Методы повышения помехозащищенности и точности радионавигационных систем с ограниченным частотным ресурсом, страница 11

Проведен анализ  системы кодовой синхронизации корреляционного приёмника периодического ШПС с МЧМ. Рассмотрены способы ускоренной кодовой синхронизации, основанные на использовании: нестационарного следящего фильтра с переключаемыми контурами слежения; априорных данных о скорости объекта, полученных от автономного датчика. Показано, что по сравнению с одноступенчатым алгоритмом (стационарный следящий фильтр 2-го порядка) двухступенчатый алгоритм обеспечивает сокращение времени синхронизации приблизительно в 2 раза () при равной точности слежения в установившемся режиме: СКО ошибки  при динамической ошибке  (, ). Использование априорной информации о скорости в сочетании с  двухступенчатой процедурой фильтрации позволяет сократить время синхронизации с 80 с (без использования данных о скорости) до 20 с (при использовании информации о скорости на обеих ступенях) при равной точности слежения в установившемся режиме. Требуемая точность  измерения скорости соответствует погрешности не более 10% (при ).

Исследована помехоустойчивость  некогерентной системы кодовой синхронизации при воздействии флуктуационной и структурной помех для нескольких вариантов организации канала передачи данных. Получены формулы для расчета дискриминационной и флуктуационной характеристик некогерентного дискриминатора в случае совмещенного канала передачи данных.

На     рис. 9 приведены результаты статистического моделирования некогерентной  ССЗ 2-го порядка, полученные  по  испытаниям: зависимости вероятности срыва  и СКО  ошибки слежения в установившемся режиме. Приведенные зависимости соответствуют условиям: отношение сигнал/шум ; отношение СП/сигнал ; начальная ошибка ; скорость изменения задержки ,  100нс/с,  ,  (кривые 1 – 4); шумовая полоса  . Анализ результатов моделирования свидетельствует, что максимально допустимое значение отношения СП/сигнал (при вероятности срыва  ).

Рис. 9. Зависимости  вероятности срыва  и СКО  ошибки  от отношения СП/сигнал

Проведено исследование помехоустойчивости  некогерентной системы кодовой 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 некогерентного дискриминатора.Проведенный анализ свидетельствует, что рассмотренный алгоритм обеспечивает при тех же условиях, что и для совмещённого канала, за исключением ,  точность слежения в установившемся режиме, характеризуемую значением СКО ошибки  при среднем значении  , вероятность срыва , время  синхронизации  , что приблизительно в 1.5 раза превышает значение   в отсутствие СП. Предложенный алгоритм черезцикловой 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 некогерентной системы кодовой синхронизации при воздействии сосредоточенной по спектру помехи применительно к различным вариантам организации канала передачи данных в широкополосной РНС. Проведённый анализ свидетельствует, что помехоустойчивость  рассмотренного алгоритма по отношению к сосредоточенной помехе практически одинакова как для непрерывного, так и для квазинепрерывного режимов слежения: в обоих случаях максимально допустимое значение  отношения ССП/сигнал (соответствует вероятности )  составляет около 40 дБ (в худшем случае, когда ССП – синхронная). Точность слежения за задержкой при пороговом значении  и указанных условиях характеризуется значением СКО ошибки в установившемся режиме  нс при среднем значении   . Время  синхронизации слабо зависит от уровня ССП при , возрастая при  приблизительно до 80с.

 Проведен анализ  системы фазовой синхронизации корреляционного приёмника периодического ШПС с МЧМ. Рассмотрены способы ускоренной  фазовой синхронизации, основанные на использовании: комбинированной системы синхронизации; нестационарного следящего фильтра с переключаемыми контурами слежения; априорных данных о скорости объекта, полученных от автономного датчика. Показано, что комбинированная система синхронизации, реализующая алгоритмы частотной (ЧАП) и фазовой автоподстройки (ФАП) соответственно на первом и втором этапах, имеет существенные преимущества по времени установления синхронизации перед автономной системой ФАП при равной точности слежения в установившемся режиме. При частотной расстройке  (км/час) среднее время  синхронизации составляет менее 80с (в 5 раз меньше, чем для автономной системы ФАП) [17]. При втором способе выигрыш по времени синхронизации по сравнению с одноступенчатой процедурой (система ФАП второго порядка с той же полосой ) составляет около 10 раз (время синхронизации  около 40с при тех же условиях) при равной точности слежения за фазой в установившемся режиме. Требуемая точность оценивания доплеровского частотного сдвига с использованием автономного датчика скорости должна удовлетворять условию , что соответствует погрешности измерения скорости не более 10% (при ). В этом случае время  синхронизации при тех же условиях составляет около 40с при равной (по сравнению с другими способами) точности слежения в установившемся режиме [16].

Проведено исследование помехоустойчивости  системы фазовой синхронизации корреляционного приёмника периодического ШПС с МЧМ в условиях воздействия флуктуационной и структурной помех. Рассматриваемая задача адекватна условиям приема сигнала опорной станции, удаленной на расстояние  при наличии мешающего сигнала близко расположенной ОС (). Получены формулы для расчета дискриминационной и флуктуационной характеристик квазиоптимального фазового  дискриминатора в случае совмещенного канала передачи данных. Результаты статистического моделирования  СФС 2-го порядка астатизма (алгоритм с «переключением» шумовой полосы), полученные усреднением по  реализациям для условий: отношение сигнал/шум ; отношение СП/сигнал ; доплеровский частотный сдвиг сигнала и СП , , ; шумовая полоса  и  (переключение на   500-м шаге фильтрации) – показывают, что максимально допустимое значение отношения СП/сигнал (при допустимых вероятностях захвата сигнала по частоте  и срыва слежения ). Время  синхронизации возрастает при  не более чем на 20% по сравнению со случаем, когда СП отсутствует. Точность слежения за частотой и фазой ШПС при указанных условиях характеризуется значениями СКО фазовой и частотной ошибок в установившемся режиме ,  при средних значениях ошибок ,  [37].