МУ по проведению ПЗ по курсу АП СРНС - Статистический эквивалент коррелятора — различия между версиями
Korogodin (обсуждение | вклад) |
Korogodin (обсуждение | вклад) (→Домашнее задание) |
||
| (не показаны 13 промежуточных версий 1 участника) | |||
| Строка 4: | Строка 4: | ||
* Составить математическую модель выходного сигнала коррелятора | * Составить математическую модель выходного сигнала коррелятора | ||
* Рассчитать характеристики статистического эквивалента коррелятора | * Рассчитать характеристики статистического эквивалента коррелятора | ||
| + | |||
| + | |||
| + | == Требуемое оборудование == | ||
| + | |||
| + | * Проектор | ||
| + | * Учебная доска | ||
| + | |||
== Медиа == | == Медиа == | ||
| Строка 9: | Строка 16: | ||
Занятие проводится на основе [[Media:20110922_АП_СРНС_-_2_занятие.ppt|презентации]]. | Занятие проводится на основе [[Media:20110922_АП_СРНС_-_2_занятие.ppt|презентации]]. | ||
| − | |||
| + | == Положение коррелятора в общей архитектурно-функциональной схеме == | ||
| + | |||
| + | ''Напоминание:'' | ||
| + | |||
| + | Под ''навигационным приемником'' (НАП, навигационной аппаратурой потребителей) понимают совокупность радиотехнических артефактов, предназначенных для определения местоположения, скорости, времени и/или пространственной ориентации их носителя с помощью сигналов спутниковой радионавигационной системы. | ||
| + | |||
| + | [[File:20110921_Functions.png|center|600px]] | ||
| + | |||
| + | Для выполнения своей целевой функции любой навигационный приемник должен решить ряд задач: | ||
| + | # Преобразование электромагнитного излучения в электрические токи радиочастотного диапазона с помощью антенны; | ||
| + | # Перенос навигационных сигналов, принятых антенной, из радиочастотного диапазона (L1, L2) на промежуточную частоту, усиление и частотная селекция; | ||
| + | # Дискретизация и квантование сигнала промежуточной частоты; | ||
| + | # Оценка информативных параметров радиосигналов, для чего в современных приемниках производится поиск сигналов, передача на слежение и слежение за навигационными сигналами. | ||
| + | # Прием цифрового сообщения, передаваемого в радиосигналах; | ||
| + | # Расчет положения, ориентации, скорости и времени потребителя по накопленной информации, измеренным параметрам радиосигнала, принятому сообщению и информации от дополнительных источников; | ||
| + | # Взаимодействие с потребителем с помощью того или иного интерфейса: прием команд и выдача координатно-временного обеспечения. | ||
| + | |||
| + | Устройства, решающие задачу 1, называют антенным модулем; задачи 2-3 – радиочастотным блоком (или front-end'ом); задачи 1-2 – радиочастотной частью НАП; задачи 3-7 – устройством цифровой обработки; задачи 2-7 – модулем навигационного приемника. | ||
| + | |||
| + | На прошлых занятиях вы получили представление об устройстве и математическом описании функций с 1 по 3. Добрались до выходных отчетов АЦП. | ||
| + | |||
| + | Алгоритмы обработки выходного сигнала АЦП в современных навигационных приемниках являются результатом синтеза, использующего методы и подходы статистической радиотехники. | ||
| + | |||
| + | [[File:20110921_P_aposter_A_radiotech.png|thumb|center|400px|Апостериорные плотности вероятности параметра сигнала <math>A_{IQ}</math> для трех реализаций]] | ||
| + | |||
| + | При статистическом подходе оперируют апостериорными плотностями вероятности информативных параметров радиосигналов. Для реализации в аппаратуре используют алгоритмы, оценивающие ту или иную характеристику апостериорной плотности вероятности. В большинстве случаев в качестве этой характеристики выступает аргумент максимума апостериорной плотности вероятности. В таком случае задача оценивания параметров радиосигнала разбивается на задачу поиска сигнала (примерное обнаружение положения максимума) и задачу слежения за значениями параметров радиосигнала (определение точного положения максимума). В результате синтеза получают системы, в которые входят: коррелятор, блок поиска сигнала, дискриминаторы информативных параметров и фильтры информативных параметров. | ||
| + | |||
| + | Сегодня на повестке дня - коррелятор. В том или ином виде он присутствует как в алгоритмах поиска, так и в алгоритмах слежения, и даже в алгоритмах выделения цифровой информации и синхронизации. | ||
| + | |||
| + | Коррелятор производит функциональное преобразование отсчетов АЦП в свои выходные квадратурные суммы. В дальнейшем все системы работают только с квадратурными сигналами корреляторов, а не с сигналами АЦП. | ||
