Оценка потенциальной помехоустойчивости сигналов в спутниковых навигационных системах Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 006.629. 783

А.К. Синякин, А.В. Кошелев, С.С. Овчинников СГГА, Новосибирск

ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СИГНАЛОВ В СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

В статье выполнен анализ и расчет потенциальной помехоустойчивости сигналов GPS/ГЛОНАСС при высоком уровне отношения сигнал/шум.

A.K. Sinjakin, A.V. Koshelev, S.S. Ovchinnikov SSGA, Novosibirsk

THE ESTIMATION OF THE POTENTIAL STABILITY SIGNALING HINDRANCES IN NAVIGATIONING SYSTEM OF SATTELITES

In article is given the analyses and calculation of potential stability signaling hindrances GPS/GLONASS high level relation a signal/noise.

Прием сигналов в спутниковых радионавигационных системах (СРНС) осуществляется на фоне флуктуационных помех, образующихся при прохождении сигналов в радиоканале.

В связи с непрерывным перемещении спутника относительно приемника происходят изменения двух составляющих в параметрах принятого сигнала[1]:

- Доплеровское изменение частоты fg;

- Временная задержка радиосигнала ii на дистанции спутник-приемник;

Сигнал поступающий на приемник, может быть представлен как:

Y(t)=S(t)+n(t) (1)

где: n(t) - нормальный белый шум с уровнем N0;

S(t) - сигнал вида S(t)=S(t - Ti)cos(2n(f0 + fgi)t),

в котором f0 - случайная начальная фаза имеющая равномерное распределение в пределах от 0 до 2п; f0 - частота сигнала;

S(t - Ti) - функция выражающая смещение спутника относительно приемника;

f0 и f^ - параметры подлежащие оценке так как связанны с перемещением спутника.

В приемнике формируется копия сигнала которая может быть представлена

как:

S' (t)=h(t - Ti)cos(2n(fo + yt). (2)

Функции (1) и (2) могут рассматриваться как сопряженные и потенциальная точность оценки параметров т и f^ может определяться видом сигнальной функции:

I(Ti , у= 1/2E J”_ y(t)S'(t)dt, (3)

где Е - энергия сигнала.

В соответствии с [2] на основе сигнальной функции I (функции корреляции) определяются оценки параметров т и fgi по формулам:

STi2= 1/2qC;

8^= C/2qn2; (4)

где Ti - погрешность временной задержки Ti; fдi - погрешность доплеровской частоты У q - отношение сигнал/шум (E/N0);

С - коэффициент, характеризующий расширение длительности импульса. Формулы (4) применяют при высоком уровне отношения сигнал/шум. В приемниках ГЛОНАСС/GPS уровень сигналов составляет 30дб, а уровень шумов 5дб [3], т.е. отношение сигнал/шум имеет величину порядка 316.

Коэффициент С определяет расширение импульса сигнала за счет его внутриимпульсной фазовой манипуляции, т.е. применения сигналов в виде кодирования последовательности импульсов. Для С/А кода GPS при длительности импульса Ы0-6с, u - период повторения кода Ы0-3с параметр С принимает значение 103.

Расчеты выполненные по формулам (4), показали, что потенциальная погрешность задержки сигнала С/А кода составляет 1.2^10-9с, что соответствует погрешности измеренного расстояния - 0.4 м. потенциальная погрешность измерения доплеровской частоты составляет 20 Гц, что не выходит за пределы измеряемого частотного диапазона, определяемого значением 50 Гц[1].

Следует отметить, что в случае отсутствия кодирования шумоподобным

о

сигналом потенциальная ошибка импульса увеличилась бы на порядок(2^10- с), что привело бы к погрешности в дистанции до величины 6 м.

Оценка потенциальной помехоустойчивости для Р - кода, показала, что

п

коэффициент С составляет 1.5^10 . Потенциальная потребность определения

12

временного импульса, рассчитанная для р-кода весьма мала - Ы0- с. В месте с тем, погрешность измерения доплеровских частот резко возрастает практически в 50 раз.

Это не противоречит соотношению неопределенности, применяемому в радиолокации.

Таким образом, выполненные расчеты показали возможности потенциально достигаемой точности измерения параметров сигналов применяемых в СРНС при условии высокого уровня отношения сигнал/шум.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Синякин А.К. Физические принципы работы GPS/ГЛОНАСС [текст] / А.К. Синякин, А.В. Кошелев. - Новосибирск: СГГА, 2009. - 109 с.

2. Гуткин Л.С. Теория оптимальных методов радиоприема при флуктуационных помехах [текст] / Л.С. Гуткин. - М: советское радио, 1972. -447 с.

3. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС, под ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина [текст] - М.: ИПРЖР, 1998 -396 а

© А.К. Синякин, А.В. Кошелев, С.С. Овчинников, 2011