Власов И.Б. ГНСС (studmaket) (1151932), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Ôèëüòðàöèÿ ðàäèîíàâèãàöèîííûõ ïàðàìåòðîâè äåøèôðàöèÿ íàâèãàöèîííîé èíôîðìàöèè îòëè÷èå îò ýòàïà ïîèñêà ñèãíàëà, ãäå èñïîëüçóåòñÿ íåêîãåðåíòíûé (êâàäðàòóðíûé) ìåòîä îáðàáîòêè, ïðè ôèëüòðàöèè èíôîðìàöèîííûõ ïàðàìåòðîâ ïðèìåíÿåòñÿ ðåæèì êâàçèêîãåðåíòíîãî íàêîïëåíèÿ, ðåàëèçóåìûé ñ ïîìîùüþ óçêîïîëîñíûõ ñëåäÿùèõ ôèëüòðîâ.Îïòèìàëüíîå ðåøåíèå ýòîé çàäà÷è ñîñòîèò â ñîâìåñòíîé ôèëüòðàöèè äâóõ íåïðåðûâíûõ ÐÍÏ çàäåðæêè τ è äîïëåðîâñêîãî ñäâèãàFÄ ÷àñòîòû íåñóùåé ñèãíàëà, à òàêæå îäíîãî äèñêðåòíîãî ïàðàìåòðà çíà÷åíèÿ òåêóùåãî ñèìâîëà ÍÈ ϑ(t τ), êîòîðîå îïðåäåëÿåòôàçó íåñóùåé.  ëèòåðàòóðå òàêóþ ïðîöåäóðó ÷àñòî íàçûâàþò íåïðåðûâíî-äèñêðåòíîé ôèëüòðàöèåé. Ñóùåñòâåííî, ÷òî â îïòèìàëüíîé ñõåìå ñîâìåñòíîé ôèëüòðàöèè â ýòîì ñëó÷àå ïðèñóòñòâóþò ïåðåêðåñòíûå ñâÿçè êàíàëîâ îöåíêè çàäåðæêè è ôàçû, ò.
å. óêàçàííûåîöåíêè îêàçûâàþòñÿ âçàèìîñâÿçàííûìè.Îäíàêî äëÿ óïðîùåíèÿ èçëîæåíèÿ âçàèìîñâÿçüþ ýòèõ îöåíîê âïåðâîì ïðèáëèæåíèè ïðåíåáðåãàþò è ïîëàãàþò, ÷òî îöåíêè çàäåðæêè τ, äîïëåðîâñêîãî ñäâèãà FÄ è ñèìâîëà ϑ(t τ) ôîðìèðóþòñÿ ñïîìîùüþ íåçàâèñèìûõ êàíàëîâ, âêëþ÷àþùèõ â ñåáÿ ñîîòâåòñòâóþùèå äèñêðèìèíàòîðû è ôèëüòðû. Ïðè ñèíòåçå òàêèõ äèñêðèìèíàòîðîâ èñïîëüçóåòñÿ äîïóùåíèå, ÷òî îòíîøåíèå ýíåðãèè ïîëåçíîãî ñèãíàëà ê ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè øóìà â êàíàëàõ îöåíêè äîñòàòî÷íî âåëèêî (ïðè ðàñ÷åòàõ îáû÷íî èñïîëüçóåòñÿ ñòàíäàðòíîåçíà÷åíèå, ðàâíîå +38 äÁÃö).
