ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Схема приемника с одноэтапной обработкой сигналов в когерентном режиме приведена на рис. 6.46. ь( Рис. 6.46. Схема приемника с одноэтапной обработкой сигналов в когерентном режиме На выходе схемы приемника с одноэтапной обработкой сигналов формируется оценка вектора состояния потребителя х», . 6.5.3. Синтез одноэтапного алгоритма обработки сигналов для некогерентного режима работы В некогерентном режиме работы, также как и в когерентном режиме, многомерная следящая система состоит из многомерного дискриминатора и интегрированного сглаживающего фильтра.
Рассмотрим раздельно синтез многомерного дискриминатора и интегрированного сглаживающего фильтра. 222 Глава б С учетом представления (6.269) выражение (6.275) можно преобразовать к виду ." 1,(х,(г,.(к~ >),ш,.(х~,))) дх,(т,(х„,))(дт,.(х~ <)) и (х )=~~ ,, 1,~Х,(г,(х,,),и~(х„,))) д; д дХ, (в„(х~, )) (дв„(х„, ) (6.276) ,~т ,~т Введем два подвектора хр„-— ~х~ у„~~ Д„~ и ху~ = Так как псевдо задержки т, (х~,), 1= 1,и зависят только от хр, а псевдо доплеровские частоты м„, 1=1,п — только от х„, многомерный дискриминатор (6.276) распадается на две группы дискриминаторов, для которых введем соответствующие подвекторы 1,(Х(г,(х~ ~),й„,(х~,))) дХ,(г;(хр~,)) дт,.(х ~,) ,, 10(Х,(т,(х~,),в„(х~,))) дг; дхр г 1,(Х,(г,(х~ ~),й„,(х~ ~))) дХ,(йл,(ху~,)) дй,.(ху,,) "дх ~1,(Х,(г,(х,,),в„(х„,))) дй„д*, Приведем дискриминаторы (6.277), определенные для псевдо задержки г,-(х~,) и псевдо доплеровского смещения частоты ж„,, к дискриминаторам по псевдо дальности и псевдо скорости, учитывая, что Р = ИД/й = — Лв /(2ю) иД=гс: Д, (хр) — 2лФ; (ху) Д, (хр) (Д, (хр) — 2~гР;.
(х„) дД, дхр Д, (хр) — 2~г~'; (ху ) — 2юГ (ху ) "Лку ~ = (Д, (хр) — 2~г1; (ху) ду; дху Из (4.1), (4.9) следует 224 Методы и алгоритмы обработки сигналов и извлечения информации дД,(х~) =~ — сов(а,) — соя(р",) — сов(у,) 1~, дГ (хк) = ~ — сов(а,) — сов(,о,) — сов(у,) 1~, дхк где соя(а,),соя(р',),сов(у,) — направляющие косинусы линии т'-й НС— потребитель. Определим частные дискриминаторы псевдо дальности Д, (хо) — 2~ГР; (хк ) Д', (хо) (6.279) Д, (хр) — 2кР; (хг) дД; и псевдо скорости Ц (хд) — 2юР, (хг ) — 2згР; (х„) В, (хо) -2лР; (х ) д~с (6.280) характеризующие обработку сигнала каждого из видимых навигационных спутников.
Тогда, учитывая определение (6.214), соотношения (6.277) можно записать в виде т т.тт пл, ~ — — ~и~,~ и ~ ил,~ и д «~ =Н н т тЪТ "л*,,и = или„,~ илгу,~ или,,~ или',~ =" ",,к,~ * (6.281) 8-Ю26 225 ~т ~т где н д — — и„д и д ... и„д ~,ичи=и„к и„~ " ич Из (6.281) следует, что многомерный дискриминатор по вектору координат потребителя хо ~ = ~х~ у~ ~„Д' ~' строится на основе дискриминаторов дальности (задержки сигналов) по каждому НС и матрицы направляющих косинусов Й, а многомерный дискриминатор по составляющим вектора скорости потре,~т бителя х~ ~ = ~Р; ~ Р' ~ 1; ~ Р~ ~ — на основе дискриминаторов скорости (доплеровских смещений частот) по каждому НС и той же матрицы направляющих косинусов Й.
