Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1142025), страница 81
Текст из файла (страница 81)
В режиме поиска используются квадратурные составляющие 1р, Я~ (13.3.), (13.4), а задача обнаружения сигнала в элементарной ячейке поиска решается в соответствии с алгоритмом 1р+Др > й, где й — порог, выбирае- 2 2 495 Глава 13 мый из условия обеспечения заданной вероятности правильного обнаружения (см. и. 6.2). Длительность интервала накопления сигнала Т, при анализе в одной элементарной ячейке (число накапливаемых отсчетов в (13.3), ~13.4) Т, = МТ~) зависит от величины отношения сигнал/шум д,1„и заданных вероятностей прас ио вильного обнаружения и/или пропускасигнала: Т, = 1 ... 10мс(см. п.6.2). Общая характеристика допоиска при горячем старте Горячий старт — режим работы приемника при включении, если доступны некоторые сведения о параметрах сигнала, в том числе: ° текущее время от часов реального времени приемника; ° эфемериды и альманахи движения НС, сохраненные с прошлого сеанса; ° последнее местоположение приемника, определенное при прошлом сеансе работы; ° информация от внешних источников ("а~йпд"), которая может включать текущие эфемериды, текущее время и сигналы точной временной синхронизации.
Вся эта информация может быть использована для облегчения задачи поиска. Практически все навигационные приемники используют первые три пункта — по текущему времени, выдвинув гипотезу, что текущее местоположение приемника не очень сильно отличается от последнего положения, по альманахам с прошлого сеанса рассчитываются области видимости НС вЂ” это помогает сузить круг поиска среди навигационных сигналов. Кроме того, может быть рассчитано доплеровское смещение частот сигналов, что в ряде случаев существенно снижает диапазон поиска по доплеровской частоте.
Более точная информация может быть получена от внешних источников информации. Так, например, в стандартах сетей связи 3 поколения ЗОРР 113.2~ прописан протокол передачи текущих эфемерид НС, координат базовой станции и временной синхронизации. Однако текущих эфемерид недостаточно, чтобы решить навигационную задачу, т.к. нужно еше по фазам наблюдаемых дальномерных кодов рассчитать псевдо дальности. Расчет псевдо дальности предполагает выделение из навигационного сигнала метки времени, содержащей оцифровку шкалы времени НС и позволяющей разрешить неоднозначность измерений по задержке. Вместо этой метки можно использовать синхросигнал сети Зб. В стандарте ЗОРР прописано два режима передачи точного времени.
В первом из них ("Соагзе а1йпд") текущее время передается с точностью до 2 с, что, в совокупности с передаваемой оцифровкой времени позволяет разрешить неоднозначность по задержке. Во втором режиме ~"Еше аЖпд") время передается с точностью 10 мкс. Этой точности уже достаточно, чтобы существенно сузить диапазон поиска по задержке. 496 Аппаратура потребителей Общая характеристика допоиска при восстановлении слежения При работе АП возможны срывы слежения за параметрами принимаемых сигналов, что может быть вызвано рядом причин: снижением мощности принимаемого сигнала, пропадание сигнала из зоны видимости, влияние внутреннего шума приемка и др.
При этом через некоторое время ситуация изменяется и «потерянный» сигнал вновь может быть найден и взят на сопровождение. Данная ситуация характерна тем, что в приемнике присутствуют текущие эфемериды, приблизительно известно его местоположение, а также известен сдвиг шкалы времени приемника. Все это в совокупности позволяет определить с высокой точностью задержку и частоту сигнала и ограничиться перебором нескольких ячеек анализа по задержке и доплеровскому смещению частоты. Эта задача и решается в режиме допоиска.
Рассмотрим некоторые варианты реализации процедуры поиска сигналов и возможности ускорения поиска. Последовательный поиск на корреляторах Одним из возможных способов реализации поиска является последовательный поиск с использованием тех же корреляторов, которые впоследствии используются при слежении за сигналом. Данные корреляторы, несмотря на простоту формулы (13.3)-(13.11), имеют достаточно сложную структуру, предполагающую плавную перестройку по фазе, частоте, задержке и скорости кода. Реализация такого коррелятора требует достаточно много аппаратных ресурсов, поэтому даже в современной аппаратуре количество подобных корреляторов ограничено 1не более 100).
Как следствие этого, процесс поиска происходит очень медленно. Характеристики данного алгоритма описаны в п. 6.2. Наиболее простой вариант ускорения поиска в этом случае — использование внутренних ресурсов корреляторов слежения. Данные корреляторы для реализации дискриминаторов задержки имеют «опережающие» и «запаздывающие» компоненты, которые можно использовать для одновременного анализа нескольких частотных позиций. Если классический коррелятор имеет «опережающий», «центральный» и «запаздывающий» компоненты, их использование может ускорить процесс поиска в 3 раза.
