МУ по проведению ПЗ по курсу АП СРНС - Статистический эквивалент коррелятора — различия между версиями

Текущая версия на 15:26, 8 апреля 2012

[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:

1. Преобразование электромагнитного излучения в электрические токи радиочастотного диапазона с помощью антенны;
2. Перенос навигационных сигналов, принятых антенной, из радиочастотного диапазона (L1, L2) на промежуточную частоту, усиление и частотная селекция;
3. Дискретизация и квантование сигнала промежуточной частоты;
4. Оценка информативных параметров радиосигналов, для чего в современных приемниках производится поиск сигналов, передача на слежение и слежение за навигационными сигналами.
5. Прием цифрового сообщения, передаваемого в радиосигналах;
6. Расчет положения, ориентации, скорости и времени потребителя по накопленной информации, измеренным параметрам радиосигнала, принятому сообщению и информации от дополнительных источников;
7. 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.

Апостериорные плотности вероятности параметра сигнала 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.

[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