В качестве частных дискриминаторов дальности и скорости (за- Глава 6 и тор н„= и„„и„~ и„, и„~ и„, и„,; и„д и„р ~ и фактически сводится к комму- тации входов и выходов. у~ь ь1) Рис. 6.47. Обобщенная схема многомерного дискриминатора некогерентного приемника с одноэтапной обработкой 6.5.3.2. Синтез сглаживающего фильтра Для синтеза сглаживающего фильтра многомерной следящей системы некогерентного приемника с одноэтапной обработкой сигналов также можно использовать методику линеаризации многомерного дискриминатора с последующим использованием теории оптимальной линейной фильтрации эквивалентных наблюдений, приведенных к оцениваемым параметрам.
Однако для приемников с одноэтапной обработкой данная процедура оказывается более сложной, чем в случае приемников с двухэтапной обработкой. Прежде всего следует отметить, что многомерный дискриминатор, приведенный на рис. 6.46, содержит два типа нелинейностей. Одна из них обусловлена нелинейной связью псевдо задержки (псевдо дальности) и псевдо доплеровского смещения частоты (псевдо скорости) с радиосигналом. В схеме рис. 6.46 этот тип нелинейности характеризует блоки дискриминаторов дальности и скорости. Для линеаризации этих блоков используем тот же подход, что и в п.6.5.2.2.Представим и - и и — ввиде пд; ч,и илд ~с =(~д (вд ~ ) + ~д )с, ич ~- ~ = Уй (в~7 ~ ) + 47 1 (6.282) 226 держки и доплеровского смещения частоты) можно использовать любой из дискриминаторов для некогерентного приемника, описанных в п.
6.3.4. Обобщенная схема многомерного дискриминатора некогерентного приемника с одноэтапной обработкой сигналов приведена на рис. 6.47, где коммутатор выполняет функцию преобразования входных векторов и,„а и и,„, в век- Методы и алгоритмы обработки сигналов и извлечения информации где У~ (ед «), (.~„2 (е~ «) — дискриминационные характеристики дискриминаторов дальности и скорости соответственно; ~- „, л,2 « — шумы на выходах тех же дискриминаторов; е- « =Д,« — Д,«, е- « =Р",« — Г« — ошибки оценки г' псевдо дальности и псевдо скорости. Примеры расчета статистических характеристик различных типов дискриминаторов приведены в Приложении к гл.
6. Линеаризуем дискриминационные характеристики У- (е- ), У„-, (е;, ) и представим (6.282) в виде ".д =~.дед +~д, и.к, =~.г", +Ф, (6.283) где 5 —, 5 - — крутизны соответствующих дискриминационных характерилдд; ' л)'г стик. Соотношения (6.283) линейны по ошибкам оценок псевдо дальности и псевдо скорости, но они нелинейны относительно ошибок оценок координат потребителя е„ « = х« — х«, е „ = у« — у«, е, « = 㫠— г«, ед « — — Д„ '— Д«.
Это второй тип нелинейности в многомерном дискриминаторе. Разложим ошибку е- я ряд е точке оденки яд« = =)х«у«2«Д„') и ограничимся линейными Д;ы« членами разложения дД,. (хр«) дД,«(х, «) дД,«(хр«) Е- = Е «+ Еу«+ Ед«+Ед « = дх« "' ф«У' д~« СОЯ(аг )Ед «Соя(20« )Еу «СОЯ(» г )Ед «+ Ед (6.284) Для ошибки по скорости е- « из определения псевдо скорости !' Г = — сов(а,-) (~г, — Г„) — сов(8,) (à — ~~,) — соя(у,) (Г, — Г„)+Г непосредст- венно имеем Е- = — Соя(а;) Е)г « — СОЯ( В;) Ег «СОЯ(уг) Ер; «+Е)г',« ° (6.285) Следовательно, в результате линеаризации (6.283) получаем и„- =5'„- ( — соя(а,) е,« — соя(,)з)) е « — соя(у,.) е,«+ед «) к,- =Ю -')-со«(а) е,— соя)Лб) е „вЂ” сок)Г) ег «чкг «)еег «Гб2йб) 227 а )т Введем векторы ошибок е„=~е, е„е, ед ~, е„, = =~ек ек ег е,;~ и диагональную матрицу йац(5 ,), на главной диагонали которой на пересече- Глава б и ., =а1»Х)Х ) На, и„- =а»ахр,, ) на„-~,., р т гди йд =)сд» сд „...
