Алгоритм пространственного подавления помех различного вида Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.396: 629.783

АЛГОРИТМ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОДАВЛЕНИЯ ПОМЕХ РАЗЛИЧНОГО ВИДА1

Е. М. Мекаева Научный руководитель - И. Н. Карцан

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: maks.kat@mail.ru

Основной задачей совершенствования существующих алгоритмов пространственного подавления помех является разработка способов компенсации задержек принимаемых сигналов, коррекции частотных характеристик приемных каналов, и оптимизации вычислительных операций при адаптации к помехам различного вида и обработке полезных сигналов.

Космический аппарат, навигация, пространственная ориентация, защита от помех.

ALGORITHM SPATIAL SUPPRESSION OF DIFFERENT KIND

E. M. Mekaeva Scientific Supervisor - I. N. Kartsan

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: maks.kat@mail.ru

The main objective of improving the existing algorithms for spatial interference suppression is to develop ways to compensate for the delay of the received signals, correction of frequency characteristics of receiving channels, and optimizing the computing operations in adapting to various types of noise and processing of useful signals.

The spacecraft, navigation, spatial orientation, protection from interference.

Системы с адаптивными антенными решетками (ААР) остаются предметом интенсивных исследований, так как позволяют повысить эффективность приема полезных сигналов в условиях сложной помеховой обстановки. Процессы адаптации к помехам и извлечения полезных сигналов для навигационно-временного определения в многоканальных ГНСС-приемниках неразрывно связаны с реализуемыми в блоке цифровой обработке информации программируемыми алгоритмами и вычислительными методами обработки сигналов [1; 2].

Наиболее сложной операцией адаптации к помеховой обстановке является оценка корреляционной матрицы (КМ) помех, ее обращение и вычисление весового вектора. Вместе с тем, именно обратная КМ помех содержит всю информацию об угловых положениях источников помех и излучаемой ими спектральной плотности мощности помехи. Блок схема подпрограммы расчета весовых коэффициентов рекуррентным методом представлена на рисунке.

Достоинством данного алгоритма является быстрое время сходимости равное 2m шагов адаптации, где m - число постановщиков помех.

На сегодняшний день существенным недостатком данного алгоритма является адаптация к помеховой обстановке без учета взаимного расположения антенных элементов в конфигурации адаптивной антенной решетки, идентичности и коррекции частотных характеристик приемных каналов, что в свою очередь ухудшает подавление помеховых сигналов и снижает коэффициент подавления.

1 Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение от 28.10.2014 г. № 14.574.21.0131, уникальный идентификатор проекта КРМЕР!57414Х0131).

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1

С

Начало

Хл(0) = , Кл<0) = 0^

с

1=0..к

¡=0..М

Хм(г) = 1(1)

Инициализация начальных значений входных сигналов и весовых кооэфициентов

Цикл по индексу скользящего окна оценивания ВК

Цикл по индексу элемента решетки

Присвоение текущих значений входному сигналу

2

3

4

I— 5 -

1 +1

ФЛ - —

ФI

1 _ Ф¿ВД+.Ф;'

I— 6

К,+, -

I +1

Я + Ф

21 + у^ф ?\м

I— 7

у (I) - Я N (I )У„ (,)

I— 8

Вывод данных

Оценка обратной корреляционной матрицы

Оценка весового вектора на текущем шаге (отсчете)

Оценка выходного эффекта адаптивной решетки

у

Конец

Алгоритм подпрограммы расчета весовых коэффициентов рекуррентным методом

Известно, что наиболее эффективное подавление помех будет происходить в случае максимальной корреляции помеховых сигналов, принятых на разнесенные в пространстве антенные элементы ААР. Исходя из этого, вытекают требования к идентичности характеристик антенных систем и приемных каналов, параметрам нелинейности трактов, точности вычисления весовых коэффициентов и другим декоррелирующим факторам для достижения предельно высокой степени межканальной корреляции помех в приемных каналах.

Необходимо отметить, что межканальная калибровка устраняет аппаратурную систематическую погрешность навигационной аппаратуры пользователя (НАП) и является достаточной в том случае, когда антенные элементы находятся в непосредственной близости друг к другу. Поскольку в ААР антенные элементы между собой разнесены на определенную базу, возникает временная задержка распространения помехи между ними, что уменьшает коэффициент корреляции в приемных каналах и, как следствие, коэффициент подавления.

Для компенсации межканальной задержки сигналов в многоканальный корреляционный автокомпенсатор предлагается включать линии задержки приемных сигналов с формированием в каждой из них весовых коэффициентов. Именно вычисление весового коэффициента в линии с определен-

с

ным временем задержки и компенсирует межканальную задержку помехи каждого приемного канала. Результирующее время задержки соответствует максимальному времени распространения помехи между разнесенными антеннами. Исходя из этого, увеличение степени корреляции помеховых колебаний приемных каналов производится как в пространственной, так и во временной области, что существенно повышает эффективность подавления помех. По своей сути начальная временная обработка принимаемых сигналов представлена на основе использования схемы фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтр), с формированием опорного канала путем задержки входной смеси на интервал времени, равный интервалу декорреляции основного принимаемого сигнала при помощи многоотводной линии задержки (ЛЗ).

Такое построение архитектуры адаптивного автокомпенсатора позволяет повысить коэффициент подавления не только широкополосных помех (ШП) путем увеличения межканальной их корреляции с учетом конфигурации ААР, но и узкополосных помех (УП), поскольку в алгоритме подавления помех предусматривается их компенсация в основном канале на основе декоррелятора сигнала.

Алгоритм пространственного подавления помех в первую очередь направлен на дополнительное внедрение способов компенсации задержек принимаемых сигналов, коррекции частотных характеристик приемных каналов при адаптации к помехам и обработке полезных сигналов за счет включения приемные каналы линий задержек различных порядков. Применение выравнивающих фильтров компенсирует межканальную задержку принимаемых сигналов ААР (с учетом ее конфигурации), повышая степень межканальной корреляции помех, что в целом улучшает эффективность подавления различного рода помех.

Библиографические ссылки

1. Определение навигационных параметров объектов в условиях действия помех различного происхождения / И. Н. Карцан, А. С. Тимохович, Т. И. Карцан и др. // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16. № 4. С. 891-897.

2. Комплексирование ГНСС-приемников и инерциальных датчиков / Т. И. Карцан, Д. Д. Дмитриев, И. Н. Карцан и др. // Решетневские чтения : материалы XIX Междунар. науч.-практ. конф., 2015. Т. 1. № 19. С. 232-234.

© Мекаева Е. М., 2016