CC BY
10<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 621.376.4
НЕИСКЛЮЧЕННАЯ ПОГРЕШНОСТЬ ОЦЕНКИ ЗАДЕРЖКИ ПРИ КАЛИБРОВКЕ ИМИТАТОРОВ НАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ ПОСЛЕ УМЕНЬШЕНИЯ ВЛИЯНИЯ РАССОГЛАСОВАНИЯ
Н. М. Крат
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: *nik54312007@yandex.ru
Получено выражение для расчета неисключенной погрешности оценки задержки навигационного сигнала (НС) при калибровке имитаторов НС после уменьшении влияния рассогласования. Проведен его анализ и оценена возможность уменьшения ошибки от рассогласования с помощью векторного анализатора цепей.
Ключевые слова: имитатор навигационных сигналов, калибровка, оценка задержки сигнала, корреляционная обработка, систематическая ошибка, рассогласование, отраженный сигнал.
NON-EXCLUDED INACCURACY OF DELAY ESTIMATION AT NAVIGATION SIGNAL SIMULATORS' CALIBRATION AFTER MISMATCH INFLUENCE REDUCING
N. M. Krat
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: *nik54312007@yandex.ru
The article demonstrates an expression obtained for non-excluded inaccuracy of navigation signal delay estimation at navigation signal simulator calibration, after mismatch influence reducing. It analyses the ability of inaccuracy reducing with vector analyzer.
Keywords: navigation signal simulator, calibration, signal delay estimation, correlation processing, systematic inaccuracy, mismatch, reflected signal.
При проведении испытаний аппаратуры радионавигации [1], применяемой для позиционирования космических аппаратов по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем, оценке точностных характеристик беззапросных измерительных станций, входящих в контур эфемеридно-временного обеспечения системы ГЛОНАСС [2], используются имитаторы навигационных сигналов (НС). В некоторых случаях необходимо подтверждать значения систематической погрешности имитаторов на субнаносе-кундном уровне точности. При проведении измерений с применением имитаторов НС существует погрешность оценки задержки по коду НС, обусловленная отраженным сигналом, причиной которого является рассогласование в линии передачи высокочастотного НС. Значение этой погрешности, в зависимости от качества согласования и длины измерительного кабеля, может составлять сотни пикосекунд.
Выражение для расчета значения этой погрешности приведено в [3]. Данная погрешность является систематической и может быть рассчитана и минимизирована при калибровке имитаторов. Для этого значения параметров отражения предварительно должны быть оценены специальным прибором - векторным анализатором цепей (ВАЦ). Однако при расчете по этому выражению следует учитывать, что значения параметров отражения, входящих в него, будут известны с некоторой погрешностью. Следовательно,
необходимо оценить неисключенную погрешность оценки задержки по коду, вызванную неточным знанием параметров отражения.
Выражение для расчета погрешности оценки задержки по коду имеет вид [3]
Дт = Д?-|Г|-^(фко - 2-я/о-ДО, (1)
где Дт - систематическая погрешность оценки задержки по коду; Дt - дополнительная задержка отраженного сигнала; |Г| - модуль суммарного коэффициента отражения (КО) в линии передачи высокочастотного НС; фко - фаза суммарного КО;/0 - несущая частота НС.
Чтобы рассчитать значение неисключенной систематической погрешности при расчете по (1), необходимо вычислить значения частных производных от Дт по параметрам отражения (Д^ |Г| и фко).
Само значение неисключенной погрешности рассчитывается как погрешность результата косвенных измерений [4]:
_ дАт дАт дАт
Пост _ Т7Т ' °лt + н ■ °|Г| + Т °тко , (2)
дА д| Г\ 1 ' дфко ^
где о0ст - значение неисключенной систематической погрешности; оД - погрешность знания дополнительной задержки отраженного сигнала; ор - погрешность знания модуля суммарного КО; офк0 - погрешность знания фазы суммарного КО.