Ðàññìîòðèì îñíîâíûå ñõåìîòåõíè÷åñêèå ïîäõîäû, èñïîëüçóåìûå â ýòèõ êàíàëàõ.Êàíàë îöåíêè çàäåðæêè ñèãíàëà. Ýòîò êàíàë âêëþ÷àåò â ñåáÿäèñêðèìèíàòîð çàäåðæêè è ñãëàæèâàþùèé ôèëüòð (ðèñ. 7.5). Äèñêðèìèíàòîð çàäåðæêè äîëæåí âûðàáàòûâàòü íàïðÿæåíèå, ïðîïîðöèîíàëüíîå ðàçíîñòè èñòèííîãî çíà÷åíèÿ çàäåðæêè τ è åå îöåíêè τˆ.Îïåðàöèÿ íàõîæäåíèÿ îöåíêè τ̂ ñâîäèòñÿ ê ïîèñêó ìàêñèìóìà èíòåãðàëà ñâåðòêè (êîððåëÿöèîííîãî èíòåãðàëà) ïðèíÿòîãî ñèãíàëà x(t)è îïîðíîé ÏÑÏ D(t τ):t1R (τ) = ∫ x(t ) D (t − τ) dt = max(τ = τˆ ),t0∂R(τ),∂τêîòîðàÿ â ñèëó íåçàâèñèìîñòè âåëè÷èí t è τ ìîæåò âûïîëíÿòüñÿïîä çíàêîì èíòåãðàëà:ò.
å. âêëþ÷àåò â ñåáÿ îïåðàöèþ âû÷èñëåíèÿ ïðîèçâîäíîé9394Ðèñ. 7.5. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ñëåæåíèÿ çà çàäåðæêîét1∂R (τ)∂D (t − τ)= ∫ x(t )dt.∂τ∂τt0Íà ïðàêòèêå ýòó ïðîèçâîäíóþ îáû÷íî çàìåíÿþò êîíå÷íîé ðàçíîñòüþ äâóõ îïîðíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé, ñäâèíóòûõ îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà íà âåëè÷èíó ∆τ, ðàâíóþ äëèòåëüíîñòè ñèìâîëà ÏÑÏ:() ()∆τ∆τ− D t −τ−∂D(t − τ)22 .≈(7.1)∂τ∆τ∆τ  ëèòåðàòóðå ïîñëåäîâàòåëüíîñòü D t − τ + îáû÷íî îáîçíà2 ÷àåòñÿ áóêâîé E (îò àíãë.
early ðàíüøå), à ïîñëåäîâàòåëüíîñòü∆τD t − τ − áóêâîé L (îò àíãë. late çàïàçäûâàòü). Èç ôîðìóëû2 (7.1) ñëåäóåò, ÷òî äèñêðèìèíàòîð çàäåðæêè ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàíâ âèäå äâóõ êîððåëÿòîðîâ, íà îïîðíûå âõîäû êîòîðûõ ïîäàþòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòè E è L. Íà ðèñ. 7.5 ïðèâåäåí ïðèìåð ñõåìû ñëåæåíèÿ çà çàäåðæêîé (ÑÑÇ), ïîñòðîåííîé ïî òàêîìó ïðèíöèïó.Ãåíåðàòîð îïîðíîãî ñèãíàëà ñîäåðæèò ôîðìèðîâàòåëü ÏÑÏ, âûõîäíîé ñèãíàë êîòîðîãî ïîñòóïàåò íà òðåõáèòîâûé ðåãèñòð ñäâèãà,òàêòèðóåìûé ñ ÷àñòîòîé, â 2 ðàçà ïðåâûøàþùåé òàêòîâóþ ÷àñòîòóÏÑÏ. Ñ êðàéíèõ îòâîäîâ ýòîãî ðåãèñòðà ñíèìàþòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòè E è L, êîòîðûå ïîñòóïàþò íà îïîðíûå âõîäû êâàäðàòóðíûõêîððåëÿòîðîâ, àíàëîãè÷íûõ ðàññìîòðåííûì âûøå.