В современных корреляторах существует тенденция к увеличению данного набора до 5, 7 и более, что связано с решением проблемы многолучевости и слежением за сигналами с модуляцией ВОС(п,т). Это также позволяет ускорить процесс поиска сигналов. Поиск с использованием параллельных корреляторов Наиболее очевидный метод ускорения поиска — распараллеливание, то есть использование большого количества корреляторов.
Использование с этой целью полноценных корреляторов, аналогичных тем, что используются при слежении, хотя и возможно, но, во-первых их реализация требует больших аппаратных ресурсов, а во-вторых, для управления каждым таким коррелятором 497 Глава 13 требуется большая пропускная способность линии обмена с центральным процессором. В противном случае он может просто не успевать ими управлять. Поэтому разрабатываются блоки быстрого поиска навигационных сигналов на основе специализированных версий корреляторов, предназначенных исключительно для поиска. Рассмотрим корреляционный интеграл, например (13.3), который вычисляется для ячейки анализа, соответствующей значениям задержки Е, и доплеровского смещения частоты а! =~~~ У(~!, !!) Ь~,~~!, !,— ~,.!, !!)см(~п!~!, !! ~л,.~ !!1! — )~д). (13.12) Разобьем интервал интегрирования Т = Л4Т~ на Х, участков длительностью, равной длительности ячейки анализа по задержке Т„=т„Т~ (Т=У„Т„, М = Ж,т,.), таким образом, чтобы моменты смены символов опорного дальномерного кода совпадали с границами этих участков.
С учетом этого представим (13,12) в виде (13.13) .=о где Т," = ~~» у(Г!, ! „„) Ь,~~„!,.„— Е,-.!, ! !)соя~и„,г!, ! „„, + к~у~ ! ! (гт,. +! — 1)Т~). (13.14) Благодаря принятому разбиению временного интервала Т на подинтерва- лы Т, значение символов дальномерного кода опорного сигнала постоянно на каждом из интервалах длительностью Т„, поэтому (13.13), (13.14) можно пред- ставить в виде (13.15) >=о .=о где Р„, = ~~~ у (~„! „„) сов ( и„,~~ !,+, + в„-.„! ! (гт, + 1 — 1) Т~ )).
113.16) В (13.16) выражение под знаком суммирования не содержит дальномерного кода, поэтому может быть вычислено заранее и сохранено в памяти. Далее Аппаратура потребителей осуществляется расчет сумм (13.15) для всех значений задержки г, с учетом вычисленных значений Р„, Схема коррелятора для одной ячейки анализа по частоте, реализующего алгоритм (13.15), (13.16) для двух квадратурных каналов приведена на рис. 13.8. Рассчитанные для всех значений частот и задержек корреляционные интегралы 1,, (и аналогичные квадратурные компоненты Я, ) далее используются для расчета огибающей (6.11), поиска максимума по т,, ~; и принятия решения.
Текущая анализируемая частота Й Рис. 13.8. Схема коррелятора для одной ячейки анализа по частоте Использование предварительного накопления сигнала на интервале времени Т„снижает темп поступления обрабатываемых отсчетов с исходного, определяемого частотой дискретизации входного процесса, до величины порядка 1...2 МГц (для СТ-сигналов). Если темп работы блока предварительного накопления привязан к частоте дискретизации и символьной скорости используемого дальномерного кода, то перебор по задержке может осуществляться с отчетами, занесенными в память на более высокой частоте (эта область на рис.
13.8 выделена пунктирной линией). Для хранения отсчетов требуется достаточно большой объем памяти, уменьшить который можно усечением разрядности накапливаемых величин Р„, (на рисунке не показано). Данное усечение разрядности отсчетов будет вносить некоторые потери, поэтому выбор разрядности представления чисел должен оптимизироваться под каждое конкретное применение.
Таким образом, использование специализированных поисковых корреляторов при меньших вычислительных затратах позволяет на порядки ускорить процесс поиска. Так, например, в чипе ЯКРз1аг 1Ч полноценных каналов слежения за навигационными сигналами — 48, а блок поиска эквивалентен 499 Глава 13 1000000 корреляторов. При этом получается пропорциональное ускорение процесса поиска.
Поиск с использованием согласованных фильтров Алгоритм поиска по задержке можно реализовать в форме согласованного фильтра 1рис. 13.9). Текущая анализируемая частота Й Рис 13.9. Схема блока поиска с использованием согласованного фильтра Также как и в предыдущем варианте, входные отсчеты поступают на два квадратурных канала, где выполняется предварительное накопление сигнала на интервале времени Т„. Далее в каждом канале используется согласованный фильтр, состоящий из линии задержки, соответствующего количества умножителей и ячеек памяти, в которые записываются отсчеты опорного кода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
