www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Радионавигационные системы, спутниковая радионавигация 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

8.S. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ

Погрешности измерения квазидальности и радиальной квазискорости обусловлены шумами приемника, динамикой движения объекта, погрешностями квантования задержки огибающей и фазы несущей, а также погрешностями вычислений при цифровой реализации алгоритмов слежения [186].

Для упрощения и наглядности предположим, чта задержка и фаза несущей отслеживаются системами 2-го порядка астатизма. Тогда для оценки шумовой погрешности измерения квазидальности можно использовать выражение вида

2 л 2

8ш = Ат

(8.18)

где 8

дисперсия шума измерения; Ат - длительность символа

ПСП (кода Р или С/А), выраженная в метрах; Pc/No - отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума размерности с~; Вссз-ширина полосы ССЗ; В ч - односторонняя ширина полосы УПЧ дискриминатора; ki, - постоянные, за- висящие от выбранного технического решения ССЗ.

Для кодов, применяемых в системе laquo;Навстар raquo;, длительность символа кода Р Атр = 29,32 м, кода С/А Атс/р = 293,2 м, для кода, применяемого в системе laquo;Глонасс raquo;, Атрл = 587,1 м.

Для реализации дискриминатора когерентной ССЗ по схеме с двумя расстроенными по задержке каналами /г, =0,5, /г2 = 0. При реализации дискриминатора по схеме с т-качанием в оценке отношения Pc/No следует учитывать дополнительные потери от 3 до 6 дБ вследствие потерь мощности сигнала при разделении во времени слежения за ранним и поздним кодами. В качестве примера на рис. 8.8 представлены зависимости от отношения Pc/Vo шумовой погрешности слежения за задержкой кода Р.

Для ССЗ с астатизмом 2-го порядка динамическая погрешность слежения

8д=1,12а/4В?

(8.19)

где а - ускорение изменения квазидальности. На рис. 8.9 приведены зависимости нормированной суммарной среднеквадратическои погрешности, вычисленной по формуле

- --4-

- Дт +

(8.20)

от полосы пропускания ССЗ для различных отношений сигнал-шум Pc/No.

30 20

10 в 6

0.8 0,6

Порог

-в ц = 100Ги, 1кГи,

Не

КП9ЙПРН-

тная ССЗ-

Хогере\\\ \ тная \

ССЗ W \

ретЫ

нов л

-t*-*

0.6 0,5

0,k 0.3

l.os

0.08 0,07 0,06

20дЕГи,

1 3 5 7 9 13 Вт, Гц

Рис. 8.9. Зависимость нормированной суммарной погрешности измерения квазидальности от ширины полосы пропускания ССЗ при Д= 1/10,23 мкс, ускорении 3

Рис. 8.8. Зависимость шумовой погрешности измерения квазидальности ССЗ кода Р от отношения P/No: для некогерентной ССЗ с т-качанием, В =150 Гц, Вссз=1,0 кГц


Погрешность квантования измеряемой квазидальности определяется квантом задержки исполнительного устройства ССЗ, которое можно реализовать в виде динамического синтезатора частоты. Цифровая реализация ССЗ позволяет получить очень малые размеры кванта. При выборе кванта задержки равным 1/64 от длительности элемента кода получим погрешности квантования (1а), равные 0,27 м для кода Р, 2,66 м для кода С/А и 5,3 м для кода системы laquo;Глонасс raquo;. При определении погрешностей квантования предполагается их равномерное распределение на интервале квантования.

Измерение квазискорости основано на измерении приращения дальности на несущей частоте. Для оценки шумовой погрешности измерения приращения дальности можно использовать выражение для дисперсии фазы схемы ФАП:

еф = -

(8.21)

(2n)PJN,

где К - длина волны несущей, Вфап - ширина полосы схемы ФАП. Погрешность измерения квазискорости как приращения фазы несущей за определенный интервал времени будет больше в л/2 раз. Если интервал времени, в течение которого измеряется приращение фазы несущей, принять равным 1 с, то на частоте 1,575 ГГц (=19 см) погрешность измерения квазискорости



2J 25 27 23 J! JJ S5 37 33 hi U itS

Рис. 8.10. Зависимость шумовой погрешности измерения прирашения дальности на несушей от отношения Рс/Л?о при йфа = 20 кГц

дг, laquo; 8шск = 0,62 см/с. Зависимость по-

грешности измерения приращения дальности от отношения Рс/Ло представлена на рис. 8.10.