Ïîëó÷åííûå íàâûõîäå íàêàïëèâàþùèõ ñóììàòîðîâ êâàäðàòóðíûå ñîñòàâëÿþùèåIL, QL, IE, QE ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé E è L èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ðàñ÷åòàñèãíàëà ðàññîãëàñîâàíèÿ (îøèáêè) uτ.  íåêîòîðûõ òèïàõ äèñêðèìèíàòîðîâ èñïîëüçóþò òðåòüþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü, ñíèìàåìóþ ñîñðåäíåãî îòâîäà ðåãèñòðà è îáîçíà÷åìóþ áóêâîé P (îò àíãë.
prompt â äàííûé ìîìåíò, íåçàìåäëèòåëüíî).Íà ïðàêòèêå ïðèìåíÿþòñÿ ðàçëè÷íûå àëãîðèòìû âû÷èñëåíèÿ ñèãíàëà uτ îøèáêè. Íåïîñðåäñòâåííî èç ôîðìóëû (7.1) ñëåäóåò àëãîðèòìD t −τ+uτ = I E 2 + QE2 − I L 2 + QL2 .(7.2)Ýòîò àëãîðèòì îáåñïå÷èâàåò õîðîøèå õàðàêòåðèñòèêè â îáëàñòèìàëûõ îòêëîíåíèé ∆τ, íî êðóòèçíà åãî äèñêðèìèíàòîðíîé õàðàêòåðèñòèêè uτ = f (∆τ) çàâèñèò îò àìïëèòóäû ñèãíàëà.
Äëÿ óñòðàíåíèÿýòîãî íåäîñòàòêà ââîäèòñÿ íîðìèðîâêà ñèãíàëà îøèáêè uτ:95uτ =I E2 + QE2 − I L2 + QL2I E2+ QE2+I L2+ QL2,(7.3)îäíàêî ïðè ýòîì âîçðàñòàþò âû÷èñëèòåëüíûå çàòðàòû. Ïîýòîìó íàïðàêòèêå ïðåäïî÷òåíèå îòäàþò òðåõêàíàëüíîìó (E, P, L) àëãîðèòìóuτ = ( I E − I L ) I P + (QE − QL ) QP ,(7.4)êîòîðûé ïðàêòè÷åñêè íå óñòóïàåò (7.3) ïî õàðàêòåðèñòèêàì è ïðèýòîì òðåáóåò ìèíèìàëüíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ çàòðàò. Äëÿ ðåàëèçàöèè ýòîãî àëãîðèòìà â ñõåìó, èçîáðàæåííóþ íà ðèñ. 7.5, äîáàâëÿåòñÿ åùå îäèí êâàäðàòóðíûé êîððåëÿòîð, íà êîòîðûé â êà÷åñòâå îïîðíîé ïîäàåòñÿ Ð-ïîñëåäîâàòåëüíîñòü.Ñ âûõîäà äèñêðèìèíàòîðà ñèãíàë ðàññîãëàñîâàíèÿ uτ ÷åðåç ñãëàæèâàþùèé ôèëüòð ïîñòóïàåò íà ÃÏÑÏ äëÿ óïðàâëåíèÿ âðåìåííûìïîëîæåíèåì îïîðíîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Ñòðóêòóðà ñãëàæèâàþùåãî ôèëüòðà îïðåäåëÿåòñÿ ïðèíÿòîé ìîäåëüþ èçìåíåíèé çàäåðæêè, ò.
