Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 28
Текст из файла (страница 28)
По этой огибающей, зависящей от задержки т,(Т), осуществляется работа ССЗ, в которой другой УГ выполняет функции тактовой синхронизации генератора ПСП (ГПСП). Структуры фильтров ФАП и ССЗ с передаточными функциями К,(г) н К(г) соответственно определяются структурой моделей фазы несущей и задержки сигнала и в общем случае имеют перекрестные связи, изображенные штриховыми линиями. Вопросы цифровой реализации приемника подобного типа и анализа его характеристик, лишь затронутые в 1164], более подробно рассматриваются в гл.
8. ГЛАВА 8 УСТРОЙСТВА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТНИ РАДИОНАВИГАЦИОННОГО СИГНАЛА ЗЛ. НЕОБХОДИМОСТЬ ПОИСКА РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ Следящий измеритель навигационного параметра (НП) может выполнять свои функции только тогда, когда на его входе имеется навигационный сигнал. Чтобы ввести измеритель в режим слежения, необходимо задать такие начальные условия, которые обеспечат попадание сигнала в апертуру дискриминатора измери- р угу Рис. Вд.
Диаграмма определения ин- тервала поиска по частоте Рис. В 2. Условное иэображение двумерное области поиска параметров радиосигнала; ль=г./Ьт, пЧ=Г,/Ь! 12! теля и удержание сигнала в апертуре в течение переходного процесса в измерителе. Для реализации этой задачи в аппаратуре предусматривается схема поиска навигационного сигнала. Навигационный сигнал характеризуется несколькими параметрами, поиск же сигнала обычно осуществляется по параметрам, которые несут полезную информацию, например по частоте несущих колебаний и задержке огибающей сигнала.
Представление о возможных пределах изменения дальности и скорости в СРНС дает рис, 7.4. Однако нет необходимости вести поиск сигнала по всему интервалу возможных в системе значений НП, на основе априорных данных можно оценить ожидаемое значение координат П и по ним конечную область возможных значений НП.
Так, если П имеет точную эфемеридную информацию, знает с высокой точностью время системы и располагает априорными значениями погрешностей собственных координат, он может рассчитать диапазон поиска принимаемого сигнала по частоте. Частный случай, когда с ошибкой известно только расстояние П от плоскости орбиты, иллюстрирует рнс. 8.1, на котором показано изменение доплеровского смещения частоты для наблюдателя, находящегося на удалениях 5,~ и 5,т от плоскости орбиты. Если априорно известно, что расстояние П от плоскости орбиты лежит в пределах 5,ь..5,э, а поиск необходимо начать в момент 6ь то интервал поиска по частоте должен составить гаь..Раэ. При расчете, разумеется, необходимо учесть возможные уходы частоты опорного генератора П и радиальную составляющую скорости изменения дальности, обусловленную движением П.
Подобным образом можно рассчитать область поиска при априорно заданных ошибках системного времени или координат П вдоль орбиты НИСЗ и т. д, Вся область поиска может быть разбита на элементарные ячейки, размер которых определится требуемой точностью оценки параметров сигнала. При этом для поиска сигнала по дальности размер элементарной ячейки задает ширина характеристики временного дискриминатора, а для поиска по частоте — полоса захвата ФАПЧ. Поиск сигнала в заданной области состоит из двух процедур: сканирования и обнаружения [128). Под сканированием понимается осмотр в определенной последовательности элементарных ячеек области поиска с помощью устройства обнаружения, под обнаружением — анализ принимаемых радиосигналов на соответствие их параметров параметрам конкретной элементарной ячейки области поиска и принятие решения о наличии сигнала при выполнении установленного решающего правила.
Вх. СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПОИСКА РАДИОСИГНАЛОВ НИСЗ Т„м )!ор тн /1,44( Р, /йГо), (8.1) 122 Для обеспечения режима слежения в приемнике АП, структурная схема которого была рассмотрена в гл. 7, необходимо произвести первоначальную оценку радионавигационных параметров радиосигналов с точностью, определяемой областью захвата ФАП и ССЗ. Как правило, область захвата оказывается значительно меньше имеющейся области априорной неопределенности значений частоты и задержки радиосигнала. Это вызывает необходимость поиска параметров радиосигналов.
В условиях вероятностной постановки задача синтеза оптимальных алгоритмов и реализующих их устройств поиска решается методами статистической теории принятия решений. Актуальность этой задачи вызвала поток публикаций теоретического и прикладного характера. Приведем здесь лишь основные предпосылки для анализа задачи поиска применителы<о к АП, следуя 1105, ! 28, 151, 170, 176] . Прн поиске с помощью операций обнаружения и распознавания сигналов производктся оценка средней текущей частоты спектра и задержки огибающей. Вся двумерная частотио-временная область поиска !рис.
