Лабораторная работа Исследование дальномерных кодов сигналов ГНСС (1141988)
Текст из файла
Исследование дальномерных кодов сигналов ГНССЦель работы — изучение спектральных и автокорреляционных свойствпсевдослучайных последовательностей, использующихся в качестве дальномерных кодов всовременных глобальных навигационных спутниковых системах (ГНСС).Большинство ГНСС используют псевдослучайные последовательности, которыемогут быть сформированы на основе регистров сдвига с обратными связями (GPS L1 C/A,L2C, L5, ГЛОНАСС L1/L2 СТ, L3, BeiDou B1I, B2I и т.д.). Также встречаютсяпсевдослучайныепоследовательности,задаваемыетаблично(«случайные»последовательности или «memory codes») (GALILEO E1b/E1c).Рассмотрим в качестве примера дальномерный код сигнала ГЛОНАСС L1/L2 СТ.Этот дальномерный код представляет собой последовательность максимальной длины (Мпоследовательность), задаваемую образующим полиномом вида: 1+ x 5+ x 9 .
Данномуобразующему полному момжно сопоставить регистр сдвига с обратными связями,приведенный на рисунке 1 (Стрелкой указано направление сдвига). Начальное состояниерегистра сдвига: «111111111».123456полином:1+x5+x9789выходнойсигналРисунок 1 Регистр сдвига с обратными связями, формирующий Мпоследовательность с образующим полиномом вида 1+ x5 + x 9В листинге 1 приведён пример исходного кода функции, предназначенной дляформирования рассматриваемой М-последовательности.Листинг 1.
Исходный код функции, формиующей М-последовательностьfunction mCode=genMcode()//Функция формирует М-последоватеьлность с образующим полиномом "1+x^5+x^9"//// ВХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ// отсутствуют//// ВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ// mCode - сформирвоанная М-последовательность//инициализация регистра сдвига начальными значениямиreg = -1*ones(1,9);// собственно формирование усеченной М-последоватлеьностиfor i=1:511//запопинание очередного символа М-последовательностиmCode(1, i) = reg(7);//значение первого "триггера" регистра сдвига, полученное за счёт обратных//связейbitNo1 = reg(5)*reg(9);//выполнение операции сдвигаreg = [bitNo1, reg(1:8)];endendfunctionСледует обратить внимание, что символы М-последовательности, формируемые спомощью регистра сдвига, принимают два возможных значения: 0 и 1.
Такое представлениеназывают логическим. Символы же М-последовательности, формируемые с помощьюлистинга 1, принимают значения +1 и -1. Такое представление называют алгебраическим.Эквивалентом операции суммирования по модулю 2 для логического представления являетсяоперация умножения для алгебраического представления. (см. таблицу 1). Далее в основномбудет использоваться алгебраическое представление.Таблица 1 Сравнение логического и алгебраического представлений символов ПСПАлгебраическое представлениеЛогическое представлениеПервыйаргументВторойаргументПроизведениеаргументовПервыйаргументВторойаргументСложение помодулю 2аргументов+1+1+1000+1-1-1011-1+1-1101-1-1+1110Нормированнаянепериодическаядальномерного кода по определению имеет вид:автокорреляционнаяфункцияL−μ1ρ(μ)= ⋅∑ ak⋅ak +μL k=1(АКФ).Нормированная периодическая АКФ определяется следующим выражением:L1ρ(μ)= ⋅∑ a k⋅a k +μL k=1.Спектральная плотность мощности (СПМ) является преобразованием Фурье отавтокорреляционной функции.Сравнить аналитические формулы СПМ и рассчитанные как преобразование Фурьеот АКФ.Сравнить как изменяется СПМ при использовании построении СПМ какпреобразования Фурье от 1-ого периода ПСП, от 5 периодов ПСП и от 50 периодов ПСП.Аналитические формулы СПМ для разных сигналовСПМ сигнала с ФМ-2 модуляцией:π⋅fsin2 ()fcGBPSK (f c )=f c⋅(π⋅f )2СПМ сигнала с sinBOC модуляцией:( )[( ) ( )( )π⋅fπ⋅fπ⋅fsinsin⋅sinfcfc2⋅f s2 π⋅fGsinBOC ( f s ,f c )=f c⋅⋅tan=f⋅c2⋅f sπ⋅f( π⋅f )2π⋅f⋅cos2⋅f s2( )СПМ сигнала с cosBOC модуляцией:]2cos 2GcosBOC ( f s ,f c ) =4⋅f c⋅( ) ( ))( )π⋅fπ⋅f⋅sin 4fc4⋅f s2( π⋅f ⋅cos2π⋅f2⋅f s[=f c⋅2⋅cos( ) ( )( )π⋅fπ⋅f⋅sin 2fc4⋅f sπ⋅f⋅cosπ⋅f2⋅f s]2СПМ сигнала с MBOC(6,1,1/11) модуляцией:GMBOC (6,1,1/ 11) (f )=[10⋅f ⋅11 csin( ) ( )( )π⋅fπ⋅f⋅sinfc2⋅f cπ⋅f⋅cosπ⋅f2⋅f c] [+1⋅f ⋅11 csin( ) ( )( )π⋅fπ⋅f⋅sinfc12⋅f cπ⋅f⋅cosπ⋅f12⋅f c]Варианты заданийПостроить заданный дальномерный код:Построить дальномерный код сигнала GPS C/A.Построить дальномерный код сигнала GPS L2C.Построить дальномерный код GPS L5.Построить дальномерный код сигнала BeiDou B1I/B2I.Построить дальномерный код GALILEO E1B или E1C.Построить дальномерный код GALILEO E5b.Построить непериодическую и периодическую АКФ заданного дальномерногокода.Построить СПМ (как преобразование Фурье от АКФ) одного периода заданногодальномерного кода.Построить СПМ (как преобразование Фурье от АКФ) нескольких периодовзаданного дальномерного кода.Построить СПМ заданного дальномерного кода, заданную в аналитическомвиде.Исследование способов методов уплотнения сигналов ГНССЦель работы — изучение способов формирования сигналов на промежуточнойчастоте.
