Требования, предъявляемые к навигационным сигналам (ОП СРНС, лекция)
Навигационные определения формируются в СРНС второго поколения на базе псевдодальномерного метода. Навигационный сигнал должен позволять реализовывать этот метод. Давайте поставим себя на место разработчика навигационной системы. Сигнал какой структуры нам выбрать? Какие требования к нему предъявить?
На качественном уровне, укрупнено, сигнал каждого НС должен:
- Позволять хорошо определять псевдодальность;
- Передавать информацию о положении НС системы;
- Быть отличимым от сигналов других НС;
- Не мешать другим радиосистемам;
- Не требовать для приема и передачи сложной аппаратуры.
Содержание |
Точность определения псевдодальности
Сигнал должен позволять точно восстанавливать кодовое сигнальное время несмотря на действие шумов.
Кодовое сигнальное время определяется по огибающей сигнала - модуляции несущей частоты.
Допустим, используется некоторый сигнал . Допустим, на приемной стороне известна его частота, амплитуда, начальная фаза - то есть все параметры, кроме задержки огибающей. Рассмотрим случай, когда сигнал наблюдается на фоне белых некоррелированных гауссовых шумов
на некотором временном интервале длительностью
. Считается, что задержка на этом интервале не меняется. В статистической теории радиотехнических систем найдена потенциальная граница точности (СКО) оценки задержки
такого сигнала по наблюдениями
:
,
где
- отношение сигнал/шум,
- эффективная ширина спектра радиосигнала,
- энергия сигнала за время наблюдения,
- спектральная плотность сигнала записанная относительно несущей.
В реальной аппаратуре полоса радиотракта ограничена, поэтому интеграл при расчете следует ограничить в пределах. Кроме того, эта постановка задачи не в полной мере отражает работу приемника - задержка меняется во времени, поэтому используют системы слежения. Тем не менее, эти выражения позволяют установить качественно связь между параметрами сигнала и точностью оценки его задержки (а значит и кодового сигнального времени, псевдозадержки, псевдодальности).
В формуле эффективной ширины спектра присутствует множитель вида - парабола. Следует вывод - по гармоническому колебанию задержку не определить, а для уменьшения ошибки определения задержки следует увеличивать ширину спектра сигнала. В пределе наилучшую точность обеспечивают сигнал с двумя компонентами в спектре, максимально отдаленными от несущей.
Точность определения псевдоскорости
Аналогичные выражения можно найти для потенциальной точности оценки доплеровского смещения частоты:
,
где
- эффективная длительность сигнала.
Передающая аппаратура работает эффективно при использовании сигналов с постоянной огибающей, а для них:
,
откуда можно сделать вывод, что их конкретный вид не влияет на точность определения доплеровского сдвига, а значит и псевдоскорости.
Предоставление эфемеридных данных и альманаха
Для передачи эфемеридной информации можно использовать и другие каналы связи, но удобнее - совмещать в навигационном сигнале функции носителя сигнального времени и навигационных данных.
Время поиска сигнала
При включении навигационного приемника сначала решается задача по-иска сигналов, которая заключается в формировании грубых оценки задержки и доплеровского смещения частоты сигналов, находящихся в зоне радиовидимости.