Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Например, интеграторы структуры на рис. 8.7 реализуются суммированием входной величины данного такта с задержанной на один такт суммой этих величин па предыдущих тактах. Длн задержки используют храпение данных в ОЗУ, 135 ал. Оценил погвешностея измевении РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ Погрешности измерения квазидальности и радиальной квази- скорости обусловлены шумами приемника, динамикой движения объекта, погрешностями квантования задержки огибающей и фазы несущей, а также погрешностями вычислений прн цифровой реализации алгоритмов слежения )186). Для упрощения и наглядности предположим, что задержка и фаза несущей отслеживаются системами 2-го порядка астатизма, Тогда для оценки шумовой погрешности измерения квазидальности можно использовать выражение вида (8. 18) где е' — дисперсия шума измерения; Ьт — длительность символа ПСП (кода Р или С/А~, выраженная в метрах; Р,/Ие — отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума размерности с ', В„, — ширина полосы ССЗ; В„„ — односторонняя ширина полосы УПЧ дискриминатора; йь йе — постоянные, зависящие от выбранного технического решения ССЗ.
Для иодов, применяемых в системе «Навстар», длительность символа кода Р /хт =29,32 м, кода С/А Лт,~ = 293,2 м, для кода, применяемого в системе «Глонасс», Лт„=587,1 м. Для реализации дискриминатора когерентной ССЗ по схеме с двумя расстроенными по задержке каналами й1=0,5, й»=0. Прн реализации дискриминатора по схеме с т-качанием в оценке отношения Р,/1«'е следует учитывать дополнительные потери от 3 до 6 дБ вследствие потерь мощности сигнала прн разделении во времени слежения за ранним н поздним кодами.
В качестве примера на рис. 8.8 представлены зависимости от отношения Р,/г1е шумовой погрешности слежения за задержкой кода Р. Для ССЗ с астатизмом 2-го порядка динамическая погрешность слежения ее=1,12а/4Вм е, (8.19) где а — ускорение изменения квазидальностн. На рис, 8.9 приве. дены зависимости нопмнрованцой суммарной сред~екаадратнчсской погрешности, вычисленной по формуле е' ее ее 2 1 +— (8.20) е Г Аее Ье д е от полосы пропускания ССЗ для различных отношений сигнал-шум Р,/Ум !Зб с/0 80 М 04 вя,м 00 40 00 70 Га в 0 0,7 807 й00, 0,0 йб 0,4 йг7 0,7 7 0 Ы 0,„,Гц Рис.
8.9. зависимость нормированной суммарной погрешности измерения квазидальности ог ширины полосы пропускаиия ССЗ прн а=!/!О йэ мис, ускорении Эй ГЗ7 О,! 87 70 йп 40 00 00 Погрешность квантования /1/ле измеряемой кааэидальиости оп- ределяется квантом задержки Рнс. 8.8. Зависимость шумовой погрешности измерения квазидальности ССЗ исполнительного устройства кода Рогогношення Р,/йге! ССЗ, которое можно реалиэо- лля некогереигной ссэ с г.ка. вать в виде динамического спи«вянем. 8.,= !80 Гп, асса !,о кги теэатора частоты. ЦифроВаЯ реализация ССЗ позволяет получить очень малые размеры кванта.
При выборе кванта задержки равным 1/64 от длительности элемента кода получим погрешности квантования (1о), равные 0,27 м для кода Р, 2,66 м для кода С/А и 5,3 м для кода системы «Глонасс». При определении погрешностей квантования предполагается их равномерное распределение на интервале квантования.
Измерение кваэискорости основано на измерении приращения дальности на несущей частоте. Для оценки шумовой погрешности измерения приращения дальности можно использовать выражение для дисперсии фазы схемы фАП: (6.21) (Г ) Р4Г, где 74 — длина волны несущей, Вем, — ширина полосы схемы ФАП. Погрешность измерения квазискорости как приращения фазы несущей за определенный интервал времени будет больше в .~/2 раз. Если интервал времени, в течение которого измеряется приращение фазы несущей, принять равным 1 с, то на частоте 1,575 ГГц (74=19 см) погрешность измерения квазискоростн аа °,и ам,„=0,62 см/с. Зависимость погрешности измерения приращения дальности от отношения Р,/Уо представлена иа рис.
8.10. Погрешность квантования квазискорости можно определить через погрешность квантования фа- В-' зы схемы ФАП. Прн выборе кванзузтгг~~л зззззгзу и з й та фазы, Равном 1/64 от пеРиода и/и,,лйгц несУЩей, полУчим погРешность квантования прн измерении пририс. Вло.
Зависимость шумовой пот- ращения дальности, равную (! 0) решности намерения приращения дальности на несущей от отношении Р,/йГе при пег =ВО нГн При цифровой реализации ССЗ н ФАП источниками погрешностей вычислений являются: ограниченная разрядность процессора, математические аппроксимации и приближения, выполнение команд с задержкой. Эти погрешности оцениваются значениями менее ! м для квазидальности и менее 1 см для квазискорости. гр-г ВВ иаГ дМГ га.
