Поиск Псевдо-Шумовых Сигналов ПШС

В качестве дальномерных сигналов в СНС используются псевдо-шумовые сигналы (псевдо означает как бы), имеющие свойства шумовых сигналов, но повторяющиеся.

Главным свойством шумового сигнала является то, что на его Авто Корреляционной Функции (АКФ) наблюдается только один яркий пик, соответствующий временому совпадению сигнала. Для формирования такого сигнала используют М последовательности (Глонасс), и Коды Голда (GPS), представляющие собой сумму двух М-последовательностей с более худшей АКФ.

Дело в том, что различные М последовательности сильно коррелированы (похожи) между собой, от чего их Взаимо Корреляционные Функции ВКФ имеют пики, поэтому их не применяют при кодовом разделении, т.к. один канал приемника будет реагировать сразу на несколько спутников. Коды Голда обладают лучшими ВКФ и почти не связаны между собой, поэтому их применяют для кодового разделения. В действительности из 1023 кодов возможных в GPS только 37 обладают пренебрежимо малой ВКФ и используются.

Поиск производится по доплеровскому сдвигу частоты, задержке кода и требует просмотра зоны, соответствующей периоду повторения кода T _п.к (1 мс) по задержке и диапазону возможных доплеровских частот F _{Д min}... F _{Д max} (-5КГц … + 5КГц) по частоте. Задержка и частота опорного сигнала при поиске меняются с дискретами 0,5τ_κ=0,5*1мс/511 и Δ F обычно равное 100 Гц. Число анализируемых ячеек зоны поиска η_п = (2Τ _п.κ/τ_κ)*[(F _Дmax- F _Дmin)/Δ F ] составляет десятки тысяч.

Устройство поиска (рис. 8) последовательно просматривает все ячейки зоны поиска. После выбора кода, соответствующего нужному спутнику (управляющий сигнал УС-1), блок управления поиском БУП устанавливает значения частот гетеродинов f _г1 и f _г2 (при двукратном преобразовании частоты сигнала), необходимые для приема сигнала u_с c минимальным доплеровским сдвигом F _Дmin (УС-3). В канале установки частоты используется управляемый генератор УГ (синтезатор частот СЧ и устройство сдвига частоты УСЧ). После этого начинается дискретный сдвиг кода, т. е. изменение его задержки на τ_κ/2 с помощью управляемого генератора кода УГК (устройство сдвига ко­да УСК и генератор кода ГК) по командам БУП (УС-2). Код с ГК подается на демодулятор Дм, на выходе которого будет синусоидальный сигнал при точном совпадении опорного кода (с ГК) и кода принятого сигнала u _с. После усиления (УПЧ на схеме не показан) сигнал демодулятора направляется на квадратурный обнаружитель. Каждый из каналов (фазовый детектор ФД, фильтр Φ с полосой пропускания Δ F _Ф и квадратичный детектор КД) формирует квадрат одной из составляющих корреляционного интеграла z. Если пороговое устройство ПУ не обнаружило сигнал, то сдвиг кода продолжается до тех пор, пока не будет исследован диапазон задержек от нуля до периода кода T _п.к (одна строка зоны поиска). После этого БУП выдает команду (УС-3) на сдвиг частоты на значение Δ F≤ Δ F _Ф и исследуется на присутствие сигнала вторая строка зоны поиска и т. д.

Время поиска зависит от заданных вероятностей правильного обнаружения и ложной тревоги, отношения сигнал/ шум и числа исследуемых ячеек зоны поиска и может составлять несколько минут. Сокращения времени поиска достигают с помощью априорной информации АИ об ожидаемом диапазоне доплеровских частот. Применяют и параллельно-последовательный поиск, когда несколько каналов АП производят поиск одного сигнала, но в разных областях зоны поиска. Канал, в котором обнаружен сигнал, переключается на измерения, а остальные — на поиск следующего спутника.

Рис. 8. Обобщенная структурная схема устройства поиска сигнала АП СНС

5 Спутниковые РНС, принцип определения скорости доплеровским и квазидоплеровским методом. Принцип поиска сигнала.

Определение вектора скорости потребителя основано на измерении доплеровских сдвигов частоты принимаемых от спутников сигналов и вычислении ра­диальных скоростей V _Di. Для определения скорости используют доплеровский, квазидоплеровский и разностно-доплеровский методы.

Доплеровский метод требует решения системы уравнений

где координаты i -того спутника,

производные от координат составляющие вектора скорости спутника,

производные составляющие вектора скорости потребителя, которые требуется определить.

Для нахождения трех неизвестных составляющих вектора скорости необходимы изме­рения по трем спутникам (i =1, 2, 3), то есть три уравнения.

Квазидоплеровский метод дает оценку радиальной скорости

где Δ V_f – поправка радиальной скорости, обязанная расхождению Δf_i; частот эталонов потребителя и спутников. Поправка объясняется релятивистскими эффектами, дело в том, что спутник имея первую космическую скорость достаточно быстро крутится, из-за чего эталонная частота спутника на земле искажается, вроде в 7 знаке. Для вычисления вектора скорости необходимы четыре измерения по четырем Навигационным Искусственным Спутникам Земли (НИСЗ) (i =1, 2, 3, 4).

Разностно-доплеровский метод позволяет избавиться от неизвестной вели­чины Δ f_i, при формировании уравнений

Этот метод требует четырех спутников для определения V.