Результаты измерений параметров сигналов искусственного спутника Земли, страница 3

10

мой  около 30 лет АП  ССРНС в ССЗ реализуется существенно уступающая по помехоустойчивости  (по отношению к помехам переотраженных от близьлежащих к антенне предметов) схема рис.13 из /1/.

1.3.  Однозначное определение квазидальности по

        временному положению огибающей сигнала

1.3.1. Измеренная задержка tизм.ог начального момента огибающей Аk(t-Dtk-rпкгр) сигнала в приемной антенне относительно меток судовой шкалы времени (ШВП) должна содержать интервал   между шкалой ШВП и шкалой системного времени эталонного НХВ. Этот интервал в процессе измерения  можно считать постоянным и равным DtБХВ, а другими составляющими можно пренебречь как существенно меньшими реальных погрешностей ССЗ (имеющих порядок дестков наносекуд во времени или десятков метров в пространстве – см. /2/ п. 3.1). Таким образом в режиме однозначного измерения временного положения огибающей отсчет по каждому ИСЗ выражается суммой всего трех обсуждавшихся величин:

                                 tkизм.ог=rрkгр-Dtk-DtБХВ   или  tkизм.ог+Dtk=rрkгр-DtБХВ                       (1.8)  

После расчета значения  Dtk – по формуле (1.6) с использованием полученной служебной информации о параметрах аппроксимации - , умножим обе части последнего равенства на скорость сгр и обозначим сгрDtБХВ=d. Тогда найдем   первый результат первичной обработки – так называемую квазидальность (истинная дальность до к-го ИСЗ с аддитивной постоянной неизвестной погрешностью)

                        rрkизм.ог=rрk-d=[(xk-X)2+(yk–Y)2(zk–Z)2}1/2-d,                                               (1.9)

где rпк={[xk(ts-Dtk)-X]2+[yk(ts-Dtk)–Y]2+[zk(ts-Dtk)–Z]2}1/2,  d=сгрDtБХВ, k=1,2…n.

      Здесь поправка Dtk времени излучения вычисляется по формуле (2.6) после приема информационных сигналов.

1.3.2. Правая часть (1.9) содержит и случайную погрешность измерния с нулевым средним и  среднеквадратическим значением sr, которое равно корню из суммы квадратов ряда составляющих, примерно равных:

1)  погрешность прогноза координат ИСЗ и ухода шкалы времени – 4 м,

2) погрешность из-за возмущения орбит – 2 м,

3) погрешность прогноза времени распространения в тропосфере – 2 м,

4)  погрешность прогноза времени распространения (сигнала одной несущей) в ионосфере – 9м,

5) погрешность из-за многолучевости распространения – 1,2 м,

6)  прочие нешумовые погрешности - 1 м.

Интервал постоянства (корреляции) может исчисляться десятками минут и даже часами. Для расчетов вияния шумов удобна формула из параграфа 42 [4],  выражающая сразу  погрешность оценки квазидальности по ССЗ в метрах

                            srшссз»210[ПссзN0/Р]0,5»150[(N0/Р)/tccз]0,5,                                           (1.10)

 где Пссз=0,5/tссз - полоса пропускания следящей системы в Гц, N0- спектральная плотность мощности шума в приемной антенне, Р- мощность сигнала в приемной антенне, tссз=0,5/Пссз – интервал постоянства (корреляции) шумовых погрешностей. В  иллюстративных расчетах примем  Р/N0=104 (т.е.40 дБ), tссз=20TD=20мс, Пссз=25Гц.

11

Тогда  srшссз»10,5 м. На неподвижном объекте  можно реализовать усреднение отсчетов ССЗ  в интервале Ту порядка минут и часов, что позволяет уменьшить СКО srшссз шумовой составляющей в корень из Ту/tссз. Если Ту=3 минуты, то СКО из-за шума уменьшится примерно  в 95 раз и составит sшссз у)»11 см.

Поскольку каждый полученный по k-му ИСЗ отсчет (1.8) содержит кроме трех искомых координат X,Y,Z  еще  и неизвестный параметр d, то необходимо не менее 4-х ИСЗ для образования систему 4-х уравнений, решение которой и даст оценки искомых параметров.

1.4.Однозначное определение квазидальности по

        временному положению огибающей сигнала

Определяемые по фазе несущей  секундные («дельта») изменения квазидальности - второй результат первичной обработки. Он создается  верхним каналом рис.2, образующим  измерительную следящую систему (ССН) за фазой несущего колебания, выражаемого аналогично  (1.7) синусоидой sinwk(t-Dtk-Dtап.ф-rпкф)= sinYk(t) с текущей фазой Yk(t). Эта фаза включает и постоянный сдвиг wk Dtап.ф=2pfkDtап.ф     в приемном тракте. На ССН подается и упомянутое выше непреоывное опорное колебание с выхода генератора (ГУН), управляемого напряжением.  Это колебание sin[(wk-Dw)t-jгун]=sinYгун(t) в пределах постоянной времени ССН имеет частоту (wk-Dw)/(2p)=fk-Dfk =1/(Тk+DТk), начальную jгун и текущую Yгун(t) фазы.

Методически уместно припомнить понятия и термины, используемые при фазовых   измерениях. Как  и в других явлениях термин фаза отражает некоторое состояние. В монохроматическом колебании это понятие  можно соотносить к точкам максимума или минимума, где  текущая фаза равна (n+0,5)2p или Y(t±)=(n-0,5)2p.. В некоторых работающих без шумов безинерционных фазометрах удобно полагать, что фаза соответствует точке смены полярности (перехода от отрицательных значений к положительным) в момент t±, когда текущая фаза Y(t) равна целому числу циклов Y(t±)=n2p. Результат измерения tkизм.ф=t±сk-t±гун  однозначен лишь в пределах Тk=2p/wk =1/fk,