Поваляев А.А. Спутниковые радионавигационные системы (2008) (1151867), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В главе 3 и определяются понятия псевдозадержек и псевдофаз, измеренных в моменты времени определяемые показаниями разных часов навигационного приемника. Исходя из введенных определений, выводятся математические модели пссвдозадержек и псевдофаз. В главе 4 рассматриваются алгоритмы формирования измерений пссвдозадержск и пссвдофаз на моменты времени, определяемые показаниями разных часов навигационного приемника.
Главы 5 и 6 посвящены основам теории оптимальной обработки неоднозначных измерений. В главе 5 представлена обработка одномоментных измерений, описываются свойства и характеристики точности результирующих оценок максимального правдоподобия. В главе 6 рассматривается линейное дискретное рекуррентное оцениванис при неоднозначных измерениях. Основное внимание при изложении теории обработки неоднозначных измерений уделено практической реализуемости предлагаемых алгоритмов. Главы 7 и 8 посвящены практическому применению общей теории обработки неоднозначных измерений, изложенной в главах 5 и 6, к обработке неоднозначных псевдофазовых измерений в СРНС ОРИ и ГЛОНАСС. В главе 7, на основе математических моделей измерений псевдо- задержек и псевдофаз, полученных в главе 3, рассматриваются алгоритмы статических относительных определений в СРНС.
В качестве теоретической основы такой обработки используются общие положения теории, изложенные в главе 5. Глава 8 посвящена динамическим относительным определениям в СРНС. В качестве теоретической основы используются общие положения теории, изложенные в главе 6. Автор благодарен проф. В.А. Савинову эа благожелательную критику первого варианта монографии, Автор особенно признателен докт, техн. наук, проф.
А.И. Перову и канд. техн. наук А.В. Шуваловуэа острую критику монографии, которая способствовала значительному ее улучшению. 15 Глава 1 ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО НАВИГАЦИОННОГО ПРИЕМНИКА 1.1. Структура многоканального навигационного приемника Для количественного описания процессов формирования псевдо- задержек и псевдофаз в многоканальном навигационном приемнике необходимо рассмотреть его структуру и описать взаимодействие между основными блоками (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Структура многоканального навигационного приемника Сумма спутниковых сигналов от антенны подается на вход смесителя, где преобразуется на промежуточную частоту. Затем суммарный сигнал фильтруется обычно в полосовом фильтре на поверхностных акустических волнах (ПАВ). После этого возможно повторное гетеродннирование и низкочастотная фильтрация. Далее осуществляется аналогово-цифровое двух-, трех- или четырехуровневое преобразование (АЦП) и дискретные выборки сигнала с частотой дискретизации Г, подаются на вход многоканального цифрового коррелятора (МЦК), который так же работает на частоте дискретизации Г, .
Вместе с сигнальным процессором (СП) МЦК образует петли слежения за фазами сигналов промежуточных частот и фазами модулирующих кодов всех отслеживаемых спутников. В 61оЬа! Рояйюшщ Бузгет (ОРЯ) в качестве модулирующих кодов используются коды Голда (С/А коды), с номинальной тактовой частотой 1,023 МГц [13). В ГЛОНАСС для модуляции используется одинаковая для всех спутников псевдошумовая последовательность с номинальной тактовой частотой 0,511 МГц (14).
Длительность периодов модулируюших кодов в ОРЗ и ГЛОНАСС равна 1 мс. Структура аппаратных и программных средств петель слежения отдельного канала навигационного приемника показана на рис. 1.2. Глава ! пр р Чвв рв Ю вм ! Рнс. 1.2. Структура аппаратных и программных средств петель слежения каждого канала навигационного приемника Аппаратные и программные средства петель слежения за фазами сигналов всех спутников в приемнике разделены на две части. Первая часть всех средств петель выполнена в виде МЦК, которая осуществляет параллельные, очень быстрые и относительно простые вычисления одновременно для всех отслеживаемых спутников.
Совокупность аппаратных средств МЦК, предназначенных для отслеживания сигнала отдельного спутника, образует канал МЦК. Аппаратные средства петель слежения отдельного канала МЦК показаны на рис. !.2 слева (3, 9-11). Каждый канал МЦК содержит интеграторы (накопители) управляющих кодов частот петель слежения, цифровые генераторы опорных П(1) модулирующих кодов и стробовых сигналов дП(1), цифровые синтезаторы опорных сигналов (отсчетов) промежуточных частот и схемы формирования значений синфазных и квадратурных корреляционных интегралов П, гП, Я, о1 1).
