Требования, предъявляемые к навигационным сигналам (ОП СРНС, лекция)

Материал из SRNS
Перейти к: навигация, поиск

Навигационные определения формируются в СРНС второго поколения на базе псевдодальномерного метода. Навигационный сигнал должен позволять реализовывать этот метод. Давайте поставим себя на место разработчика навигационной системы. Сигнал какой структуры нам выбрать? Какие требования к нему предъявить?

На качественном уровне, укрупнено, сигнал каждого НС должен:

  • Позволять хорошо определять псевдодальность;
  • Передавать информацию о положении НС системы;
  • Быть отличимым от сигналов других НС;
  • Не мешать другим радиосистемам;
  • Не требовать для приема и передачи сложной аппаратуры.

Содержание

Точность определения псевдодальности

Сигнал должен позволять точно восстанавливать кодовое сигнальное время несмотря на действие шумов.

Кодовое сигнальное время определяется по огибающей сигнала - модуляции несущей частоты.

Допустим, используется некоторый сигнал s(t). Допустим, на приемной стороне известна его частота, амплитуда, начальная фаза - то есть все параметры, кроме задержки огибающей. Рассмотрим случай, когда сигнал наблюдается на фоне белых некоррелированных гауссовых шумов y(t) = S(t, \tau) + n(t) на некотором временном интервале длительностью T. Считается, что задержка на этом интервале не меняется. В статистической теории радиотехнических систем найдена потенциальная граница точности (СКО) оценки задержки \tau такого сигнала по наблюдениями y(t):

\sigma_{\tau} = \frac{1}{\sqrt{2q}\beta},

где

q = \frac{E}{N_0} - отношение сигнал/шум,
\beta  = \sqrt{{\frac{1}{E}\int\limits_{ - \infty }^\infty  {{{\left( {2\pi f} \right)}^2}{{\left| {\dot S\left( f \right)} \right|}^2}df} }} - эффективная ширина спектра радиосигнала,
E = \int\limits_0^T {{s^2}\left( t \right)dt}  = \int\limits_{ - \infty }^\infty  {{{\left| {\dot S\left( f \right)} \right|}^2}df} - энергия сигнала за время наблюдения,
\dot S\left( f \right) = \int\limits_0^T {s\left( t \right){e^{ - i2\pi (f-f_0)t}}dt} - спектральная плотность сигнала записанная относительно несущей.

В реальной аппаратуре полоса радиотракта ограничена, поэтому интеграл при расчете следует ограничить в пределах. Кроме того, эта постановка задачи не в полной мере отражает работу приемника - задержка меняется во времени, поэтому используют системы слежения. Тем не менее, эти выражения позволяют установить качественно связь между параметрами сигнала и точностью оценки его задержки (а значит и кодового сигнального времени, псевдозадержки, псевдодальности).

В формуле эффективной ширины спектра присутствует множитель вида f^2 - парабола. Следует вывод - по гармоническому колебанию задержку не определить, а для уменьшения ошибки определения задержки следует увеличивать ширину спектра сигнала. В пределе наилучшую точность обеспечивают сигнал с двумя компонентами в спектре, максимально отдаленными от несущей.

Точность определения псевдоскорости

Аналогичные выражения можно найти для потенциальной точности оценки доплеровского смещения частоты:

\sigma_{\tau} = \frac{1}{\sqrt{2q}\alpha},

где

\alpha  = \sqrt{{\frac{1}{E}\int\limits_0^T {{{\left( {2\pi t} \right)}^2}} {s^2}\left( t \right)dt} } - эффективная длительность сигнала.

Передающая аппаратура работает эффективно при использовании сигналов с постоянной огибающей, а для них:

\alpha  = \sqrt{ {\frac{2}{T}\int\limits_0^T {{{\left( {2\pi t} \right)}^2}} {{\cos }^2}\left( {\omega t} \right)dt} } \approx 3,628T,

откуда можно сделать вывод, что их конкретный вид не влияет на точность определения доплеровского сдвига, а значит и псевдоскорости.

Предоставление эфемеридных данных и альманаха

Для передачи эфемеридной информации можно использовать и другие каналы связи, но удобнее - совмещать в навигационном сигнале функции носителя сигнального времени и навигационных данных.

Время поиска сигнала

Помехоустойчивость приема сигнала

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
SRNS Wiki
Рабочие журналы
Приватный файлсервер
QNAP Сервер
Инструменты