Методы повышения помехозащищенности и точности радионавигационных систем с ограниченным частотным ресурсом, страница 10

 Исследована помехоустойчивость системы фазовой синхронизации корреляционного приёмника периодического ШПС с МЧМ с использованием квазинепрерывного метода анализа дискретных систем и метода статистического моделирования. Проведён анализ помехоустойчивости предложенных алгоритмов фазового дискриминирования  при флуктуационной помехе (гауссовский белый шум). В качестве критерия помехоустойчивости рассматриваемых алгоритмов  используется параметр  , характеризующий увеличение дисперсии эквивалентных фазовых флуктуаций по сравнению с дисперсией  для оптимального алгоритма. Получены выражения для  дискриминационной и флуктуационной характеристик для оптимального и квазиоптимальных алгоритмов (в отсутствие дополнительной цифровой модуляции ШПС и при её наличии) [9, 15].

Потенциальная помехоустойчивость алгоритмов фазового дискриминирования МЧМ-ШПС характеризуется дисперсией эквивалентных фазовых флуктуаций  (при ), что совпадает с известным результатом для дисперсии МП-оценки фазы. При пороговом значении   дисперсия [15]. Сравнительный анализ  помехоустойчивости  квазиоптимальных алгоритмов, использующих решающую функцию  или  вместо функции  в оптимальном алгоритме (8) показывает, что при   алгоритм со знаковой решающей функцией обеспечивает пренебрежимо малые потери  по сравнению с оптимальным алгоритмом (при минимальных аппаратурных и вычислительных затратах) [9].

Результаты статистического моделирования системы фазовой синхронизации (СФС 2-го порядка) при числе испытаний  для условий: частотная расстройка ; шумовая полоса ; отношение сигнал/шум ; параметры ШПС  – свидетельствуют, что  среднее время синхронизации  , вероятность срыва слежения , точность слежения в установившемся режиме  (СКО ошибок)   и  (что  согласуется с результатами расчёта дисперсии ) при динамических ошибках, близких к нулю [25].

В пятой главе проводится анализ помехоустойчивости синтезированных оптимальных алгоритмов применительно к задачам поиска  и фильтрации параметров сигналов в широкополосных РНС с шумоподобными МЧМ-сигналами в условиях воздействия  нефлуктуационных помех: структурных  и сосредоточенных по спектру помех.

Помехоустойчивость алгоритмов поиска по отношению к структурным помехам зависит от корреляционных свойств кодовых последовательностей, алгоритма накопления результатов корреляционной обработки, а также от формата сигналов  опорных станций: наличия дополнительной цифровой модуляции ШПС и пауз.

Рассмотрено несколько вариантов организации навигационного канала и канала передачи данных. Проведён анализ помехоустойчивости  алгоритмов поиска сигналов опорных станций  широкополосной РНС с совмещенным каналом передачи данных. Получены формулы для вероятности ошибки, обобщающие формулы (12) – (14) на случай комбинированной по­мехи (СП и шум) [36]. Как свидетельствует проведённый анализ, кодовое разделение сигналов при использовании совмещенного канала  возможно при условии, что  мешающий сигнал (наиболее близкой ОС) превышает  полезный сигнал (ОС, максимально удаленной от бортовой станции) не более чем на 40дБ. Это обусловливает необходимость ограничения рабочей зоны РНС минимальной дальностью км (по каждой ОС) при км. Применение отдельного канала для передачи данных позволяет снять указанное ограничение. Наиболее перспективным для широкополосных РНС с ограниченным частотным ресурсом является способ дополнительного временного разделения двух широкополос­ных каналов: навигационного канала (использующего ШПС без цифровой мо­дуляции) и канала передачи данных. Проведен анализ помехозащищенности алгоритмов поиска для случая  отдельного канала  передачи данных и использования режима внешней синхронизации. Получены формулы для вероятности ошибки, обобщающие формулы (9)–(11) на случай комбинированной по­мехи (СП и шум) [36]. Проведённый анализ свидетельствует, что допустимый уровень взаимных помех (около 70дБ) соответствует динамическому диапазону сигналов ОС.

Проведен анализ помехоустойчивости алгоритмов поиска для случая  отдельного канала  передачи данных и использования режима  автономной синхронизации при  неопределенности по задержке сигналов . Предложена двухступенчатая процедура поиска сигналов m опорных станций, включающая в себя: 1) поиск сигнала опорной станции, ближайшей к бортовой станции; 2) поиск сигналов других ОС в «узком» априорном интервале задержек. Показано, что двухступенчатая процедура поиска обеспечивает выигрыш в помехоустойчивости по сравнению с одноступенчатой процедурой, при которой определяются m «максимальных» значений среди N значений модуля корреляции: вероятность ошибки меньше приблизительно на порядок.

Исследованы алгоритмы допоиска сигналов опорных станций широкополосной РНС. Необходимость выполнения операции допоиска обусловлена тем, что принятая реализация может содержать наряду с полезным (поверхностным) сигналом, мешающий (пространственный) сигнал – структурную помеху. В реальных условиях приёма приходится учитывать, в первую очередь, однократно отражённые пространственные сигналы,  которые могут превышать  полезный сигнал на 30 дБ.  В связи с этим при поиске сигналов опорных станций требуется дополнительная операция допоиска, суть которой сводится к синхронизации опорного сигнала корреляционного приёмника с поверхностным сигналом.

Оценена вероятность ошибки для предложенного алгоритма поиска и допоиска  в случае отдельного и совмещённого каналов передачи данных. Как следует из результатов проведённого анализа, предложенный алгоритм обеспечивает требуемую вероятность  при пороговом отношении сигнал/шум  (–40 дБ в полосе ШПС) и числе периодов накопления (отдельный канал) и (совмещённый канал), если отношение СП/сигнал .

Исследована  помехоустойчивость  алгоритмов поиска МЧМ-ШПС при воздействии сосредоточенных по спектру помех (ССП). Оценена помехоустойчивость  устройства поиска, реализующего оптимальный (в отсутствие дополнительной цифровой модуляции ШПС) и квазиоптимальный алгоритмы. Проведённый анализ свидетельствует, что максимально допустимый уровень ССП для указанных алгоритмов составляет  и  соответственно при частотной расстройке   (наиболее «опасная» синхронная помеха): при  средняя вероятность ошибки .