Методы повышения помехозащищенности и точности радионавигационных систем с ограниченным частотным ресурсом, страница 9

Одним из путей преодоления второй из отмеченных трудностей является применение способа равновесовой  поэлементной обработки ШПС, позволяющего организовать  «параллельных» каналов путём их временного уплотнения. Суть этого способа заключается в поочерёдном вычислении корреляций каждого элемента принимаемого ШПС с  элементами опорного ШПС. При этом устройство поиска является одноканальным, а возможность организации  «виртуальных» каналов обеспечивается благодаря увеличению в  раз тактовой частоты  генератора опорной ПСП, сдвигу ПСП на один такт на каждом шаге поиска и запоминанию результатов равновесовой поэлементной обработки в квадратурных каналах на интервал, равный длительности элемента ПСП [46]. Описанная процедура соответствует параллельно-последовательному способу поиска, при котором поиск осуществляется циклически с «одновременным» анализом  возможных значений задержки при общем числе циклов . По завершении L-го цикла принимается решение о значении параметра  в соответствии с алгоритмом (2): оценка  равна значению задержки  опорной ПСП, соответствующему максимальной корреляции.

Анализ помехоустойчивости алгоритма (3) равновесовой поэлементной обработки позволил оценить потери в помехоустойчивости по сравнению с оптимальной корреляционной обработкой (2). Предложенный алгоритм равновесовой обработки обеспечивает практически потенциальную помехоустойчивость (проигрыш  не превышает 0.2дБ), позволяя существенно упростить реализацию цифрового устройства  поиска сигналов [7].

Проведен сравнительный анализ помехоустойчивости квазиоптимальных алгоритмов межпериодного накопления с обратной связью (ОС) и решающей функцией  и .  Показано, что при отношении сигнал/шум на квадратурных выходах коррелятора 5дБ указанные алгоритмы  практически равноценны по помехоустойчивости (проигрыш алгоритма со знаковой  решающей функцией не превышает 0.2дБ) [11].

Дана оценка эффективности предложенных алгоритмов межпериодного накопления при частично нарушенной когерентности. Получены зависимости , позволяющие определить предельное значение числа периодов накопления , при котором эффективность квазикогерентного межпериодного накопления выше, чем некогерентного накопления (для сигналов РНС диапазона СЧ указанное значение ) [10].

        Проведен анализ помехоустойчивости квазиоптимальных алгоритмов поиска МЧМ-ШПС. Получены формулы для вероятности ошибки (при )[11]:

 ,      (12)             

                                           (13)

,         

,                     (14)

где  – интеграл вероятности; , , , – средние квадратические отклонения модулей корреляции  для синхронных каналов (индексы 0 и 1) и каналов, соответствующих  ошибочной синхронизации;  – параметр контрастности синхронных каналов. Формулы (12) – (14) соответствуют тем же значениям ошибки , что и формулы (9) – (11).

Анализ зависимостей P_ош (q), рассчитанных по формулам (12) – (14), свидетельствует, что при пороговом отношении сигнал/шум  требуемое для достижения вероятности  число периодов накопления  [11].

Время поиска для описанной процедуры параллельно-последовательного поиска в L раз превышает значение  при оптимальном (параллельном) способе поиска. Так при  и  (соответствует  и числу «параллельных» каналов ) время поиска  минут, что неприемлемо. Сокращение времени поиска в 4 раза достигается применением в бортовых станциях четырехканального приемного устройства (по числу сигналов опорных станций) [26].

Исследована помехоустойчивость  системы кодовой синхронизации  корреляционного приёмника периодического МЧМ-ШПС с использованием квазинепрерывного метода анализа дискретных систем и метода статистического моделирования. Проведён анализ помехоустойчивости предложенных алгоритмов временного дискриминирования  в предположении, что помеха – гауссовский белый шум. В качестве критерия помехоустойчивости рассматриваемых алгоритмов  используется параметр  характеризующий увеличение дисперсии эквивалентных временных флуктуаций по сравнению с дисперсией  для оптимального временного дискриминатора. Получены выражения для  дискриминационной и флуктуационной характеристик, а также  дисперсии эквивалентных временных флуктуаций для следующих типов дискриминаторов: оптимального  (в отсутствие дополнительной цифровой модуляции ШПС и при её наличии), квазиоптимальных одно- и двухканального когерентных дискриминаторов, некогерентного дискриминатора [14].

Потенциальная помехоустойчивость алгоритмов временного дискриминирования МЧМ-ШПС характеризуется дисперсией эквивалентных временных флуктуаций , , что совпадает с известным результатом для дисперсии оценки  максимального правдоподобия (с учётом того, что эффективная ширина спектра МЧМ-ШПС ). Сравнительный анализ квазиоптимальных алгоритмов, использующих решающую функцию  или  вместо функции  в оптимальном алгоритме (6) показывает, что при пороговом отношении сигнал/шум  наиболее перспективным является алгоритм со знаковой решающей функцией: проигрыш в помехоустойчивости по сравнению с оптимальным алгоритмом составляет около 0.1дБ при минимальных аппаратурных и вычислительных затратах [23]. Оценены потери в помехоустойчивости , обусловленные заменой оптимальной корреляционной обработки элементов ШПС на равновесовую обработку. Проигрыш в помехоустойчивости   (0.1дБ) и  (0.9дБ) для алгоритмов с четырехуровневой и знаковой аппроксимацией [14].

Результаты статистического моделирования системы слежения за задержкой (ССЗ) 2-го порядка астатизма, полученные при числе испытаний  для условий: начальная ошибка  (некогерентная ССЗ) и  (когерентная ССЗ); отношение сигнал/шум  ; параметры ШПС ; скорость объекта ; шумовая полоса   – свидетельствуют, что  среднее время синхронизации , СКО ошибки  в установившемся режиме  и  для некогерентной и когерентной ССЗ соответственно (динамическая ошибка ), вероятность срыва слежения . Для когерентной ССЗ влиянием неидеальности фазовой синхронизации на помехоустойчивость можно пренебречь, если СКО ошибки . Сравнение результатов моделирования с результатами расчета дисперсии   (в установившемся режиме)  свидетельствует о приемлемом для приложений совпадении [23].