Раздел №13. Алгоритмы одноэтапной обработки (1151975), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Так же как и там, здесь возникает проблемамногомодальности АПВ, которая может быть преодолена с помощью МДП.Рассмотрим кратко именно такой вариант.В соответствии с таким подходом введем в рассмотрение следующийвектор состояния:λ = [X VA τfφ] ,(13.17)где X , V и A – пространственные координаты, вектор скорости и ускорениясоответственно; τ иf– отклонение метки времени и частоты ОГ;φ = [ϕ1 ϕ 2 … ϕ N ] – вектор дополнительных переменных, связанных сфазами наблюдаемых сигналов НКА.Так же, как и в алгоритме объединенной синхронизации, междукомпонентами ВС (13.17) устанавливается связь:ɺ = V , Vɺ = A, τɺ = f ,X(X − X ) (V − V ) +ϕɺ =TiiX − Xijгде Hɶ j = cos α jcos β jf = Hɶ j ⋅ ( V − Vi ) + f ,(13.18)ɶ , содержащаяcos γ j  – j-я строка матрицы Hнаправляющие косинусы для j-го НКА.Таким образом, через (13.18) задается связь динамики фаз несущих длянаблюдаемых сигналов НКА с пространственными параметрами движенияприемника (координатами и вектором скорости).Многомерный дискриминаторПоаналогииснекогерентнымалгоритмоммногомерныйдискриминатор задается выражением:()()∂ ln  p ξ1M τ ( λ ) , φ ( λ )   ∂ν ( λ ) T ∂ ln  p ξ1M ν ( λ ) u==⋅= HT ⋅ u ν ,T ∂λ∂ν ∂λ где ν =  τ T(13.20)TφT  – вектор наблюдаемых РНП.В отличии от рассмотренного выше некогерентного одноэтапногоалгоритма в данном случае векторный дискриминатор по РНП в (13.20) будетсодержатьДЗОu ν = uτ ,1 … uτ , Nидискриминаторыпофазенесущей:Tuϕ ,1 … uϕ ,1  .Матрица связи ВС и РНП H будет меть вид: ∂τ ∂XTH= 00 00 0∂τ∂τ0000 ɶ 0 0 1H0 0 N ×1=.∂φ   0 0 0 0 0 I N × N ∂φT (13.21)Структура одноэтапного когерентного алгоритма в целом схожа стаковым для некогерентной обработки и показана на рисунке 13.4.Рисунок 13.4 – Структура когерентного одноэтапного приемникаОдноэтапные алгоритмы имеет следующие основные преимуществаперед алгоритмами обработки, построенными по двухэтапной процедуре:1.

ростпомехоустойчивостиприбольшомколичествеодновременно обрабатываемых сигналов (данный эффект имеетместотольководноэтапныхалгоритмахскогерентнойобработкой и в алгоритмах типа МФАП);2. способность быстро подхватывать и включать в обработку(слежение) сигналы после кратковременного пропадания.13.1. Алгоритм многосигнальной ФАПАлгоритм МФАП с одной стороны представляет собой усеченный (внекоторомсмысле)вариантрассмотренноговышеодноэтапногокогерентного алгоритма, с другой – алгоритм совместного (совокупного)слежения за фазами наблюдаемых сигналов НКА.Исходным посылом и целью разработки такого алгоритма былиследующие. В начале было отмечено, что в плане точности оценки векторасостояния потребителя одноэтапная обработка по сравнению с двухэтапнойпреимуществ не имеет.

Но как показали исследования при включении водноэтапныйкогерентныйконтурслеженияалгоритм)оценкуфазнесущихпомехоустойчивость(одноэтапныйприемникарастетпропорционально числу обрабатываемых сигналов. С другой стороныреализация полноценного одноэтапного алгоритма с оценкой координат ивектора скорости в едином контуре достаточно сложна в реализации. Изсинтеза одноэтапного когерентного алгоритма видно, что фазы наблюдаемыхсигналов φ = [ϕ1 ϕ 2 … ϕ N ] непосредственно связаны только с векторомскорости V и смещением частоты ОГ f .

При этом прямая связь фаз спространственными координатами приемника X и смещением меткивремени ОГ τ отсутствует. Поэтому возникла идея разработки алгоритмасовместной обработки (слежения) фаз несущих всех наблюдаемых сигналовНКАвединомодноэтапномконтуребезвключенияоценкипространственных координат X и смещения метки времени ОГ τ .Последние (координаты X и смещение τ ) считаются известными сдостаточной степень точности, необходимой для работы контура МФАП:оценки этих величин получаются фактически в результате двухэтапнойпроцедуры оценивания как в обычном приемнике.ЗадачасинтезаалгоритмаМФАПобразом.

