Методы повышения помехозащищенности и точности радионавигационных систем с ограниченным частотным ресурсом, страница 12

Проведено исследование помехоустойчивости  системы фазовой синхронизации при воздействии структурной помехи для случаев навигационного канала без передачи данных и с отдельным каналом передачи данных. Получены формулы для расчета дискриминационной и флуктуационной характеристик фазового дискриминатора.Представлены зависимости среднего значения и СКО фазовой и частотной ошибок от времени для СФС 2-го порядка, полученные методом статистического моделирования при  тех же условиях, что и  для совмещённого канала, за исключением:  , сигнал и СП без цифровой модуляции. Проведённый анализ свидетельствует, что для указанных условий  рассмотренный алгоритм обеспечивает приемлемую точность фильтрации: значения СКО в установившемся режиме ,  и средние значения ошибок , . Вероятность захвата , время синхронизации [37].

Показано, что предложенный алгоритм черезцикловой фазовой синхронизации (отдельный канал передачи данных) обеспечивает практически те же показатели точности и помехоустойчивости, что и в случае непрерывного слежения (навигационный канал без передачи данных). Значение   можно полагать максимально допустимым для обоих случаев.

Исследована помехоустойчивость  системы фазовой синхронизации при воздействии сосредоточенной по спектру помехи применительно к различным вариантам организации канала передачи данных в широкополосной РНС. Проведённый анализ свидетельствует, что наличие или отсутствие дополнительной цифровой модуляции практически не сказывается на помехозащищенности СФС. Она также практически одинакова как для непрерывного, так и для квазинепрерывного режимов слежения: в обоих случаях максимально допустимое значение  отношения ССП/сигнал (при вероятности )  составляет около 40 дБ (в худшем случае, когда ССП – синхронная). Для указанных условий (, ) предложенные алгоритмы обеспечивает приемлемую точность слежения: значения СКО в установившемся режиме ,   и средние значения ошибок , . Вероятность захвата , время синхронизации .

В шестой главе  приведены результаты экспериментального исследования навигационной аппаратуры широкополосной РНС «Спрут», при разработке  которой использованы результаты диссертационной работы. В ноябре 2007 г. были проведены Государственные испытания опытного образца РНС «Спрут»  в составе трех опорных и двух бортовых станций. Аппаратура изготовлена на предприятии ФГУП «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск) в соответствии с ТТЗ на ОКР «Высокоточная радионавигационная система» (шифр «Спрут-Н1»).

Целью проведения Государственных испытаний являлась проверка соответствия реальной точности определения координат и времени получения первого отсчета РНП требованиям ТТЗ на ОКР «Спрут-Н1».

Испытания опытного образца РНС «Спрут»  проводились в акватории Финского залива Балтийского моря в период с 19 по 29 ноября 2007 г. При испытаниях были развернуты три опорные станции: ОС1 – г. Ломоносов, ОС2 – г. Усть-Луга, ОС3 –г. Выборг. Бортовая станция  размещалась на гидрографическом судне ГС-270. Определение погрешности измерения квазидальности по каждой из трех ОС проводилось как в статическом режиме (во время якорной стоянки в районе о. Гогланд), так и при движении судна, в том числе при маневрировании и качке.

Среднеквадратическая погрешность измерения фазовых сдвигов в статическом режиме  составила  0.126 рад по самой удалённой опорной станции ОС1 (153 км), что соответствует СКП по квазидальности  3.1 м (6 м). При движении судна СКП составила  0.017 рад, 0.005 рад, 0.034 рад по опорным станциям ОС1, ОС2 и ОС3 соответственно.  СКП по квазидальности для указанных значений  составила 0.43 м (1.1 м), 0.13 м (1.0 м), 0.85 м (1.3 м) (в скобках указаны предельно допустимые в соответствии с требованиями ТТЗ значения СКП ). Условия распространения радиоволн на трассе «ОС1 – БС (о. Гогланд)» (около   50 км – суша) в известной мере соответствуют трассе над морем протяженностью около 400 км, для которой допустимое значение СКП 6м.

Проведённые испытания подтвердили работоспособность опытного образца РНС «Спрут» при различной скорости движения судна, при маневрировании и на качке, а также соответствие характеристик  (прежде всего точности) требованиям ТТЗ: среднеквадратическая погрешность измерения квазидальности по наиболее удаленной опорной станции составила около 3м в статическом режиме (ОС1:153 км), и менее 1м – при движении БС (ОС3:75 км), а СКП измерения квазискорости (при интервале измерения 40 с) – менее 0.07м/c (не более 0.1 узла).

Время готовности при включении РНС не превышает 15 мин, время получения первого отсчета РНП – менее 5 минут. Скорость передачи дифференциальных поправок составила 25 бод.

Государственная комиссия приняла решение, что опытный образец РНС «Спрут»  выдержал испытания (акт  №253/10/5647 от 13 декабря 2007г.), рекомендовала принять РНС «Спрут» для оснащения  кораблей и судов ВМФ и организовать её серийное производство с целью замены действующих и исчерпавших технический ресурс систем морской радионавигации РС-10, МАРС-75 и БРАС.

В приложении приведены промежуточные преобразования, используемые при получении некоторых аналитических результатов.  Приложение содержит также   акты внедрения и другие документы, подтверждающие практическое применение полученных в диссертационной работе результатов.

Заключение

В диссертационной работе дано теоретическое обоснование принципов построения широкополосных РНС с ограниченным частотным ресурсом, включающее в себя решение ряда вопросов:  разработку структуры  и способа разделения сигналов с учетом необходимости организации канала передачи даннных, разработку способов синхронизации опорных передающих станций, синтез оптимальных алгоритмов  приёма ШПС с минимальной частотной манипуляцией  и реализацию на их основе квазиоптимальных алгоритмов, исследование помехоустойчивости и точности широкополосных РНС с шумоподобными МЧМ-сигналами при воздействии флуктуационных и нефлуктуационных помех (в том числе преднамеренных помех).