Погрешность квантования квазискорости можно определить через погрешность квантования фазы схемы ФАП. При выборе кванта фазы, равном 1 /64 от периода несущей, получим погрешность квантования при измерении приращения дальности, равную (1а) 2,5 мм.

При цифровой реализации ССЗ и ФАП источниками погрешностей вычислений являются: ограниченная разрядность процессора, математические аппроксимации и приближения, выполнение команд с задержкой. Эти погрешности оцениваются значениями менее 1 м для квазидальности и менее 1 см для квазискорости.

8.6. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ АП V

Анализ помехоустойчивости АП показывает, что воздействию помех наиболее подвержены схемы слежения за несущей (ФАП и ЧАП), схема слежения за задержкой ФМ ПСП, схема поиска. В меньшей степени помехи влияют на схему выделения служебной информации. Поэтому основное внимание следует уделять помехоустойчивости схем слежения за несущей и задержкой.

Помехоустойчивость связана с такими характеристиками этих систем, как ширина шумовой полосы, отношение сигнал-помеха и погрешности слежения. Очевидно, чем уже полоса, тем меньше и шумовая погрешность. Однако вследствие специфики ССРНС, заключающейся в большой динамике измеряемых навигационных параметров, с уменьшением полосы возрастают динамические погрешности. Поэтому при проектировании ищется компромисс между динамическими характеристиками и характеристиками помехо- устойчивости.

Основными методами повышения помехоустойчивости АП являются; уменьшение отношения помеха-сигнал применением пространственной селекции сигналов с помощью антенн с управляемой диаграммой направленности; уменьшение динамических воздействий для сужения полосы систем слежения путем использования данных о динамике движения объекта от датчиков, в частности инерциальных или других автономных систем навигации; применение адаптивной настройки контуров слежения; использование априорно известной служебной информации [186].

Охарактеризуем кратко указанные способы повышения помехоустойчивости.

Антенны АП ССРНС должны обеспечить равномерное перекрытие верхней полусферы, так как спутники отслеживаются повсюду от горизонта до зенита. Для повышения помехозащищенности можно использовать два варианта исполнения антенн: с наведением узконаправленных лучей (луча) на спутники и с адаптивным наведением минимума диаграммы направленности на источник помехи. Для образования узких лучей в диапазоне 1,6 ГГц необходимы достаточно большие раскрывы антенной решетки, а поскольку положение лучей должно быть стабилизировано в пространстве, то управление антенной решеткой для объектов с высокой динамикой становится сложной задачей. Поэтому на практике применяют антенные решетки сравнительно малых размеров с адаптивным наведением минимума диаграммы направленности на помеху.

Так как уровень сигнала НИСЗ значительно ниже уровня собственных шумов приемника (до -40 дБ в полосе частот, равлой ширине спектра), то любой другой сигнал, превосходящий уровень шума, является помехой. Поэтому в адаптивной антенной решетке выходные сигналы элементов антенны складываются так, чтобы минимизировать суммарную мощность помех на входе. Это позволяет подавить сильную помеху до уровня теплового шума, т. е. уменьшить отношение помеха-сигнал.

Использование информации о скорости и ускорении движения объекта, получаемой от инерциальной навигационной системы ИНС и пересчитанной в скорость изменения задержки и доплеровского сдвига частоты, позволяет уменьшить ширину полосы схем слежения за задержкой и за несущей и тем самым повысить помехоустойчивость, снизив пороговые значения отношения сигнал-помеха. Эффективность этой процедуры во многом определяется качеством самой ИНС, характеризуемым значением К относительной погрешности ИНС.

В предположении пренебрежимой малости запаздывания данных от ИНС были рассчитаны зависимости ширины полосы ССЗ и ФАП от относительной погрешности ИНС (рис. 8.11). Анализ показал, что при вводе скорости с относительной погрешностью /( = 0,001 ширину полосы ФАП можно уменьшить с 20 до 2 Гц, а ширину полосы ССЗ - с 1 до 0,03 Гц. Относительная погрешность /( = 0,001 соответствует точности современных ИНС (без специальной калибровки), имеющих laquo;уход raquo; порядка 1,6 км/ч. На рис. 8.12 показаны зависимости погрешности измерения дальности ССЗ с шириной полосы Bi = 0,08 Гц от отношения Pc/No при различных значениях остаточной погрешности б введения скорости.