8.2) с интервалами неопределенности по задержке Т„ н частоте Р„ разбивается на т,! элементарных участков со сторонами„ равными интервалам корреляции по частоте А7'= 1/2Т(АГ, и времени Ат = 1/2Р( Ат„меньшими областей захвата систем слежения по частоте Ь~, и задержке Ат,. Это позволяет рассматривать пояс~ как задачу обнаружения одного из 1пн квазиортого~альных сигналов зц(1), число которых ти=Р„Т„/Цбт.
Практически значение л41 дли АП может меняться в зависимости от условий, режимов и типов АП в пределах от нескольких единиц до 10". Для достижения минимального времени поиска, определяемого выражением где Р,/И« — отношение мощности сигнала к спектральной плотности мощности шума, требуется тн корреляторов со временем интегрирования Т„„м, что практически реализовать невозможно. Поэтому число корреляторов (каналов поиска) на практике уменьшают вплоть до одного в обмен на увеличение времени поиска. Анализ размерности области неопределенности для АП показывает, что время поиска может меняться от десятков миллисекунд до десятков минут.
Например, в условиях полной априорной неопределенности для неподвижной АП систем «Глонасс» н «Навстар» число элементарных участков поиска по задержке равно удвоенному числу символов ПСП кода С/А, т. е. 1022 или 2046 соответственно, число элементарных участков поиска по частоте равно отношению максимального доплеровского сдвига (5 кГц) к полосе захвата частотной автоподстройки (1 кГц), т. е. достигает 5. При времени наблюдения одного элементарного участка 1О мс время поиска составит 1...2 мин. Оптимизация алгоритмов поиска, как правило, производится по критерию минимума среднего времени поиска при заданной вероятности обнаружения или по критерию максимальной вероятности обнаружения при заданном времени поиска.
При этом оптимизация включает в себя оптимизацию порядка обзора области поиска, а также оптимизацию алгоритмов обработки выборок наблюдаемой смеси сигнала и шума. По типу процедуры поиска, основанной на полноте априорных данных, различают слепой поиск, поиск с анализом промежуточных результатов и поиск с целеуказанием. При слепом поиске, характерном для АП, в которой отсутствует информация об альманахах системы, обзор элементарных участков области неопределенности осуществляют путем регулярного или случайного сканирования. Оценка времени такого поиска для АП была приведена ранее.
Поиск с анализом промежуточных результатов для АП предусматривает многоэтапные процедуры анализа и принятия решения на каждом этапе. Этот вид поиска позволяет за счет повышения апостериорной вероятности на каждом этапе получить выигрыш во времени поиска. При поиске с целеуказанием используется информация о наиболее вероятных значениях параметров сигнала, что сокращает область и время поиска.
Последний внд поиска характерен для одноканальной АП, осуществляющей последовательный но нрсмспн прием сигналов НИСЗ рабочего созвездии. В установившемся режиме, когда потребитель достаточно точно знает свои координаты и время, расчет данных целеуказаннй позволяет свести время поиска сигналов новых НИСЗ к минимуму. В устройстве поиска (рис, 8.3) обнаружитель корреляционного или фильтрационного типа производит анализ поступающей на его вход смеси сигналов от НИСЗ и шума. Схема управления 123 Гиалалат рлраблелая юйррлелли и яеслмаар Рис. В.З.
Структурная схема уст. ройстаа поиска под воздействием выходных сигналов обнаружителя в соответствии с реализуемой процедурой обзора частотно-временной области поиска вырабатывает сигналы управления задержкой ПСП и частотой управляемого генератора разомкнутых контуров ФАП и ССЗ. При обнаружении полезного сигнала формируется СИГНаЛ, раЗрЕШаЮщмй ВЫВОД ИЭ ОбиаружнтЕЛя ОЦЕНОК т' И Га. Алгоритм работы большинства обнаружителей основан на вычислении отношения правдоподобия Цу) (или функционально однозначно связанных с ним величин) и сравнении этого отношения с порогами. При этом время наблюдения или формирования отношения может быть фиксированным или случайным.
В последнем случае применение метода последовательного анализа Вальда позволяет сократить среднее время поиска. Регулярный просмотр области поиска, характеризуемый как равномерным, так н неравномерным распределением поисковых усилий по пространству параметров радиосигнала, получил название циклического, различные модификации которого достаточно полно рассмотрены в 11761. Следует отметить, что из-за низкого энергетического потенциала радиолиний в ССРНС чаще всего в АП применяют фазовый метод обнаружения радиосигналов, который обеспечивает большую устойчивость характеристик обнаружения в условиях большого диапазона изменений отношения сигнал-шум. $.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
