Точность и помехоустойчивость систем радиоавтоматики. Устройства радиоавтоматики, страница 12

          Временной дискриминатор с опережающим и запаздывающим стробами применяется также в цифровых системах для слежения за задержкой непрерывного радиосигнала, кодированного периодической псевдослучайной двоичной последовательностью. Такие сигналы широко используются в системах спутниковой связи и навигации. В этих системах следящий измеритель определяет задержку  между началом периода принятого кода и меткой времени, вырабатываемой в аппаратуре потребителя. Величина задержки  определяется суммой задержки при распространении сигнала и сдвига временных шкал потребителя и спутника, излучающего сигнал.

          Временной дискриминатор кодированного сигнала содержит генераторы опережающего и запаздывающего кодов с задержками  и , соответственно (рис. 4.9, а). Принятый сигнал после умножения на коды подвергается интегрированию, которое при цифровой обработке заменяется суммированием в течение периода повторения кода. В случае спутниковой радионавигационной системы широкого применения период равен 1мс, и сигнал ошибки формируется с частотой 1 кГц. Зависимость накопленной суммы от временного рассогласования определяется формой автокорреляционной функции кода  (рис. 4.9, б). Ширина основного лепестка этой функции зависит от длительности элементарного символа кода . Сдвиг  выбирается в пределах . При точном слежении на выходах сумматоров получаются равные значения, пропорциональные .

          Крутизна дискриминационной характеристики при прямоугольной форме элементарных импульсов  определяется выражением

,

где Т – время накопления в сумматорах;  – период временной дискретизации сигнала в АЦП.

          В случае узкополосного приемника форма элементарных импульсов искажается, и следует использовать более сложный расчет.

          Рассмотрим один из возможных вариантов построения цифрового дальномера при использовании импульсных сигналов. Цифровой следящий дальномер (рис. 4.10) содержит цифровой временной дискриминатор с цифровым генератором селекторных импульсов, управляемый генератор задержки и сглаживающую цепь, содержащиеся в цифровом сигнальном процессоре. При обработке широкополосных радиосигналов требуется высокое быстродействие элементной базы. Поэтому дискриминатор и генератор селекторных импульсов реализуются с использованием ПЛИС. Сглаживающие цепи работают с низкой частотой дискретизации, определяемой частотой повторения импульсов радиосигнала. Кроме того, при обработке дальномерной информации часто выполняется комплексирование данных нескольких источников и преобразование координат, содержащее сложные вычисления. Поэтому сглаживающий фильтр целесообразно реализовать программным путем в цифровом сигнальном процессоре.

          Схема сглаживающего фильтра с двумя дискретными интеграторами (рис. 4.11) содержит интеграторы скорости и задержки, в которых хранятся оценки  и , соответственно. Дальномер имеет астатизм второго порядка и не имеет составляющих ошибок, зависящих от значения задержки и скорости ее изменения.

В радионавигационном дальномере с активным ответом возможно пропадание части ответных сигналов при наложении в ответчике сигналов запроса, приходящих одновременно от нескольких потребителей навигационной системы. В радиолокационных системах кратковременное пропадание сигнала вызвано флюктуациями амплитуды сигнала при отражении от цели сложной формы.

          При кратковременных пропаданиях принимаемого радиосигнала целесообразно разделить алгоритм сглаживающего фильтра на этапы экстраполяции и фильтрации. Экстраполяция выполняется независимо от наличия приема сигналов по правилу

                                            (4.12)

где  – экстраполированное значение задержки.

          Операция фильтрации производится при приеме сигнала и формировании сигнала ошибки  на выходе дискриминатора.

                                          (4.13)

где  и  – коэффициенты усиления.

          При отсутствии сигнала в стробе операция фильтрации не выполняется.