Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радионавигационные системы (2005) (1151784), страница 20
Текст из файла (страница 20)
4.20). В перемножителях квадратурных каналов формируются синусные н косинусные выборки приходящего сигнала, которые преобразуются в АЦП в дискретные сигналы хг и ук поступающие в /г-й канал ОЗУ микропроцессора. Каждому нз стробирующнх импульсов соответствуют четыре ячейки памяти ОЗУ (два квадратурных сигнала хм и ума первом Т,„и хм и ум во втором), число каналов поиска А/ = 2Т /? 00. Сигналы хг ну„накапливаются на гл интервалах поиска в целях повышения достоверности обнаружения сигнала По накопленным выборкам в микропроцессоре (МП) вычисляются аналоги корреляционных функций пачек сигналов, по виду которых производится опознавание сигнала ОСМ и определяется номер /и-й ячейки ОЗУ, в которой вычисленная корреляционная функция максимальна.
Если эта функция превышает пороговое значение, то принимается решение об обнаружении сигнала и определяется его задержка т~ = 200/гь На втором этапе поиска полоса пропускания ПУТ увеличивается до 20 — 25 кГц, что способствует сохранению формы огибающей принятого импульса и производится поиск сигналов всех ОС. Точный поиск выполняется одновременно в пяти каналах (по максимальному числу ОС в цепочке). Каждый из каналов содержит свой дискриминатор, на который с общего временного модулятора подаются стробирующие импульсы СИз с периодом следования, например 1О мкс, и повторяется тот же процесс, что и при грубом поиске, только теперь фиксируется /язв тот номер СИ, (рис.
4.19,б), при котором обнаруживается первое пре'вышение сигналом на переднем фронте импульса и, порогового значения. Во избежание пропуска этого момента импульсы СИз выставляются по сигналу о в момент 200(К вЂ” 1) относительно ть В результате выполнения этапа точного поиска время задержки первого импульса ОСМ уточняется до тз = 200(/о — 1) + 1О/гь где /гз — номер СИь соответствую- вз щий обнаружению сигнала (рнс. 4.20,б).
Процедура точного поиска ведомых станций выполняется параллельно с точным поиском ОСМ и отличается от описанной только установкой момента начала последовательности СИз от 200(й! — 1) на Г„, где !' = Х, У, У, И'. Третий этап — этап точной сип- аи . к„— спо хроиизации предусматривает опредр м !' ! ! деление положения харак герной точ- ки огибающей (ХТО) и выделение 1 ! < третьего периода несущей частоты иа переднем фронте каждого импульса (рис. 4.21). Определение похг<у !', ложения ХТО основано на формиро(г~<! ! ванин специального высокочастотного сигнала СПО (сигнал «проди<рфеч<! ! ч. <,! рен<1ированной огибающей»), нулевая точка которого соответствует ХТО. »<! ч Для получения СПО применяют, на- пример, метод «задержки и сложе- 2 нив! (рис.
4.21,а)„основанный на нахождении разности между умноженным на весовой коэффициент К, ра- 6) диочастотным импульсом и его задерРне 4 21 С<, к! ная схе!«а жанной на 742 копией, гДе 7о — пеРиоД формирования сигнала несущей частоты. При слежении за спроднфференцнрованной огибающей сигнала поддерживается . огибающей (а) н гРафики сигналов совмещение стробирующего импуль- при свеженин за огибающей (б) са З (рис. 4.21 б) с точкой перехода СПО 2 через нулевое значение. При этом специальным стробирующим импульсом выделяется третий период несущей частоты (высокочасготиая выборка 1), используемый для измерительных целей в АП. Выделением третьего периода несущей частоты сигнала завершается процесс поиска, который занимает примерно 1 мин при отношении мощностей сигнала и шума <! > 1 и около 1О-! 5 мин при а и 0,1.
Изме ение взнести аз сигналов принятых от ОС, начинается по окончании процесса точной синхронизации. Особенность измерения заключается в импульсном характере сигнала, требующем запоминания фазы принятого сигнала до прихода следующего импульса или пачки импульсов. Пачечный характер навигационного сигнала позволяет проводить накопление результатов измерений по каждому нз восьми импульсов и тем самым увеличивать точность измерений.
Высокочастотная выборка поступает на цепи фазовой синхронизация ЦФС (рис. 4.22). Чувствительным к изменению фазы элементом ЦФС является, общий фазовый детектор (ФД). Отдельные ЦФС комму- 94 тируются электронными ключами (ЭК), отпираемыми стробирующими импульсами С-М, С-Хи т.д.
Положение последних по времени в результате работы цепей поиска соответствует ожидаемому моменту приема сигналов ведущей (М) или ведомых (Х. 6') станций. Сигнал ошибки фазовой синхронизации проходит через интеграторы (Инт) и используется для фазовой подстройки частоты азо! вспомогательного генератора (Г). Этот сигнал корректируется после приема каждого нз восьми импульсов ведущей ОС.
Для слежения за фазой всех ОС цепочки необходимо соответствующее число ЦФС, в каждую нз которых должен входить свой генератор (Г-М, Г-У, Г-Хи т.д.). На все Г подаются сигналы от стабильного местного генератора (СГ). Сигналы с вспомогательных генераторов ЦФС ведущей и ведомой станций используются соответственно для включения и запирания электронного ключа (ЭК-3).
