Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1151848), страница 92
Текст из файла (страница 92)
481 о. Спутниковые радионавигаиионные систеиы Поиск н фильтрация сигнала каждого НКА осуществляется независимо, поэтому далее ограничимся рассмотрением путей решения этой задачи по одному НКА. 8.5.4. Поиск сигналов по задержке и частоте Задача поиска сигнала в АП СРНС полностью укладывается в рамки классической трактовки: оптимальная процедура состоит в поиске пары значений (гд, т), которой соответствует максимум апостериорной плотности вероятности (АПВ). Неизвестные параметры Гд и т считаются независимыми случайными величинами, имеющими непрерывную плотность распределения.
Априорные распределения этих величин предполагаются равномерными в интервалах соответственно 0 < Ед < Рд,„н 0 < т < №,. В этом случае оптимальные оценки, как известно, совпадают с максимально правдоподобными, а достаточной статистикой является величина, пропорциональная квадрату огибающей на выходе согласованного фильтра. При этом фаза принятого сигнала НКА также считается равномерно распределенной на интервале (О, 2л), поэтому согласованная фильтрация сигналов осуществляется в квадратурах. Однако реализация оптимальной процедуры поиска по непрерывному пространству параметров (Гд, т) требует больших вычислительных мощностей, поэтому на практике в АП обычно используют квазиоптимальную процедуру, получаемую из оптимальной путем перехода от непрерывного к дискретному множеству этих параметров, т.
е. считается, что параметры т и гд могут принимать дискретные значения т„1= 1, ..., Х,, и гд, 1' = 1, ..., Ю~ . Для СРНС ГЛОНАСС диапазон доплеровских частот АЕд = — 5...5 кГц, а полоса доплеровских частот бгд, соответствующая элементарной ячейке поиска, определяется полосой захвата системы частотной автоподсгройки и составляет примерно 500 Гц, т. е. число анализируемых ячеек по частоте равно 20. Число ячеек поиска по задержке равно числу элементов дальномерного СТ- кода (элементов разрешения по дальности), т. е. 511. Таким образом, общее число анализируемых ячеек составляет 10220. Для каждой пары значений паРаметров (сд', т) рассчитывается решающая статистика, которая сравнивается с некоторым заранее заданным порогом, при превышении которого сигнал с данными параметрами считается обнаруженным и АП переходит в режим непрерывной фильтРации паРаметРов Рд и т.
ВРемЯ некогеРентного накопленна Решающей статистики при анализе в одной элементарной ячейке составляет 1...4 мс, что соответствует 1...4 периодам СТ-кода. Для ускорения поиска АП описанная процедура организуется как паРаллельно-последовательная, прн этом число параллельно анализируемых 8.5. Навигационная аппаратура потребителя Г" 1 1 1 1 1 х х УПЧ 1 1 1 1 у 1 Блок оценки х т 1 22 х Х о 1х 1 41 н/2 о Фильтр а 1 1 1 1 Схема слежения по задержке 1 Синтезатор 1 1 ГПСП Г 1 1 4! 1 1 !а 10 Блок о нки 41 61 о о Блок оценки 8 Блок управления лок 1 1 1 1 1 1 Схема , 'поиска 1 44 управления Ьх Блок управления поиском Пороговое устройство 224.
П2 Рис. 8.11. Структурная схема каналов поиска н слежения АП комбинаций значений Рл и т зависит от требований к оперативности измерений и стоимости (сложности) АП. Упрощенная схема устройства поиска приведена на рис. 8.11, Входной сигнал с антенны АП после понижения частоты до промежуточной и усиления поступает на умножители каналов формирования синфазной и квадратурной составляющих. Процедура поиска сигнала5'-го НКА начинается с того, что на синтезаторе частот устанавливается частота опорного колебания Г,лз удовлетво- 483 Схема , сложения за фазой 1 Фильтр 1 9 Цй о О 1 1 1 1 1 Схема выделения 1 служебной информации 4 п 4Р 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 В.
Спутниковые радионавигаяионные системы ряющая соотношениюге + Гл, -Д„, =Де, где гд — прогнозируемое значение доплеровского сдвига, Др — промежуточная частота. На выходе генератора кода ПСП формируется функция Ь(г — т;), соответствующая дальномерному коду ~'-го НКА, задержанному на величину сл устанавливаемую блоком управления на основании прогноза положения НКА по данным альманаха. Сигнал частоты л„, поступает на расщепитель фазы и затем на квадратурные перемножители, с помощью которых осуществляется перенос сигнала НКА на видеочастоту. Полученный сигнал, имеющий вид меандра со случайным периодом, перемножается в квадратурных корреляторах с опорным колебанием Ь(е — т,) от генератора ПСП.
Квадраты значений выходных сигналов корреляторов суммируются и поступают на пороговое устройство, в котором принимается решение об обнаружении (необнаружении) сигнала, Данные об обнаружении сигнала передаются в блок управления поиском, где принимается решение о последующем поиске или переходе в режим фильтрации РНП и навигационной информации. 8.5.5. Фильтрация радионавигационных параметров и дешифрация навигационной информации В отличие от этапа поиска сигнала, при фильтрации информационных параметров используется режим квазикогерентного накопления, реализуемый с помощью узкополосных следящих фильтров. Оптимальное решение этой задачи состоит в совместной фильтрации двух непрерывных РНП: задержки т и доплеровского сдвига Р; частоты несущей сигнала — и одного дискретного параметра — фазы модул ирующего сигнала, с помощью которого передается НИ.