| + | |||
| + | В современном приемнике могут одновременно выполняться 1 000 000 корреляционных преобразований. Из них 3 и более требуются для каждого сигнала для осуществления слежения, остальные же используются для быстрого поиска сигналов. | ||
| + | |||
| + | == Шкала времени == | ||
| + | |||
| + | Разбиение шкалы времени на два индекса, как следствие выделения интервалов неизменности параметров модели наблюдений. | ||
| + | |||
| + | == Модель наблюдений == | ||
| + | |||
| + | Приемник не следит за моментальными параметрами радиосигнала. Он следит за коэффициентами аппроксимирующих полиномов, неизменными на интервале коррелирования. | ||
| + | |||
| + | == Корреляционные суммы == | ||
| + | |||
| + | Итоговый вид. Такое функциональное преобразование производят 99% приемников. Их и изучим. | ||
| + | |||
| + | ''Подробный вывод изложен на слайдах презентации.'' | ||
| + | |||
| + | == О многозначности термина == | ||
| + | |||
| + | ''Отсутпление'' | ||
| + | |||
| + | Термин коррелятор - многозначный. Под этим словом может пониматься: | ||
| + | :1) Вычисление одной корреляционной суммы (результат - одно вещественное число). | ||
| + | :2) Вычисление двух корреляционных сумм: квадратурной и синфазной (результат - два вещественных или одно комплексное число). | ||
| + | :3) Вычисление двух квадратур для нормальной, запаздывающей и опережающий ПСП дальномерного кода для одного сигнала (набор, необходимый для систем слежения; результат - три пары вещественных чисел или три комплексных числа). | ||
| + | :4) Набор корреляторов в смысле п. 3) достаточных для всех сигналов спутников. | ||
| + | :5) Может пониматься физическая микросхема, осуществляющая п. 4. | ||
| + | <br>и т.д. | ||
| + | |||
| + | Всё зависит от контекста. | ||
| + | |||
| + | == Вывод стат.эквивалентов == | ||
| + | |||
| + | <gallery> | ||
| + | Image:20110921_Gaussian_nIQ.png | ||
| + | Image:20110921 Ampdtdf.png | ||
| + | Image:20110921_Ampdtdf_xy.png | ||
| + | Image:20110921 Ampdtdf xz.png | ||
| + | Image:20110921 Ampdtdf yz.png | ||
| + | Image:20110921 AmpdB.png | ||
| + | </gallery> | ||
| + | |||
| + | == Домашнее задание == | ||
| + | |||
| + | {{ambox | ||
| + | |type = notice | ||
| + | |text = | ||
| + | |text-small = Результаты выполнения домашнего задания оформляются в виде индивидуального отчета, сдаются преподавателю на проверку на следующем занятии. Отчет должен содержать постановку задачи, решение задачи, заключение. В отчет включаются необходимые математические выкладки и листинги программ. | ||
| + | }} | ||
| + | |||
| + | * Повторить вывод для квадратурной суммы. | ||
| + | * Оценить коэффициент корреляции между шумами квадратурной и синфазной корреляционных сумм. | ||
| + | |||
| + | == Контрольные вопросы == | ||
| + | |||
| + | * Что такое коррелятор? | ||
| + | * Запишите математическую модель корреляционного преобразования. | ||
| + | * Запишите выражения для статического эквивалента корреляционных сумм. Как определить параметры эквивалента? Для какой модели входного и опорного сигналов справедливы записанные выражения? | ||
== Литература == | == Литература == | ||
| Строка 17: | Строка 111: | ||
1. {{Публикация:Перов 2010 ГЛОНАСС}}: | 1. {{Публикация:Перов 2010 ГЛОНАСС}}: | ||
| − | * | + | * П6.1 - Вывод выражений для статистического эквивалента корреляционных сумм |
| + | * 13.6 - Многоканальный коррелятор | ||
| + | |||
[[Категория:Методические указания по проведению практический занятий по курсу АП СРНС]] | [[Категория:Методические указания по проведению практический занятий по курсу АП СРНС]] | ||
Текущая версия на 15:26, 8 апреля 2012
Содержание |
[править] Цель занятия
- Развить представления о функциях и характеристиках коррелятора НАП
- Составить математическую модель выходного сигнала коррелятора
- Рассчитать характеристики статистического эквивалента коррелятора
[править] Требуемое оборудование
- Проектор
- Учебная доска
[править] Медиа
Занятие проводится на основе презентации.
[править] Положение коррелятора в общей архитектурно-функциональной схеме
Напоминание:
Под навигационным приемником (НАП, навигационной аппаратурой потребителей) понимают совокупность радиотехнических артефактов, предназначенных для определения местоположения, скорости, времени и/или пространственной ориентации их носителя с помощью сигналов спутниковой радионавигационной системы.