Через этот ключ импульсы от стабильного генератора (СГ), следующие с частотой, например, ! О МГц (Т„, = О,! мкс), поступают на счетчик (Сч). Количество импульсов СГ, подсчитанное счетчиком за интервал между импульсами 1 и 2 (рис. 4.22,6), является мерой сдвига фаз Лу = а34Т,„. Рис. 4.22. Структурная схема блока определения навигационного элемента Большая длительность интервалов между соседними импульсами пачки (! мс) и между пачками импульсов ОС (несколько десятков миллисекунд) позволяют использовать один измеритель фазы. Измеритель последовательно обрабатывает сигналы ОС, выдавая результат измерения фаз в ОЗУ, откуда они считываются при определении разностей фаз и НЭ.
Аппаратурная часть такого блока измерений упрощается за счет усложнения программного обеспечения. 4.4. Оптимальное оцениванне навигационных данных в аппаратуре потребителей РСДН Аппаратура потребителей РСДН в основном предназначена для получения навигационных данных (координат объекта) в результате цифровой обработки сигналов ОС. Эта задача усложняется из-за малой мощности принимаемых сигналов особенно на предельных дальностях от ОС, составляющих тысячи километров. а также из-за высокого уровня помех в диапазоне километровых и мириаметровых волн. В таких условиях для оптимальной оценки навигационных данных применяют 9)ильтр Кллмана — алгоритм, обеспечивающий наилучшую в смысле минимума СКП несмещенную оценку. Принцип построения фильтра Калмана.
Для реализации на ЭВМ оптимальной фильтрации необходимо составить модели обьекта (МО) и измерений (МИ) (рис. 4.23,а) на основе априорной информации о характере движения объекта и о законе преобразования навигационных данных в измеряемые величины (время запаздывания или разность времени приема сигналов). Эти модели записывают в дискретной форме. Для этого интервал наблюдений /,.../ разбивают на А отрезков длительностью Ы„где ц/„— интервал дискретизации, который должен быть меньше интервала корреляции навигационных данных, но достаточен для выполнения в ЭВМ операций по нх оценке.
Мд Ж~~.Д Г ур стояния х(А) = Ф(/г / /г — 1) х(/с — 1) + Г(1с ! /г — 1)ж(/г — 1), ( 4.9) где х(/с) и х(/г-1) — векторы состояния объекта (например, его координаты) в моменты времени ЙЬ/, и (/1 — 1)Ы„имеющие размерность (л х 1), соответствующую числу п оцениваемых навигационных данных; Ф(/9/г-1)— переходная матрица размерностью (пхл), определяемая динамическими свойствами объекта; Г(/г ~ /г — !) — прогнозирующая махришг коэффициентов размерностью (пх1), а и(/г- 1) — вектор формирующих белых шумов размерностью (/х1) с нулевым математическим ожиданием.
В модели объекта для формирования вектора *(ь-/>из х(/г) используется задержка на Ы„. Считается, что входящие в (4.9) величины постоянны на интервале Ы„. Модель вида (4.9) обычно применяется для описания поведения объекта при внешних воздействиях. Если известно предыдущее состояние объекта х(/г-1), в частности, его начальное состояние х(0), то модель (4.9) позволяет найти прогнозируемое состояние объекта х(/г) на момент следующего измерения.
Используемая для этого переходная матрица Ф(/()я — 1) описывает динамические свойства объекта, например, скорость, ускорение и первую производную ускорения изменения его координат. При возмущенном движении объекта учитывают внешние воздействия эт, т.е. действующие на объект порывы ветра, неоднородности атмосферы,шум в системе управления н т.п.Матрица Г(4 /г— 1) прогнозирует изменение координат объекта при этих воздействиях на основе знания предшествующих возмущений эт(/г — 1) . ММРРРРРРРР~МР.
С Р Р У рения с вектором состояния прн тех же допущениях, что и в модели объе«та, записывается как Х()) =Н() )х())+в(!) „ (4.10) где Х()!) — вектор измерений размерностью (ш х 1);Н(/с) — матрица измерений размерностью (т м л); в(УР) — вектор белых шумов измерений размерностью (т м 1) с нулевым математическим ожиданием, не коррелированный с вектором н. Оптимизации обработки навигационных данных. На рис. 4.23,б показана структура оптимального измерителя (ОН), представляющего собой фильтр Калмана. Этот фильтр, используя известные модели формирования сигнала х, восстанавливает вектор состояния в дискретном времени. Обычно входящие в (4.9) и (4.10) матрицы известны лишь приближенно, поэтому и оценка фильтра не является полностью оптимальной. Алгоритм фильтра описывается уравнениями х(ь! Я! = х(Ч/с — !) + к(Я)1«!Я ! Я вЂ” !) — н(гу)х(Ч гу - 1)), (4.11) х(й~! -1) =ФИ~) -1)х(! -!~гав-1), (4.12) где х(Р!!Рс - !) -экстраполированная оценка х(й) на Рг-м интервале, полученная по совокупности результатов измерений Х(1), Х(2),..., Х(Уг-1); К(/г) — коэффициент передачи, вычисляемый в ВКП по из-, «7«у,ун новской фильтрации формулам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