Однако для простоты во многих образцах современной АП взаимосвязью этих параметров пренебрегают и оценки задержки т и доплеровского сдвига гд формируются с помощью независимых дискриминаторов. При этом оценка допперовского сдвига гд формируется не непосредственно путем слежения за частотой несущей, а интегрированием оценки фазы несущей ф, вычисляемой соответствующим фазовым дискриминатором (см. схему слежения за фазой на рис. 8.11). Отметим, что до начала слежения за фазой необходима более точная частотная автоподстройка для обеспечения попадания частоты сигнала в полосу захвата фазовой автоподстройки (порядка 50 Гц).
Нетрудно показать 111б), что функция частотного дискриминатора может быть реализована путем алгоритмической обработки отсчетов сигналов 1 и Д, полученных в смежные моменты времени л, и — 1 в схеме слежения за фазой. При этом сигнал ошибки системы частотной автоподстройки и определяется по формуле 484 8.5. Навигационная аппаратура потребителя Рассмотрим работу канала оценки задержки сигнала, который включает дискриминатор задержки, сглаживающий фильтр и ГПСП. В современных типах АП дискриминатор задержки обычно содержит три коррелятора (см. рис. 8.11). На опорный вход первого коррелятора опорный сигнал подается без дополнительного временного сдвига (Р-канал), а на входы двух других — либо с опережением (Е-канал), либо с запаздыванием (ь'-канал) относительно Р-канала. Величина временнбго сдвига опережения — запаздывания обычно выбирается близкой к половине длительности символа ПСП дальномерного кода. Характеристика дискриминатора схемы слежения за задержкой формируется путем алгоритмической обработки квадратурных составляющих каналов Е, Р, Е.
Существуют и используются различные алгоритмы вычисления выходного сигнала и„дискриминатора, например нт Ре 1г)1Р + (0е мь)0Р' Иногда для упрощения используется двухканальная схема дискриминатора, для которой алгоритм вычисления выходного сигнала имеет вид С выхода дискриминатора сигнал рассогласования и, через сглаживающий фильтр поступает на ГПСП для управления временным положением кодовой последовательности в Р-канале. Структура сглюкивающего фильтра определяется принятой моделью изменений задержки.
Для выделения навигационной информации, передаваемой путем низкочастотной ОФМ (см. З 8.3), используется Р-канал одного из квадратурных корреляторов. Алгоритм дешифрации НИ сводится к определению знака суммы М отсчетов квадратурной составляющей: -Ф') где М вЂ” число отсчетов на интервале времени, равном длительности бита НИ (20 мс). Пример структурной схемы канала дешифрации НИ для СРНС ГЛОНАСС приведен на рнс. 8.12. Блок выделения синхросимволов, фиксируя моменты смены полярности напряжения на выходе Р-канала, выделяет импульсы символьной синхронизации бидвоичного кода частоты 100 Гц, образующегося на НКА путем суммирования по модулю 2 информационной последовательности НИ н вспомогательного меандра частоты 100 Гц 485 В.
Спутниковые радионавигационные системы данных Рис. 8.12. Схема канала дешифрации НИ (см. 8 8.3). Эти импульсы используются для символьной синхронизации блоков выделения метки времени, формирования вспомогательного меандра частоты 100 Гц, выделения бидвоичного кода, а также блока выделения импульсов символьной частоты 50 Гц информационной последовательности. В блоке выделения метки времени после сглаживания (интегрирования) шумов формируется импульс, синхронный с задним фронтом тридцатого символа кода метки времени и совпадающий с двухсекундной меткой.
В результате суммирования по модулю 2 вспомогательного меандра и бндвоичного кода восстанавливаются символы НИ, которые после дополнительного сглаживания на интервале времени 20 мс поступают в блок выделения НИ, а затем вместе с метками времени — на навигационный процессор. 8.5.6. Вторнчнан обработка навигационной информации Основной задачей, решаемой на этапе вторичной обработки, является задача НВО, т. е. определение на основании полученных на первом этапе оценок РНП и соответствующих навигационных функций вектора состояния потребителя. Кроме того, программа вторичной обработки содержит блоки управления первичной обработкой, вводом и выводом необходимой информации, а также программы для решения сервисных задач. Перечислим основные этапы решения навигш1ионно-временной задачи.
1. Выбор рабочих НКА, т. е. определение номеров радиовидимых в течение ближайшего интервала времени НКА. В качестве исходных данных используется информация из альманаха СРНС. 2. Прогноз ожидаемых значений РНП и подготовка целеуказания для поиска сигналов НКА. В качестве исходных данных используют результаты 486 8.5. Навигационная аппаратура потребителя прогноза положения НКА, а также априорную информацию о положении потребителя (при наличии таковой). 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
