Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1142025), страница 47
Текст из файла (страница 47)
При отсутствии внешних помех приемник работает в условиях воздействия только внутреннего шума приемника, спектральная плотность которого определяется выражением Л'0 =ИОК, где 1=1,38 10 Вт с/К вЂ” постоянная — 23 Больцмана; Т~ =290К вЂ” температура; К вЂ” коэффициент шума приемника. 20 Обычно полагают К = 2,5 (К = 4 дБ), что дает значение Ж0 =1 10 Вт с или У0 — — 1018(Ф ) = — 200 дБВтЛ"ц. 305 Глава 8 В условиях отсутствия внешних помех приемник сигналов СРНС характеризуется отношением мощности сигнала к спектральной плотности внутРеннего шума приемника (отношение сигнал/шум) а, „= Р, ~Хб Гц или ~,,„, =1018(~,,„,) дБГц. Наиболее просто помехоустойчивость приемника рассчитывается для внешней шумовой помехи.
В этом случае на входе приемника действует внутренний шум приемника со спектральной плотностью У и «внешний» шум со спектральной плотностью Х„. Так как эти шумы не коррелированны, то их воздействие равноценно воздействию одного эквивалентного шума со спектральной плотностью М, = Жо + Ж„. Однако, воздействие различных типов помех на навигационный приемник различно, что приводит разным значениям коэффициента подавления К,. Поэтому, говоря о конкретном значении коэффициента подавления, корректно упоминать для какого типа помехи оно приводится.
8.2. Методика оценки помехоустойчивости навигационного приемника В целях анализа помехоустойчивости навигационный приемник может быть представлен обобщенной схемой, приведенной на рис. 8.1. Блок первичной обработки В режиме слежения за ситиалами Рис. 8.1. Обобщенная схем навигационного приемника для анализа помехоустойчивости Помехи, спектр которых расположен в полосе частот навигационных сигналов, воздействуют, прежде всего, на блок поиска сигналов и на следящие системы за параметрами навигационных сигналов.
И в том и другом случаях, первым блоком, на котором сказывается воздействие помех, является многоканальный коррелятор. Поэтому, сначала необходимо проанализировать воздействие помех на коррелятор. 306 Помехоустойчивость аппаратуры потребителей 8.2.1. Методика оценки влияния помех на коррелятор В общем случае на вход приемника поступает сигнал в,„Я = з„„Я+ з„Я+ в (г), (8.1) где в„„(г) — сигнал от навигационного спутника; в„(~) — помеховый сигнал; в (~) — внутренний шум приемника, который полагается гауссовским с равномерной спектральной плотностью Уо в полосе пропускания ф„' высокочастотной части приемника.
Каждый канал многоканального коррелятора строится по схеме, приведенной на рис. 8.2, где Т„, Я, — синфазная и квадратурная компоненты (см. (б.40)); г, р — оценки задержки и фазы сигнала, формируемые соответствующими следящими системами; Т вЂ” время накопления в корреляторе; й(г)— дальномерный код сигнала, на прием которого настроен данный коррелятор. Рис. 8.2. Схема коррелятора В дальнейшем удобно рассматривать одну из ветвей коррелятора рис.
8.2, например синфазную, и в непрерывном времени (с целью упрощения математических выкладок). Схема такого коррелятора приведена на рис. 8.3. Рис. 8.3. Упрощенная схема коррелятора 307 На первый вход коррелятора поступает входной сигнал (8.1), в общем случае содержащий: навигационный сигнал в„„(~), шумовую компоненту в (~), обусловленную внутренним шумом приемника, и помеховый сигнал в„(~) . Глава 8 для сигналов, используемых в КНС, для навигационного сигнала справедливо представление в„„(/) =,~2Р, Ь(/ — т,)соя(2~т/",Г+ р, (Г)), (8.2) где Л, гр„т,, Р, — несущая частота, фаза, задержка и мощность принимае- мого навигационного сигнала.
На второй вход коррелятора подается опорный сигнал в„(т), в качестве которого в НАП СРНС используется сигнал, являющийся копией принимаемого навигационного сигнала. Поэтому, при отсутствии ошибок слежения за задержкой, фазой и частотой можно записать в,„(г) = 6(/ — т,) соя(2ут/;~+ р, (~)) . (8.3) Сигнал на выходе коррелятора в момент времени г), определяется выраже- нием уй Т/2 ~ = Ъ"*я)-Ийз= Х*. И" Яйг'=г-. "-. 'г. <8.4) уй -Т/2 Т/2 где г„„е = ) з,„)г)з„„)г)йг — полезная составляющая, обусловленная прае. — Т/2 мом навигационного сигнала; Т/2 ! г = ) з.„)г)з )з)пг — щУмоваа составлающаа, обУсловленнаа внУт- -Т/2 ренним шумом приемника; Т/2 Х„е = ) з,„)г)з„)г)оз — помеховая составляющая, обусловленная дейст— Т/2 вием дополнительной помехи. В отсутствие внешних помех отношение мощности полезной составляю- 2 Г 2 1 щей (1„„„) к дисперсии 1) =М~(1 „) ~ шумовой составляющей на выходе коррелятора определяет качество работы НАП.
