства поиска под воздействием выходных сигналов обнаружителя в соответствии с реализуемой процедурой обзора частотно-временной области поиска вырабатывает сигналы управления задержкой ПСП и частотой управляемого генератора разомкнутых контуров ФАП и ССЗ. При обнаружении полезного сигнала формируется сигнал, разрешающий вывод из обнаружителя оценок та и 1*'.
Алгоритм работы большинства обнаружителей основан на вычислении отношения правдоподобия й(у) (или функциональной однозначно связанных с ним величин) и сравнении этого отношения с порогами. При этом время наблюдения или формирования отношения может быть фиксированным или случайным. В последнем случае применение метода последовательного анализа Вальда позволяет сократить среднее время поиска Регулярный просмотр области поиска, характеризуемый как равномерным, так и неравномерным распределением поисковых усилий по пространству параметров радиосигнала, получил название циклического, различные модификации которого достаточно полно рассмотрены в (176). Следует отметить, что из-за низкого энергетического потенциала радиолиний в ССРНС чаще всего в АП применяют фазовый метод обнаружения радиосигналов, который обеспечивает большую устойчивость характеристик обнаружения в условиях большого диапазона изменений отношения сигнал-шум.
В.З. УСТРОЙСТВА ОЦЕНКИ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ Несмотря на универсальность методов марковской теории оптимальной нелинейной фильтрации вследствие значительных математических трудностей при инженерном проектировании приемников сложных ФМ сигналов применяют также упрощенную методику синтеза структур нелинейных систем, обеспечивающую квазиоптимальную обработку радиосигналов (!28). Методика основана на том факте, что практически все получаемые оптимальными методами структуры оценок параметров в 124 Рис.
8.4. Обобщенная структурная схема устройства оценки параметров радиосигналов в клаСсе следящих фильтров классе замкнутых (следящих) фильтров состоят из четырех основных частей: оптимального дискриминатора, блока точности, генератора опорных сигналов и сглаживающих цепей (рис. 8.4). Суть методики заключается в следующем. На основании нелинейной теории оптимальной фильтрации определяются оптимальные структуры обработки радиосигналов, вид дискриминаторов, сглаживающие цепи при сравнительно простых моделях изменения радионавигационных параметров. При более сложных моделях радионавигационных параметров для выбранной структуры системы и вида дискриминатора осуществляется синтез сглаживающих цепей на основании линейной теории фильтрации.
При этом, если требуется минимизировать ошибки фильтрации в любой момент времени после начала наблюдения, наиболее целесообразен синтез фильтра Калмана. Для синтеза систем, обеспечивающих оптимальные характеристики в установившемся режиме, при стационарных помехах и сообщениях можно применять как методику синтеза фильтров Калмана с помощью математического аппарата пространства состояний, так и методику синтеза фильтров Винера с помощью аппарата интегральных уравнений. Правомерность рассматриваемой методики подтверждается еше и тем, что нелинейная зависимость выделяемого радиосигнала от оцениваемого радионавигационного параметра разрушается именно в дискриминаторе.
Из сопоставления схем, представленных на рис. 7.5, 7.б и 8.4, видно их подобие, зактючаюшееся в том, что оптимальный дискриминатор, выполняя основную операцию Щ ) в выражениях (7.!4) и (7.15), операцию г"г в выражении (7.17), вырабатывает сигнал рассогласования по оцениваемым параметрам, который затем сглаживается и преобразуется в оценки радионавигационных параметров (в общем случае Ха(1)). Блок оценки точности формирует сигналы К(1), которые при нестационарных помехах и сигналах производят адаптивную текущую настройку всего фильтра. При стационарных помехах и сигналах адаптивной !25 П(с,т)= 5 )((н,т,б н.
(8.4) + р') Дс] (8.5) а) в) Рис. 8.5. Структурные схемы дискри- минаторов ССЗ: а! когерентнаго с двумя рвсстроеннымн оо задержке каналам», б) когерентного с т.качанием, о) некогерентиаго с двумя расстроеннымн па залержке каналами 126 настройки не требуется и, как уже отмечалось, коэффициенты К(1)=сонэ( априорно рассчитываются и учитываются в общем коэффициенте усиления фильтра. В зависимости от условий работы в АП реализуется как когерентная, так и некогерентная обработка. Поэтому в схемах частотной автоподстройки и слежения за задержкой применяют как когерентные, так и некогерентные дискриминаторы [128, 151, 170, ! 76] .