å. â êîíå÷íîì ñ÷åòå, ïðèíÿòîé ìîäåëüþ äâèæåíèÿ ïîòðåáèòåëÿ. Îáû÷íî â ÀÏ èñïîëüçóþòñÿ ñãëàæèâàþùèå ôèëüòðû íå âûøåòðåòüåãî ïîðÿäêà.Êàíàë îöåíêè äîïëåðîâñêîé ÷àñòîòû è ôàçû ñèãíàëà. Àëãîðèòì ñëåæåíèÿ çà ÷àñòîòîé è ôàçîé íåñóùåé â ÀÏ ÑÐÍÑ îáû÷íîòàêæå èìååò äâóõýòàïíóþ ñòðóêòóðó, ïîñêîëüêó ïîãðåøíîñòü îöåíîê FˆÄ , ïîëó÷àåìûõ íà ýòàïå îáíàðóæåíèÿ (ïîðÿäêà ñîòåí ãåðö,ñì. âûøå), ïðåâûøàåò ïîëîñó çàõâàòà ôàçîâîé àâòîïîäñòðîéêè ÷àñòîòû (ÔÀÏ), èìåþùóþ ïîðÿäîê 50 Ãö. Ïîýòîìó ïåðâûì ýòàïîìäîïëåðîâñêîé ôèëüòðàöèè ÿâëÿåòñÿ óòî÷íåíèå âåëè÷èíû FÄ, ðåàëèçóåìîå ñõåìîé ÷àñòîòíîé àâòîïîäñòðîéêè (×ÀÏ), à çàòåì ñèñòåìà ïåðåõîäèò â ðåæèì ñëåæåíèÿ çà ôàçîé. Ïðè ýòîì îöåíêà äîïëåðîâñêîãî ñäâèãà FÄ ôîðìèðóåòñÿ óæå íå íåïîñðåäñòâåííî ïóòåì ñëåæåíèÿ çà ÷àñòîòîé íåñóùåé, à äèôôåðåíöèðîâàíèåì îöåíêè ôàçûíåñóùåé ϕˆ , âû÷èñëÿåìîé ôàçîâûì äèñêðèìèíàòîðîì.Èçâåñòíî, ÷òî ÷àñòîòíûé äèñêðèìèíàòîð ìîæíî ðåàëèçîâàòüïóòåì ñîîòâåòñâóþùåé îáðàáîòêè îòñ÷åòîâ ñèíôàçíîé è êâàäðàòóðíîé ñîñòàâëÿþùèõ I è Q, ïîëó÷åííûõ â ñìåæíûå ìîìåíòû âðåìåíè tk1; tk.
Íàèáîëåå ïðîñòîé â âû÷èñëèòåëüíîì îòíîøåíèè è îäíîâðåìåííî áëèçêèé ê îïòèìàëüíîìó àëãîðèòì ÷àñòîòíîãî äèñêðèìèíàòîðà èìååò âèä: u f = I k −1Qk − I k Qk −1. Ñõåìà ×ÀÏ, ðåàëèçóþùàÿòàêîé àëãîðèòì, ïðèâåäåíà íà ðèñ. 7.6.Îïòèìàëüíûé àëãîðèòì ñëåæåíèÿ çà ôàçîé â îáùåì ñëó÷àå èìååò äîñòàòî÷íî ñëîæíóþ ñòðóêòóðó. Åãî óïðîùåíèå âîçìîæíî ñ ó÷å96Ðèñ. 7.6. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ×ÀÏÐèñ. 7.7. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ÔÀÏ97òîì òîãî ôàêòà, ÷òî â ìîìåíò ïåðåõîäà ê ñëåæåíèþ çà ôàçîé íàêîïëåííîå îòíîøåíèå Ðñ /Ðø óæå äîñòàòî÷íî âåëèêî (ïîðÿäêà 10 äÁ èáîëåå). Èçâåñòåí ðÿä êâàçèîïòèìàëüíûõ àëãîðèòìîâ ñëåæåíèÿ çàôàçîé, ïîëó÷åííûõ ñ ó÷åòîì óêàçàííîãî óñëîâèÿ: Êîñòàñà, àðêòàíãåíñíûé è äð.