В.Ь. СПОСОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ЛП !Зв Анализ помехоустойчивости АП показывает, что воздействию помех наиболее подвержены схемы слежения за несущей (ФАП и ЧАП), схема слежения за задержкой ФМ ПСП, схема поиска. В меньшей степени помехи влияют на схему выделения служебной информации. Поэтому основное внимание следует уделять помехоустойчивости схем слежения за несущей и задержкой.
Помехоустойчивость связана с такими характеристиками этих систем, как ширина шумовой полосы, отношение сигнал-помеха и погрешности слежения. Очевидно, чем уже полоса, тем меньше и шумовая погрешность. Однако вследствие специфики ССРНС, заключающейся в большой динамике измеряемых навигационных параметров, с уменьшением полосы возрастают динамические погрешности. Поэтому при проектировании ищется компромисс между динамическими характеристиками и характеристиками помехоустойчивости. Основными методами повышении помехоустойчивости АП являются: уменьшение отношения помеха-сигнал применением пространственной селекции сигналов с помощью антенн с управляемой диаграммой направленности; уменьшение динамических воздействий для сужения полосы систем слежения путем использования данных о динамике движения объекта от датчиков, в частности инерциальных или других автономных систем навигации; применение адаптивной настройки контуров слежения; использование априорно известной служебной информации !! 86) .
Охарактеризуем кратко указанные способы повышения помехоустойчивости. Антенны АП ССРНС должны обеспечить равномерное перекрытие верхней полусферы, так как спутники отслеживаются повсюду от горизонта до зенита. Для повышения помехозащищенности можно использовать два варианта исполнения антенн: с наведением узконаправленных лучей (луча) на спутники и с адаптивным наведением минимума диаграммы направленности на источник помехи. Для образования узких лучей в диапазоне 1,б ГГц необходимы достаточно большие раскрывы антенной решетки, а поскольку положение лучей должно быть стабилизировано в пространстве, то управление антенной решеткой для объектов с высокой динамикой становится сложной задачей.
Поэтому на практике применяют антенные решетки сравнительно малых размеров с адаптивным наведением минимума диаграммы направленности на помеху. Так как уровень сигнала НИСЗ значительно ниже уровня собственных шумов приемника (до — 40 дБ в полосе частот, равной ширине спектра), то любой другой сигнал, превосходящий уровень шума, является помехой. Поэтому в адаптивной антенной решетке выходные сигналы элементов антенны складываются так, чтобы минимизировать суммарную мощность помех на' входе.
Это позволяет подавить сильную помеху до уровни теплового шума, т. е. уменьшить отношение помеха-сигнал. Использование информации о скорости и ускорении движения объекта, получаемой от инерцнальной навигационной системы ИНС и пересчитанной в скорость изменения задержки и доплеровского сдвига частоты, позволяет уменьшить ширину полосы схем слежения за задержкой и за несущей и тем самым повысить помехоустойчивость, снизив пороговые значения отношения сигнал-помеха. Эффективность этой процедуры во многом определяется качеством самой ИНС, характеризуемым значением К относительной погрешности ИНС.
В предположении пренебрежимой малости запаздывания данных от ИНС были рассчитаны зависимости ширины полосы В, ССЗ и ФАП от относительной погрешности ИНС (рнс. 8.!! ). Анализ показал, что при вводе скорости с относительной погрешностью К=О,ОО! ширину полосы ФАП можно умепшпить с 20 до 2 Гц, а шнрппу полосы ССЗ вЂ” с 1 до 0,180 Гц. Отпоснтельнпн погрешность К=О,ОО! соответствует точности современных И! ГС (без специальной калибровки), имеющих «уход» порядка 1,8 км/ч. На рис.
8.12 показаны зависимости погрешности нзмсрсннн дальности ССЗ с шириной полосы В, =0,08 Гц от отношении Р,/И«при различных значениях остаточной погрешности 6„ введения скорости. Следует отметить, что при дальнейшем повышении качества ИНС не всегда повышается помехоустойчивость, так как суже!зч В,,гц вт, мт аР1 йрдтг рррг йрг дг х Рис. 8.11. Зависимость ширины полосы ССЗ и фАП ат относительной ппгрешностн ИНС п(~и п„„„= 900 м/с, а аз=80 м/с', 1„„„=100 м/с' Рис.
8.12. Зависимости ппгрешнасти измерения вальнпсти ССЗ от отношении сигнал-шум при различных значенних пстатпчнпй погрешности введении скорости бв прн Де=0,08 Гн гр тб гр тб юл' ДРГ й/рз АБГц ние полос ФАП и ССЗ ограничиваются другими факторами, такими как нестабильность опорного генератора АП, неприемлемо большие времена переходных процессов систем слежения и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