Для выполнения своей целевой функции любой навигационный приемник должен решить ряд задач:
- Преобразование электромагнитного излучения в электрические токи радиочастотного диапазона с помощью антенны;
- Перенос навигационных сигналов, принятых антенной, из радиочастотного диапазона (L1, L2) на промежуточную частоту, усиление и частотная селекция;
- Дискретизация и квантование сигнала промежуточной частоты;
- Оценка информативных параметров радиосигналов, для чего в современных приемниках производится поиск сигналов, передача на слежение и слежение за навигационными сигналами.
- Прием цифрового сообщения, передаваемого в радиосигналах;
- Расчет положения, ориентации, скорости и времени потребителя по накопленной информации, измеренным параметрам радиосигнала, принятому сообщению и информации от дополнительных источников;
- Взаимодействие с потребителем с помощью того или иного интерфейса: прием команд и выдача координатно-временного обеспечения.
Устройства, решающие задачу 1, называют антенным модулем; задачи 2-3 – радиочастотным блоком (или front-end'ом); задачи 1-2 – радиочастотной частью НАП; задачи 3-7 – устройством цифровой обработки; задачи 2-7 – модулем навигационного приемника.
На прошлых занятиях вы получили представление об устройстве и математическом описании функций с 1 по 3. Добрались до выходных отчетов АЦП.
Алгоритмы обработки выходного сигнала АЦП в современных навигационных приемниках являются результатом синтеза, использующего методы и подходы статистической радиотехники.
для трех реализацийПри статистическом подходе оперируют апостериорными плотностями вероятности информативных параметров радиосигналов. Для реализации в аппаратуре используют алгоритмы, оценивающие ту или иную характеристику апостериорной плотности вероятности. В большинстве случаев в качестве этой характеристики выступает аргумент максимума апостериорной плотности вероятности. В таком случае задача оценивания параметров радиосигнала разбивается на задачу поиска сигнала (примерное обнаружение положения максимума) и задачу слежения за значениями параметров радиосигнала (определение точного положения максимума). В результате синтеза получают системы, в которые входят: коррелятор, блок поиска сигнала, дискриминаторы информативных параметров и фильтры информативных параметров.
Сегодня на повестке дня - коррелятор. В том или ином виде он присутствует как в алгоритмах поиска, так и в алгоритмах слежения, и даже в алгоритмах выделения цифровой информации и синхронизации.
Коррелятор производит функциональное преобразование отсчетов АЦП в свои выходные квадратурные суммы. В дальнейшем все системы работают только с квадратурными сигналами корреляторов, а не с сигналами АЦП.
В современном приемнике могут одновременно выполняться 1 000 000 корреляционных преобразований. Из них 3 и более требуются для каждого сигнала для осуществления слежения, остальные же используются для быстрого поиска сигналов.
[править] Шкала времени
Разбиение шкалы времени на два индекса, как следствие выделения интервалов неизменности параметров модели наблюдений.
[править] Модель наблюдений
Приемник не следит за моментальными параметрами радиосигнала. Он следит за коэффициентами аппроксимирующих полиномов, неизменными на интервале коррелирования.
[править] Корреляционные суммы
Итоговый вид. Такое функциональное преобразование производят 99% приемников. Их и изучим.
Подробный вывод изложен на слайдах презентации.
[править] О многозначности термина
Отсутпление
Термин коррелятор - многозначный. Под этим словом может пониматься:
- 1) Вычисление одной корреляционной суммы (результат - одно вещественное число).
- 2) Вычисление двух корреляционных сумм: квадратурной и синфазной (результат - два вещественных или одно комплексное число).
- 3) Вычисление двух квадратур для нормальной, запаздывающей и опережающий ПСП дальномерного кода для одного сигнала (набор, необходимый для систем слежения; результат - три пары вещественных чисел или три комплексных числа).
- 4) Набор корреляторов в смысле п. 3) достаточных для всех сигналов спутников.
- 5) Может пониматься физическая микросхема, осуществляющая п. 4.
и т.д.
Всё зависит от контекста.
[править] Вывод стат.эквивалентов
[править] Домашнее задание
 |
Результаты выполнения домашнего задания оформляются в виде индивидуального отчета, сдаются преподавателю на проверку на следующем занятии. Отчет должен содержать постановку задачи, решение задачи, заключение. В отчет включаются необходимые математические выкладки и листинги программ.
|
- Повторить вывод для квадратурной суммы.
- Оценить коэффициент корреляции между шумами квадратурной и синфазной корреляционных сумм.
[править] Контрольные вопросы
- Что такое коррелятор?
- Запишите математическую модель корреляционного преобразования.
- Запишите выражения для статического эквивалента корреляционных сумм. Как определить параметры эквивалента? Для какой модели входного и опорного сигналов справедливы записанные выражения?
[править] Литература
1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под. ред. Перова А.И., Харисова В.Н.. — изд. 4-е, перераб. и доп.. — М.: Радиотехника, 2010. — 800 с. (подробнее...):
- П6.1 - Вывод выражений для статистического эквивалента корреляционных сумм
- 13.6 - Многоканальный коррелятор