Íà ðèñ 7.7 ïðèâåäåíà èñïîëüçóåìàÿ íà ïðàêòèêå ñõåìà ÔÀÏ, ðåàëèçóþùàÿ àëãîðèòì âèäàu (ϕ k ) = Qk sign (I k ),õàðàêòåðèñòèêè êîòîðîãî áëèçêè ê îïòèìàëüíûì, à âû÷èñëèòåëüíûå çàòðàòû ìèíèìàëüíû.Î÷åâèäíî, ÷òî åñëè èñêëþ÷èòü îïåðàöèþ sign, ïîëó÷èì êëàññè÷åñêèé âàðèàíò ñõåìû Êîñòàñà: u (ϕk ) = Qk ( I k ).Èç ñðàâíåíèÿ ðèñ. 7.6 è 7.7 ñëåäóåò, ÷òî àëãîðèòìû ×ÀÏ è ÔÀÏèìåþò ìíîãî îáùåãî è ìîãóò áûòü ðåàëèçîâàíû ñ ïîìîùüþ åäèíîéñõåìû. Ïåðåõîä îò àëãîðèòìà ×ÀÏ ê ÔÀÏ ïðè ýòîì ñâîäèòñÿ ê íåáîëüøîìó ÷èñëó êîììóòàöèé.Ïîðÿäîê è ïàðàìåòðû ñãëàæèâàþùåãî ôèëüòðà â öåïè îáðàòíîéñâÿçè, êàê è â ÑÑÇ, îïðåäåëÿþòñÿ âûáðàííîé ìîäåëüþ äèíàìèêèïîòðåáèòåëÿ.
Îòìåòèì, ÷òî ïàðàìåòðû (ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ è (èëè)êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ) öåïè îáðàòíîé ñâÿçè ìîãóò â ïðîöåññå íàáëþäåíèÿ èçìåíÿòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò ïîëó÷åííûõ îöåíîê, ò. å.ïðîöåäóðà ôèëüòðàöèè ìîæåò áûòü àäàïòèâíîé.Êîìïëåêñíàÿ ôèëüòðàöèÿ îöåíîê ÐÍÏ. Îïèñàííûå âûøå àëãîðèòìû ôèëüòðàöèè, êàê óæå óêàçûâàëîñü, ïîëó÷åíû ïðè äîïóùåíèè î íåçàâèñèìîñòè îöåíîê ïñåâäîçàäåðæêè, äîïëåðîâñêîãî ñäâèãà è ôàçû íàâèãàöèîííîãî ñèãíàëà.
 ñîâðåìåííîé ÀÏ âñå ÷àùåèñïîëüçóþòñÿ êîìïëåêñíûå ôèëüòðû, ó÷èòûâàþùèå âçàèìîñâÿçüóêàçàííûõ ïàðàìåòðîâ. Ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî êîìïëåêñíàÿ (ñîâìåñòíàÿ) ôèëüòðàöèÿ èçìåðåíèé çàäåðæêè îãèáàþùåé è äîïëåðîâñêîãî ñäâèãà â íåêîãåðåíòíîì ïðèåìíèêå ïîçâîëÿåò â íåñêîëüêî ðàçñíèçèòü øóìîâóþ ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèé çàäåðæêè. ( òåõíè÷åñêîé ëèòåðàòóðå òàêîé ïðèåì ïîëó÷èë íàçâàíèå «äîïëåðîâñêîé ïîääåðæêè èçìåðåíèé ïî îãèáàþùåé».)  êîãåðåíòíîì ïðèåìíèêå ñóùåñòâóåò âîçìîæíîñòü ôàçîâîé «ïîääåðæêè» óêàçàííûõ èçìåðåíèé,îäíàêî íåïîñðåäñòâåííîå èçâëå÷åíèå èç ôàçû ñèãíàëà èíôîðìàöèèîá åãî çàäåðæêå ñâÿçàíî ñ ïðîáëåìîé íåîäíîçíà÷íîñòè ôàçîâûõ èçìåðåíèé (ïîäðîáíî ñì.
