Разделы №9 и №10. Принципы построения НАП. Алгоритмы поиска и обнаружения (1151979), страница 2
Текст из файла (страница 2)
На первом этапе (грубый поиск)получены оценки фазы кода в пределах периода ПСП и грубая оценкачастоты несущей. Далее рассматривается алгоритм оценки частоты несущей(в окрестности полученной ранее грубой оценки частоты) и задержкисимволов ЦИ (тактовой или символьной задержки) – вектор {τ c ,if j}i =1:K , j =1:L– но уже на интервале 50…100 мс. В таком алгоритме осуществляетсяперебор по K значениям задержек границ символов ЦИ (в большинствеслучаев K может определяться как отношение длительности символа ЦИ кпериоду ПСП) и L ячейкам по частоте ( L = ∆f груб . ∆f точн.
). Несколько болееподробно такой алгоритм рассмотрен в следующей статье: Харисов В.Н.,ГоловинП.М.,ПельтинА.В.Оптимальныйалгоритмтактовойсинхронизации без ограничения времени накопления // Радиотехника 2014.№9.Рассмотрим второй вариант структуры, когда сигнал содержит толькодальномерный код ПСП.
Необходимо при этом иметь в виду, что ПСП могутбыть как периодическими, так и непериодическими (неповторяющимися).При этом периодические ПСП могут иметь относительно короткий период(1…20 мс), так и достаточно длинный период (от 1 с до нескольких суток).Если в сигнале используется ПСП с относительно коротким периодом, товозможно использование фактически любого варианта реализации алгоритмапоиска и обнаружения.
При этом относительно просто реализуетсянепосредственно вход в синхронизм на интервалах 50…100 мс дляобеспеченияработынепериодическихилиследящихоченьсхем.длинныхИспользованиеПСПфактическивсигналеисключаетприменение таких методов как параллельный поиск по задержке с помощьюБПФ.При разработке алгоритмов входа в синхронизм по Pilot-компонентам,содержащий дальномерный код (ПСП) и дополнительный известный ипериодический оверлейный код, синхронизированный с символами ЦИвозможно следующие подходы:1.
двухэтапная процедура грубого поиска на интервале 5…10 мс всочетании с алгоритмом точного входа в синхронизм наинтервале 50…100 мс (рассмотрен выше для сигналов с ЦИ);2. вход в синхронизм сразу на интервале времени не менее50…100 мс, содержащем полный период оверлейного кода;3. какие либо иные варианты реализации алгоритма входа всинхронизмсоценкой{τвектораiτ c ,kf j}i =1:N , k =1:L , j =1:L,включающего фазу кода в пределах периода кода, тактовую(символьную) задержку и частоту несущей.Рассмотрим некоторые особенности реализации алгоритмов поиска.Основныминаправлениямисовершенствованияпоследнихявляетсяповышение точности оценки параметров сигнала (задержки и частоты) иповышение быстродействия алгоритма.С точки зрения точности оценки наиболее критичным (с точки зрениядальнейшего обеспечения входа в синхронизм схем слежения) параметромявляется частота сигнала.
Наиболее очевидный способ повышения точностиоценкичастоты–увеличениеинтерваланакоплениясигналасодновременным уменьшением ячейки поиска по частоте. Непосредственноеприменение («в лоб») такого подхода для всего диапазона поиска по частоте(для навигационных сигналов таковой составляет ~10 кГц (-5 кГц…+5 кГц))приведет к соответствующему росту числа ячеек по частоте и времениработы алгоритма. Отметим, что именно такой подход предписываетоптимальный алгоритм оценки постоянной частоты: поиск максимума ФП почастоте (в пределе в непрерывной области) Рассмотрим относительнопростые и распространенные способы обхода этого явления.Первый вариант.
Разбиение процедуры поиска по частоте на сетке стребуемой мелкой ячейкой (~10…20 Гц) на два этапа: поиск по всемудиапазону с грубой ячейкой по частоте (~200…500 Гц) и поиск в окрестностигрубой оценки (диапазон писка равен величине грубой ячейки) с требуемоймелкой ячейкой по частоте (~10…20 Гц). Например, если требуется оценитьчастоту с погрешностью ~10 Гц (размер мелкой ячейки ~20 Гц), то дляперебора диапазона 10 кГц использование подхода «в лоб» требует перебораN f = 104 20 = 500 ячеек. Использование двухэтапной процедуры с размерамигрубойячейки200 ГцимелкойN f = 104 200 + 200 20 = 50 + 10 = 60ячейкиячеек.20 ГцТотребуетестьперебораполучаемпочтидесятикратный выигрыш по числу частотных ячеек. Легко заметить, что вслучае оценки частоты такой вариант поиска фактически соответствуетоптимальномуалгоритму(приэтомочевидноепредположениеодномодовости ФП по частоте позволяет сконцентрировать перебор вотносительнонебольшойокрестностимаксимумаиповыситьбыстродействие алгоритма).Второй вариант.
Использование параболической интерполяции.Основная идея состоит в том, что график функции неопределенности почастоте в сечении ε τ = 0 (нулевое рассогласование по задержке) достаточнохорошо описывается параболой. Для хорошей аппроксимации параболыдостаточно трех точек, одна из которых находится в окрестности вершины(соответствует грубой оценки частоты), а две другие по разные стороны отвершины (максимума). В этом случае алгоритм состоит из следующихэтапов:1. перебор в заданном диапазоне частот с грубой ячейкой почастоте (~200…500 Гц) и поиск максимума с запоминаниемзначения отклика коррелятора для грубой оценки частоты fˆcor ;2. расчет откликов коррелятора для значений частоты отстроенныхотносительно грубой оценки вниз и вверх на величину порядка∼ 0, 25 haccum , где haccum – интервал накопления при поиске;3.
расчет поправки ∆f cor для грубой оценки частоты и расчетточной оценки частоты fˆacc .Расчет поправки ∆f cor для грубой оценки частоты при параболическойинтерполяции осуществляется следующим образом:∆f cor =IQ fˆ +∆f − IQ fˆ −∆f∆f⋅2 2 ⋅ IQ ˆ − IQ ˆ+ IQff +∆f(corcorcorcorfˆcor −∆f),где ∆f – отстройка относительно грубой оценки частоты; IQ fˆcorIQ fˆcor−∆fIQ fˆcor+∆fи– амплитуды откликов корреляторов для грубой оценки частоты ипри отстроенных частотах вверх и вниз на ∆f соответственно.На рисунке 10.5 схематично показана параболическая интерполяциядля оценки частоты.ρ (ε f )IQ fˆcorIQfˆcor −∆fIQ fˆcor∆f+∆f∆fεfРисунок 10.5При этом необходимо иметь в виду, что такой подход дает хорошийрезультат только при относительно хорошем отношении сигнал-шум вотсчетекоррелятора.Приневысокомэнергопотенциалесигналапараболическая интерполяция может приводить к аномальным ошибкам (вэтом случае для улучшения характеристик необходимо увеличить интервалнакопления для оценки частоты)..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