Конструктивно МЦК выполняется в виде сверхбольшой интегральной схемы (СБИС) на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), либо же в виде СБИС специального применения (АБ1С). Вторая часть средств петель слежения всех спутников, в которой осуществляются относительно медленные и логически сложные цифровые преобразования, реализуется в виде программ, выполняемых СП. Эта часть показана на рис. 1.2 справа. Программы в процессоре выпол- 17 Спзвпнипавыв рийианавигаянанпыв аиаижиы няют вычисления по алгоритмам дискриминаторов и цифровых фильтров петель слежения.
Поскольку СП является одноканальным устройством, программы обработки сигналов разных спутников выполняются в пем последовательно. Как следствие, возникают задержки в формировании управляющих кодов петель слежения. Дискриминаторы петель слежения за фазой сигнала промежуточной и тактовой частоты формируют коды Со',и,(!) коррекции промежу- точной и С)к' „(1) тактовой частоты соответственно. Код Со',, (1) коррекции промежуточной частоты с определенным весом (масштабированием) используется для поддержки работы петли слежения за фазой модулирующего кода [3, 9-11). Далее коды Сд",.„,(!) и С!й,'.„,(!) в процсс- соре складываются с кодами номинальной промежуточной Сб'„„,„и тактовой С1к„„частот соответственно.
В результате образуются управ- ляющие коды промежуточной Со,'и (1) и тактовой С!к'(1) частот петель слежения, которые последовательно передаются в МЦК. Многоканальный цифровой коррелятор осуществляет параллельное непрерывное численное интегрирование (накопление) кодов этих частот всех петель слежения с шагом по времени, равным периоду сигнала частоты дискретизации Г„. Результатом этого являются фазы опорных сигналов промежуточных и тактовых частот.
Интегрирование осуществляется с переполнением, т. е. из результата отбрасывается целое число циклов таким образом, чтобы остаток всегда лежал в пределах одного цикла. Результаты такого интегрирования хранятся в регистрах фазы цифровых синтезаторов отсчетов (ЦСО) сигналов промежуточных частот каналов и регистрах фазы тактовой частоты цифровых генераторов опорных модулирующих кодов П(!) н стробовых сигналов дП(1). Генерация опорных сигналов промежуточных частот петель слежения осуществляется путем преобразования фаз, хранящихся в регистрах фазы ЦСО, в цифровые выборки Б!Х и СОЯ квадратурных сигналов (рис.
1.2). Формирование опорных сигналов П(1) и дП(1) петель слежения за фазами модулирующнх кодов осуществляется цифровым генератором (рис. 1.2). В качестве тактового сигнала этого генератора используются импульсы переполнения интегратора управляющего кода С)к'(!) тактовой частоты. Сформированные цифровые выборки опорных сигналов перемножаются в МЦК с цифровыми выборками входной смеси и результат перемножения накапливается в интеграторах со сбросом, Таким образом, МЦК формирует цифровые значения квадратурпых корреляционных 18 Глава 1 интегралов 1, б1, О, дО в каждом канале. Эти значения выводятся в СП, где на их основе с помощью алгоритмов поиска н слежения формируются корректирующие коды промежуточной Сд,'„(~) и тактовой СЦ„(~) частот.
Корректирующие коды складываются с соответствующими кодами номинальных частот и передаются из СП в каналы МЦК, в результате чего замыкаются петли поиска и слежения за фазами сигналов промежуточных частот и фазами модулирующих кодов спутниковых сигналов. Начала и концы периодов накопления значений 1, д1, О, ЙО могут при проектировании МЦК назначаться по-разному. По нескольким причинам хорошим решением является совмещение начал и концов этих периодов с началами и концами периодов опорных модулирующих кодов в каждом канале МЦК. В режиме синхронизма начала и концы этих периодов с точностью до ошибок слежения совпадают с началами и концами периодов модулирующнх кодов в принимаемых спутниковых сигналах. Поэтому в режиме синхронизма корреляционные интегралы будут с точностью до ошибок слежения вычисляться в каждом канале на периоде принимаемого модулирующсго кода.
Такие вычисления обеспечивают наименьший уровень междуканальных помех. Вторым достоинством указанного способа задания начал и концов периодов накопления значений 1, 61, О, бО, является то, что такие периоды синхронизированы с периодами, на которых располагаются 20 мс. символы навигационных сообщений спутников. Это сильно упрощает алгоритмы синхронизации и демодуляции символов навигационных сообщений спутников, выполняемые в процессоре приемника. В этой связи далее в монографии будет рассматриваться только описанный выше способ задания начал и концов периодов накопления значений!, д1, О, дО. Номинальная длительность периодов накопления корреляционных интегралов 1, д1, О, бО равна 1 мс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
