Исследование характеристик шумоподобных сигналов на многопозиционных поднесущих и разработка алгоритмов их обработки для спутниковых радионавигационных систем

• Автор: Бойков, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Содержание

Сокращения н обозначения

Введение

1.1. Обзор базовых свойств современных СРНС

1.2. Структуры шумоподобных сигналов, применяемых в СРНС

1.3. Структуры меандровых сигналов СРНС

1.4. Формы основных корреляционных пиков меандровых сигналов

1.5. Энергетические спектры одиночных импульсов меандровых сигналов

1.6. Сравнительный анализ характеристик навигационных сигналов

Выводы к главе

2. РАЗРАБОТКА МЕАНДРОВЫХ СИГНАЛОВ С

МНОГОПОЗИЦИОННЫМИ ПОДНЕСУЩИМИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИХ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ФУНКЦИЙ
2.1. Структурные свойства навигационных сигналов, формируемых на основе многопозиционных ПСП
2.2. Исследование формы основного пика ЛКФ сигналов на основе многопозиционных поднссущнх
2.3. Исследование характеристик боковых пиков АКФ и корреляционных свойств сигналов на основе многопозицпонных поднесущих
Выводы к главе
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ
3.1. Разработка методики анализа энергетических спектров двоичных шумоподобных сигналов
3.2. Спектральные свойства навигационных сигналов на многопозиционных поднесущих66 Выводы к главе
4. РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ КВАЗИОПТИМАЛЬНЫХ УСКОРЕННЫХ АЛГОРОИТМОВ ПОИСКА И ОБНАРУЖЕНИЯ НАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ
4.1. Взаимодействие элементов структурной схемы устройства поиска и синхронизации шумоподобного сигнала
4.2. Базовый алгоритм работы устройства поиска шумоподобного сигнала
4.3. Ускоренный поиск (обнаружение) шумоподобного сигнала
4.4. Ускоренное обнаружение меандровых сигналов и сигналов с многопозиционными поднесущими
4.5. Сопоставление вычислительной сложности алгоритмов ускоренного обнаружения навигационных сигналов
4.6. Характеристики ускоренного обнаружения сигнала в УПС
Выводы к главе
Заключение
Литература
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

Сокращения и обозначения
СРНС - Спутниковая Радионавигационная Система
КА - Космический аппарат (спутник) СРНС
ПСП - Псевдослучайная Последовательность
МП - последовательность максимальной длины (М-последовательность)
МС - мсандровые сигналы
FDMA - Frequency Division Multiple Access/мультиплексирование с частот-
ным разделением
CDMA - Code Division Multiple Access/мультиплексирование с кодовым
разделением
ФМ - фазовая модуляция
ФМн - фазовая манипуляция
ВОС - binary offset carrier modulated
МВОС - Multiplexed ВОС
ТМВОС - Time-Multiplexed ВОС
СВОС - Composite ВОС
AltBOC - сигналы Alternative ВОС
ГЛОНАСС - Глобальная навигационная спутниковая система (GLONASS)
GPS - Global Positioning System (система глобального позиционирова-

Galileo - совместный проект спутниковой системы навигации Европейского
союза и Европейского космического агентства
СлС - сложный сигнал
КФ - корреляционная функция
АКФ - автокорреляционная функция
ВКФ - взаимнокорреляционная функция
ДКФ — двумерная корреляционная функция
АПВ - автоматическая подстройка времени

1.6. Сравнительный анализ характеристик навигационных сигналов
В современных СРГІС применяются я ВОС-сигналы, основной корреляционный пик которых «расщепляется» на несколько пиков, что приводит к расщеплению и смещению в область более высоких и более низких частот относительно несущей частоты его энергетического спектра. С целыо иллюстрации этих выводов па рис. 1.17 и 1.18 приводятся основные пики АКФ и энергетические спектры ВОС-сигналов при соотношениях между их тактовыми частотами, соответствующими сигналам современных СРНС.
Центральный пик идеализированной нормированной АКФ %(т) огибающей шумоподобного сигнала, состоящей из элементарных импульсов прямоугольной формы длительностью Т0=1//цсп, и полярностью, соответствующей закону следования символов применяемой бинарной ПСП, показан на рис. 1.17 черной пунктирной линией, где /исп -тактовая частота ПСП. Кроме того, на этом рисунке черной сплошной линией показана форма основного пика идеализированной АКФ ВОС(1,1), у которого тактовая частота меандровой поднесу щей /и в два раза выше его /пси так, что на длительности элементарного импульса основной ПСП укладывается /м//псп =/У/=2 импульса меандра. Штрнх-пунктирной линией показана идеализированная АКФ ВОС(Ю,5), у которого N^=4, а тактовая частота ПСП /исп, ’=5/псп При выборе соотношений между тактовыми частотами сигналов учитывалось то обстоятельство, что у ВОС(10,5), используемого в современных СРНС, тактовая частота составляет 5,115МГц, а /м=10,23МГц, в то время как у применяемых ВОС(1,1) тактовая частота ПСП в 5 раз ниже, и составляет 1,023МГц. Жирной штрих-пунктирной линией показан основной пик идеализированной АКФ сигнала на основе бинарной ПСП без поднесущей с тактовой частотой/’псп=5/псп и с длительностью времени корреляции (шириной основного корреляционного пика) тк=2Т/5, который огибает основной пик ВОС(Ю,5). При этом у АКФ ВОС(Ю,5) выделяется центральная область с шириной тк=2Т/35. Очевидно, что для того, чтобы обеспечить такую же ширину основного корреляционного пика у шумоподобпого сигнала традиционного типа необходимо, чтобы его тактовая частота /‘псп=35/цаі- Это потребует расширения ширины полосы частот, занимаемой сигналом в 35 раз по сравнению с исходным сигналом без меандровой поднесущей. Основной пик его АКФ показан па рис. 1.17 жирной черной линией.