Изучить методы уплотнения сигналов.Формирование заданных сигналов ГНСС на промежуточной частоте.В качестве примера рассмотрим формирование сигнала ГЛОНАСС СТ диапазона L1.Этот сигнал можно представить в виде: sГЛ = A⋅G дк (t )⋅G нс (t )⋅cos (2 π⋅f k⋅t +φ 0,k ) . Вдискретномвидеэтотсигналможнопереписать:sГЛ (n)= A⋅Gдк (t n)⋅G нс (t n )⋅cos(2 π⋅f k⋅t n +φ 0, k) , гдеG дк (t n ) - значение символа дальномерного кода в момент tn.Gнс (t n ) - значение символа навигационного сообщения в момент tn (с учётомотносительной фазовой манипуляции и меандра тактовой синхронизации).cos(2 π⋅f k⋅t n +φ 0,k ) - значение отсчёта косинуса с частотой f k =f if + f d + f lit(сумма промежуточной частоты, частоты доплера и литерной частоты данного НКАсоответственно) и начальной фазой φ 0,k .Пусть дополнительно заданы следующие параметры:fs = 16 МГц — частота дискретизации.fif = 4,5 МГц — промежуточная частота.dt=0,001 с — длительность сигнала.Также уточним параметры дальномерного кода:fc = 0,511 МГц — тактовая частота дальномерного кода.CodeLen = 511 – длина дальномерного кода.В целях упрощения задачи будем считать, что все символы навигационногосообщения равны «1».
Тогда в дальнейшем G нс (t n ) можно не учитывать.Формирование отсчётов косинуса является тривиальной задачей. Пример приведен влистинге 2. Сначала формируется вектор отсчётов времени tt. Этот вектор содержит значениямоментов времени, в которые требуется вычислить значения косинуса. Далеерассчитываются значения фазы косинуса в эти моменты времени и далее вычисляютсязначения косинуса.Листинг 2. Формирование отсчётов несущей заданной частоты.//форимрование вектора отсчётов времениtt = 0 : (1/fs) : ( dt - (1/fs) );//формирование вектора фаз промежуточной частотыcarrPhases = 2*%pi*(fif + fdCarr)*tt;//формирование итогового сигналаcarrier = cos(carrPhases);01/fs2/fs3/fs……..dt-1/fsРисунок Пример отсчётов косинуса, полученных с помощью листинга 2Формирование отсчетов дальномерного кода происходит аналогичным образом(листинг 3).
Следует отметить, что Доплеровский сдвиг частоты кодового сигнала иДоплеровский сдвиг частоты несущей связаны соотношением: fdCode/fd = fcode/fном. ( fdCode —доплеровский сдвиг частоты дальномерного кода сигнала, fd — доплеровский сдвиг частотынесущей навигационного сигнала, fcode — номинальное значение тактовой частотыдальномерного кода, fном — номинальное значение несущей частоты навигационногосигнала). Как видно из листинга 3 формирование кодового сигнала происходит также как иформирование отсчетов промежуточной частоты.
Отличие в том, что фаза косинусаизменяется от 0 до 2Пи, а фаза дальномерного кода изменяется от 1 до codeLen(codeLen=511).Листинг 3. Формирование отсчётов дальномерного кода.//формирование вектора фаз кодового сигналаcodePhases= codePh0 + (fc + fdCode)*tt;codePhasesIndexes = fix( pmodulo(codePhases, codeLen) ) + 1;//формирование отсчётов дальномерного кода на частоте дискретизацииcodeSignal = code(codePhasesIndexes);Результирующий сигнал представляет собой произведение отсчётов дальномерногокода и отсчётов косинуса.Варианты заданийСформировать сигнал на промежуточной частоте с дальномерным кодом из первойчасти.Сформировать сигнал на промежуточной частоте с дальномерным кодом из первойчасти, но при формировании несущей использовать не косинус, а комплексную экспоненту(не cos(carrPhases), а exp(%i*carrPhases)).Построить спектры сигналов из предыдущих двух пунктов, взяв преобразованиеФурье от сформированных сигналов.Сформировать два сигнала на промежуточной частоте.
Каждый из сигналов долженпередаваться в своей квадратуре (выполнить квадратурное или фазовое уплотнение двухсигналов).Сформировать сигнал на промежуточной частоте, являющийся суммой трёхсигналов. При этом один сигнал передаётся в одной квадратуре, а два других в другой.Выполнить выравнивание амплитуды суммарного сигнала методом интерплекс модуляции.Сформировать сигнал на промежуточной частоте, состоящий из двух сигналов.Использовать временное уплотнение.Сформировать сигнал на промежуточной частоте, состоящий из четырех сигналов.Использовать квадратурное и временное уплотнение.Сформировать сигнал на промежуточной частоте, состоящий из четырех сигналов.Использовать AltBOC модуляцию..
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