Поэтому введем параметр а..., =( ....,)'/., (8.5) 308 который для краткости будем называть отношением сигнал/шум на выходе коррелятора. При нулевых рассогласованиях опорного сигнала относительно входного навигационного по фазе, частоте и задержке полезная составляющая на выходе коррелятора рис. 8.3 определяется выражением (см. п. П6.1) Помехоустойчивость аппаратуры потребителей (8.6) Соответственно, дисперсия шумовой составляющей равна В. =М,7/а.
(8.7) Подставляя (8.6), (8.7) в (8.5), получаем д„=2Р,Т~М, =2д,/ т. (8.8) Отметим, что с теории спутниковой навигации условия работы НАП принято характеризовать параметром а,/ . Из (8.8) следует, что введенная характеристика Дьш пропорциональна отношению а,/„,. Поэтому, при отсутствии дополнительных помех с точки зрения влияния отношения сигнал/шум а,/ на характеристики НАП можно использовать параметр Д„ При действии дополнительной внешней помехи на выходе коррелятора формируется новая помеховая составляющая 1, „, которую будем характеризовать средним квадратом 1)„= М~1„~~.
В этом случае будем характеризовать Г 2 1 условия работы НАП отношением, аналогичным (8.5), но с учетом дополнительной помеховой составляющей, т.е. ( нав,/с) 0с((ш+и) = 1Э (8.9) ш+ и (8.12) 309 которое можно преобразовать к виду 2 ( нав,/с) 1 8.10 ( ) + 14, 1/'д, + В //(1 „) Параметр Д„(,„) будем называть отношением сигнал/помеха+шум на выходе коррелятора.
Из (8.10) следует, что влияние дополнительной помехи на отношение сигнал/помеха+шум на выходе коррелятора можно характеризовать коэффициентом к~,=иф„„,) . (8.11) По своей сути это — отношение мощности помеховой составляющей на выходе коррелятора к мощности полезной составляющей на том же выходе.
~2 Учитывая, что (1„„~) -Р, и В„-Р„, где Ри — мощность помехового сигнала, (8.11) можно представить в виде -и/с Чи/с и/с К где с1„/, — — Р„/Р, — отношение помеха/сигнал на входе НАП. Глава 8 Из (8.13) следует, что влияние дополнительной помехи на отношение сигнал/помеха+шум на выходе коррелятора можно характеризовать коэффициентом К„, =И„/И, (8.14) оценивая его значение относительно единицы.
8.2.2. Методы расчета помеховой составляющей на выходе коррелятора Спектральный метод расчета среднего квадрата помеховой составляющей на выходе коррелятора Рассмотрим общее выражение для корреляционного интеграла Т(2 Ы~ — 1 кЯуЯй= ~хЯ~Яй, (8.14) где Х (~) = х(~) при — Т/2 < 1 < Т/2, О при ~< — Т/2; ~>Т/2. у(~) при — Т/2 < ~ <Т/2, У(~) = О при Т < — Т/2; ~ > Т/2. Введем обратное преобразование Фурье Х(~) = ~Я~Яа"'~ д~, Ц~) = ~5~( Г)с~~ ф.
и подставим данные соотношения в (8.14) ~= ) ~~.)~)еэ'Оф ~~„(и)е' ' ~ай= ~~А.О)~~) Г)~~. полагая теперь х(~) = в„(~), у(т) = в,„~е), запишем (8.15) 310 В (8.11) первый сомножитель а„~, характеризует влияние мощности помехового сигнала, а второй сомножитель й„~, — влияние структуры помехового сигнала и ее параметров на коэффициент К,~,. В настоящей статье основное внимание уделяется анализу коэффициента Й„~,. Другая возможная характеристика воздействия помехового сигнала на коррелятор может быть введена, если (8.9) представить в виде 0.~1ш+.1 = 1 + в! ш Ломехоустойчивость аппаратуры потребителей (8.1б) Расчет среднего квадрата помеховой составляющей на выходе коррелятора методом комплексных амплитуд Общие соотношения метода комплексных амплитуд приведены в и.
5.2 По-прежнему рассматриваем вычисление корреляционного интеграла (8.14), в котором положим х(у) = ~2Р„п(у)сов(2угЯу+в2,) (8.17) — узкополосный сигнал. Введем комплексный сигнал Х(у) А Я ез 2х2о2 (8.18) где Ах (у) = а ц, (у) + ) ахи (у) — комплексная амплитуда (огибающая). При в2, = О имеем ах~ (~) = О и А.(К,Р, =О)= Я~2(2). В дальнейшем для простоты будем полагать р, = О . Определим вторую функцию в (8.14) соотношением у(ге те~9,6 ~ ) = Ь (1 — T) соя(2ю( До + 6 ~ ) 1 + (О) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
