ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕРЕНИЯ ПСЕВДОДАЛЬНОСТИ ПО СИГНАЛАМ СПУТНИКОВЫХ РАДИОНАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ ГЛОНАСС/GPS

Полный текст

Цифровая регистрация является относительно новым направлением в области приема и обработки навигационных сигналов. Идея метода заключается в постобработке ранее принятого, оцифрованного и записанного на носитель информации навигационного сигнала. Устройство, реализующее данный метод (рис. 1), состоит из цифрового регистратора и персональной ЭВМ со специализированным программным обеспечением. Цифровой регистратор выполняет функции приема, оцифровки и передачи необработанного навигационного сигнала через высокоскоростной интерфейс, в качестве которого может выступать интерфейс Fast Enternet, либо Gigabit Enternet. Принятый в ПЭВМ сигнал записывается на носитель информации, в качестве которого выступает жесткий магнитный диск, либо передается программе обработки в реальном времени. В программе постобработки, которая работает с записями сигналов, могут быть реализованы принципиально новые подходы и методы обработки навигационного сигнала, извлечения навигационной информации и решения навигацион ной задачи. С помощью постобработки могут быть решены проблемы, которые трудно либо невозможно решить современными методами обработки сигналов в реальном масштабе времени [1]. Одной из таких проблем является повышение точности оценки параметров навигационного сигнала, в частности, задержки ПСП. Для повышения точности оценки задержки ПСП требуется, кроме прочих мер, уменьшение погрешностей дискретизации входного сигнала и опорной ПСП коррелятора (рис. 2). Погрешность дискретизации опорной ПСП коррелятора (рис. 2, а) возникает вследствие необходимости получения равных частот дискретизации входных выборок сигнала и опорной ПСП, поскольку классический подход обработки в реальном времени предполагает обработку сигналов на частоте дискретизации АЦП. Данные погрешности имеют равномерный закон распределения с максимальным значением погрешности, равным периоду дискретизации (рис. 2, б) [2]. Очевидно, величина погрешности будет обратно пропорциональна частоте дискретизации. 109 Авиационная и ракетно-космическая техника Рис. 1. Структурная схема программного приемника: МШУ - малошумящий усилитель; РТ - радиотракт; БД - буфер данных; КИ - контроллер интерфейса; ПЭВМ - персональная ЭВМ IT х(п) Дт пТл Рис. 2. Погрешность дискретизации опорной ПСП коррелятора: а - процесс дискретизации; б - график распределения плотности вероятности погрешности б а Из методов уменьшения погрешности дискретизации наиболее часто применяется метод повышения частоты дискретизации АЦП. Эффективность данного метода ограничивается аппаратными возможностями современных АЦП, а также аппаратными возможностями устройств цифровой обработки сигналов. Применение постобработки позволяет значительно уменьшить влияние данных ограничений. В частности, это дает возможность осуществлять обработку сигнала с высокой частотой дискретизации, которая выше частоты дискретизации АЦП. Данная возможность позволяет уменьшить погрешность дискретизации опорной ПСП коррелятора пропорционально увеличению частоты дискретизации. Для согласования частот дискретизации входного сигнала и опорной ПСП предлагается вместо прореживания выборок опорной ПСП повысить частоту дискретизации входного сигнала с помощью интерполяции. 110 Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева Рис. 3. Структурная схема коррелятора программного приемника с постобработкой: ЭЧД - экспандер частоты дискретизации; ФИ - фильтр-интерполятор; УГ - управляемый генератор; ГПСП - генератор псевдослучайной последовательности; ЦЛЗ - цифровая линия задержки; НС - накапливающий сумматор Блок цифровой обработки, реализующий данный принцип (рис. 3) отличается от применяемого при обработке в реальном времени наличием экспандера частоты дискретизации входного сигнала и фильтра-интерполятора [3]. Также в блоке отсутствуют элементы понижения частоты дискретизации опорной ПСП. Соответственно коррелятор работает на высокой частоте дискретизации, что позволяет повысить точность оценки псевдодальности. Недостатком данного решения являются большие вычислительные затраты. Однако этот недостаток не является существенным, поскольку обработка не осуществляется в реальном времени. Предложенный алгоритм позволяет повысить точность оценок псевдодальности за счет устранения погрешностей, введенных искусственно. В настоящее время разрабатывается программа, реализующая данный алгоритм, и ее отлаживание на данных математи ческих моделях, записанных с помощью цифрового регистратора сигналов, имитатора навигационных сигналов, а также записанных реальных сигналах спутниковых радионавигационных систем.

Об авторах

Петр Владимирович Шаршавин

Сибирский федеральный университет

Email: sharshavin@mail.ru
магистрант

Андрей Сергеевич Кондратьев

Сибирский федеральный университет

Email: and-serg@mail.ru
старший преподаватель кафедры радиоэлектронных систем института инженерной физики и радиоэлектроники

Андрей Владимирович Гребенников

Сибирский федеральный университет

Email: berg24@mail.ru.
кандидат технических наук, доцент кафедры радиоэлектронных систем института инженерной физики и радиоэлектроники

Список литературы

Дополнительные файлы