Модель наблюдения имеет вид:формулируетсяследующимξ ( tk ) = ∑ s j ( tk , τ k , j , ϕk , j , θ НС ,k , j ) + n ( tk )Nj =1= ∑ Aj G ДК , j ( tk − τ k , j ) cos (ω0, j tk + ϕk , j + π ⋅ θ НС ,k , j ) + n ( tk ) .N(13.22)j =1Функция правдоподобия для наблюдения (13.22) после усреднения посимволам ЦИ при группировании наблюдений на интервале времени h :N1 Mp ξ1M τ, φ = Cɶ1 ⋅ ∏ ch  2 ∑ ξ ( tk , p ) ⋅ s j ( tk , p )  =j =1σ n p =1N1 Mɶ= C1 ⋅ ∏ ch  2 ∑ ξ ( tk , p ) ⋅ Aj G ДК , j ( tk , p − τ k , j ) cos (ω0, j tk , p + ϕ k , j ) .j =1σ n p =1()(13.23)Далее вводится следующий вектор состояния:λ = [V Afφ] .(13.24)Видно, что ВС (13.24) фактически представляет собой вектор (13.17) свыброшенными координатами X и смещением метки времени ОГ τ .Связь между компонентами ВС (13.24) устанавливается следующая:Vɺ = A ,(X − X ) (V − V ) +ϕɺ =Tijгде Hɶ j = cos α jiX − Xicos β jf = Hɶ j ⋅ ( V − Vi ) + f ,(13.25)ɶ , содержащаяcos γ j  – j-я строка матрицы Hнаправляющие косинусы для j-го НКА.Существенным моментом при синтезе МФАП является тот факт, чтофазы φ = [ϕ1 ϕ 2 … ϕ N ] разделяются на общую φ X и индивидуальную φ 0фазы:φ = φ X + φ0 ,ϕ j = ϕ j , X + ϕ j ,0 .(13.26)Общие фазы ϕ j , X названы так потому, что их динамика определяетсядвижением приемника и нестабильностью ОГ (т.е.

общей для всех сигналовчастью). Сами общие фазы ϕ j , X при этом определяются геометрическойдальностью от приемника до НКА и смещением метки времени ОГ.Собственно динамика фаз ϕ j , X и описывается выражением (13.25). Динамикаже индивидуальных фаз ϕ j ,0 определяется дополнительными фазовымиискажениями индивидуальными для каждого НКА (неточность эфемерид,неточность учета ионосферы, тропосферы, диаграммы направленностиантенной системы приемника и т.п.).

Такое представление для фаз несущихпозволяет с одной стороны аккуратно учесть поведение фаз несущих каждогосигнала, а с другой – организовать в итоговом алгоритме общий контурсовокупного слежения в полном соответствии с идеологией одноэтапныхалгоритмов.Далее синтез МФАП осуществляется по традиционной методике. Приэтом несложно заметить, что при синтезе многомерного дискриминатора вего составе возникает векторный дискриминатор по РНП состоящий толькоTиз дискриминаторов по фазам несущих: u ν = uϕ ,1 … uϕ , N  .При этом матрица связи ВС и РНП имеет вид:H=∂ν ( λ ) = 0 0 0∂λ T∂φ = [0 0 0 I N ×N ] .∂φT Преобразованием исходных уравнений для МФАП можно показать,что контур алгоритма распадается на общие по всем сигналам контурыоценкискорости ииндивидуальныепоускорения и приращения координат, акаждомусигналуконтурытакжеслежениязаиндивидуальными фазами ϕ j ,0 .

Структура такого алгоритма показана нарисунке 13.5.VTr ,td xˆ tR (xx4×4 )ˆVtdxˆ tEET%ΦvTK (tR0(e )j TR04×4 )= R vx R −xx1⋅ dxˆ tξ tmsλ ,tsλ ,tsλ ,tРисунок 13.5 – Структура алгоритма МФАП.АлгоритмМФАПимеетследующиепреимуществапередтрадиционными автономными схемами слежения за фазами сигналов вдвухэтапной НАП:1. повышение помехоустойчивости в ≈ N 3 раз (в приемнике дляподвижного потребителя) в≈Nстационарного потребителя) ( Nраз (в приемнике для– число обрабатываемыхсигналов);2.

устойчивая работа и быстрый перезахват при кратковременномпропадании одного или нескольких сигналов.На рисунке 13.6 показаны зависимости погрешности (СКО) оценкифазы несущей от энергопотенциала сигнала при различном числе mобрабатываемых сигналов НКА.σ ϕ , град.m = 50m = 30m = 10m =1qc n 0 , дБГцРисунок 13.6На приведенном рисунке m=1 соответствует автономной схеме ФАП..

Характеристики

Список файлов лекций