Системы управления, космическая навигация и связь
Неисключенная погрешность при различных значениях параметров отражения
|Г|, б/р Дг, нс Фко, ° 0|Г|, б/р °фко, Одь пс Дт, пс I Оост I, пс
0,05 50 0,01 8 2 420 729
0,05 5 0 0,01 8 3.5 250 67,4
0,001 50 0,001 14 50 54,6
0,001 5 0,001 14 5 4,98
Частные производные рассчитываются согласно следующим выражениям:
адг =
= |Г| • [ - 2п/0М) + 2/, А* • sin(фKо - 2п/0М)];
адг . , „ . ч
аг = At • cos(Фко- 2/А*);
^ = 4 Г •А* • sin(фKо - 2к/оМ).
<5фко
Результаты подстановки значений погрешностей определения параметров отражения ВАЦ «Обзор-304» [5] в (2) при разных значениях параметров отражения представлены в таблице (значение несущей частоты принято равным 1,6 ГГц).
Погрешность знания дополнительной задержки рассчитывалась через погрешность оценки фазы коэффициента передачи (1 градус), исходя из зависимости электрической длины кабеля и фазового набега в нем.
Анализируя данные таблицы, можно сделать следующие выводы:
- проведя дополнительные измерения с помощью ВАЦ, можно уменьшить систематическую погрешность в разы, при условии, что модуль КО велик (при этом значения модуля и фазы КО будут известны с малой погрешностью);
- в случае малых модулей КО такие измерения не позволят исключить погрешность, вызванную рассогласованием. Это связано с тем, что при уменьшении значения модуля КО точность определения его и фазы КО ВАЦ резко падает.
Таким образом, для проведения прецизионных (пикосекундных) калибровок имитаторов НС необходимо разработать специальные алгоритмы, с помощью которых можно будет более точно определять значения модуля и фазы коэффициента отражения.
Библиографические ссылки
1. Двухсистемный навигационный приемник космического аппарата : пат. РФ 112401: M^K G01C21/24 / Зубавичус B. А., Балабанов А. З., ^ма-ров B. А. и др.
2. Глобальная спутниковая навигационная система ГЛ0HACC / под ред. B. H. Харисова, А. И. Перова, B. А. Болдина. 4-е изд, перераб. и доп. M. : ИПРЖР, 2010. 800 с.
3. ^ат H. M., Cавин А. А. Исследование влияния рассогласования в линии передачи высокочастотного навигационного сигнала при его имитации на оценку времени задержки // ^временные проблемы радиоэлектроники : сб. науч. тр. ^аст^ск, 2016. C. 79-84.
4. Фридман А. Э. 0снoвы метрологии. ^временный курс. CTO. : HП0 «Профессионал», 2008. 415 с.
5. Измерители комплексных коэффициентов передачи и отражения «0бзор-304», «0бзор-304/1». Технические характеристики. URL: https://npktair.com/ sites/default/ffiles/vna304_sheet.pdf (дата обращения: 13.09.2016).
References
1. Dvukhsistemnyy navigatsionnyy priemnik kosmicheskogo apparata : pat. RF 112401: MPK G01C21/24 / Zubavichus V. A., Balabanov A. Z., Komarov V. A. et al.
2. Global'naya sputnikovaya navigatsionnaya sistema GLONASS / pod red. V. N. Kharisova, A. I. Perova, V. A. Boldina. Izd 4-e, pererab. i dop. M. : IPRZhR, 2010. 800 h.
3. Krat N. M., Savin A. A. Issledovanie vliyaniya rassoglasovaniya v linii peredachi vysokochastotnogo navigatsionnogo signala pri ego imitatsii na otsenku vremeni zaderzhki // Sovremennye problemy radio-elektroniki: sb. nauch. Tr. g. Krasnoyarsk. 2016. P. 79-84.
4. Fridman A. E. Osnovy metrologii. Sovremennyy kurs. SPb. : NPO «Professional», 2008. 415 p.
5. Izmeriteli kompleksnykh koeffitsientov peredachi i otrazheniya «Obzor-304», «Obzor-304/1». Tekhnicheskie kharakteristiki. URL: https://npktair.com/sites/default/ files/vna304_sheet.pdf (data obrashcheniya: 13.09.2016).
в фат H. M., 2016