с"'- »), й» = с»» с»,» Подставляя (6.287) в 16.281), получаем и„=-н'а»ах)а,- ) на, »сс'С-,, (6.287) и„„, =н'а>ах(ю,») на,, -»н*с (6.288) Введем эквивалентные наблюдения координат потребителя и составляющих вектора скорости Ух / =хо,/с+Ч/э,/ > Ух /, =х/,/с+Ч/,/с> 16.289) -1 где чр/, — — Й'Жая 5'„- Й Й'~— Ч/'/с —— Й'(Иа8 5 // Й Й ~///,. 16.290) Уравнения эквивалентных наблюдений, в принципе, дают решение искомой задачи линеаризации и могут быть использованы для синтеза линейного фильтра Калмана (совместно с уравнениями 16.216), 16.225), описывающими динамику изменения вектора состояния). Учитывая, что (6.289) получается из 16.288) в результате умножения на мат- ~-! -1 рицы В- = Й'61ад Я, — Й) и В- = Й'д!а8 5~;.
Й, преобразуем схему многомерного дискриминатора рис. 6.44 в схему, приведенную на рис. 6.48. В данной схеме на выходе коммутатора при малых ошибках слежения имеем процесс Й„„= (х/, — х„)+ Ч„, компоненты которого упорядочены в соответствии со структурой информативного вектора х/, . После такого упорядочивания можно вести вектор эквивалентных наблюдений у/, = х„+ Ч/„для которых алгоритм оптимальной фильтрации вектора х/, запишем в виде х/, = х~ + 0„ /,К„- (у/, — х) = х„+ К/,й„„, 16.291) Х/с ~/с-1 /с х /с 16.292) 228 нии /'-й строки и /'-го столбца стоит элемент Б„,, а все остальные элементы равны нулю. Тогда для векторов в„„-, и ц - можно записать выражения Методы и алгоритмы обработки сигналов и извлечения информации Д Рис.
6.48. Модифицированная схема многомерного дискриминатора некогерентного приемника с одноэтапной обработкой В данной схеме на выходе коммутатора при малых ошибках слежения имеем процесс Й,~ — — (хт, — х~)+ Ч~, компоненты которого упорядочены в соответствии со структурой информативного вектора х„. После такого упорядочивания можно вести вектор эквивалентных наблюдений у„= х~+т~», для которых алгоритм оптимальной фильтрации вектора х запишем в виде х~ = х~ + 0„~К„- (ут. — х) = х„+ К.„й, (6.291) хс, = Рхс, ~, К1 = 9„1К„-~, ~х/с ~х/с + ~я с ~~х/с ~~'~х/с~ + ~х~~~х (6.292) Таким образом, схема некогерентного приемника с одноэтапной обработкой сигналов имеет вид, приведенный на рис.
6.49. Рис. 6.49. Схема некогерентного приемника с одноэтапной обработкой 229 Глава б и эквивалентные наблюдения ух,/с х~~+//к,/ ~ у/х,/ — ~х/с+///х,/с (6.294) Аналогичные соотношения можно записать для синтеза фильтров по координатам х, у, г, Д'. Синтез оптимальных фильтров в постановке задачи (6.293), (6.294) приведен в п. 6.3.6.5 (уравнения (6.146), (6.147)). При этом необходимо лишь вычислить соответствующие значения дисперсий шумов эквивалентных наблюдений (6.294). В схеме приемника (рис. 6.48) в этом случае вместо одного интегрированного сглаживающего фильтра будут стоять четыре более простых сглаживающих фильтра для фильтрации каждой из координат х, у, ~, Д'.
6.6. Прием сигналов в условиях многолучевости Целью написания данного параграфа является стремление авторов привлечь внимание отечественных специалистов к проблеме обеспечения качественного приема сигнала в условиях многолучевости, которая в настоящее время в отечественной литературе не рассматривается на должном уровне. Тем не менее, ошибки, связанные с многолучевостью, являются одной из составляющих, присущих навигационным измерениям и, как будет показано ниже, без 230 В этой схеме осуществляется совместная фильтрация всех компонент вектора х/,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