Следует отметить, что при дальнейшем повышении качества ИНС не всегда повышается помехоустойчивость, так как суже-



0,01

Схема щазовой-

аВтоподстрой-т 0,тм


Схема слежения еа задержкой е,ш 10м

0,0001 0.001 0,01 0,1 к

Рис. 8.11. Зависимость ширины полосы ССЗ и ФАП от относительной погрешности ИНС при v=s = 900 м/с, Д а, = 50 м/с\ /п,ах=100 и/г

Рис. 8.12. Зависимости погрешности измерения дальности ССЗ от отношения сигнал-шум при различных значениях остаточной погрешности введения скорости при В = 0,08 Гц


0,5м/с

30 35

ние полос ФАП и ССЗ ограничиваются другими факторами, такими как нестабильность опорного генератора АП, неприемлемо большие времена переходных процессов систем слежения и т. п.

Применение фильтрации Калмана с расширенным вектором состояния для измерения скорости в комплексированной системе АП и ИНС показало, что ССЗ Bi =0,02 Гц будет устойчиво работать при погрешности ввода скорости порядка 0,2 м/с. При этом пороговое отношение сигнал-помеха составляет около 10 дБГц. Сравнивая это значение с пороговым отношением Pt./No = 25 дБГц, характерным для некомплексированной системы, можно сделать вывод, что ввод скорости способен повысить помехоустойчивость на 15 дБ.

В ряде случаев дополнительный выигрыш в помехоустойчивости можно получить, используя адаптивную настройку параметров следящих систем. К этим параметрам относят; коэффициенты усиления петель и отдельных узлов; постоянные времени корректирующих звеньев; изменение порядка астатизма и т. п. Суть адап- тивной настройки заключается в том, что в каждый текущий момент времени оцениваются помеховая обстановка, т. е. значение отношения сигнал-шум Pc/Ni gt;, а также динамические параметры (скорость, ускорение, рывки), на основании чего вычисляются оптимальные или квазиоптимальные значения параметров следящих систем. Существует несколько вариантов практической реализации адаптивной настройки параметров: адаптивная настройка ширины полосы (при постоянном усилении) с помощью полосового ограничителя; адаптивная настройка ширины полосы изменением усиления ФАП; применение адаптивной ЧАП.

Передача служебной информации в кадре сигналов ССРНС заставляет применять для когерентной демодуляции сигнала квадратурные схемы восстановления несущей, такие как схема Костаса. Если служебную информацию выделять не нужно (она известна потребителю или умышленно исключена из структуры сигнала на частоте /г системы laquo;Навстар raquo;), то сигнал можно отслеживать обычной системой ФАП или системами, в которых известная информация используется для демодуляции принимаемого сигнала в трактах ПЧ до преддекторных фильтров. Исследования показали, что здесь выигрыш в помехоустойчивости может достигать 4...6 дБ.

ГЛАВА 9

РАЗНОВИДНОСТИ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

9.1. ОСОБЕННОСТИ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Сетевые спутниковые РНС предназначены для глобального навигационно-временного рбеспечения чрезвычайно широкого круга не только транспортных средств, но и других объектов, нуждающихся в таком обеспечении. Поэтому разнообразие типов АП определяется разнообразием требований, предъявляемых к ней [186]. Так, АП ССРНС laquo;Навстар raquo; разделяют на два основных класса: военного назначения и гражданского применения.

Отличительными особенностями аппаратуры военных потребителей являются:

прием и обработка радиосигналов повышенной точности (модулированных кодом Р) в двух частотных диапазонах f\ и /г для получения высокой точности навигационно-временных определений и высокой помехозащищенности;

применение дополнительных мер помехозащищенности, таких как пространственная селекция адаптивными антенными решетками, оптимальное комплексирование с инерциальными или другими навигационными системами подвижного объекта;

малое время до первого отсчета навигационно-временных параметров;

высокая надежность.

При этом такие характеристики АП, как массогабаритные, стоимость, оставаясь чрезвычайно существенными, не выдвигаются на первый план.

Для аппаратуры гражданского применения наиболее важны малые массогабаритные характеристики и низкая стоимость. Отличительной особенностью этого класса аппаратуры является прием и обработка радиосигналов пониженной точности (модулированных кодом С/А) в одном частотном диапазоне, что



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

витрина холодильная в ростове на дону - подробности у нас на сайте