Введение в современные спутниковые радионавигационные системы. Часть 1: общие принципы, современное состояние, перспективы развития. Насыров И.А. - 20 стр.

                                                                           39              40
известными координатами. Математическим аппаратом, позволяющим проводить                     этапе оценок радионавигационных параметров и соответствующих навигационных
синтез оптимальных систем оценивания координат объекта, служит теория                      функций.
оптимальной фильтрации.
       Общая постановка задачи формулируется следующим образом. Пусть на вход              6.1. Принципы построения и функционирования аппаратуры потребителей
приемника СРНС поступает реализация y(t), представляющая собой аддитивную                  Аппаратура потребителей (в дальнейшем приемник) СРНС предназначена для
смесь сигнала S(t, λ, δ, µ) и помехи n(t):                                                 определения пространственных координат, вектора скорости, текущего времени и
                      y (t ) = S (t , λ ( П ′), δ , µ ) + n(t ) ;        (6.1)             других навигационных параметров в результате приема и обработки радиосигналов,
                                                                                           принятых от НКА.
       Сигнальная функция S (t , λ ( П ′), δ , µ ) в наблюдения реализации y(t)                   На вход приемника поступают сигналы от НКА, находящихся в зоне
                                                                                           радиовидимости. Так как для решения навигационной задачи необходимо измерить
может состоять из одного или нескольких сигналов, соответствующих, например,               псевдодальности и псевдоскорости относительно, как минимум, четырех НКА, то
различным навигационным спутникам,                                                         приемник должен быть многоканальным (от 4 до 12 каналов в обычных и более 12 в
                                          N
                                                                                           совмещенных ГЛОНАСС, GPS и «GALILEO»).
           S (t , λ ( П ′), δ , µ ) = ∑ S j (t , λ j ( П ′), δ j , µ j ) ,         (6.2)          Современные приемники являются аналого-цифровыми системами,
                                          j =1                                             сочетающими аналоговую и цифровую обработку сигналов. Переход на цифровую
где λj – вектор радионавигационных параметров сигнала j-го НКА, т.е. тех                   обработку сигналов осуществляется на одной из промежуточных частот.
параметров, из которых извлекается навигационная информация; µj – вектор                          Таким образом, приёмник можно разделить на три функциональные части:
параметров сигнала, в которых не содержится навигационная информация, поэтому               • радиочастотную часть;
их можно считать неинформационными; δj – дискретный параметр, несущий                       • цифровой коррелятор;
дополнительную навигационную информацию. Радионавигационными параметрами                    • процессор.
λ в СРНС являются (см. разд. 1) задержка сигнала τ и доплеровское смещение                        С выхода антенно-фидерного устройства (антенны) сигнал поступает на
частоты fдоп (при приеме одномоментно нескольких сигналов в уравнении (6.2)                радиочастотную часть (рис. 17). Основная задача этой части заключается в усилении
запишем τj, fдоп j;   j = 1, N    ). Радионавигационные параметры в свою очередь зависят   входного сигнала, фильтрации, преобразовании частоты и аналого-цифровом
                                                                                           преобразовании. Помимо этого, с радиочастотной части приёмника поступает
от вектора П’ потребителя, т.е. τ(П’), fдоп(П’). К неинформационным параметрам µ           тактовая частота для цифровой части приёмника. С выхода радиочастотной части
относится, например, амплитуда сигнала А. Аддитивную помеху n(t) часто полагают            цифровые отсчёты входного сигнала поступают на вход цифрового коррелятора.
белым гауссовским шумом с нулевым математическим ожиданием и матрицей
двухсторонних спектральных плотностей N0/2. Сигнальная функция от j-го НКА
может быть описана соотношением:
                              (       ) ((               ) )
            S j (t ) = Ah j t − τ j cos ω 0 + 2πf допj t + ϕ j ,            (6.3)

где А – амплитуда сигнала;          h (t − τ ) - модулирующая функция, обусловленная
                                      j          j
модуляцией дальномерным кодом и передачей навигационного сообщения; ϕj –
случайная начальная фаза сигнала.
        Задача синтеза оптимальной системы фильтрации формулируется как
отыскание такой системы, которая в результате обработки наблюдений (6.1) в
каждый момент времени t формирует оценку П’(t) вектора потребителя с
минимальной дисперсией ошибки оценивания.
        Теория оптимальной фильтрации позволяет решить сформулированную
                                                                                                           Рис. 17. Обобщенная структурная блок-схема приемника
задачу в общем виде. Однако получающиеся при этом алгоритмы фильтрации
достаточно сложны и в настоящее время не реализуются в существующей аппаратуре                    В корреляторе в цифровой форме формируются отсчеты синфазных I(k) и
пользователя.                                                                              квадратурных Q(k) составляющих сигнала, которые являются основой работы
        Для упрощения аппаратуры потребителя задачу получения оценок вектора               алгоритмов поиска сигналов по задержке и частоте, вычисления псевдодальности,
П’(t) разбивают на два этапа обработки: первичную и вторичную.                             слежения за фазой сигнала и выделения навигационного сообщения.
        На    этапе    первичной    обработки     решается   задача фильтрации                    Отсчёты корреляционных интегралов поступают в процессор для дальнейшей
радионавигационных параметров сигнала, а на этапе вторичной обработки                      обработки и замыкания петель ФАП (фазовая автоподстройка) и ССЗ (схема
вычисляются оценки вектора потребителя с использованием полученных на первом               слежения за задержкой). Измерения параметров сигнала в приёмнике производятся не