ðàçä. 10).  òî æå âðåìÿ â ñèñòåìå ñëåæåíèÿ çà ôàçîé ôîðìèðóåòñÿ äîñòàòî÷íî òî÷íàÿ è îäíîçíà÷íàÿ îöåíêàäîïëåðîâñêîãî ñäâèãà ÷àñòîòû, êîòîðóþ ìîæíî èñïîëüçîâàòü â êîìïëåêñíîì ôèëüòðå.  ðåçóëüòàòå òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ çàäåðæêè âîç98ðàñòàåò â 10 è áîëåå ðàç ïî ñðàâíåíèþ ñ àâòîíîìíîé ñèñòåìîé ñëåæåíèÿ [2].Êàíàë âûäåëåíèÿ íàâèãàöèîííîé èíôîðìàöèè.
 êàíàëå âûäåëåíèÿ ÍÈ, ïåðåäàâàåìîé ïóòåì íèçêî÷àñòîòíîé îòíîñèòåëüíîéôàçîâîé ìàíèïóëÿöèè (ÎÔÌ), èñïîëüçóåòñÿ ñèãíàë íà âûõîäå îäíîãî èç êâàäðàòóðíûõ êîððåëÿòîðîâ.Àëãîðèòì âûäåëåíèÿ ÍÈ ñâîäèòñÿ ê îïðåäåëåíèþ çíàêà îòñ÷åòîâ êâàäðàòóðíîé ñîñòàâëÿþùåé:ˆ = sign I .ϑkkˆ çàòåì ïîñòóïàþò â ñõåìó äåìîäóëÿÏîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ ϑköèè íàâèãàöèîííîé èíôîðìàöèè.Ïðèìåð ñòðóêòóðíîé ñõåìû êàíàëà äåøèôðàöèè ÍÈ äëÿ ÑÐÍÑÃËÎÍÀÑÑ ïðèâåäåí íà ðèñ.
7.8.Ðèñ. 7.8. Cõåìà êàíàëà äåøèôðàöèè ÍÈ äëÿ ÑÐÍÑ ÃËÎÍÀÑÑÁëîê âûäåëåíèÿ ñèíõðîñèìâîëîâ, ôèêñèðóÿ ìîìåíòû ñìåíû ïîˆ , âûäåëÿåò èìïóëüñû ñèìâîëüíîé ñèíõðîíèëÿðíîñòè ñèãíàëà ϑkçàöèè áèäâîè÷íîãî êîäà ÷àñòîòû 100 Ãö (ñì. ðàçä. 5). Ýòè èìïóëüñû èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ñèìâîëüíîé ñèíõðîíèçàöèè áëîêîâ âûäåëåíèÿ ìåòêè âðåìåíè, áëîêà ôîðìèðîâàíèÿ âñïîìîãàòåëüíîãî ìåàíäðà÷àñòîòû 100 Ãö è áëîêà âûäåëåíèÿ áèäâîè÷íîãî êîäà. áëîêå âûäåëåíèÿ ìåòêè âðåìåíè ïîñëå ñâåðòêè íà êîððåëÿòîˆ è îïîðíîé ÏÑÏ ÌÂ, ãåíåðèðå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè çíà÷åíèé ϑkðóåìîé â ÀÏ, ôîðìèðóåòñÿ èìïóëüñ, ñèíõðîííûé ñ çàäíèì ôðîí99òîì 30-ãî ñèìâîëà êîäà ÌÂ, ñîâïàäàþùèé ñ äâóõñåêóíäíîé ìåòêîé.  ðåçóëüòàòå ñóììèðîâàíèÿ ïî mod2 âñïîìîãàòåëüíîãî ìåàíäðà è áèäâîè÷íîãî êîäà âûäåëÿþòñÿ èìïóëüñû ñèìâîëüíîé ÷àñòîòû50 Ãö èíôîðìàöèîííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè (âîññòàíàâëèâàþòñÿñèìâîëû ÍÈ), êîòîðûå ïîäâåðãàþòñÿ äîïîëíèòåëüíîìó ñãëàæèâàíèþ íà èíòåðâàëå 20 ìñ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