Так как форма импульсов модулирующей ПСП, как правило, близка к прямоугольной, то производная по задержке опорного сигнала представляет собой трудно моделируемую последовательность 6-импульсов. Поэтому на практике операцию дифференцирования заменяют операцией вычисления конечной разности ° ) з(1,т'+б/2) — л(1,т' — б/2) ( ° ) где 6(~Лт, Лт — длительность символа ПСП, зо(г, т*) — трехуровневый опорный ПС сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов длительностью 6.
Самое целесообразное значение 6 выбирается на основе анализа динамических характеристик и характеристик помехоустойчивости ССЗ [128]. Наиболее распространены временные дискриминаторы с 6 =Лт, 2Лт. В этом случае для формирования сигнала (8.2) достаточно подавать ПСП, снимаемые с двух соседних разрядов регистра сдвига генератора ПСП, как в схеме рис. 7.7,.
либо разнесенные на один. Достоинство дискриминатора с т-качанием (т. е. с поочередной корреляцией «опережаюгцего» и «отстающего» опорного сиг- палов, рис. 8.5, б) заключается в том, что снимается требование симметрии или идентичности каналов, предъявляемое к дискриминатору с расстроенными по задержке каналами (рис. 8.5, а, в)„ но такая схема требует одинакового уровня опорных сигналов и снижает помехоустойчивость из-за потерь энергетики входного сигнала.
Любые дискриминаторы доста~очно полно описываются и сопоставляются по двум основным характеристикам дискриминационной е„(1, т) и флуктуационной й (1. т), Выходное напряжение дискриминатора представляют в виде суммы двух сла~аемых: среднего значения (дискриминационная характеристика) ео (1, т)=х»П т) и некотоРого шУма с фУнкцией коРРелЯции (8.з) [ зо(кт) — хо ~~ т~Я [ хо(1+ и т) — х,(1+ н,т) где черта над выражением означает усреднение по полному ансамблю флуктуации.
При этом ошибка слежения е,(1, т*) из-за медленного ее изменения по сравнению с усредняемыми процессами считается постоянной на интервале усреднен и н. Спентральная плотность, соответствующая функции корреляции, называется флуктуационной характеристикой: Так как спектр фазоманнпулнрованных ПСП радиосигналов спутниковых РНС даже после ус~ранения модуляции ПСП не содержит дискретной компоненты на частоте несугцей, то при построении схемы ФАП задача состоит в получении сигнала фазового рассогласования при отсутствии несущей.
Поэтому поступают следующим образом: в схеме ФАП использую~ специальные фазовые дискриминаторы, инвариантные к фазовой манипуляции, или с помощью предварительных преобразований принимаемого сигнала восстанавливают ситная несущей либо ее гармоники. Для сигнала с инверсной ФМ алгоритм работы апти. мальиого фазового диснриминатора (рис. 8.8, а) ФАП АП можно записать в аиде (128! Г 2-„)2Р, . 1 Г 2о2Р, х (ор) = ~ "(0 и (г) з1п (мог + Ч ) Ж бп ~ з (1) и (1) соз (мо1 + о г Нелинейный элемент 18(х) оптимальных дискриминаторов при больших абсолютных значениях аргумента обычно аппраксимируют функцией Мпп(х), а при малых — первыми членами разложения функции тй(х) в ряд.
Аппроксимация нелинейности 15(х) для малых значений отношения сигнал-шум реализуется в широко известной схеие Костаса (рис. 8.б, б), в которой в качестве интеграторов со сбросом используются ФНЧ. Среди частотных дискриминаторов в АП наиболее применимы так называемые частотные дискриминаторы нулевых биений, в которых дискриминационная характеристика формируется относи. тельно частоты, вырабатываемой перестраиваемыми ГУН и подаваемой на дискриминатор в качестве опорной. В этом случае диск- 127 а) лг У 5 Зьхз999 риминапионная характеристика не фикси ована и мегдаться по оси часто . А. р р таких дискриминатостот. лгоритм аботы тся как производная фазы че е ф через синфазную !(!) и '(ч Чч г е ~ь (з,з) б) Рис. 8.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
